Rendszerelrendezés elektronikus vezérlőegységek (ECU) gyártásához – 2
Az autók elektronikus vezérlőegységeinek (ECU) alapos tesztelése összetett mérési feladat. Ezzel kap-csolatban az októberi számunkban közöltük a jelen cikk első részét, amelyben a National Instruments[1] NI PXI-rendszerével és a cég együttműködő partnerei által kidolgozott céleszközökkel felépített ECU-mérőrend-szer részleteivel ismerteti meg az olvasót.
Terhelések kapcsolása
Eddig az NI PXI-platformhoz tartozó, valamint a műszer-hozzáférési paneles összeköttetést megvalósító elemekkel foglalkoztunk. Egyes elektronikus vezérlőegységekhez azonban a gyári tesztelésük során valós vagy szimulált terhelést kell kapcsolni, amely azokat a berendezéseket szimulálja, amelyek kezelését vagy energiaellátását az adott vezérlőegység biztosítja. A terhelések felvett árama gyakran jelentős, ami nagymértékű hőtermeléssel jár, ezért e terheléseket már nem lehet az NI PXI-on belül elhelyezni. A teljes gyári mérőrendszer kialakítását megkönnyíti, ha a PXI-kereten kívül elhelyezett terhelő kapcsolást használhatunk.
Erre kínál rugalmas, előnyös képességekkel rendelkező megoldást, az IRS Systementwicklung GmbH (NI Együttműködő Partner). Eszközüket az elektronikus vezérlőegységek gyári tesztelési szempontjait figyelembe véve alakították ki, modulrendszerű felépítése jól illeszkedik az NI PXI-platformhoz. A terhelő berendezés befoglaló kerete 6 egység magas paneleket tartalmaz, 28 kártyahelyen. E panelek akár 50 A-t is képesek kapcsolni (9., 10. ábra), akár több csatornán is. A terheléskezelő rendszerrel rugalmasan kapcsolhatunk többféle tápegységet is a vizsgált eszközhöz, amelyek feszültsége 60 V-ig terjedhet. A rendszer ezzel ideálisan használható a legújabb, 48 V-os feszültségű autóipari fejlesztésekhez is, amelyeket számos alkalmazásban, például az indítási-leállítási technológiánál is használni fognak. A terheléskezelő rendszer kártyái vagy a rajtuk elhelyezett általános terhelőelemeket iktatják be a rendszerbe, vagy akár valódi, külső terhelést is képesek a vizsgált eszközre kapcsolni.
A csatornán átfolyó áram méréséhez egyes terhelőkártyákon söntellenállás vagy áramérzékelő található, amelyek kivezetései a befoglaló keret hátlapján kaptak helyet. Ezeken keresztül vezethetők rá e jelek az NI SwitchBlock analóg vonalaira, ahonnan az IAP-n keresztül az NI PXI-mérőműszerekre jutnak.
A terhelések kapcsolása soros kommunikációs illesztőn keresztül állítható be és vezérelhető. A kapcsolók állapotát az NI SwichBlock beállításához is használt szoftver, az NI Switch Executive vezérli. Az NI és az IRS Systementwicklung GmbH szoros együttműködésének és kapcsolatának köszönhetően egyazon kiemelkedő teljesítőképességű szoftverből kapcsolhatók a mérőpontok és a fogyasztók.
9. ábra A terheléskezelő rendszer csatornánként akár 50 Ampert is képes kapcsolni
10. ábra A mérőrendszer terhelőkártyák széles választékával egyedi igények szerint alakítható ki
Rendszerszintű energiaellátás
A teljes gyári mérőrendszer energiaellátása, valamint a tartalék tápellátási módszer kritikus rendszertervezési paraméter. Kialakításakor figyelembe kell venni a műszerszekrénybe kerülő egységeket. A tápellátást igénylő berendezések működésének biztosításához megfelelő rendszerfelépítésre van szükség, amelynek gyakran része egy energiaelosztó egység (Power Distribution Unit — PDU), egy szünetmentes tápegység (Uninterrupted Power Supply — UPS), valamint további, a vizsgált eszközt meghajtó kisfeszültségű és nagyáramú, vagy nagyfeszültségű és kisáramú energiaforrások is.
A PDU általában egy aljzatból kapja a bemeneti feszültséget, háromfázisúra alakítja, beállítható áramkorlát segítségével védelmet nyújt, vezérli a rendszer be- és kikapcsolását, valamint egyenfeszültséget szolgáltat. A rendszer kialakításának függvényében az egyes fázisokról más-más alrendszereket lehet ellátni annak érdekében, hogy egyik fázison se emelkedjen az áramerősség az elosztóegységen beállított határ fölé. Az egyenfeszültséget ezután el lehet juttatni a rendszer központi rendezőpontjára, amelyről különféle feszültségszintekkel táplálhatjuk például a vizsgált berendezést.
