Examensarbete, Studie, Toleransanalys elektriska Interface i Huskvarna

I affärsområdet Industrial Products & Services (IPS) ingår affärsenheterna Aerostructures, Avionics och Combitech, samt Ventures portfölj av hel- och delägda företag. IPS fungerar som en holdingorganisation där varje verksamhet utvecklar och arbetar med strategier för lönsam tillväxt efter förutsättningarna på respektive marknad. En stor del av affärerna sker på en så kallad business-to-business-marknad. Affärsområdet har cirka 2400 medarbetare och omsätter ungefär 4 miljarder SEK.

SAAB-Avionics konstruerar och bygger styrautomater för flygfarkoster. De här enheterna har ofta av ett stort antal interface, bla analoga ingångar och analoga utgångar. Interfacen består av kedjor med elektriska kretsar, tex OP-förstärkare, motstånd, kondensatorer etc som är fysiska komponenter med toleranser på alla parametrar. En utmaning för elektronikkonstruktören och systemingenjören, är att uppskatta och kvantifiera spridningen på in- och utsignaler för respektive interface. Dels ska en interfacespecifikation uppfyllas och verifieras, dels ska relevanta testgränser upprättas för produktionstester, och slutligen ur producerbarhetsperspektiv ska inte normala toleransvariationer på ingående komponenter ge något större utfall i produktionsfasen. 

Ett verktyg för att hantera ovanstående problem är att utföra en toleransanalys (HTA – Hardware Tolerance Analysis). Att använda sig av Max toleranser kan fungera på enkla kretsar med generöst specificerade krav, därefter måste statistiska metoder tas till. Tidigare har en metod som kallas RSS (Root Sum Square) använts. Men i takt med att interfacen tenderar att bli allt längre, mer komplexa och icke linjära så växer beräkningarna till ohanterlighet. En av svårigheterna är dessutom att göra de ”rätta” förenklingarna för att inte ”drunkna” i beräkningar. 

Ett annat sätt att uppskatta spridningen är mha av ett simuleringsprogram tex LTSpice, och köra något som kallas ”Monte Carlo”-analys, där de ingående parametrarna slumpas inom ett givet toleransintervall och slutresultatet ger något som oftast liknar en normalfördelningskurva. Fördelen med den här metoden är att det är förhållandevis enkelt och snabbt att få ett slutresultat även på långa och komplicerade kretskedjor. Nackdelen är att man inte kan vara säker på att alla relevanta parametrar finns med i simuleringen, eller med vilka tolerans-modeller som programmet använder sig av.

När man har fått fram en spridningsfördelning (som ibland inte är helt lätt att avgöra om den är relevant eller inte) så har man erhållet ett mått på spridningen och man kan bedöma om ett krav uppfylls eller inte, eller ansätta toleransgränser för produktionstester. En vanlig spridningsgräns kan vara 2-sigma eller 3-sigma, dvs mätvärdet faller inom erhållen tolerans med sannolikheten 95.4% respektive 99.7%.

Studie omfattning

Studien består i att se över marknaden, vilka metoder finns tillgängliga, vilka metoder används ofta i industrin, vilka verktyg finns att tillgå, hitta användbar litteratur för att göra HTA-beräkningar på elektriska kretsar. Gärna förslag på vidareutveckling, förbättringar och generalisering av metoder som används av SAAB-Avionics idag. 

Den vi söker bör gå elektronik- och matematik-utbildning motsvarande minst högskolenivå.

Examensarbetet är 15 hp