Ak ste študent, potom vás asi termín test desí. Pre konštruktérov dosiek plošných spojov je však tento termín a jeho používanie dôležitejšie ako nejaký školský test, pretože vďaka nemu je vývoj výrobku lepší a aj lepšie zvládnuteľný v procese oživovania a testovania konečného výrobku. Tento článok bude teda o používaní testovacích bodov na doskách plošných spojov. Predtým, ako sa dozviete o ich použití, je však potrebné pochopiť pojem "testovací bod".

Čo sú testovacie body?

Testovacie body na doske plošných spojov sú miesta v elektronických obvodoch, ktoré sa používajú na testovanie zariadenia. Inými slovami, vstrekuje testovacie signály. Následne zariadenie používa tieto testovacie body na overenie, či obvod funguje správne, alebo na analýzu, či je potrebné ho vylepšiť. Okrem toho sa používajú na potrebné opravy zariadenia. Na vysvetlenie, testovacie body môžu byť jednoducho kontaktné plošky, na ktoré je možné pripojiť testovacie sondy, alebo môžu byť vybavené pripojením na inštrumentáciu pre  meranie rúznych typov signálov. Používajú sa najmä počas výrobného procesu na kontrolu kvality a neskôr aj pri opravách alebo údržbe zariadení.

Typy testovacích bodov

Rôzne typy testovavích bodov KEYSTONE

Keď hovoríme o klasifikácii testovacích bodov, existujú najmä tri typy:

1. Spájkované skúšobné body: Tento typ umožňuje ľahko detegovať chyby. Tieto body majú v sebe zapájané stĺpiky z okom pre pripojenie testovacích vodičov.
2. Automatizované testovacie body: Ide o testovacie body, ktoré umožňujú testovanie prostredníctvom automatizovaného testovacieho zariadenia. Majú priechodné otvory, alebo kolíky a dosadacie podložky z kovu.
3. Kontaktné plošky: sú vytvárané už pri návrhu dosky plošného spoja ako kontaktné body bez priechodzieho otvoru. Používajú sa pre automatizované testovanie, nakoľko neposkytujú žiadnu oporu v podobe oka, alebo násuvného kontaktu pre testovací hrot.

Trojica základných typov testovacích bodov.

Príklad spájkovaného testovacieho bodu KEYSTONE 5001

Napríklad tento typ testovacieho bodu je vhodný na pripojenie meracej sondy s háčikom. Všimnite si, že má len jeden bod pripojenia. Ak ste tento testovací bod zapojíte do série s cieľovým prepojením, môžete tento bod použiť na meranie priebehu napätia na cieľovom pripojení napríklad pomocou osciloskopu. Pri nízkych až stredných frekvenciách pod 1 GHz a časoch nábehu nad 10 - 20 ns môžete na meranie použiť priame spojenie so sondou a nemusíte sa obávať impedancie testovacieho bodu či rušenia, pokiaľ je frekvencia dostatočne nízka. Vďaka tomu sú tieto komponenty vhodné na prístup k dôležitým priebehom, ako je PWM signál, nízkofrekvenčný analógový signál, pomalšie digitálne zbernice (napríklad I²C alebo SPI) alebo GPIO na vašom MCU počas funkčného testovania.

Niektoré z typov testovacích bodov pre povrchovú montáž. HARWIN S2761-46R, KEYSTONE 5016, KEYSTONE 5019

Na trhu sú samozrejme dostupné aj testovacie body pre povrchovú montáž. Poskytujú efektívne, bezpečné testovanie na úrovni dosky a zjednodušujú taktestovanie na husto osadených doskách plošných spojov. Testovacie body SMT sa vyrábajú s použitím plochého drôtu, ktorý poskytuje veľkú montážnu plochu. Rovnako sa vyrábajú v rôznych tvarových, ale aj farebných variáciách (s platovou podložkou). Niektoré SMD testovacie body (ako komponenty) sú rozlíšené farebne. Má farebné rozlíšenie nejaký špecifický význam? Áno, farebné rozlíšenie testovacích bodov môže mať rôzne významy, ktoré si vy sami zadefinujete pri samotnom návrhu dosky plošného spoja.

Príklad testovacieho bodu pre povrchovú montáž s farebnou podložkou.

Testovacie systémy

Existujú tri typy testovacích systémov, ktoré zabezpečujú bezpečnosť a ochranu dosiek s plošnými spojmi

1. Test neosadených dosiek: jeho cieľom je zabezpečiť, aby všetky siete v doskách mali elektrickú konektivitu. Tento test sa používa po výrobe dosky
2. Test v obvode (ICT testing): Zvyčajne sa testuje spodná časť dosky plošných spojov. V prípade potreby sa však môže testovať aj horná časť oboch strán. Pri tomto teste sa kontrolujú vodivé spojenia a komponenty na doske pločného spoja. Tento test sa používa po montáži PCB.
3. Lietajúca sonda (Flying Probe): Používa sa tiež po zostavení, teda po osadení dosky komponentami. Má priemerne 2 až 6 sond, ktoré sa môžu pohybovať okolo každého testovacieho bodu, na rozdiel od stacionárnych sond, ktoré sa používajú pri testovaní v obvode.

Označovanie testovacích bodov

Označovanie uľahčuje život dizajnéra - a aj technika, ktorý dosku opravuje. Takisto urýchľuje a zjednodušuje aj testovanie v štádiu výroby zariadenia. Ak máte distatok voľného miesta na doske plošního spoja, označte ich zmysluplne, aby ste im oozumeli a všetky body samozrejme aj s popisom ich významu uložte do dokumentácie.  Ak je však miesta nedostatok, môžete pre ich rozpoznanie použiť aj číselné odkazy. Štandardný systémom označenia sú písmenné skratky, napríklad Ucc. Vcc, alebo GNG, avšak častejšie sa môžeme stretnúč s označením TP1,TP2... V tomto prípade je už nutná servisná dokumentácia pre rozlíšenie ednotlivých testovacích bodov.

