Mando a distancia
El control informático de los equipos de ensayo -incluidas las fuentes de alimentación de CA y CC- es un requisito fundamental para construir sistemas de ensayo automatizados (ATE) y, en menor medida, experimentos de laboratorio de desarrollo de ingeniería. Los requisitos clave de este tipo de control informático son:
- Comunicación fiable para reducir o eliminar los errores de comunicación
- Velocidad de transferencia de datos
- Normas industriales para apoyar el uso a largo plazo de los sistemas ATE, especialmente en aplicaciones de defensa.
- Interoperabilidad de los equipos para permitir el mantenimiento y las actualizaciones de los sistemas ATE.
- Coste y disponibilidad
Norma IEEE488
Históricamente, el bus de interfaz IEEE488 (también conocido como GPIB) ha sido el estándar de interfaz de facto para este fin. Establecido a finales de la década de 1960 por Hewlett-Packard - actualmente Keysight - como Hewlett Packard Interface Bus o HPIB, este estándar fue finalmente adoptado como un estándar IEEE y se conoce comúnmente como GPIB para General Purpose Interface Bus. Aunque en un principio se utilizó en aplicaciones informáticas y periféricas, fue sustituido rápidamente por estándares de interfaz más rápidos y económicos, por lo que "GP" es un término poco apropiado hoy en día.
Sin embargo, prosperó en el ámbito de los equipos de prueba gracias a sus especificaciones técnicas estrictamente controladas, que permitían mezclar equipos de prueba de muchos fabricantes diferentes, y a su compatibilidad con funciones específicas de ATE o instrumentación, como SQR y el sondeo en serie o en paralelo de instrumentos.
Normas GPIB aplicables
La norma original específica de HP ha evolucionado a lo largo de los años a través de una serie de esfuerzos normativos de la IEEE y la CEI europea que han culminado en la versión de 2004. Tras las objeciones de HP, ahora también incluye el modo de transferencia de datos de mayor velocidad HS-488, aportado por National Instruments en un esfuerzo por solucionar la velocidad de transferencia de datos relativamente baja de la interfaz HPIB original.
La actual norma IEEE/IEC de 2004 IEC 60488-1, Standard for Higher Performance Protocol for the Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation - Part 1. General: General,[10] sustituyó tanto a la antigua IEEE 488.1/IEC 60625-1, como a la IEC 60488-2,Part 2.
Ventajas y desventajas de GPIB
En concreto, GPIB tiene ventajas e inconvenientes:
Ventajas
Ventajas
- Interfaz de comunicación probada y fiable dedicada a aplicaciones de control informático de equipos de prueba.
- Se ha mantenido durante largos periodos de tiempo (más de 45 años)
- El handshaking hardware nativo y el control hardware para Remote/Local, Serial Parallel Poll y Service requests proporcionan un mayor nivel de control que las interfaces basadas en serie como USB o LAN que requieren que estas funciones se añadan en capas de software.
También hay que tener en cuenta algunos inconvenientes obvios:
Inconvenientes
Inconvenientes
- La interfaz GPIB es un bus paralelo que requiere 24 señales, incluyendo tierra y apantallamiento, y un cableado y conectores apantallados especiales. Estos cables son caros y de longitud bastante limitada. El conector de 24 pines estilo Centronics requerido es grande para los estándares actuales, lo que plantea problemas para los equipos de prueba de tamaño 1U completo o medio rack, ya que el conector GPIB ocupa una parte significativa del panel trasero disponible.
- El número de instrumentos admitidos está limitado teóricamente a sólo 30, pero en la práctica es mucho menor, ya que la longitud total del cable a todos los instrumentos conectados también es limitada.
- El coste del controlador GPIB necesario y del cableado asociado es muy elevado en comparación con interfaces modernas como USB y LAN.
- El coste de implementar un emisor/receptor GPIB totalmente compatible en un equipo de pruebas es considerablemente superior al de USB o LAN, lo que se añade al coste del equipo de pruebas. En el caso de equipos de prueba menos caros, este coste añadido puede ser considerable en comparación con el coste de todo el instrumento.
- Muchos controladores GPIB se basaban en estándares de bus informático como ISA, PCI o PCIe que ya han desaparecido. Esto puede dificultar la obtención de controladores GPIB en el futuro, ya que los nuevos ordenadores se basan cada vez más en interfaces de tipo serie como USB, Thunderbolt y LAN.
- Única fuente de controladores GPIB basados en PC. La mayoría de los fabricantes de controladores GPIB distintos de National Instruments han desaparecido debido a la disminución del mercado de estos controladores.
¿USB y LAN como alternativas?
Desde el punto de vista de los costes, utilizar USB o LAN en lugar de GPIB para el control de los instrumentos parece una opción obvia. Sin embargo, varias de las funciones que ofrece GPIB para el control y la gestión de los equipos de prueba no existen y deben implementarse de alguna otra forma. Esto significa que un simple enfoque USB o LAN no es un verdadero sustituto en aplicaciones ATE.
