Caso de estudio
MELECS EWS GmbH
Por Konrad Schweiger, Ventas Regionales, Dewesoft GmbH, Austria

Melecs EWS fabrica componentes electrónicos y eléctricos para vehículos. La empresa cumple con estrictos requisitos automotrices para la verificación y validación de la seguridad y resistencia eléctrica de sus productos. Un sistema DAQ de Dewesoft les ha ayudado a ahorrar tiempo a través de pruebas automatizadas y, al mismo tiempo, proporciona una solución flexible y adaptable para futuros escenarios de prueba.

Melecs factoryFoto: copyright David Payr 

Con una facturación de alrededor de 285 millones de euros y alrededor de 1500 empleados, Melecs EWS GmbH es el mayor proveedor de servicios de fabricación e ingeniería electrónica con raíces austriacas. La empresa tiene más de 25 años de experiencia y ofrece todo de una sola mano. Desde el desarrollo, la ingeniería y la gestión de proyectos, pasando por la industrialización y la producción, hasta la validación y la logística. Hoy, Melecs tiene más del 90 por ciento de sus ventas fuera de Austria.

melecs logo

En Austria, Melecs opera una fábrica de productos electrónicos en Siegendorf, una instalación de investigación y desarrollo de productos electrónicos en Viena y una oficina de ventas y desarrollo en Lenzing. Fuera de Austria, Melecs opera una fábrica de productos electrónicos en Györ, Hungría, y otras en Wuxi, China y Querétaro, México. Una oficina de ventas y desarrollo está ubicada en Auburn Hill/Michigan (EE. UU.) y las funciones centralizadas de finanzas y contabilidad se combinan en una pequeña propiedad.

Melecs team doing test and validation
Figura 1. El equipo de Melecs para pruebas y validación..

Los componentes electrónicos eléctricos de Melecs se pueden encontrar en:

  1. Aplicaciones de ECU y LED en automóviles de fabricantes premium internacionales
  2. Electrodomésticos (lavadoras, etc.) del líder del mercado europeo

Además de productos y soluciones a medida para los sectores de automoción, iluminación y electrodomésticos, Melecs también desarrolla y fabrica conjuntos electrónicos y soluciones integradas. Esto incluye el montaje de equipos para el sector industrial, como controles de escaleras mecánicas o sistemas de calefacción energéticamente eficientes.

Pruebas Eléctricas Automotrices

Al probar componentes automotrices, las especificaciones de prueba se elaboran primero junto con el cliente OEM. El desafío es, por un lado, hacer que los componentes bajo prueba se ejecuten primero en un entorno artificial. Por otro lado, deben especificarse condiciones de prueba repetibles. Esto a menudo requiere el uso de más herramientas de software diferentes, así como un conocimiento profundo de la aplicación final.

Uno de los estándares de prueba más importantes en la industria automotriz es el LV 124. Fue elaborado por los representantes de los fabricantes de automóviles alemanes como Audi AG, BMW AG, Volkswagen AG, Porsche AG y otros en 2013. LV 124 especifica varios Pruebas eléctricas, sus requisitos y condiciones.

El LV 124 es una serie de pruebas que simulan perturbaciones eléctricas en el sistema de energía eléctrica de un automóvil durante la conducción. Incluye 22 pruebas de calidad y confiabilidad de componentes eléctricos, electrónicos y mecatrónicos para sistemas eléctricos de 12 V utilizados en vehículos de motor de hasta 3,5 t.

Todas las pruebas electrónicas pertenecientes a LV 124 se pueden seleccionar individualmente y agregar al procedimiento de prueba deseado; es posible un procedimiento de prueba personalizable y configurable por el cliente:

