Smart burn-in test equipment for digital fuel level sensors

The efficiency of testing protocols on electronic devices conditions various factors such as the quality, the production time and the manufacturing yield of the final product. An insufficient strategy is prone to additional lifecycle costs due to field recalls and reparation efforts, harming the reputation of the manufacturing company. One of the standard testing procedures to guarantee the reliability of the final product is the burn-in test, where devices under test are stressed at the recommended operating conditions limits for a long period to detect early failure events due to manufacturing, assembly or workmanship errors. This is especially critical in context where a failure may cause catastrophic consequences, such as for military and aerospace applications. The thesis in this paper follows the verticalized design of a custom functional test equipment with burn-in compatibility within the scope of avionic boards, specifically the digital fuel level sensors installed on the PC24 jet aircraft by Pilatus Aircraft Ltd. The project has been developed for Langensee S.r.l., an electronic engineering and manufacturing services (EEMS) company, with Secondo Mona S.p.A as the final client and beneficiary. The custom test equipment features a low-cost multiple channels data acquisition supporting up to 128 devices under test. The system features a decentralized sensors architecture and a galvanically isolated STM32 microcontroller to manage communication between the system and the host computer. The test interface is automatically controlled by a LabVIEW application, while low-level safety controls are performed by the firmware code. The project proved to considerably increase the efficiency of the testing process concerning both the timing constraints and the production cost. Moreover, experimental results revealed effectiveness in detecting typical failure events, where the previous testing equipment would generate false negatives. As a result, the number of return merchandise authorizations (RMAs) and the time to repair have been vastly reduced.

L'efficacia del protocollo di collaudo su dispositivi elettronici condiziona vari fattori, tra cui la qualità, i tempi e il rendimento produttivo del prodotto finale. Una strategia insufficiente è soggetta a costi aggiuntivi durante ciclo di vita dovuti a richiami dal campo e procedure di riparazione, danneggiando così la reputazione dell'azienda produttrice. Tra le procedure di collaudo standard per garantire l'affidabilità del prodotto finale vi è il test di burn-in, dove i dispositivi sotto test sono stressati ai limiti imposti dalle loro condizioni operative raccomandate per lungo periodo, con l'obiettivo di rilevare eventuali guasti precoci dovuti a errori di fabbricazione, assemblaggio o lavorazione. Ciò è particolarmente critico in contesti in cui un guasto può causare conseguenze catastrofiche, come nelle applicazioni militari e aerospaziali. La tesi proposta descrive lo sviluppo verticalizzato di uno strumento di collaudo funzionale, compatibile con il burn-in test, nell'ambito di schede avioniche, in particolare per sensori digitali di livello del carburante montati sul velivolo PC-24, della Pilatus Aircraft Ltd. Il progetto è stato sviluppato per Langensee S.r.l., azienda di ingegneria e servizi di manifattura elettronica (EEMS), con Secondo Mona S.p.A come cliente finale e beneficiario. Lo strumento proposto presenta un'acquisizione dati multicanale a basso costo in grado di supportare fino a 128 dispositivi sotto test. Il sistema presenta un'architettura di sensori decentralizzata e un microcontrollore STM32 galvanicamente isolato per gestire la comunicazione tra il sistema e il computer. L'interfaccia di test è controllata automaticamente dal software in LabVIEW, mentre i controlli di sicurezza a basso livello sono eseguiti dal firmware. Il progetto si è rivelato in grado di aumentare l'efficienza del processo di collaudo in termini sia di tempi che costi di produzione. Inoltre, i risultati sperimentali hanno dimostrato efficacia nel rilevare guasti tipici, dove lo strumento di test precedente avrebbe generato falsi negativi. Di conseguenza, il numero di autorizzazioni al reso merce (RMA) e il tempo di riparazione sono stati ridotti.