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22.01.2018

Software Testmanager CE und Toolmonitor Picoscope von MCD

Testeinrichtung für Steuer- geräte von Pflanzenleuchten

Viele Gemüsesorten, wie Tomaten, werden nahezu ausschließlich unter Glas oder in Folientunneln angebaut. Dabei wird nichts dem Zufall überlassen. Nicht nur die Zufuhr von Wasser und Nährstoffen wird genau gesteuert, auch beim Licht hat die Technik die Oberhand.

Software Testmanager CE und Toolmonitor Picoscope (© MCD Elektronik, Viatico)

In großen Gewächshäusern brennen bis zu 10 000 Metall- und Natriumdampflampen und verlängern den Tag, selbst wenn die Sonne schon untergegangen ist. Mit 2500 Brennstunden pro Jahr sorgen sie für optimale Lichtverhältnisse für die Pflanzen.

Diese Entladungslampen weisen hohe Anteile im blauen und roten Spektralbereich auf, das ergibt eine möglichst intensive, fotosynthetisch aktive Strahlung. Der Blauanteil verhindert wucherndes Längenwachstum, und der Rotanteil unterstützt die Reifephase. Die Lichtausbeute dieser Lampen ist hoch bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch. Das wirkt sich positiv auf die Produktivität aus wie auch die langen Wartungsintervalle bei einer mittleren Lebensdauer von ca. 10 000 Stunden.

Stromversorgung mit Intelligenz

Die Lampen werden mit elektrischen Leistungen zwischen 250 und 600 W angeboten. Metall- und Natriumdampflampen benötigen einen Zündimpuls von ca. 3,2 kV. Ein deutscher Hersteller dieser Speziallampen entwickelt und produziert in Zusammenarbeit mit einem Zulieferer die Netzgeräte für seine Pflanzenleuchten. Das Netzteil stellt nicht nur die Betriebs- und Zündspannungen bereit. Es ist zugleich ein intelligentes Steuergerät, das die Lampe auf der Basis verschiedener Einflussgrößen, wie z. B. der aktuellen Sonneneinstrahlung, so steuert, dass ein Optimum an Strahlleistung und Energieverbrauch erreicht wird.

Für den Test dieser Steuergeräte suchte der Lampenhersteller einen Partner, der für die Produktion ein vollautomatisches Testsystem entwickelt (Bild 1). Für den Mess- und Prüftechnikspezialist MCD Elektronik, Birkenfeld, ein Unternehmen, das vornehmlich Automotive-Projekte durchführt, war dies eine interessante Herausforderung mit ungewöhnlichen Rahmenbedingungen.

Der Prüfling wird direkt an der Teststation programmiert und im Anschluss überprüft. Je nach Stromversorgungsmodell gelangen unterschiedliche Testmodi zur Anwendung. Dazu gehören Auswertungen wie Strom- und Spannungsmessungen, aber auch das Auslesen und Auswerten von EEPROM-Daten. Zudem wird ein Zündtest durchgeführt, bei dem die Zündspannung und deren Frequenz gemessen und ausgewertet werden.

Alle Komponenten sind in einem kompakten Test-Rack untergebracht. Die Adaption für den Prüfling ist separat und beinhaltet vor allem das Nadelbett zur Kontaktierung der Steuerungsplatine. Eine Besonderheit ist die Hochspannungsprüfung mit 3 kV. Dafür mussten im Adapter Sicherheitsvorrichtungen eingebaut werden mit den nötigen Sicherheitsabständen zu Signalleitungen. Auf einem Industrierechner sind die MCD-Softwareprodukte Testmanager CE und Toolmonitor Picoscope sowie die Steuerprogramme für die Prüfplatzelektronik installiert.

Über RS-232-Schnittstellen kommuniziert die Steuerung mit den Komponenten des Prüfstands. Ein DC-Netzteil versorgt die Adaption mit Betriebsspannung. Der Prüfling wird über eine steuerbare AC-Quelle versorgt. Mit dem integrierten Picoscope können Signalwechsel, die an den CPU-LEDs auftreten, abgetastet und mit dem dafür spezialisierten MCD-Toolmonitor ausgewertet werden. Ein Puls-Generator von Rigol erzeugt die Kurvenform zur Erzeugung des Zündimpulses. Über ein Multimeter mit Multiplexer von Keysight werden die vom Prüfling generierten Ausgangssignale erfasst und an den Testmanager übergeben.

In der Adaption befindet sich neben einer Steuerungsbaugruppe der Differenztastkopf des Picoscopes und das Programmiergerät MK2 von Atmel. Damit wird in den ersten Schritten des Prüfablaufs ein programmierbarer Logikbaustein mit der Testsoftware programmiert. Sodann werden mithilfe des Keysight-Multimeters Spannungs- und Strommessungen durchgeführt.

Das Netzgerät erzeugt primär die Versorgungsspannungen für die Hochdrucklampe, führt jedoch mit seinem Prozessor auch anspruchsvolle Steuerungsaufgaben durch. Dazu gehören die notwendigen Sicherheitsfunktionen einschließlich eines Funk-Kommunikationssystems mit über 70 Protokollen. Für sehr große Gewächshäuser mit einer großen Anzahl an Leuchten können mehrere Steuergeräte miteinander vernetzt werden, um eine homogene Ausleuchtung zu gewährleisten.

Alles kommt auf den Prüfstand

Bei der Ansteuerung der Lampen wird über Sensoren auch die Umgebungshelligkeit gemessen. Beim Test wird dazu ein Profil auf dem Steuergerät abgefahren, mit dem der Tagesablauf der Sonne in einem Gewächshaus simuliert wird. Die Arbeitsstunden der Lampen und unterschiedliche Fehlermeldungen werden gespeichert. Man kann durch einen Fernzugriff die Zustände der Lampen und des Steuergeräts kontrollieren und den Unterhalt der Beleuchtung ökonomisch steuern.

Der Testablauf ist komplett automatisiert. Nachdem der Werker den Prüfling in den Adapter eingelegt und den Deckel geschlossen hat, wird mithilfe des Scanners der Barcode des Prüflings gescannt. Anhand der Typbezeichnung erfolgt das Aufspielen der Testsoftware, und die Testabfolge beginnt.

Auf dem Steuergerät befinden sich mehrere Transformatoren. Mit einem davon wird die Zündspannung von ca. 3,2 kV erzeugt, um die Lampe zu starten. Der Zündfunke mit einer Frequenz von 200 kHz dauert ca. 100 ms. Nach dem Zündtest wird die Anzahl der Zündungen ausgelesen. Spannung und Frequenz werden von einem Kompakt-Oszillograf des britischen Herstellers Pico Technology ermittelt. Der Oszillograf tastet ebenfalls Signalwechsel ab, die an den CPU-LEDs auftreten.

Eine Variante der MCD-eigenen Software Toolmonitor steuert den Oszillograf unter der einheitlichen Bedienoberfläche des Prüfplatzes. Der gesamte Testvorgang dauert ca. eine Minute. Der Werker bekommt allerdings erst die Freigabe zum Entnehmen des Prüflings aus der Adaption, wenn dieser entladen ist.

MCD-Elektronik GmbH
www.mcd-elektronik.de

Unternehmensinformation

MCD-Elektronik GmbH

Hoheneichstr. 52
DE 75214 Birkenfeld
Tel.: 07231 -784050
Fax: 07231 -7840510

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