  • E-01 Sobretensión a largo plazo
  • E-02 Sobretensión transitoria
  • E-03 Subtensión transitoria
  • E-04 Arranque rápido
  • E-05 Descarga de carga
  • E-06 Tensión alterna superpuesta
  • E-07 Disminución/aumento lento de la tensión de alimentación
  • E-08 Disminución lenta / aumento rápido de la tensión de alimentación
  • E-09 Comportamiento de reinicio
  • E-10 Interrupciones breves
  • E-11 Impulsos de arranque
  • E-12 Curva de tensión con control de sistema eléctrico
  • E-13 Interrupción de clavijas
  • E-14 Interrupción del conector
  • E-15 Polaridad inversa
  • E-16 Compensación de tierra
  • E-17 Cortocircuito en circuito de señal y circuitos de carga
  • E-18 Resistencia de aislamiento
  • E-19 Corriente de circuito cerrado
  • E-20 Rigidez dieléctrica
  • E-21 Retroalimentaciones
  • E-22 Sobrecorrientes

Los fabricantes de automóviles de todo el mundo utilizan varias variaciones, con ligeras diferencias, de la serie de pruebas LV 124. La prueba incluso ha sido estandarizada internacionalmente como ISO 16750. Esta norma de prueba internacional describe las tensiones ambientales potenciales y especifica las pruebas y los requisitos recomendados para la ubicación de montaje específica sobre o dentro del vehículo de carretera.

Configuración de Prueba

El Sr. Suat Dostal, Líder de Grupo de Validación Eléctrica, brinda algunas ideas sobre el dispositivo bajo prueba (DUT) en este caso. El MELECS GEN VI es una unidad de control de bomba de aceite que funciona en una caja de cambios de transmisión a las cuatro ruedas. El diseño reciente es aún más compacto y aún cumple con todos los requisitos de los componentes automotrices modernos de hoy.

gearbox oil pupm for all-wheel-drive
Figura 2. El DUT, una bomba de aceite de caja de cambios MELECS GEN VI para tracción total.

"Como se sabe que el negocio automotriz es el más exigente, los clientes a menudo requieren que se realicen pruebas mucho más precisas que los requisitos legales. Además, los OEM especifican rutinas de prueba adicionales", explica el Sr. Suat Dostal.

Los ingenieros de Melecs consideraron dos opciones de instrumentos. El sistema Dewesoft IOLITE ofrece una buena relación precio-rendimiento con un alto número de canales, para tasas de muestreo medias. Sin embargo, dado que para esta prueba se necesitaba una frecuencia de muestreo alta de 200 kHz y no muchos canales. El departamento de pruebas decidió usar el sistema SIRIUS esta vez.

Melecs está utilizando amplificadores de potencia para generar las señales de prueba necesarias para la simulación de suministro de batería en el vehículo, siguiendo el estándar LV 124. Relevante para esta prueba es la curva de voltaje E-11, que especifica el impulso de arranque en un vehículo.

El voltaje se descompone por un corto tiempo, luego comienza a sonar, antes de que vuelva al nivel normal de, p. 11 V, que simula un caso límite realmente malo. (Consulte la figura 3) El dispositivo bajo prueba tiene que soportar todas estas interrupciones del suministro y, posteriormente, seguir en funcionamiento.

The E-11 starting pulse simulation signal from the LV124 standard
Figura 3. La señal de simulación de pulso de arranque E-11 del estándar LV124.

Hardware DAQ y productos DAQ

  • SIRIUSi-8xSTG unidad de adquisición de datos
  • 1 pinza amperimétrica para corriente de entrada DC
  • 3 pinzas amperimétricas para corriente de salida CA trifásica, accionando la bomba
  • 2 tensiones de prueba del dispositivo bajo prueba
  • 1 voltaje de entrada del simulador de batería
  • DSI-TH-K para medición de temperatura (termopar tipo K)
  • 1x bus CAN, comunicación con el DUT

Software DAQ

Test equipment and setup with Power Amplifier, DUT, and Dewesoft SIRIUS data acquisition system
Figura 4. Equipo de prueba y configuración con amplificador de potencia, DUT y sistema de adquisición de datos Dewesoft SIRIUS.

