Osciloscópios portáteis fev. 03, 2020

R&S®Scope Rider RTH – Rápida resolução de problemas em veículos elétricos

A equipe Elefant Racing da Universidade de Bayreuth, Alemanha, precisa de um osciloscópio portátil confiável para vários fins para desenvolver e verificar seu carro de corrida elétrico FR19 Loki. O foco está no monitoramento e na análise dos dados do sensor do barramento CAN, medições de compatibilidade eletromagnética e medições no sistema elétrico do veículo e no sistema elétrico de alta tensão. O osciloscópio portátil R&S®Scope Rider RTH totalmente isolado da Rohde & Schwarz, apresentando opções abrangentes de disparo e decodificador para sinais de barramento SPI, CAN, CAN-FD e SENT, é o instrumento de teste e medição ideal para essa tarefa.

Teste de resistência de veículos elétricos

A cada ano, as equipes de alunos de várias universidades competem na corrida Formula Student, correndo nas pistas mais renomadas do mundo, como o Hockenheimring alemã, o autódromo tcheco Most ou o circuito TT holandês, em Assen. Essas competições não se restringem apenas à corrida, mas também abrangem disciplinas estáticas, como avaliar projetos elétricos e planos de negócios.

A disciplina de maior prestígio é a corrida de resistência, para a qual quase um terço de todos os pontos da competição são concedidos. Até sete veículos competem entre si em uma distância de 22 km. O júri também avalia a eficiência energética dos veículos. A resistência é um desafio em particular para os participantes da Formula Student que dirigem veículos elétricos. Até mesmo uma mínima perda de contato pode rapidamente significar o fim da corrida.

Requisito: verificação e resolução de problemas

Para desenvolver e otimizar o carro de corrida para a temporada de 2018, a equipe Elefant Racing da Universidade de Bayreuth estava procurando um instrumento para medir a compatibilidade eletromagnética e depurar as fontes de alimentação de tensão e as conexões do barramento CAN. O instrumento precisava ser igualmente adequado para verificar circuitos impressos e medir o sistema de fonte de alimentação de alta tensão. Ele também deveria ter um design robusto e portátil que permitisse fazer medições tanto no laboratório quanto nas pistas de teste e de corrida.

A solução: o R&S®Scope Rider RTH

A equipe Elefant Racing optou pelo osciloscópio portátil R&S®Scope Rider RTH, que cumpre todos os requisitos. O R&S®Scope Rider RTH é altamente resistente e apresenta entradas isoladas para medições de tensão de até 1.000 V (valor eficaz) na categoria de medição III, bem como funções de análise especiais para aplicações automotivas.

Extremamente robusto e versátil

A robustez do osciloscópio portátil Rohde & Schwarz foi demonstrada em um acidente que a equipe sofreu durante um transporte de retorno da pista de treinamento em 2018. O reboque que transportava o carro de corrida capotou e o carro, a maioria das ferramentas e acessórios espalharam-se pela estrada. O carro de corrida teve perda total, mas o R&S®Scope Rider RTH sobreviveu ao grave impacto sem quaisquer danos. O instrumento é fabricado em conformidade com a classe de proteção IP 51 (IEC 60529) e os padrões militares aplicáveis para resistência a impacto e vibração.

O R&S®Scope Rider RTH pode ser usado para verificar rapidamente se a tensão correta foi aplicada e se os protocolos de comunicações associados, como os barramentos I2C, SPI ou CAN são transmitidos corretamente ao verificar dispositivos e módulos ou durante a resolução de problemas na pista. Para aplicações automotivas, as opções de acionamento e decodificação do osciloscópio dão suporte não apenas aos protocolos de barramentos CAN e LIN convencionais, como também a funções de análise de protocolo para transmissão ágil de borda única (SENT), um protocolo de ponta a ponta usado para transmissão de dados do sensor. Isso permite aos usuários registrar estados de erro, dados e eventos específicos dos canais de protocolo mais rápidos e mais lentos para transmissões SENT. Ele também dá suporte aos formatos de mensagens aprimorados e breves e aos vários métodos de verificação CRC.

Exemplos de medições durante a verificação do circuito impresso

O R&S®Scope Rider RTH ajudou repetidamente a reduzir o tempo que a equipe precisava dedicar à depuração. Muito antes do início da temporada de corrida, o osciloscópio portátil já simplificava muito a verificação do circuito impresso. A equipe levava muito menos tempo do que com o multímetro típico para verificar se a tensão correta havia sido aplicada a todas as partes e se as comunicações do barramento estavam isentas de erros. Isso envolvia principalmente a depuração de barramento CAN e SPI. Depois que os componentes eletrônicos foram integrados ao veículo, os testes com o veículo começaram.

Uma luz vermelha é afixada ao ponto mais alto do veículo e deve acender-se de modo confiável sempre que for aplicada alta tensão fora da caixa de bateria. Durante a verificação, uma falha de transmissão do barramento CAN foi detectada. Ficou claro que uma resistência do terminal havia sido esquecida durante a implementação.

Exemplo de medição na pista de corrida

Atualmente, o FR19 Loki é o carro mais veloz da equipe Elefant Racing. A nova engrenagem epicíclica permite uma transmissão de potência extremamente eficiente. O sistema de tração nas quatro rodas com motores de cubo de roda (cada 35 kW) e atuação via vetor de torque oferece tração ideal em estrada nas curvas.

O veículo ficou em quinto lugar no teste de resistência na pista de corrida de Assen, na Holanda. Três semanas mais tarde, no Hockenheimring, na Alemanha, o sistema de alta tensão desligou repetidamente, forçando a equipe a retirar-se da corrida. Para competir no autódromo de Most apenas alguns dias mais tarde, os técnicos começaram a pesquisar imediatamente

As primeiras análises não mostraram nenhum erro de software. Então, a equipe usou o R&S®Scope Rider RTH para analisar as comunicações do barramento CAN. Nada. Apenas medições no sistema elétrico de baixa tensão revelaram uma queda de tensão na linha de segurança. O sistema de alta tensão pode ser ativado apenas quando a linha de segurança possui tensão. Tudo apontava para um curto-circuito, que a equipe encontrou em uma suspensão da roda. Ele havia sido causado por um fio da linha de segurança passado incorretamente provocando atrito com o elo, e isso foi fácil de corrigir. A equipe Elefant Racing chegou em quarto lugar no teste de resistência e geral na competição seguinte em Most.