R&S®Scope Rider RTH: DEPURACIÓN RÁPIDA DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

Osciloscopios portátilesfeb. 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 automóvil de carreras eléctrico FR19 Loki. Se pone el foco en el monitoreo y el análisis de los datos del sensor de bus CAN, mediciones de EMC y mediciones en el sistema eléctrico del vehículo y el sistema eléctrico de alto voltaje. 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 prueba y medición ideal para esta tarea.

Pruebas 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 auto de carreras para la temporada de 2018, el equipo Elefant Racing de la Universidad de Bayreuth buscaba un instrumento que midiera la EMC y depurara las alimentaciones de voltaje y las conexiones de bus CAN. Tal instrumento debía poder verificar tarjetas impresas e igualmente medir el sistema de alimentación de alto voltaje. Asimismo, debía ser de diseño robusto y portátil que permitiera realizar mediciones tanto en el laboratorio como en los circuitos de pruebas y de carreras.

Generalidades

Antes de que un auto eléctrico pueda ponerse en una pista de carreras, es necesario probar exhaustivamente su electrónica. Esto también se aplica a los autos eléctricos de carreras de Formula Student. El equipo Elefant Racing de la Universidad de Bayreuth desarrolló el FR19 Loki, un auto eléctrico de carreras equipado con un engranaje planetario diseñado por ellos y con la tecnología más moderna de tracción en las cuatro ruedas. El osciloscopio portátil R&S®Scope Rider RTH permitía al equipo captar los datos completos del sensor y analizarlos mediante la función de decodificación del bus CAN. Gracias a sus entradas aisladas, el instrumento mide de forma confiable corrientes y voltajes de hasta 1000 V. El robusto osciloscopio portátil es ideal para una depuración rápida del sistema eléctrico del vehículo y el sistema eléctrico de alto voltaje. Puesto que funciona con batería, el R&S®Scope Rider RTH es la elección adecuada para trabajar tanto en el laboratorio como en el circuito 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 mediciones de voltaje de hasta 1000 V (RMS) en la categoría de medición III, así como funciones especiales de análisis para aplicaciones para la industria automotriz.

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 auto de carreras volcó, y el auto, así como la mayor parte de las herramientas y accesorios quedaron esparcidos por la carretera. El auto 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 el voltaje correcto 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 la industria automotriz, 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.

The user menu for the R&S®RTH-K3 triggering and decoding option for CAN bus signals.

The user menu for the R&S®RTH-K3 triggering and decoding option for CAN bus signals.

During a CAN bus transmission, a missing terminal resistance led to a CAN signal fault. Source: Elefant Racing Team

During a CAN bus transmission, a missing terminal resistance led to a CAN signal fault. Source: Elefant Racing Team

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Debugging at the side of the track using the triggering and decoding option for CAN bus signals. Source: Elefant Racing Team

Ejemplo de mediciones 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 el voltaje correcto 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 las pruebas en este.

Una luz roja situada en el punto más alto del vehículo debe encenderse siempre que se aplique alto voltaje 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.

Osciloscopio portátil R&S®Scope Rider

Ejemplo de medición en el circuito de carreras

El FR19 Loki es actualmente el auto 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 la prueba de resistencia del Circuito de Assen, Países Bajos. Tres semanas más tarde, en el Hockenheimring de Alemania, el sistema de alto voltaje 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 mediciones realizadas en el sistema eléctrico de bajo voltaje revelaron una caída de voltaje en la línea de seguridad. El sistema de alto voltaje solo se puede activar cuando la línea de seguridad lleva voltaje. 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 la prueba de resistencia, y en todas las pruebas en la siguiente competición en Most.

RTH Scope Rider
RTH Scope Rider
RTH Scope Rider

Osciloscopio portátil R&S®Scope Rider

Características claves

  • Ancho de banda: de 60 MHz a 500 MHz
  • Frecuencia de muestreo: hasta 5 Gmuestras/s
  • Profundidad de memoria: hasta 500 kmuestras, 50 Mmuestras de memoria segmentada

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