Prueba

Se realizaron todas las pruebas especificadas por el estándar LV 124, y más. Algunos de estos planes de prueba incluso contienen varias subrutinas especificadas por el OEM automotriz. Aquí hay unos ejemplos:

  • El E-06 “Tensión alterna superpuesta” tensiona el DUT superponiendo una tensión CA a la tensión CC de la batería, para simular interferencias en la red de la placa. Según el estándar, este barrido suele llegar hasta los 30 kHz, pero algunos fabricantes de equipos originales requieren pruebas de hasta 200 kHz.
  • Se probó que el DUT se encendió correctamente durante 100 ciclos con la señal E-11.
  • Además, el OEM especificó probar múltiples ciclos de encendido/apagado a diferentes temperaturas ambientales.

Al final, todas las pruebas fueron exitosas.

Almacenamiento de datos sin procesar y validación de pruebas en vivo

“En Melecs estamos utilizando muchos instrumentos diferentes. Tenemos tanto los osciloscopios rápidos como los registradores de datos clásicos”, explica el Sr. Dostal. “Estas pruebas se pueden hacer con un osciloscopio. Sin embargo, Dewesoft cierra la brecha entre los dos tipos de instrumentos: se adapta perfectamente a nuestra aplicación.”

Los registradores de datos funcionan de forma independiente pero con una funcionalidad limitada debido al sistema operativo integrado y, en ocasiones, tienen una visualización deficiente. Los osciloscopios alcanzan velocidades de muestreo muy altas, de hasta algunos GHz, pero sincronizar varios instrumentos para obtener un mayor número de canales es bastante costoso. Según el sistema operativo Windows, se pueden ampliar mediante scripts, pero el precio de la memoria es bastante alto.

Para ambos instrumentos, la adquisición de datos adicionales del sistema de bus (como CAN, CAN FD, Flexray,...) a menudo no es posible. Debe sincronizar posteriormente los datos de varios instrumentos después de la medición. A veces hay un largo camino desde la tarea de medición hasta obtener la primera impresión de sus datos.

El líder del grupo de pruebas, el Sr. Dostal dice:

Con el software Dewesoft, almacenamos los datos sin procesar completos, no solo las capturas de pantalla. Más tarde, en las llamadas de conferencia, simplemente extraemos el archivo de datos correspondiente, hacemos zoom en la posición. Es mucho más fácil demostrar y argumentar de manera integral los resultados de las pruebas a nuestro cliente. Hasta el único punto de muestreo, podemos mostrar cada uno de los 100 ciclos de prueba individualmente.

Dewesoft DAQ is the ideal equipment for electrical testing applications
Figura 5. Dewesoft DAQ es el equipo ideal para aplicaciones de pruebas eléctricas.

Conclusión

Con el nuevo sistema, las pruebas se realizan de forma autónoma. Los ingenieros de Melecs ahora pueden incluso alinear una serie de pruebas, o como los clientes a veces requieren una prueba continua de 72 horas, hacer que se ejecuten durante la noche. La configuración de las pruebas suele ser lo que consume más tiempo. Durante los primeros 9 meses de uso del equipo Dewesoft, los ingenieros de Melecs pudieron ahorrar alrededor de 1 mes de horas de trabajo.

La adaptabilidad y flexibilidad del sistema son una ventaja adicional. La unidad de adquisición de datos SIRIUSi-8xSTG tiene 8 entradas analógicas aisladas para usos universales. Esos son medidores de tensión, voltaje, prueba de resistencia, potenciómetro, RTD (PT100, ...), extensibles e incluso más flexibles con adaptadores Dewesoft DSI opcionales. Se pueden apilar fácilmente más módulos de medición para un número casi ilimitado de canales, funciones matemáticas, filtrado, secuencias de comandos C++, etc. para el cálculo en vivo y la validación del sistema bajo prueba.

El software DewesoftX está basado en Windows: la memoria disponible solo depende del SSD y la RAM integrados de la PC. El software accede completamente a la potencia de la CPU disponible, características como hyperthreading, SIMD y la arquitectura de 64 bits garantizan el máximo rendimiento. El software DewesoftX proporciona un software para la adquisición y el análisis de datos.

Las características adicionales como el secuenciador, como obtener datos de otros instrumentos en Dewesoft, y las condiciones de activación de los buceadores son muy interesantes para nuestro tipo de aplicación.

Mr. Dostal concluye.

En general, la solución ahorra tiempo y abre oportunidades para adaptarse a las necesidades futuras.