Počet testovacích bodov na doske plošných spojov

Pokiaľ to konštrukcia zariadenia vyžaduje, použite dostatočný počet testovacích bodov. Dôvod je jednoduchý. Nie je nič horšie než meranie napôťových priebehov alebo rôznych signálov v prostredí hustej integrácie, alebo na vývodoch untegrovaných obvodov, Môže sa totiť stať to, že ak je potrebné aby bolo zariadenie pri testovaní pod napätím vám môže skĺznuť merací hrot a vy si tak zariadenie neúmyselne zničíte, alebo inak poškodíte. Je preto dobré zabezpečiť už v štádiu návrhu dosky plošnéo spoja, aby každý podstatný signál mal vlastný testovací bod. Zvyčajne sa základné testovacie body v podobe kontaktných plôšok vytvárajú na spodnej časti dosky plošných spojov. Ak je však doska zložitá, potom sa na tento účel môžu použiť obe strany dosky.

Výhody testovacích bodov

Pri hromadnej výrobe dosiek plošných spojov je potrebné zabezpečiť ich rýchle testovanie, aby sa ušetril čas a samozrejme výrobné náklady. Keďže testovanie je nevyhnutné pre overenie funkčnosti dosky  to v každom štádiu jej rozpracovanosti pre jej analýzu a odstránenie prípadných chýb. Preto sa uistite, že váš návrh dosky plošného spoja má dostatok bodov na testovanie. Tieto malé kontaktne plochy poskytujú rôzne výhody, ktoré prispievajú k efektívnosti, spoľahlivosti a kvalite elektronických zariadení.

1. Prístup k signálom: Testovacie body umožňujú jednoduchý prístup k rôznym signálom na doske. Tým sa uľahčuje ladenie a diagnostika, čo vedie k rýchlejšiemu identifikovaniu a riešeniu problémov v návrhu alebo výrobe.
2. Zefektívnenie vývoja: Vývoj elektronických zariadení je často iteratívny proces, kde je potrebné neustále testovať a upravovať návrh. Prítomnosť testovacích bodov zrýchľuje tento cyklus vývoja.
3. Kontrola kvality: Testovacie body sú dôležitým nástrojom pri kontrole kvality výrobkov v rámci výrobného procesu, pretože pomáhajú pri meraniach parametrov a overovaní správnej funkcionality.
4. Flexibilita testov: Testovacie body umožňujú rôzne testovacie postupy. Pri použití meracích prístrojov alebo iných testovacích zariadení je možné jednoducho pripojiť sa k nim a získať potrebné informácie.
5. Rýchla identifikácia chýb: V oblasti servisu a údržby zaisťujú testovacie body rýchlu identifikáciu a opravu chýb a technici tak môžu efektívne lokalizovať problémy a minimalizovať výpadky.
6. Podpora vývoja a inovácií: Testovacie body sú kľúčové pri vývoji nových produktov a inováciách, nakoľko poskytujú dostatočnú flexibilitu pri testovaní nových nápadov a konceptov.

Signály, ktoré používajú testovacie body

Testovacie body na doskách plošných spojov môžu byť pripojené na rôzne druhy signálov v závislosti od účelu, pre ktorý sú navrhnuté. Niektoré z bežných signálov, ktoré môžu byť prítomné na testovacích bodoch.

1. Testovacie body pre napájanie (Power Test Points): Na týchto bodoch je možné meriať napätie a prúd napájania.
2. Testovacie body pre zem (Ground Test Points): Slúžia na meranie zemného potenciálu a zabezpečujú referenčný bod pre ostatné merania.
3. Signály sériového komunikačného rozhrania (Serial Communication Test Points): Testovacie body môžu umožňovať prístup k vodičom sériových rozhraní, ako sú UART, SPI alebo I2C, pre diagnostiku alebo ladenie.
4. Digitálne a analógové signály (Digital and Analog Signal Test Points): Slúžia na meranie digitálnych alebo analógových signálov v rôznych častiach obvodu.
5. Testovacie body pre vstupy a výstupy (I/O Test Points): Umožňujú prístup k vstupným a výstupným bodom pre kontrolu vstupov a výstupov zariadenia.

Je dôležité poznamenať, že špecifické signály na testovacích bodoch závisia od konkrétneho návrhu dosky a jej účelu.

Záver

V záverečných úvahách môžeme konštatovať, že správne umiestnené a náležite navrhnuté testovacie body na doskách plošných spojov predstavujú kľúčový prvok vývoja a výroby elektronických zariadení. Tieto skromné a často nenápadné, no nevyhnutné body poskytujú inžinierom a technikom okno do srdca zariadení, umožňujúce presné merania, diagnostiku a ladenie. S ich pomocou môžeme identifikovať potenciálne problémy a zvýšiť efektivitu v rámci výrobného procesu. Nezabúdajme preto na význam týchto malých bodov, ktoré nám môžu ušetriť čas, zdroje a zabezpečiť, že naše elektronické projekty budú fungovať spoľahlivo a bez problémov. Vo svete stále sa rozvíjajúcej elektroniky sú testovacie body neoceniteľným nástrojom pre zabezpečenie kvality a úspechu našich inovácií.

Testovacie body pre THT typ 5001 - klikni (Aliexpress)

Testovacie body pre SMT typ 5015 - klikni (Aliexpress)

Testovacie body pre SMT typ 5016 - klikni (Aliexpress)

Testovacie body pre SMT typ 5017 - klikni (Aliexpress)