Equipos de prueba electrónicos

Los siguientes elementos se utilizan para la medición básica de voltajes, corrientes y componentes en el circuito bajo prueba.

• Voltímetro (Mide el voltaje )
• Ohmímetro (Mide la resistencia )
• Amperímetro , por ejemplo, galvanómetro o miliamperímetro (mide la corriente ).
• Multímetro, por ejemplo, VOM (voltímetro-ohmímetro-miliamperímetro) o DMM (multímetro digital) (mide todo lo anterior).
• Medidor LCR : medidor de inductancia (L), capacitancia (C) y resistencia (R) (mide los valores LCR).

Los siguientes elementos se utilizan para estimular el circuito bajo prueba:

• Fuentes de alimentación
• Generador de señales
• Generador de patrones digitales
• Generador de impulsos

A continuación se analiza la respuesta del circuito bajo prueba:

• Osciloscopio (muestra el voltaje a medida que cambia con el tiempo)
• Contador de frecuencia (Mide la frecuencia )

Y conectándolo todo:

• Sondas de prueba

Medidores

• Voltímetro de solenoide ( Wiggy )
• Pinza amperimétrica (transductor de corriente)
• Puente de Wheatstone (Mide con precisión la resistencia )
• Medidor de capacitancia (Mide la capacitancia )
• Medidor LCR (Mide inductancia , capacitancia , resistencia y combinaciones de las mismas)
• Medidor de campos electromagnéticos (mide campos eléctricos y magnéticos)
• Electrómetro (mide voltajes, a veces incluso muy pequeños, mediante un efecto de carga ).

Sondas

• sonda de RF
• Rastreador de señales

Dispositivos generadores de señales

• Los generadores de señales suelen distinguirse por su rango de frecuencia (por ejemplo, frecuencias de audio o radio) o por el tipo de forma de onda (por ejemplo, sinusoidal, cuadrada, diente de sierra, rampa, barrido, modulada, ...).
• Sintetizador de frecuencia
• Generador de funciones
• Generador de patrones digitales
• Generador de impulsos
• Inyector de señal ^{[ 1 ]}

• Promediador de vagones
• Comprobador de continuidad
• Probador de cables
• probador de hipotensión
• Analizador de redes (utilizado para caracterizar una red eléctrica de componentes)
• Luz de prueba
• Probador de transistores
• Probador de tubos
• Unidad de medición de fuente (SMU, por sus siglas en inglés), una herramienta de prueba capaz de suministrar energía y medir voltaje o corriente al mismo tiempo.

El bus de interfaz de propósito general ( GPIB ) es una interfaz paralela estándar IEEE-488 (creada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos ) que se utiliza para conectar sensores e instrumentos programables a una computadora. GPIB es una interfaz de comunicaciones paralelas digitales de 8 bits capaz de alcanzar velocidades de transferencia de datos superiores a 8  Mbytes/s. Permite la conexión en cadena de hasta 14 instrumentos a un controlador de sistema mediante un conector de 24 pines. Es una de las interfaces de E/S más comunes en instrumentación y está diseñada específicamente para aplicaciones de control de instrumentos. Las especificaciones IEEE-488 estandarizaron este bus y definieron sus especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales, así como sus reglas básicas de comunicación de software. GPIB es ideal para aplicaciones en entornos industriales que requieren una conexión robusta para el control de instrumentos.

El estándar GPIB original fue desarrollado a finales de la década de 1960 por Hewlett-Packard para conectar y controlar los instrumentos programables que fabricaba la compañía. La introducción de controladores digitales y equipos de prueba programables generó la necesidad de una interfaz estándar de alta velocidad para la comunicación entre instrumentos y controladores de diversos proveedores. En 1975, el IEEE publicó la norma ANSI/IEEE 488-1975, Interfaz Digital Estándar IEEE para Instrumentación Programable, que contenía las especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales de un sistema de interfaz. Esta norma fue revisada posteriormente en 1978 (IEEE-488.1) y 1990 (IEEE-488.2). La especificación IEEE 488.2 incluye los Comandos Estándar para Instrumentación Programable (SCPI), que definen comandos específicos que cada clase de instrumento debe cumplir. SCPI garantiza la compatibilidad y la configurabilidad entre estos instrumentos.

