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Debugging und Validierung von Automotive-Elektronik
Bei der Entwicklung von Automotive-Systemen spielen Oszilloskope eine entscheidende Rolle. Ein Automotive Oszilloskop von Tektronix ist für die Anforderungen von Ingenieuren und Technikern geeignet, von einfacheren Geräten für Fehlersuche und -behebung bis zu fortschrittlichen Analyseplattformen. Bei der Auswahl des am besten geeigneten Geräts sind allerdings einige Punkte zu bedenken.
Entdecken Sie unsere empfohlenen Automotive-Oszilloskope
Einsatz von Oszilloskopen in der Fahrzeugkonstruktion
Automotive-Oszilloskope sind unverzichtbare Werkzeuge zum Debuggen und Validieren elektronischer Komponenten, Teilsysteme und Systeme in der Fahrzeugkonstruktion. Mit der Anzeige von Signalanalysen und der Durchführung von elektrischen Messungen ermöglichen sie Ingenieuren einen tiefen Einblick in die Fahrzeugelektronik.
- Arbeiten im Labor und auf der Teststrecke
- Debuggen und Validieren der Elektronik in ECUs
- Testen von Sensoren, Aktoren und Steuermodulen der Fahrzeuge
- Optimieren der Leistungs- und Energieeffizienz von EV-Traktionswechselrichtern und -Ladegeräten
- Bewerten der Signalintegrität von fahrzeuginternen Netzwerken wie CAN und Automotive Ethernet
- Ermitteln der Quellen von elektrischem Rauschen
- Automatisieren von Tests, Teilen und Dokumentieren der Ergebnisse
- Batterietest für Elektrofahrzeuge
Automotive Oszilloskop Anwendungen und Funktionen
ECU-Tests
Oszilloskope sind von unschätzbarem Wert für das Debuggen der Mikrocontroller, Schnittstellen, Speicher und analogen Signalketten, aus denen Steuergeräte aufgebaut sind. Oszilloskope werden zur Überprüfung von Stromschienen, für Taktmessungen, zur Beobachtung des Anlaufs und zur Behebung von Problemen durch Rauschen eingesetzt.
ECU-intern kann die Kommunikation über Busse wie z. B. I2C und SPI abgewickelt werden. Entsprechend ausgestattete Oszilloskope können diese Protokolle dekodieren und darauf triggern.
Steuergeräte sind heute mit einigen der Hochgeschwindigkeitsschnittstellen ausgestattet, wie sie auch in modernen Servern zu finden sind, z. B. PCIe und DDR. Für die Validierung der Signalintegrität in diesen Anwendungen kommen Hochleistungsoszilloskope zum Einsatz.
Testen von Sensoren und Aktoren im Automotive-Bereich
Fahrzeuge sind auf eine Vielzahl von Sensoren, Motoren, Schaltern und Aktoren angewiesen. Automotive-Oszilloskope können Ingenieure dabei unterstützen, die Qualität der Signale und die Timing-Beziehungen zwischen den Signalen zu überprüfen. Wenn 4 oder mehr Kanäle zur Verfügung stehen, ermöglicht dies Einblicke in komplexere Systeme.
Ein mit digitalen Logikkanälen ausgestattetes Mixed-Signal-Oszilloskop unterstützt Entwickler dabei, das Timing von 16 oder mehr Schaltern oder Aktoren gleichzeitig zu überprüfen.
Bei elektromechanischen Systemen sind die hohe Aufzeichnungslänge und der Rollmodus nützlich, um das Systemverhalten über längere Zeiträume zu erfassen.
Leistungsanalyse in der Automobilindustrie
Das Management der elektrischen Versorgung hat schon Generationen von Fahrzeugkonstrukteuren vor knifflige Aufgaben gestellt, mit der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs hat die Optimierung des Energiemanagements jedoch eine neue Bedeutung erlangt.
