PXIeハイブリッド・システム統合による複雑な航空電子機器テスト要求への対処

 

信号多重化の問題に対するソリューションのデモンストレーションから始まったプロジェクトは、やがてPXIeベースのさまざまなテストおよびシミュレーション・モジュールとカスタム・ケーブルを提供し、5つの高性能ATEステーションの構築をサポートするまでに発展しました。

 

ビジネスジェットに関して、このケーススタディで参照している 航空宇宙関連企業は 最近まで最大約50人乗りの商用ジェット機を保有していました。しかし同社は現在、100人以上の乗客を収容できる航空機を開発しています。

2023年2月初旬、同社は6社のシステムインテグレーターを候補として絞り込み、ATSのハードウェアとソフトウェアの提供について見積もりを依頼しました。そのインテグレーターの1社がすぐにピカリングに連絡を取り、適切なハードウェアの提供について話し合いをしました。

 

特に課題となったのは、78Ωの厳密なラインインピーダンスを持つ MIL-STD-1553 差動シリアル・データバスの切り替えでした；このOEMは適切な既製のソリューションを見つけられず、これまでこの要件のサポートに苦戦していました。

 

幸いなことに、ピカリングは過去に他の複数の顧客から同じ要望を受けており、この航空電子機器データバスを処理するために特別に設計されたPXIおよびPXIe制御インピーダンス差動マルチプレクサ・ファミリを開発していました。ピカリングは、専用のPXI 1553マルチプレクサ・モジュールを搭載したLXIモジュラー・シャーシと特注のツイストペア・ケーブルで構成されたデモ・システムを作成し、これをシステムインテグレーターに提供しOEMに展示してもらいました。そのシステムは完璧に動作し、ピカリングはこの航空宇宙関連企業から大きな信頼を得ました。

 

その結果、同社はピカリングを招き、製品の概要を紹介し、航空宇宙試験やシミュレーション・アプリケーションで広く使用されているモジュールの性能について詳しく説明しました。また、ATSのベースとなるシャーシを正しく選択することの重要性も強調しました。具体的には、デモではLXIモジュラー・シャーシを採用していましたが、将来的な統合と改良の点で長期的にはPXIeベースのソリューションの方が適しており、顧客にとっての総所有コストも優れていると考えられました。

 

ソリューション
顧客のテスト要件を満たすため、以下のピカリング製品が特定され、合意されました – すべてのPXIeモジュールはPXIフォーマットでも利用可能です：

 

• 18スロット・フルハイブリッドPXIeシャーシ「42-926-001」は、. 高速PCIe Gen2テクノロジーに基づくシャーシです。柔軟性の高い完全ハイブリッド・ソリューションが必要な場合にコスト効率の高いオプションで、Gen3シャーシほどの高速のデータ転送速度は必要ない場合に最適です。

 

• リモート・コントロール・インターフェース・キット「43-921-001-KIT」は、. Tデイジー・チェーン機能付きPXIeモジュール（43-921-001、左側）、PCIeリモート・コントロール・インターフェース・カード（53-921-001）、および2メートルのインターフェース・ケーブル（図示せず）で構成されています。

 

• PXIeマルチプレクサ「40-739-001」 は、MIL-STD-1553航空電子機器シリアル・データバス仕様に準拠した差動信号の物理層マルチプレクシングまたはデマルチプレクシング専用に設計されています。これらのモジュールは、4、8、または16チャネルのシングルまたはデュアルの2極マルチプレクサとして供給され、各信号ペアの差動インピーダンスは78Ωに制御されます。

 

• PXIe 16チャネル・アナログ出力モジュール「43-765-001」 は、4〜20mAの電流ループを使用する産業用制御アプリケーションの要件を満たすよう設計されています。最大4つの16ビット・デジタル-アナログ・コンバーター（DAC）で構成され、それぞれ4つの電流出力を生成できます。0〜4mAおよび20〜24mAの範囲の出力電流により、エラーまたは追加の信号状態をシミュレートできます。±24mAモードでは、ソーシングセンサまたはシンキングセンサのいずれかをシミュレートできます。
• PXIe 80xSPSTリレー・モジュール「42-139A-101」, 上図）およびPXIe 52xSPDTリレー・モジュール「42-139A-201」は、どちらも中電力の高密度スイッチング・アプリケーションに適しており、リレーの電流容量は2Aで、定格電圧は300 VDC/250 VACです。

 

• PXIe高密度パワーリレー・モジュール「42-153-001-HI」は、 50個のSPSTスイッチを備えた電気機械式パワーリレーが使用されており、250VACで最大5Aの負荷のスイッチングに適しています。

 

