Pruebas y diseño de COTS para la seguridad con la iniciativa SET de Samtec

Este artículo presenta las pruebas de entorno severo (SET), un estándar de pruebas de seguridad que cierra la brecha entre un producto MIL-STD completo y un producto COTS para proporcionar confianza adicional en la seguridad de un producto COTS.

Las interconexiones eléctricas se utilizan en una amplia variedad de industrias y dentro de una gran variedad de condiciones de almacenamiento y funcionamiento. Debido a esto, muchos usuarios finales requieren pruebas exhaustivas en las interconexiones para asegurarse de que funcionen como se espera en la aplicación final. Las pruebas de entorno severo (SET) se desarrollaron para brindarles a los diseñadores la confianza necesaria para diseñarlos en sus sistemas.

Origen de la iniciativa SET

Los productos comerciales disponibles en el mercado (COTS) no son nada nuevo; sin embargo, es relativamente nuevo para las industrias militar / aeroespacial, automotriz, industrial y médica utilizarlos. Por lo general, estas industrias requieren pruebas adicionales que normalmente no se realizan en productos COTS. La intención de SET es cerrar la brecha entre un producto MIL-STD completo (para militares / aeroespacial) y un producto COTS. SET proporciona a los diseñadores e ingenieros de sistemas la confianza adicional de que un producto COTS funcionará en su aplicación.

Figura 1. La insignia de aprobación de SET.

Pruebas de entornos severos

SET se desarrolló utilizando VITA 47.0 - 47.3 y toma varias de las pruebas de calificación comunes que incluyen resistencia de circuito de bajo nivel (LLCR), humedad, ciclos de temperatura, voltaje de resistencia dieléctrica (DWV) y golpes y vibraciones mecánicas. SET toma estas pruebas de calificación estándar y les agrega requisitos, demostrando así la capacidad del conector para entornos severos. Para comprender mejor las pruebas SET, consulte el ejemplo de informe SET (PDF).

Tabla 1. Áreas de las pruebas de calificación de diseño de Samtec

Acoplamiento / desacoplamiento / durabilidad en pruebas de calificación estándar

El acoplamiento / desacoplamiento / durabilidad demuestra la capacidad del conjunto de conectores para funcionar según lo diseñado, incluso cuando las condiciones a las que está sometido no son ideales. El apareamiento / desacoplamiento / durabilidad son comunes en las pruebas de calificación estándar, pero con SET, las condiciones se han intensificado. En una prueba estándar de apareamiento / desacoplamiento / durabilidad, la humedad relativa (HR) se establecerá en un rango de 90-98% durante 10 días con 25 ciclos de apareamiento y desacoplamiento. Para SET, la HR se establece en 100% con 250 ciclos de apareamiento y separación.

Prueba de ciclos de temperatura (prueba de choque térmico)

Otro aspecto crítico de cualquier prueba ambiental implica garantizar el rendimiento del conjunto de conectores cuando se expone a un choque de temperatura. La prueba de ciclos de temperatura (también conocida como prueba de choque térmico) evalúa la capacidad del conector para soportar cambios extremos de temperatura. Esta prueba es importante cuando las condiciones de funcionamiento de un sistema pueden cambiar en cuestión de minutos.

Normalmente, una prueba de choque térmico requiere un conjunto de conectores de -55 ° C a + 85 ° C a través de 100 ciclos con una permanencia de 30 minutos en cada temperatura. La versión SET de esta prueba aumenta el rango de temperatura de -65 ° C a + 125 ° C a través de 500 ciclos con una permanencia de 30 minutos en cada temperatura. Durante el transcurso de esta prueba, las piezas se prueban para determinar la resistencia del circuito de bajo nivel (LLCR) para buscar aumentos en la resistencia a través del sistema.

Choque mecánico / vibración aleatoria / LLCR y detección de eventos

El objetivo general de las pruebas de choque mecánico / vibración aleatoria es medir el rendimiento de un conjunto de conectores bajo exposición a una serie de choques mecánicos y vibraciones aleatorias. Mientras que la versión estándar de esta prueba usa un pico de choque de 100G durante seis milisegundos, medio seno, la versión SET usa un pico de choque de 40G durante 11 milisegundos, medio seno. El LLCR se usa antes y después de la prueba para medir los efectos de la prueba y buscar cambios en la resistencia del sistema de contacto.

La prueba de vibración aleatoria estándar usa 7.56gRMS durante dos horas por eje; la versión SET de esta prueba usa 12gRMS, 5 - 2000Hz durante una hora por eje. Durante esta prueba, la detección de eventos se usa para monitorear continuamente el conjunto de contactos en busca de discontinuidades durante la prueba de vibración.

Descarga electrostática (ESD)

La descarga electrostática no se prueba normalmente para conectores eléctricos; Sin embargo, en entornos severos, hay ocasiones en las que los diseñadores de sistemas necesitan saber cómo manejarán los componentes la ESD. Durante una prueba de ESD, el conector se prueba acoplado y desacoplado con inspecciones visuales antes y después de la prueba para determinar si ocurrió daño. Para esta prueba, una inspección visual es suficiente para determinar si el conector pasó. Los conectores son dispositivos pasivos, sin componentes activos, y el único daño que podría ocurrir sería el revestimiento.

Esta prueba se basa en EN61000-4-2 de VITA 47. Los eventos de ESD varían de 0 kV a 15 kV cuando se descargan a través de un capacitor de 150 pf a través de una resistencia de 330 ohmios. Los conectores se exponen a 5 kV, 10 kV y 15 kV (10 veces en cada nivel) y luego se inspeccionan visualmente en busca de daños.

Voltaje de resistencia dieléctrica (DWV) en altitud

El voltaje de resistencia dieléctrica es una prueba electrónica común, pero la prueba a una altitud de 70,000 pies aumenta la dificultad de la prueba. En una prueba DWV típica, los conectores se prueban aplicando el voltaje de prueba durante 60 segundos. Se considera que la pieza aprueba si no hay arcos eléctricos en su voltaje de prueba (0,75 x el voltaje de ruptura de una pieza).

Para DWV en altitud, la prueba se realiza en una cámara de altitud para simular una altitud de 70,000 pies con un voltaje de prueba a 300 VCA. Suponiendo que los conjuntos de conectores no se rompan eléctricamente, se considera que han pasado la prueba.

SET se está expandiendo a series de productos adicionales

Samtec desarrolló la prueba para entornos severos para ingenieros y diseñadores que buscan datos de calificación adicionales para los productos COTS que se utilizan en entornos severos. Estas pruebas van más allá de las pruebas de calificación estándar realizadas en elementos COTS y demuestran la capacidad de los conectores para operar en entornos severos.

Samtec está evolucionando continuamente su línea de productos probados en entornos severos. Consulte aquí la lista más actualizada de series aprobadas.

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