Für genaue Leistungsmessungen mit einem Oszilloskop müssen Spannung und Stromstärke gleichzeitig gemessen werden. Daher sind robuste Tastköpfe für Spannung und Stromstärke mit geeigneten Einstufungen und Messbereichen von entscheidender Bedeutung.
Dreiphasen-Stromwandler wie beispielsweise EV-Traktionswechselrichter erfordern eine höhere Komplexität mit mehr Kanälen und mehr Berechnungen. Die MSO der Serie 5 und Serie 6 bieten eine Spezialsoftware für die Analyse von Wechselrichter- Motor- und Antriebssystemen. Die Software verringert die Möglichkeit von Messproblemen durch die Automatisierung von Einstellungen und Berechnungen.
Fahrzeuginterne Netzwerke (IVN) und serielle Busse
Sowohl in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor als auch in Elektrofahrzeugen kommen digitale Busse wie CAN, LIN und FlexRay zum Einsatz, um Kabelbäume zu vereinfachen und erweiterte Sicherheits- und Komfortfunktionen bereitzustellen. Analoge Sensorausgänge wurden durch Busse wie SENT und PSI5 ersetzt. Mit Netzwerktechnologien wie Automotive Ethernet und neuen CAN- und MIPI-Standards steigen die Datenraten, um erweiterte Fahrerassistenz und anspruchsvolle Cockpit-Funktionen zu ermöglichen.
Automotive-Oszilloskope bieten Ingenieuren die Möglichkeit, diese Protokolle zu dekodieren und auf ihnen zu triggern, um die korrekte Kommunikation zu bestätigen und das Timing zwischen Busverkehr und anderen Signalen zu beobachten. Bei der Hochgeschwindigkeits-Netzwerktechnologie unterstützen Hochleistungsoszilloskope Entwickler bei der Erfüllung strenger Standards für die Signalqualität.
Analyse des elektrischen Rauschens und EMI-Prüfungen
Seit den Anfängen der Automobilindustrie haben abgestrahltes und leitungsgebundenes elektrisches Rauschen den Entwicklern Kopfzerbrechen bereitet. Moderne Fahrzeuge können ein gewaltiges Rauschen erzeugen. Konstrukteure müssen damit so umgehen können, dass mehrere drahtlose Kommunikationsprotokolle, Hochgeschwindigkeitsdatennetze und Hochspannungs-Traktionswechselrichter gleichzeitig nebeneinander eingesetzt werden können. Die MSOs der Serien 4, 5 und 6 bieten eine mehrkanalige, synchronisierte Spektrumanalyse für eine Mixed-Domain-Fehlerbehebung. Der sehr gut mobil einsetzbare Spektrumanalysator RSA306B kann darüber hinaus schnelle Breitband-Scans in Echtzeit unterstützen.
Nahtloser Wechsel zwischen Labor und Teststrecke
Wenn ein Oszilloskop an den Einsatzort mitgenommen werden kann, erleichtert das Tests oder die Fehlerbehebung unter Fahrbedingungen. Tragbare Oszilloskope wiegen normalerweise weniger als 2 kg (ca. 4,5 lbs) und lassen sich leicht in und in der Umgebung von Fahrzeugen transportieren. Das MSO Serie 2 ist ein Beispiel für ein leistungsfähiges und gleichzeitig sehr gut transportierbares Oszilloskop, das sich auch für den Akkubetrieb eignet.
Für einige Aufgaben wird dennoch ein leistungsstärkeres Oszilloskop benötigt. Die MSOs der Serie 4, 5 und 6 bieten einen idealen Leistungsbereich für Labor-Einzelplätze oder größere Laborsysteme. Alle verwenden die gleiche Benutzeroberfläche, sodass Ingenieure problemlos Aufgaben an jedem Arbeitsplatz erledigen können.
Da Automotive-Oszilloskope eine Vielzahl von Messungen an einer Reihe von Geräten durchführen müssen, benötigen sie Tastköpfe unterschiedlicher Typen. Die meisten Oszilloskope sind mit massebezogenen Spannungstastköpfen ausgestattet, für viele Anwendungen werden jedoch Differentialtastköpfe oder Stromtastköpfe benötigt.