El bus IEEE-488 ha sido popular durante mucho tiempo debido a su sencillez de uso y a que aprovecha una amplia selección de instrumentos y estímulos programables. Sin embargo, los sistemas grandes presentan las siguientes limitaciones:

• La capacidad de distribución de controladores limita el sistema a 14 dispositivos más un controlador.
• La longitud del cable limita la distancia entre el controlador y el dispositivo a dos metros por dispositivo o 20 metros en total, lo que sea menor. Esto genera problemas de transmisión en sistemas distribuidos en una habitación o en sistemas que requieren mediciones remotas.
• Las direcciones primarias limitan el sistema a 30 dispositivos con direcciones primarias. Los instrumentos modernos rara vez utilizan direcciones secundarias, por lo que esto impone un límite de 30 dispositivos al tamaño del sistema. ^{[ 2 ]}

El estándar LXI define los protocolos de comunicación para sistemas de instrumentación y adquisición de datos mediante Ethernet. Estos sistemas se basan en instrumentos pequeños y modulares que utilizan una red de área local (LAN) de bajo costo y estándar abierto (Ethernet). Los instrumentos compatibles con LXI ofrecen las ventajas de tamaño e integración de los instrumentos modulares sin las limitaciones de costo y formato de las arquitecturas de chasis de tarjetas. Mediante el uso de comunicaciones Ethernet, el estándar LXI permite un empaquetado flexible, E/S de alta velocidad y el uso estandarizado de la conectividad LAN en una amplia gama de aplicaciones comerciales, industriales, aeroespaciales y militares. Cada instrumento compatible con LXI incluye un controlador de instrumento virtual intercambiable (IVI) para simplificar la comunicación con instrumentos que no son compatibles con LXI, de modo que los dispositivos compatibles con LXI puedan comunicarse con dispositivos que no lo son (es decir, instrumentos que emplean GPIB, VXI, PXI, etc.). Esto simplifica la creación y operación de configuraciones híbridas de instrumentos.

Los instrumentos LXI a veces emplean secuencias de comandos mediante procesadores de secuencias de comandos de prueba integrados para configurar aplicaciones de prueba y medición. Los instrumentos basados ​​en secuencias de comandos ofrecen flexibilidad arquitectónica, un rendimiento mejorado y un menor coste para muchas aplicaciones. Las secuencias de comandos potencian las ventajas de los instrumentos LXI, y LXI ofrece funciones que permiten y mejoran dichas secuencias. Si bien los estándares LXI actuales para instrumentación no exigen que los instrumentos sean programables ni que implementen secuencias de comandos, varias funciones de la especificación LXI prevén instrumentos programables y proporcionan una funcionalidad útil que mejora las capacidades de las secuencias de comandos en instrumentos compatibles con LXI. ^{[ 3 ]}

VME eXtensions for Instrumentation (VXI) es un estándar eléctrico y mecánico utilizado principalmente con equipos de prueba automáticos (ATE). VXI permite que equipos de diferentes fabricantes trabajen juntos en un entorno común de control y empaquetado. VPX (también conocido como VITA 46) es un estándar ANSI basado en VMEbus con soporte para tejido conmutado mediante un conector de alta velocidad. VXI combina las especificaciones de VMEbus con características del bus de interfaz de propósito general (GPIB) para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de instrumentación. También pueden estar disponibles otras tecnologías para controladores y procesadores VME, VPX y VXI.

La selección de interfaces y adaptadores de bus VME, VPX y VXI requiere un análisis de las tecnologías disponibles. El bus VME original (VMEbus) utiliza Eurocards, placas de circuito robustas que proporcionan un conector de 96 pines en lugar de un conector de borde para mayor durabilidad. VME64 es una versión ampliada del VMEbus que proporciona transferencias de datos y direccionamiento de 64 bits. Las características de VME64 incluyen transferencias de datos asíncronas, un rango de direccionamiento entre 16 y 40 bits, anchos de ruta de datos entre 8 y 64 bits y un ancho de banda de 80  Mbit/s. VME64 extendido (VME64x) es una versión mejorada del VMEbus original que cuenta con una familia de conectores de 160 pines, pines de alimentación de 3,3 V, anchos de banda de hasta 160  Mbit/s, manijas de bloqueo de inyector/expulsor y capacidad de intercambio en caliente. VME160 transfiere datos a 160  Mbit/s. El VME320 transfiere datos a una velocidad de 320  Mbit/s. El VXI combina las especificaciones del bus VME con características del bus de interfaz de propósito general (GPIB) para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de instrumentación. También están disponibles interfaces de bus VME, VPX y VXI, así como adaptadores para aplicaciones VPX. ^{[ 4 ]}

PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) es un bus periférico especializado en sistemas de adquisición de datos y control en tiempo real. Introducido en 1997, PXI utiliza los formatos CompactPCI 3U y 6U y añade líneas de disparo, un bus local y otras funciones adecuadas para aplicaciones de medición. Las especificaciones de hardware y software de PXI son desarrolladas y mantenidas por PXI Systems Alliance. ^{[ 5 ]} Más de 50 fabricantes en todo el mundo producen hardware PXI. ^{[ 6 ]}

El bus serie universal ( USB ) conecta dispositivos periféricos, como teclados y ratones, a los ordenadores. El USB es un bus Plug and Play que puede gestionar hasta 127 dispositivos en un solo puerto y tiene un rendimiento máximo teórico de 480  Mbit/s (USB de alta velocidad, según la especificación USB 2.0). Dado que los puertos USB son características estándar de los ordenadores, representan una evolución natural de la tecnología de puertos serie convencionales. Sin embargo, su uso no está muy extendido en la construcción de sistemas industriales de prueba y medición por diversas razones (por ejemplo, los cables USB rara vez son de grado industrial, son sensibles al ruido, no están fijados de forma segura y, por lo tanto, se desconectan con facilidad, y la distancia máxima entre el controlador y el dispositivo se limita a unos pocos metros). Al igual que otras conexiones, el USB se utiliza principalmente en aplicaciones de laboratorio que no requieren una conexión de bus robusta.

RS-232 es una especificación para comunicación serial muy utilizada en instrumentos analíticos y científicos, así como para el control de periféricos como impresoras. A diferencia de GPIB, con la interfaz RS-232 solo es posible conectar y controlar un dispositivo a la vez. RS-232 también es una interfaz relativamente lenta, con velocidades de datos típicas inferiores a 20  kB/s. RS-232 es más adecuada para aplicaciones de laboratorio que requieren una conexión más lenta y menos robusta.

Una de las plataformas de sistemas de prueba más recientes emplea instrumentación equipada con procesadores de scripts de prueba integrados y un bus de alta velocidad. En este enfoque, un instrumento "maestro" ejecuta un script de prueba (un pequeño programa) que controla el funcionamiento de los distintos instrumentos "esclavos" del sistema, a los que está conectado mediante un bus de comunicación entre unidades y sincronización de disparos basado en LAN de alta velocidad. La programación mediante scripts consiste en escribir programas en un lenguaje de scripting para coordinar una secuencia de acciones.

Este enfoque está optimizado para la transferencia de mensajes pequeños, características de las aplicaciones de prueba y medición. Con una sobrecarga de red mínima y una  velocidad de datos de 100 Mbit/s, resulta significativamente más rápido que GPIB y Ethernet 100BaseT en aplicaciones reales.

La ventaja de esta plataforma es que todos los instrumentos conectados se comportan como un sistema multicanal integrado, lo que permite a los usuarios escalar su sistema de prueba para adaptarlo a la cantidad de canales requerida de manera rentable. Un sistema configurado en este tipo de plataforma puede funcionar de forma independiente como una solución completa de medición y automatización, con la unidad maestra controlando la selección, la medición, las decisiones de aprobación/rechazo, el control del flujo de la secuencia de prueba, la clasificación y el manipulador o sonda de componentes. La compatibilidad con líneas de disparo dedicadas permite realizar operaciones síncronas entre múltiples instrumentos equipados con procesadores de scripts de prueba integrados, conectados mediante este bus de alta velocidad, sin necesidad de conexiones de disparo adicionales. ^{[ 7 ]}