Osciloscopios portátiles feb 03, 2020

R&S®Scope Rider RTH: depuración rápida de vehículos eléctricos

El Elefant Racing Team de la Universidad de Bayreuth (Alemania) necesita un osciloscopio portátil multiuso para distintas aplicaciones que le permita desarrollar y evaluar su coche de carreras eléctrico FR19 Loki. Se pone el foco en la monitorización y el análisis de los datos del sensor de bus CAN, medidas de EMC y medidas en el sistema eléctrico del vehículo y el sistema eléctrico de alta tensión. El osciloscopio portátil R&S®Scope Rider RTH totalmente aislado de Rohde & Schwarz, que cuenta con opciones muy completas de disparo y decodificación para señales de bus SPI, CAN, CAN-FD y SENT, es el instrumento de test y medida ideal para esta tarea.

Tests de resistencia de vehículos eléctricos

Cada año, equipos de estudiantes de distintas universidades compiten en la carrera Formula Student en circuitos de fama mundial como el alemán Hockenheimring, el Czech Autodrom Most o el neerlandés TT Circuit de Assen. En estas competiciones no se trata exclusivamente de carreras, sino también de disciplinas estáticas como la evaluación de diseños eléctricos y planes de negocio.

La disciplina más prestigiosa es la carrera de resistencia, que computa casi un tercio del total de puntos de la competición. Hasta siete vehículos compiten en un recorrido de 22 km. El jurado también evalúa la eficiencia energética de los vehículos. La resistencia es un reto particular para los participantes de la Formula Student que conducen vehículos eléctricos. Basta un simple contacto flojo para no poder terminar la carrera.

Requisito: verificación y depuración

Para desarrollar y optimizar su coche de carreras para la temporada de 2018, el equipo Elefant Racing de la Universidad de Bayreuth buscaba un instrumento que midiera la CEM y depurara las alimentaciones de tensión y las conexiones de bus CAN. Tal instrumento debía poder verificar tarjetas impresas e igualmente medir el sistema de alimentación de alta tensión. Asimismo, debía ser de diseño robusto y portátil que permitiera realizar medidas tanto en el laboratorio como en los circuitos de pruebas y de carreras.

La solución: el R&S®Scope Rider RTH

El equipo Elefant Racing optó por el osciloscopio portátil R&S®Scope Rider RTH, que cumplía todos los requisitos. El R&S®Scope Rider RTH tiene un diseño muy robusto y dispone de entradas aisladas para medidas de tensión de hasta 1000 V (RMS) en la categoría de medida III, así como funciones especiales de análisis para aplicaciones de automoción.

Extremadamente robusto y versátil

La robustez del osciloscopio portátil Rohde & Schwarz quedó demostrada en un accidente que sufrió el equipo cuando volvía del circuito de entrenamientos en 2018. El tráiler que transportaba el coche de carreras volcó, y el coche, así como la mayor parte de las herramientas y accesorios quedaron esparcidos por la carretera. El coche de carreras quedó siniestro total, pero el R&S®Scope Rider RTH sobrevivió el grave impacto sin rastro de daños. El instrumento cumple con la clase de protección IP 51 (IEC 60529) y los estándares militares aplicables de resistencia a impactos y vibraciones.

El R&S®Scope Rider RTH se puede usar para comprobar rápidamente si se ha aplicado la tensión correcta y si los protocolos de comunicación asociados, como bus I2C, SPI o CAN, se transmiten correctamente al verificar los dispositivos y módulos o durante la depuración en el circuito. Para aplicaciones de automoción, las opciones de disparo y decodificación del osciloscopio no solo son compatibles con los protocolos convencionales de bus CAN y LIN, sino también con funciones de análisis de protocolo para Single Edge Nibble Transmission (SENT), un protocolo punto a punto utilizado para transmisión de datos de sensor. Esto permite a los usuarios adquirir eventos, datos o estados de error específicos de los canales de protocolo rápido y lento para transmisiones SENT. Asimismo admite un formato de mensaje breve y ampliado y diversos métodos de comprobación CRC.

Ejemplo de medidas durante la verificación de la tarjeta impresa

El R&S®Scope Rider RTH ayudó en repetidas ocasiones a reducir el tiempo que el equipo tuvo que dedicar a la depuración. Mucho antes de que empezara la temporada de carreras, el osciloscopio portátil simplificó en gran medida la verificación de tarjetas impresas. El equipo necesitó considerablemente menos tiempo que el que habría requerido con un multímetro convencional para verificar si se estaba aplicando la tensión correcta en todos sitios y si las comunicaciones de bus no tenían errores. Esto sobre todo afectaba a la depuración de SPI y bus CAN. Una vez integrada la electrónica en el vehículo, comenzaron los tests en este.

Una luz roja situada en el punto más alto del vehículo debe encenderse de manera fiable siempre que se aplique alta tensión fuera de la caja de batería. Durante la verificación, se detectó un fallo en la transmisión de bus CAN. Así pudo verse claramente que se había olvidado una resistencia terminal durante la implementación.

Ejemplo de medida en el circuito de carreras

El FR19 Loki es actualmente el coche más rápido del equipo Elefant Racing. El nuevo engranaje planetario ofrece una transmisión de potencia extremadamente eficiente. El sistema de tracción en cuatro ruedas con motores de cubo de rueda (cada uno de 35 kW) y mando sensible al par ofrece una tracción óptima en curvas.

El vehículo quedó en quinto puesto en el test de resistencia del Circuito de Assen, Países Bajos. Tres semanas más tarde, en el Hockenheimring de Alemania, el sistema de alta tensión se desconectó varias veces y forzó al equipo a retirarse de la carrera. Los técnicos empezaron inmediatamente a buscar la causa para poder competir en el Autódromo de Most solo unos pocos días después

Los primeros análisis no revelaron ningún error de software. Después, el equipo usó el R&S®Scope Rider RTH para analizar las comunicaciones de bus CAN. Nada. Solo las medidas realizadas en el sistema eléctrico de baja tensión revelaron una caída de tensión en la línea de seguridad. El sistema de alta tensión solo se puede activar cuando la línea de seguridad lleva tensión. Todo apuntaba a un cortocircuito, que el equipo encontró en la suspensión de una rueda. Había sido provocada por un cable mal tendido de la línea de seguridad, que estaba rozando con el varillaje; fácil de arreglar. El equipo Elefant Racing quedó en cuarto puesto en el test de resistencia, y en todas las pruebas en la siguiente competición en Most.