Messungen dokumentieren und teilen
PC-basierte Testautomatisierung nimmt Ingenieuren unproduktive, repetitive Testaufgaben ab. Einrichtungen zum Dokumentieren, Teilen und Archivieren von Testergebnissen ermöglichen eine weitere Optimierung in der Entwicklung. Einige Automotive-Oszilloskope bieten programmierbare Schnittstellen, die über USB und LAN arbeiten. Tektronix Oszilloskope verfügen über vollständig dokumentierte Befehlssätze und bieten Software zur Beschleunigung von Dokumentation und Messwertspeicherung.
Die besten Oszilloskope für die Kfz-Technik
Dies sind einige Beispiele aus unseren Oszilloskopfamilien, die am häufigsten zum Debuggen und Validieren von Automotive-Systemen eingesetzt werden.
Eine vollständige Auflistung der Tektronix Oszilloskope finden Sie auf unserer Oszilloskop-Seite“.
| Funktion |  MSO Serie 2 |
 MSO Serie 4 |
 MSO Serie 5 |
 MSO Serie 6 |
|---|---|---|---|---|
|
Bandbreitenbereich |
70–500 MHz | 200 MHz - 1,5 GHz | 350 MHz – 2 GHz | 1 GHz – 10 GHz |
|
Max. Aufzeichnungslänge |
10 MS | 62,5 MS | 500 MS | 1 GS |
|
Analoge Kanäle |
2, 4 | 4, 6 | 4, 6, 8 | 4, 6, 8 |
|
Akkubetrieb |
Ja | - | - | - |
|
Dekodierer für serielle Automotive-Busse* |
CAN LIN I2C SPI RS-232 |
CAN LIN FlexRay SENT PSI5 I2C SPI RS-232 |
CAN LIN FlexRay SENT PSI5 I2C SPI RS-232 |
CAN LIN FlexRay SENT PSI5 I2C SPI RS-232 |
|
Erweiterte Analyse* |
Rollmodus |
Rollmodus Mehrkanal-Spektrum 3-Phasen-Leistungsanalyse Leistungsanalyse |
Rollmodus Mehrkanal-Spektrum 3-Phasen-Leistungsanalyse Leistungsanalyse |
Rollmodus Mehrkanal-Spektrum 3-Phasen-Leistungsanalyse Leistungsanalyse Automotive Ethernet |
*Ausgewählte verfügbare Optionen. Eine vollständige Liste der verfügbaren seriellen Busse und Analysepakete finden Sie in den Datenblättern der Geräte.
So wählen Sie das beste Automotive-Oszilloskop: Auf diese technischen Daten kommt es an
Bei der Auswahl eines Automotive-Oszilloskops für Ihre Anforderungen an die Entwicklung elektronischer Systeme sollten Sie auf die folgenden technischen Daten und Funktionen achten:
- Bandbreite und Abtastrate: Diese technischen Daten bestimmen die maximale Signalfrequenz, die genau gemessen werden kann. Für Temperatursensoren, elektromechanische Schalter und Aktoren ist eine relativ geringe Bandbreite in Ordnung. Für Signale innerhalb von ECUs werden Bandbreiten von mehreren hundert oder sogar mehreren tausend MHz empfohlen.
- Anzahl Kanäle: Viele Messungen können mit einem oder zwei Kanälen durchgeführt werden, anspruchsvollere Probleme lassen sich jedoch einfacher diagnostizieren, wenn mehr Signale zur Verfügung stehen. Mixed-Signal-Oszilloskope können die Sichtbarkeit weiter verbessern, indem sie digitale Logikkanäle hinzufügen, die zum Anzeigen von Schaltsignalen, Aktorsignalen und Kommunikationsbussen verwendet werden können.
