Einleitung
Die Abteilung FEO ist eine Abteilung, die in Maulburg für die Forschung und Entwicklung zuständig ist. Diese Abteilung fragte meine Abteilung TIV an, ob sie meine Hilfe in Anspruch nehmen kann. Ich bekam somit einen Schaltplan auf welchem mit einem OP-Verstärker einen invertierenden Schmitt Trigger realisiert wurde. Dieses Produkt welches beim Kunden in der Medizinbrache eingesetzt wird, hat in letzter Zeit Mängel aufgewiesen. Grund dafür ist ein Widerstand, welcher vermehrt gebrochen war und somit einen Unterbruch verursachte. Eine Analyse der Abteilung TIV hat ergeben, dass dieser Fehler von einem externen Partner hervorgeht. Dieser ist lediglich dafür beauftragt ein Kabel an die Platine anzulöten. Bei diesem Lötvorgang ist möglicherweise dem Personal eine Verbindung zwischen der Lötstelle des Kabels und der Lötstelle des Widerstands entstanden. Bei der Entfernung dieser Verbindung könnte der Widerstand gebrochen sein.
Lösungsansatz
Was sind die Auswirkungen eines fehlerhaften R6?
- R6=∞ (gebrochen) => verschiebt Ausschaltpunkt nicht, Einschaltpunkt=Ausschaltpunkt (=> keine Hysterese)
- R6>274k (größer) => verschiebt Ausschaltpunkt nicht, Einschaltpunkt rückt näher an Ausschaltpunkt (=> kleinere Hysterese)
- 0<R6<274k (kleiner) => verschiebt Ausschaltpunkt nicht, Einschaltpunkt entfernt sich von Ausschaltpunkt (=> größere Hysterese)
- R6=0 (Kurzschluss) => verschiebt Ausschaltpunkt nicht, Einschaltpunkt so weit entfernt, dass nicht mehr erreichbar (=> zu große Hysterese)
=> Ein fehlerhafter R6 beeinflusst den Ausschaltpunkt nicht, lediglich den Einschaltpunkt und somit die Hysterese.
Erkennen wir aktuell einen fehlerhaften R6?
- Laut TLB muss beim Lieferanten der bestückten Leiterplatte lediglich ein beliebiger Zustandswechsel überprüft werden. Die Hysterese wird somit nicht überprüft.
- Am Abgleich/Funktionsprüfplatz der Endmontagelinie wird lediglich der Ausschaltpunkt abgeglichen. Die Hysterese wird somit nicht überprüft.
=> Aktuell wird die Hysterese nicht überprüft, da sie fix über die verwendeten Widerstände definiert ist (korrekte Bestückung vorausgesetzt).
Wie können wir einen fehlerhaften R6 erkennen?
- Messen des Widerstandswertes zwischen Testpunkt 7 und Testpunkt 5 mit Ohmmeter
- Hysterese in einem Funktionstest überprüfen
Bei eindeutig gebrochenem Widerstand: Optische Untersuchung
Da die unsere Messanlagen diesen Fehler nicht erkennen und eine optische Kontrolle zulange gehen würde musste eine andere Lösung gefunden werden.
Der Unterbruch des Widerstands hat zur Folge, dass keine Hysterese bei dem Schmitt Trigger gemessen wird. Leider war der Ein- und Ausschaltzeitpunkt bei jedem Schmitt Trigger an einer anderen Stelle, da die Platinen noch nicht kalibriert wurden. Somit war die Aufgabe eine Lösung zu finden, die es mit einem geringen Zeitaufwand erlaubt, diese Messungen durchzuführen.
Die Lösung erschien für mich vorerst sehr einfach. Meine Idee war es, das Potentiometer, welches zum Kalibrieren benutzt wird, bis in den Anschlag zu drehen um zu garantieren, dass alle Platinen die gleichen Ein- und Ausschaltpunkte haben. Dies wäre eine gute Idee gewesen, wäre da nicht die Gegebenheit, dass das Potentiometer keinen Anschlag hat.
Die Hysterese ist sehr klar ersichtlich, wenn man sie im Oszilloskop betrachtet und am Eingang der Schaltung eine Dreiecksspannung anlegt. Um den Messprozess zu verkürzen verwendete ich einen Trigger der auf beide Flanken des Ausgangsignals triggert. Somit ist springt der Umschaltzeitpunkt im Falle einer Hysterese. Auf dem Bildschirm ist nun anhand der Dekaden sehr übersichtlich zu erkennen, ob die Hysterese in der Toleranz liegt oder nicht. Ist der Sprung >= 1 Dekade ist der Widerstand nicht beschädigt.
Messungen
Die Messungen von etwa 500 Platinen habe ich dann dank einem Steckbrett sehr einfach gestaltet. Es war sehr wichtig, dass ich einen ESD-Band getragen habe, da die Platinen leicht beschädigt werden konnten. Für den Test musste man dann lediglich die Platine einstecken und die eine KO-Sonde auf einen Jumper halten. Einen Messprozess dauerte zirka 20-25 Sekunden.
Übergabe
Die Prints, die ich bereits überprüft habe musste ich dann in der Produktionshalle einsortieren. Bei diesem Vorgang darf man aber wiederum nicht vergessen passender ESD-Schutz zu tragen.
In Maulburg gibt es vor der Produktionshalle jeweils einen Vorraum in welchem eine ESD-Schürze und ESD-Bändel für die Schuhe bereitliegen.
Besprechung
Um die Arbeiten abzuschließen gab es eine Sitzung, an welcher alle beteiligten Personen das weitere Vorgehen beschließen. Ich fragte an dieser Sitzung nochmals nach, wieso die Kalibriergeräte von E+H dieses Problem nicht erkennen können.
Dies sei nicht eine Aufgabe von uns, da wir diesen Fehler ja nicht produziert haben. Man wird die Dokumentation des Fehlers an den externen Partner weiterreichen und erhofft sich eine Stellungnahme. Möglicherweise muss dieser solch einen Testaufbau in seinen Prozess integrieren.