A rendszer kialakításakor fontos az áramkimaradások vagy más nem kívánt jelenségek, például a „tüskék” és feszültségcsökkenések kezelése. Különösen így van ez az autóiparban. Mivel a gyártás éjjel-nappal folyamatos, az áteresztőképesség pedig kulcsfontosságú mérőszám a gépkocsik millióinak elektromosalkatrész-ellátásában, a mérőrendszer bármilyen üzemkiesése komoly költségvonzattal jár. A szünetmentes tápegység egyik legfontosabb feladata az, hogy áramkimaradáskor a rendszer teljes egészét ellássa energiával. Az ilyen esetekben a szünetmentes energiát gyakran arra használják, hogy legalább a rendszer leállítása fokozatos és szakszerű legyen, elkerülve a rendezetlen kikapcsolás miatti meghibásodásokat. A UPS a váltakozófeszültségből egyenfeszültséget, ebből pedig újra váltakozó feszültséget állít elő. Ezzel éri el, hogy a rendszerhez csatlakoztatott egységek „tiszta” feszültséget kapjanak. Ha például egy NI PXI-keretet több mérőműszerrel használunk, akkor a szünetmentes tápegység a keret számára tiszta tápfeszültséget szolgáltatva járul hozzá ahhoz, hogy a mérési eredmények megfelelően pontosak legyenek. A legtöbb rendszer rendelkezik valamilyen vészleállító funkcióval is, amellyel probléma esetén azonnal kikapcsolható. E vészleállítási funkció kialakításakor fontos, hogy az egyes részelemeket a megfelelő sorrendben iktassuk ki. Például, ha egy valódi terhelés vagy berendezés csatlakozik egy ECU-hoz, és megnyomják a vészleállító gombot, akkor a mérőrendszer kikapcsolása előtt célszerű lehetőséget hagyni például a mozgó mechanikus egység leállítására.
Központi rendezőpont
Eddig áttekintettük a gyári tesztelési műszerszekrény jellegzetes elemeit; ideje összekapcsolni a műszereket, a kivezetett csatlakozó- és mérőpontokat, továbbá a terheléseket és a vizsgált berendezés teljes energiaellátását. Ezen a ponton, különösen a sok csatlakozási ponttal rendelkező elektronikus vezérlőegységek esetén válik szükségessé központi rendezőpont használata. Ennek segítségével a nagy csatornaszámú alkalmazások összeköttetései is egyetlen helyen alakíthatók ki, ami a hosszú távú megbízhatóságot szolgálja, és egyszerűsíti az egyes szakaszok összekapcsolását. A központi rendezőpont két fő részből áll: foglalatból és cserélhető mérőszerelvényekből (11. ábra).
11. ábra A központi rendezőpont számos elemből épül fel
A központi rendezőpont foglalata (12. ábra) egyrészt a PXI mérő- és generátorműszerekhez, a mérőpont-átkapcsolóhoz, a tápegységhez és a terheléskezelő rendszerhez csatlakozik, másrészt a felsoroltakat vezeti rá a külső csatlakozópontokra. Az összeköttetéseket többeres kábelek, nyomtatott áramkörök, banándugós vezetékek és koaxiális kábelek valósítják meg. A foglalat csatlakozói megbízható érintkezést garantálnak, a csatlakozók hosszú élettartamúak. Azokhoz a mérőrendszerekhez, melyeknél gyakran cserélik a szerelvényeket, kedvező áron kaphatók cserecsatlakozók.
12. ábra A központi rendezőpont foglalata és az NI PXI-keret
A központi rendezőpont teljes kialakításához szükség van egy cserélhető mérőszerelvényre is (13. ábra), amelyhez a vizsgált berendezés rögzíthető, valamint a mérőpontok vezetékezése is csatlakoztatható. A cserélhető mérőszerelvényt úgy kell kialakítani, hogy a vizsgált berendezéshez szükséges valamennyi kábel – a tápvezetékeket és a vezérlőjeleket is beleértve – a központi rendezőponton haladjon át. Az NI SwitchBlock-on áthaladó mérőjeleket a központi rendezőpont cserélhető mérőszerelvényének oldalán kell a megfelelő oszlop és sor által meghatározott ponthoz csatlakoztatni, nem a foglalat oldalán. Ezzel a megoldással minden egyes szerelvényhez egyedi kapcsolási összeállítás rendelhető.
13. ábra A vizsgált eszközhöz egyedileg kialakított mérőszerelvény felépítése kritikus fontosságú a központi rendezőpont esetében
Válasszunk nagy megbízhatóságú, bővíthető és gyors platformot!
Az autók folyamatos fejlődése jelentős hatással van a működésükre és a biztonságra, ezért egyre fontosabb, hogy az egyes alkotóelemeiket a gyártás során a lehető legalaposabban, ugyanakkor hatékonyan teszteljük. Az NI PXI-platformmal teljes körű mérőrendszer építhető fel a jelenlegi és a jövőben várható autóipari elektronikus vezérlőegységekhez, emellett az NI TestStand párhuzamos mérésekre alkalmas kialakításával csökkenthető a tesztelési idő.
[1] ©National Instruments. Minden jog fenntartva. A LabVIEW, National Instruments, NI, ni.com, National Instruments céglogó és az Eagle logó a National Instruments bejegyzett védjegye. Az Ni további NI védjegyei az ni.com/trademarks oldalon találhatók. A további termék- és vállalatnevek a megfelelő cégek bejegyzett védjegyei vagy kereskedelmi nevei. A National Instruments termékeit védő szabadalmakról az alábbi helyek adnak tájékoztatást: Help>>patents menüpont az NI szoftvereiben, a patents.txt szöveges állomány az NI által biztosított CD-n vagy az ni.com/patents weboldal.
National Instruments Hungary Kft.
1117 Budapest
Neumann J. u. 1/E 2. em. (Infopark E ép.)
Tel.: +36 1 481 1400
Fax: +36 1 203 3490
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
hungary.ni.com
Szakmai tanácsadás: 06 80 204 704
Technikai kérdések: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
Még több National Instruments
Címkék: ECU | automotív | TestStand | PXI