• PXI 10Aパワーリレー・モジュール「40-160-001」 は、大きなACまたはDCの負荷のスイッチングや、大型の外部リレー、コンタクタ、ソレノイドへのスレーブ接続に適しています。

 

• 最大入力電圧50 Vの PXIe 128チャネル・デジタル入力モジュール「40-414-101」は、入力電圧を2つのプログラム可能な電圧しきい値と比較することで、入力ラインの状態を簡単に判別できます。これにより、入力が低、高、または中間のロジック状態であるかを迅速に確証することができます。

 

• LXI高密度192x8単極マトリクス・モジュール「60-550-023」 は、最大300VDC/250VACまたは2A（最大60W）のスイッチングが可能です。高品質な電気機械式リレーは、スイッチングの信頼性が高く、大規模なATEシステムでの信号ルーティングに適しています。

 

具体的には、各ATEシステムは、デイジー・チェーン接続された2つの18スロットPXIeハイブリッド・シャーシをベースとしているため、各システムは複数のリレー・モジュールを収容できます。また、ピカリングは70本以上のカスタム・ケーブルも供給しました。「ピカリングのコア能力の1つはカスタム・ケーブルで、これによって当社はより知られるようになってきています。」とクレスパン氏は続けます。「ピカリングのコネクタ部門は、さまざまなインピーダンスの用途に合わせたケーブルを多くのお客様に作成・納入してきました。

ケーブルは、ピカリングのコネクタ部門が拠点を置くチェコ共和国の工場で設計・製造され、設計から製造までのプロセスを迅速化するために、 ピカリングのグラフィカルなケーブル設計ツール が提供されました。必要な内容が明確になると、わずか数営業日のうちに14種類のケーブルの見積もりを出すことができました。」 とクレスパン氏は振り返ります。ピカリングは顧客の従来のサプライヤーよりもかなり短いリードタイムで対応できました。

 

戦略の更新

ハードウェアが合意され、見積もりが提示され、価格が承認された後、計画に変更が加えられました。便宜上の目的で、この航空宇宙関連企業は自社のエンジニアリング・リソースを使用して、テスト・システムを構築しました。つまり、ピカリングはハードウェアとケーブルを最終顧客に直接供給することになりました。

また、5つのシステムを受注していましたが、まず1つだけを供給し、それを完全に統合することが決定されました。これにより、航空宇宙関連企業のエンジニアはテスト・シーケンスを考案し、ソフトウェア・アプリケーション・コードを生成する時間を得ることができました。注：この間、チェコ共和国にいるピカリングのケーブル・スペシャリストは待機し、修正が必要な場合にはサポートし、必要に応じて訪問する準備ができていました。

PXIeシャーシは、制御PCを起動する前に電源を入れる必要があります。これによりPCはPCIeバスを介してシャーシと関連するモジュールを正しく検出することができます。シャーシがキャビネット内に収納されている場合、電源スイッチにアクセスするためにキャビネットを開けたり、24時間365日電源を入れたままにしておくことは理想的ではありません。

この問題に対するピカリングの解決策は、シャーシをスリープモードに保つことです。これは、顧客が重視するシャーシ特有の機能です。

ピカリングが選ばれたもう1つの理由は、ほとんどのテスト・システムはWindowsベースであるのに対し、このATEシステムのオペレーション・システムはLinuxであるということです。業界には多くのPXIベンダーがありますが、Linuxドライバを提供しているのはごくわずかで、ピカリングはその1つです。

 

「このプロジェクトは素晴らしいものでした。」とクレスパン氏は締めくくります。「インピーダンスが重要な信号のマルチプレクシングやPXIeシャーシのスリープモードの使用など技術問題の解決方法、カスタム・ケーブルの迅速な作成、顧客にハードウェアへの早期アクセスを提供するための製品の段階的な納品など、すべてがうまくまとまりました。」

 

 

概要

このケーススタディでは、新しい航空機を開発している航空宇宙関連企業の複雑な航空電子機器テストの課題にピカリングがどのように対処し、成功したかを詳述しています。この企業は、航空電子機器の接続性を検証するための自動テストシステム（ATS）を必要としていました。ピカリングのソリューションは、PXIeベースのテストおよびシミュレーション・モジュール、カスタム・ケーブル、18スロットPXIeハイブリッド・シャーシを提供し、78Ωの厳密なラインインピーダンスを持つMIL-STD-1553差動シリアル・データバスの切り替えという大きなハードルを克服することでした。また、このプロジェクトでは、計画変更への適応、顧客へのハードウェアの直接供給、統合プロセス全体にわたるサポートの提供において、ピカリングの柔軟性を際立たせています。このコラボレーションの成功により、非常に効率的でコスト効果の高いテスト・ソリューションが実現しました。

 

システムインテグレーションサービス

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