Elektronische Flachbaugruppen LEDs, LCDs und Schallgeber testen

Neben den klassischen Bauelementen wie ICs, Widerständen und Kondensatoren verbauen Hersteller auf ihre Platinen immer öfter auch Farb-LEDs, LCDs und Schall-geber. Auch diese müssen getestet werden. Aber geht das mit dem klassischen Baugruppentest?

Viele Hersteller von elektronischen Flachbaugruppen setzen in der Zwischenzeit auch LEDs in den verschiedensten Farben für die unterschiedlichsten Aufgaben ein. Nachdem bei den Bestückungen der Mensch mit all seinen Stärken, leider aber auch seinen Schwächen beteiligt ist, werden immer wieder Fehler bei der Bestückung der jeweiligen Farben gemacht. Das hat verschiedene Gründe, angefangen von der falschen Beschriftung der Bauteilrollen über die falsche Programmierung der Bestückungsmaschine bis hin zum Einsatz des Menschen, der diese LEDs gegebenenfalls von Hand bestückt.

Die meisten LEDs sind heute bei der Montage klar und eine sichtmäßige Farberkennung ist im ausgeschalteten Zustand nicht möglich. Auch besteht die Gefahr, dass gerade bei Farb-LEDs verschiedene Lieferchargen gemischt werden, sodass minimale unterschiedliche Farben (Wellenlängen) auftreten, die dann aber visuell sehr störend sind.

Für diesen Zweck hat die Firma Reinhardt zwei Farberkennungsmodule entwickelt, welche die Wellenlänge der Farbe in Nanometer messen und bei denen entsprechende Grenzen prozentual als oberer oder unterer erlaubter Wert frei einstellbar sind. Die Helligkeitsmessung soll gleichmäßig helle Anzeigen garantiert. Mit den Modulen werden an einem bekannt guten Prüfling (elektronische Flachbaugruppe) die Farbwerte automatisch erlernt, das gilt auch für die Helligkeit.

Das erste Modul sollte in einem festen, reproduzierbaren Abstand über der LED montiert sein. Außerdem lässt sich dieses Modul mit einer weißen Beleuchtungsdiode ausstatten, um so transreflektiv Farben zu messen. Dies eignet sich zum Beispiel bei Tasten mit demselben Schaltelement, wobei aber die Tastenauflagen individuell bestückt werden. Dadurch lassen sich die Farben der Tasten automatisch überprüfen und Fertigungsfehler erkennen.

Das Farberkennungsmodul mit 16 Kanälen wird wie das vorhergehende Modul über den I²C-Bus ausgewertet. Auch die 16 Kanäle werden über diesen Bus umgeschaltet. Die Farb- und Helligkeitsübertragung übernehmen flexible Lichtwellenleiter, die über den LEDs in die Adapterplattenober-seite montiert werden, sodass auch hier eine reproduzierbare Position gewährleistet ist (Bild 1).

Für nach vorne gerichtete LEDs lassen sich die Lichtwellenleiter so anbringen, dass das Licht auch von vorn beziehungsweise seitlich gemessen werden kann. Auch bei diesem Modul lässt sich die Farberkennung automatisch erlernen und deren Toleranzgrenzen (typisch 10%) mit individueller Schärfe programmieren, um der Aufgabenstellung bei der Prüfung gerecht zu werden.

Segmentanzeigen testen

Bei der LCD-Anzeige gibt es drei Typen: die standardmäßige Siebensegmentanzeige mit einer oder mehreren Stellen, die Masken-programmierbare LCD-Anzeige, bei der Zahlen, Ziffern und Piktogramme in beliebiger Weise durch Masken erzeugt werden können, und die vollgrafischen LCD-Anzeigen, die aus Matrizen im X- und Y-Bereich jede beliebige Zahl oder Buchstaben in beliebigen Schrifttypen oder Piktogramme darstellen können.

Auch Balkenanzeigen beispielsweise für Spannungen oder Ströme lassen sich damit vollgrafisch darstellen. Mit den Testern von Reinhardt erfolgt die Auswertung solcher Anzeigeelemente, indem sie bei Siebensegment-LED die Helligkeit und bei LCDs den Schwarz-Weiß-Wert erfassen. Eine verstellbare Punktgröße, die sich auf die Matrixgröße reduzieren lässt, kann dann jeden einzelnen Matrixpunkt und die entsprechende Schwarz-Weiß-Erzeugung erkennen beziehungsweise automatisch erzeugen.

Auf diese Weise sind Zahlen, Buchstaben und Piktogramme jeglicher Art erkennbar und lassen sich testen. Durch eine flexible Software ist es möglich, in wenigen Minuten auch komplexe Alphanumerik und Piktogramme zu erkennen und zu prüfen. Des Weiteren lassen sich zum Beispiel bei Zahlen, die per Matrix erzeugt werden, entsprechende numerische Zuordnungen vornehmen, sodass sich auch parametrische Werte, die durch die Zahlen dargestellt werden, auswerten lassen.

So kann man zum Beispiel auch bei Panelmetern, die mit Mikroprozessor die grafischen LCD-Anzeigen steuern, die Abweichungen der Messwerte abmessen, Differenzen zum Sollwert erreichen und Stützpunkte für den Mikroprozessor programmieren, um diese Art von Anzeigen vollautomatisch nur durch Anschluss eines Signalgebers und einer Videokamera abzugleichen (Bild 2). Auch Rundinstrumente wie die Tachometer der Automobile lassen sich mit Signalen ansteuern und die Zeigerfunktion durch das Messverfahren punktgenau auswerten. Auch hier können bei Nichterreichen die Toleranzen ermessen und mit Stützpunkten korrigiert werden.

Akustische Signalauswertung

Bei einem großen Teil moderner elektronischer Baugruppen sind akustische Geber mit integriert. Wir unterscheiden dabei zwischen keramischen und lautsprecherähnlichen Gebern. Die abgegebenen Frequenzen liegen im Allgemeinen zwischen 500 Hz und 2,5 kHz. Dafür hat Reinhardt ein Modul entwickelt, das von oben, aber auch von unten in den Adapter eingebaut werden kann und eine Auswertung per I²C ermöglicht. Damit lassen sich dann Amplitude (Lautstärke), Frequenz und falls gewünscht auch noch Klirrfaktor messen (Bild3).

Akustische Geber können so im Rahmen des Tests elektronischer Flachbaugruppen überprüft werden. All die vorgenannten Messmethoden sind Bestandteil oder können in die Test-Software optional eingebaut werden, sodass im automatischen Prüfprozess all diese Dinge vollautomatisch funktionsmäßig geprüft und ihre Werte in den zugelassenen Grenzwerten überprüft werden. All diese Leistungsfähigkeiten lassen sich in die Testsysteme »ATS-KMFT 670«, »ATS-UKMFT 645«, »ATS-UKMFT 625«, »ATS-UKMFT 626« und »ATS-UKMFT 627« einbauen oder nachrüsten.