Las ventajas obvias de USB y LAN saltan a la vista de inmediato:
- Deben ser velocidades de transferencia de datos más rápidas. Incluso teniendo en cuenta la naturaleza paralela de GPIB, que transporta un byte a la vez frente a un bit a la vez, y teniendo en cuenta el aumento teórico de velocidad de 8x de HS-488 sobre GPIB básico, las velocidades modernas de USB-3 y LAN de 5 Gb/seg... y 10Gb/seg. respectivamente proporcionan velocidades de datos que son órdenes de magnitud superiores.
- USB y LAN son "esencialmente" gratuitos en cualquier PC u otro dispositivo informático. El coste de USB y LAN en el propio equipo de prueba es pequeño también en comparación con la lógica y el conector GPIB talker/listener necesarios.
- La falta de funciones específicas de ATE como SRQ, ATN, Device Trigger y Parallel o Serial Poll en USB y LAN frente al estándar GPIB a menudo obliga a añadir capas de protocolo adicionales, la mayoría de las cuales no están estandarizadas.
- USB es una interfaz punto a punto, no una topología en estrella, por lo que la comunicación con varios instrumentos requiere varios puertos USB o concentradores.
- La LAN es una interfaz compartida, por lo que la velocidad de transferencia de datos se ve afectada por el número de instrumentos conectados al mismo segmento u ordenador.
- La conexión de equipos de prueba a la red de una empresa los expone al riesgo potencial de acceso remoto no autorizado. En el caso de una fuente de alimentación, esto puede suponer un gran riesgo para la seguridad de los empleados que trabajan en los sistemas ATE. Utilizar un segmento LAN local aislado y dedicado es la mejor forma de mitigarlo. Algunos equipos de ensayo, como los de la serie AFX de Pacific, permiten controlar el acceso de los usuarios para garantizar la seguridad en las redes.
Velocidad y latencia
Se han realizado varias pruebas comparativas entre GPIB, LAN y PXI. Aunque PXI ofrece muchas ventajas en cuanto a velocidad, su pequeño factor de forma y la grave falta de potencia y refrigeración que requieren las fuentes de alimentación programables lo hacen inadecuado para los equipos de pruebas de potencia.
En la Figura 2 se muestran algunos resultados. Tenga en cuenta que las velocidades de transferencia de datos y la latencia son sólo un aspecto del rendimiento general de los ATE y que, a la hora de seleccionar una solución de interfaz, también deben sopesarse otros factores como el soporte a largo plazo, el coste y la facilidad de integración.
Norma LXI
El estándar LXI fue desarrollado por un consorcio de fabricantes de equipos de ensayo para resolver algunos de los problemas asociados al uso de LAN en sistemas ATE para controlar equipos de ensayo. Este estándar LXI, que significa "Lan eXtension for Instrumentation" (Extensión LAN para instrumentación), se aplica desde 2005 y cuenta con el apoyo activo del consorcio LXI. (https://www.lxistandard.org/ )
El estándar LXI para instrumentación equipada con LAN ayuda a reducir el tiempo que se tarda en instalar, configurar y depurar los sistemas de prueba. LXI es un estándar abierto y accesible basado en Ethernet que identifica especificaciones y soluciones relacionadas con los sectores de pruebas funcionales, medición y adquisición de datos. Éstas son algunas de las principales ventajas de utilizar LXI para crear sistemas de pruebas:
- Aprovecha la infraestructura del sector de las telecomunicaciones
- Reduce el coste del sistema de pruebas mediante componentes LAN ubicuos y baratos
- Simplifica la integración del sistema
- Proporciona un alto rendimiento
- Garantiza una amplia disponibilidad de instrumentos
- Los requisitos del controlador IVI estandarizan el aspecto de los productos
- Servidor Web integrado para acceso remoto y control del dispositivo
¿Por qué es importante?
El estándar de bus GPIB se está haciendo muy viejo y su soporte está disminuyendo. Muchos instrumentos nuevos ya no ofrecen interfaz GPIB. Es probable que esta tendencia continúe, ya que las interfaces más rápidas y económicas utilizadas en TI y en la industria informática cuentan con mucha más financiación y recursos de desarrollo dedicados a ellas.
Pacific Power sources ofrece la interfaz GPIB como opción en todas sus fuentes de alimentación. En los modelos de nueva generación, como la serie AFX, se incluye LXI/LAN como interfaz estándar junto con USB.
Conclusión
A la hora de seleccionar una fuente de alimentación programable, ya sea de CA o de CC, tenga en cuenta la disponibilidad de LXI cuando planifique su uso en sistemas ATE actuales o futuros. Por supuesto, es posible combinar varias soluciones de bus, como GPIB, USB y LAN, pero, por razones de coste, facilidad de integración y soporte a largo plazo, deben considerarse cuidadosamente.