- Aufzeichnungslänge: Dies bestimmt die Zeitspanne, über die ein Oszilloskop für eine bestimmte Abtastrate Daten erfassen kann. Hierbei ist zu beachten, dass eine hohe Aufzeichnungslänge sehr viele Daten bedeuten kann. Bedenken Sie deshalb, wie das Gerät Sie beim Durchsuchen und Analysieren dieser Daten unterstützt.
- Busdekodierung: Die Fähigkeit, im Automotive-Bereich eingesetzte Datenbusse wie CAN, LIN und FlexRay zu dekodieren, ist entscheidend für Fehlersuche und -behebung in Fahrzeugsystemen.
- Leistungsanalyse: Elektrische Leistung ist ein entscheidender Parameter in der Konstruktion der meisten Fahrzeuge, bei Elektrofahrzeugen ist sie jedoch noch wichtiger. Heutige Oszilloskope verfügen über integrierte Leistungsanalysefunktionen, die von einfachen Math-Funktionen der Kanäle bis hin zur Analyse von Schaltverlusten und 3-Phasen-Leistungsanalyse reichen.
Große Auswahl an Automotive-Oszilloskopen
Ressourcen
FAQ zu Automotive-Oszilloskopen
Was ist ein Automotive-Oszilloskop?
Ein Automotive-Oszilloskop ist ein Gerät zur Visualisierung und Messung von Signalen in elektrischen und elektronischen Systemen, die typischerweise in Fahrzeuge eingebaut sind, unter anderem Wechselrichter, Motorsysteme, Batteriesysteme, Sicherheitssysteme, Cockpit-Bedienelemente, Infotainment usw.
Wie werden Automotive-Oszilloskope verwendet?
Automotive-Oszilloskope werden verwendet, um sich Signale anzusehen. Dazu werden Tastköpfe an den Prüfling angeschlossen. Ingenieure nutzen sie im Konstruktionsprozess für Validierung und Debugging der in Entwicklung befindlichen Produkte. Techniker nutzen sie vor Ort für die Fehlerdiagnose.
Welches Oszilloskop eignet sich am besten im Automotive-Bereich?
Aufgrund der großen Vielfalt an Systemen und Aufgaben im Automotive-Bereich müssen zur Bestimmung des besten Oszilloskops verschiedene Punkte berücksichtigt werden: Bandbreite, Aufzeichnungslänge, Analysefähigkeiten, Umgebungsfaktoren (z. B. Transportierbarkeit, Temperaturbereich) und natürlich die Kosten.
Auf unserer Oszilloskop-Seite können Sie die technischen Daten der Oszilloskope vergleichen und auf detaillierte Datenblätter zugreifen, um das richtige Oszilloskop für jede Anwendung zu finden.
Welche Bandbreite brauche ich für ein Oszilloskop im Automotive-Bereich?
Die Bandbreite eines Oszilloskops bestimmt die höchste Frequenz, die das Gerät messen kann, ohne die Amplitude des Signals wesentlich zu verringern. Grundsätzlich sollte ein Oszilloskop um ein Vielfaches schneller sein als die zu messenden Signale. In einem digitalen System, das mit Flanken arbeitet, wird der Frequenzanteil der Signale durch die Anstiegs- und Abfallzeiten der Signale und nicht durch die Periode des Signals bestimmt. Zur Beobachtung von Signalen in elektromechanischen Systemen, die im niedrigen kHz-Bereich arbeiten, kann ein Gerät mit 100 MHz oder weniger ausreichend sein. Für Messungen an Prozessorsystemen und seriellen Bussen sollte vorzugsweise eine Bandbreite von 100 bis 500 MHz gewählt werden. Für Messungen an Hochgeschwindigkeitssignalen in ECUs oder an Netzwerksignalen werden ggf. 1 GHz oder mehr benötigt.
Auf unserer Oszilloskop-Seite können Sie Bandbreiten vergleichen und auf detaillierte Datenblätter zugreifen, um das richtige Oszilloskop für jede Anwendung zu finden.