Mit Messtechnik zum Erfolg Die Formula Student auf der Spur unsichtbarer Fehler

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

dataTec AG

Stress vor dem Rennen: Das Team KTH Formula Student hatte während einer Testfahrt unerklärliche Drehmomentverluste festgestellt. Um die Teilnahme nicht zu gefährden, musste geeignete Messtechnik Abhilfe schaffen.

Das Beispiel des KTH Formula Student Teams aus Schweden veranschaulicht, wie kritisch die Auswahl und Anwendung präziser Messtechnik in Situationen wie bei der Formula Student Germany sein kann.

Gerade wenn unerklärliche Drehmomentverluste während Testfahrten bei hohen Geschwindigkeiten auftraten, war das Team nicht nur extrem angespannt, sondern der Fehler musste auch schnell und eindeutig identifiziert werden. Schließlich ging es um den Sieg und gleichzeitig um die Sicherheit des gesamten Teams.

Das messtechnische Problem analysieren

Das Team besteht aus über 80 Studenten der KTH in Stockholm. Sie entwickeln und testen jährlich einen elektrisch betriebenen Formelrennwagen. Beim letzten privaten Testlauf der KTH Formula Student Crew vor den offiziellen Wettbewerbsveranstaltungen in Deutschland traten unerwartete Probleme im Antriebsstrang ihres Rennautos auf.

Während das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten problemlos funktionierte, kam es bei hohem Tempo und Drehmoment zu zufälligen Abschaltungen des Drehmoments. Dieses Problem stellte ein erhebliches Risiko für ihre Teilnahme dar. Die Zeit saß den Studenten dabei sprichwörtlich im Nacken. Solche Verluste bei Volllast beanspruchen das schnelle Zusammenspiel von Messtechnik, Datenerfassung und schließlich Teamdiagnose.

Methodische Diagnose mit dem PicoScope

Um die Ursache innerhalb kurzer Zeit zu finden, entschied sich das Team, das PicoScope 5444D einzusetzen. Dieses Oszilloskop bietet eine hohe Auflösung und ist relativ Unempfindlich gegenüber Störungen. Damit konnten die Studenten auch unter zeitkritischen Bedingungen die Fehler in Echtzeit analysieren.

Das Team konzentrierte sich auf die Kommunikation des CAN-Busses zwischen der Vehicle Control Unit (VCU) und den Invertern. Diese hatten zuvor nie Probleme bereitet.

Elektromechanische Störungen erkennen

Während der Echtzeitüberwachung hat das Studenten-Team festgestellt, dass Signale auf dem CAN-Bus während des Hochgeschwindigkeitstests korrumpiert wurden, kurz bevor der Drehmomentverlust auftrat. Dies deutete auf elektrische Störungen (EMI) hin, verursacht durch die Nähe der Buskabel zum Inverter. Eine Überprüfung ergab eine schlechte Erdung der Kabelabschirmung.

Durch die korrekte Erdung und Abschirmung der Kabel konnte das Problem gelöst werden, was die robuste Funktionalität des Fahrzeugs sicherstellte. Entscheidend war dabei nicht nur die Behebung eines Symptoms, sondern das tiefere Verständnis für die Systemdynamik, welches durch den Einsatz des PicoScope gewonnen wurde.

Tiefere Einblicke in die Systemfunktionalität

Was haben die Studenten aus dieser Situation gelernt? Wird Messtechnik richtig angewandt, dann unterstützt sie nicht nur bei der Fehlerbehebung, sondern das Team bekommt auch tiefere Einblicke in die Systemfunktionalität.

Gerade in zeitkritischen Situationen einen kühlen Kopf bewahren und elektronische und elektrotechnische Probleme präzise diagnostizieren können. Nur so ist ein zuverlässiger Einsatz des Rennautos möglich.

Mit diesen Erfahrungen fügt das KTH Formula Student Team der Bedeutung der Messtechnik im Elektronikbereich einen weiteren praktischen Anwendungsfall hinzu, der nicht nur für den Motorsport, sondern für viele Bereiche der Elektronikentwicklung relevant ist. (heh)

Tipp: Oszilloskope in der Elektronikentwicklung

Das Oszilloskop gehört zu den Standard-Werkzeugen in der Elektronikentwicklung. Auf unserem Fachkongress Power of Electronics am 29. und 30. Oktober in Würzburg wird Patrik Gold von Pico Technologies in seinem Vortrag die verschiedenen Oszilloskop-Architekturen vorstellen und wie sie anzuwenden sind. Außerdem erfahren die Teilnehmer, wann ein Echtzeit-Oszilloskop, ein Sampling-Oszilloskop oder ein Sampler-Extended-Real-Time-Oszilloskop die beste Entscheidung ist. Das Wissen über die richtige Auswahl von Bandbreite, Abtastrate und Probes wird vertieft, um zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.

Oszilloskope in der Elektronikentwicklung

Fehler vermeiden und die Signalintegrität bewerten

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