GMI: un nuovo sistema modulare per il testing avionico 

GMI è parte di INSAT: un innovativo dispositivo di test per apparati avionici, conforme ai canoni dell’industria 4.0

Nell’ambito del progetto INSAT (Commissione Europea – Programma Clean Sky), DUNE sta sviluppando un innovativo apparato di testing automatico che semplifica tutte quelle operazioni ripetitive e soggette ad errori umani. Il sistema INSAT è facilmente riconfigurabile, produce la reportistica in modo automatico ed implementa una funzione di troubleshooting avanzato.

Per validare la correttezza dei cablaggi e la congruità dei display è necessario emulare le grandezze fisiche prodotte dai sensori del velivolo quando questo è ancora in fase di assemblaggio ossia in una fase in cui i sensori reali non sono operativi. Risponde a questa esigenza il sistema GMI (General Modular Interface) che è in grado di emulare una molteplicità di segnali, compresi quelli radio, per verificare i cavi coassiali dei diversi apparati avionici.

Requisiti di misura

All’interno degli apparati industriali c’è spesso la necessità di emulare segnali di varia natura, quali quelli prodotti dalle termocoppie, dai sensori RTD, dagli strain gauge, oppure dai pick-up asserviti agli alberi ruotanti; tutti segnali eterogenei, accomunati da una dinamica abbastanza modesta. Negli apparati avionici c’è inoltre la necessità di effettuare misure di attenuazione sui cavi che collegano gli apparati alle antenne. Serve inoltre misurare le riflessioni sulle linee mediante il parametro VSWR (Voltage Standing Wave Ratio); misure spesso realizzate con strumenti commerciali quali wattmetri, analizzatori di rete e generatori di segnali. Questi strumenti sono abbastanza ingombranti e non sono integrati in un sistema come INSAT, realizzato da DUNE nell’ambito del programma Clean Sky della Commissione Europea. INSAT possiede tutte le caratteristiche accennate, esegue misure, produce automaticamente la reportistica di testing ed aiuta l’operatore con un sistema di troubleshooting, inscrivendosi perfettamente all’interno dell’industria 4.0. In questo breve articolo viene presentato il sistema GMI (General Modular Interface): un dispositivo modulare in grado di assolvere molteplici compiti eterogenei. 

Il modulo GMI

GMI è costituito da un’interfaccia logica semplice e potente al tempo stesso. Mette a disposizione un bus doppio costituito da 16 + 16 connettori su cui possono essere inserite schede uguali o diverse fra di loro, sviluppate ad-hoc, purché condividano l’interfaccia con il bus. Il sistema è doppiamente espandibile, sia perché l’architettura opera con bus multipli espandibili, sia perché ospita schede eterogenee.

Ciascuno dei due bus è sotto il controllo di un dispositivo logico programmabile CPLD (Complex Programmable Logic Device) a loro volta controllati da un processore della serie ARM con il quale condividono i dati. Ogni CPLD implementa la logica di controllo del bus: clock, dati e selezione della scheda. Implementa inoltre funzioni logiche di alto livello come una serie di DDS (Direct Digital Synthesis) completamente indipendenti che generano segnali periodici come sinusoidi, onde rettangolari, segnali a rampa e così via. Poiché i diversi DDS sono indipendenti, è possibile, ad esempio, generare facilmente 32 segnali sinusoidali di frequenza diversa (senza alcuna relazione armonica tra loro) oppure lo stesso segnale ma con sfasamenti variabili da un DDS all’altro. Se ogni slot del bus fosse popolato da una scheda che incorpora due DAC, sarebbe possibile generare un totale di 32 + 32 segnali completamente indipendenti. Per contro, se i 32 slot fossero popolati da schede composte da uno o due ADC, sarebbe possibile acquisire contemporaneamente una moltitudine di segnali.

Le schede adibite alla generazione dei segnali lenti utilizzano il bus per le configurazioni mentre tutta la logica di generazione risiede nella scheda madre. Anche le schede che svolgono funzioni radio (e.g., misura della potenza elettrica o calcolo del VSWR) ricevono dal bus solo le parole digitali di configurazione. Queste schede utilizzano un PLL (Phase-Locked Loop) per generare il segnale RF ed un accoppiatore duale per misurare l’energia diretta e riflessa. Le singole misure vengono effettuate tramite un ADC locale e trasmesse sul bus per la condivisione con l’utente.

Vantaggi del GMI

In sintesi, l’innovazione introdotta dal sistema GMI permette di realizzare funzioni-chiave per i sistemi di testing automatico in modo più flessibile e configurabile, con costi di realizzazione più contenuti e tempi di esecuzione più rapidi, se paragonati alle migliori metodologie attualmente in uso.

In aggiunta, l’integrazione con il sistema INSAT consente di effettuare testing automatico o semi-automatico, con produzione trasparente della reportistica e possibilità di troubleshooting.

 Il progetto INSAT è finanziato dal Clean Sky 2 Joint Undertaking (JU) con il Grant Agreement N° 886513. Il JU è supportato dal programma di ricerca ed innovazione H2020 della Unione Europea e dai membri del JU Clean Sky diversi dall’Unione.

Per Saperne di più: https://www.dune-sistemi.it