En el pasado, los vehículos tenían pocos (o no tenían) sistemas electrónicos de seguridad, control o comodidad para los pasajeros. Actualmente, sin embargo, los autos son tanto "computadoras con ruedas" como máquinas locomotoras. Especialmente al considerar la rápida adopción de vehículos eléctricos complejos, los vehículos modernos pueden incorporar docenas de sistemas electrónicos. Estos sistemas se deben integrar también y deben tener la capacidad de funcionar como un todo unificado. Por lo tanto, el protocolo de prueba para estos sistemas debe ser igual de multifacético. Esta página explora el uso de protocolos de prueba hardware-in-the-loop en el desarrollo de sistemas automotrices integrados complejos.
Ya sea por requisitos de desempeño, certificación de seguridad o pruebas de regresión de software, un sistema de prueba se debe adaptar exclusivamente al dispositivo o clase de dispositivo que se prueba. Hardware in the loop es una técnica para probar sistemas complejos en tiempo real, como unidades de control electrónico (ECU, por sus siglas en inglés), que exigen precisión y velocidad mediante señales de precisión de adquisición y excitación, optimizadas en cuanto a ancho de banda y con la menor latencia posible. Se usa para validar sistemas de control en un entorno real para garantizar niveles muy altos de seguridad y resistencia. Por ejemplo, en un contexto automotriz, puede ser una unidad de control electrónico para el sistema de dirección asistida, sistema de suspensión, sistema de gestión de la batería o cualquier otro subsistema del vehículo.
Desafíos de Hardware-in-the-Loop (HIL)
Para verificar correctamente el dispositivo que se prueba (DUT, por sus siglas en inglés), el simulador de hardware-in-the-loop que se usa para las pruebas debe tener mayor exactitud, precisión y ancho de banda, así como menor latencia para tener la capacidad de emular situaciones reales para el DUT.
Esta tarea se vuelve más desafiante, ya que las ECU son cada vez más potentes. Se requieren modelos más complejos para satisfacer nuevos requisitos del mercado, como eficiencia, ya que deben replicar el comportamiento de un interruptor de alta potencia. A medida que aumenta la complejidad de los modelos, también lo hace el tiempo de cálculo y por ende, la demanda de adquisición y excitación más rápida de entradas y salidas analógicas.
Estos son algunos de los más grandes desafíos que hemos identificado que enfrenta la industria de hoy:
- Sincronización de señal múltiple: no solo simule sensores analógicos, sino que sincronice con otras señales digitales
- Respuesta analógica precisa: la E/S analógica debe aceptar y replicar señales más complejas
- Complejidad de modelos: se agregan efectos de segundo y tercer orden al modelo
- Versatilidad: adapte varios rangos de E/S
- Reduzca la latencia analógica: cada segundo cuenta, especialmente en el lado de baja velocidad
Soluciones con Hardware-in-the-Loop (HIL)
La amplia cartera de acondicionamiento de señal, adquisición de datos, generación de señales y aislamiento de ADI permite contar con soluciones optimizadas para simuladores de HIL. Un requisito clave es medir o generar un amplio rango de señales de entrada, ya sea en la forma de tensiones o corrientes, mientras se mantiene una latencia muy baja. Ya sea que los requisitos del sistema sean baja potencia, poco ruido, alta densidad o gran exactitud, ADI tiene una completa solución de cadena de señales. Los siguientes vínculos destacan varias opciones de cadena de señales, productos recomendados y materiales técnicos.
Medición de corriente y tensión
Un requisito de uso común es medir señales de tensión o corriente en anchos de banda amplios. Las cadenas de señales normalmente incluyen circuitos de protección, acondicionamiento de señales de interfaz analógicas, ADC de un solo canal o multicanal, referencia de tensión, administración de potencia y aislamiento. El siguiente vínculo se conecta a opciones de cadena de señales para medir anchos de banda amplios de hasta 1 MHz optimizados para el rendimiento de ruido, con el fin de admitir análisis de CA o CC.
Conducción de corriente y tensión
El circuito de salida analógico debe tener la capacidad de generar señales dinámicas con velocidades de actualización rápidas. El rango de la tensión, la resolución y la salida impulsan la resistencia. Estas cadenas de señales normalmente incluyen DAC de precisión, aislamiento, gestión de potencia, referencia de tensión, acondicionamiento de amplificación o señal, y protección de salida.
Productos clave con hardware-in-the-Loop
DAC de salida de tensión de precisión ultrarrápido de 16 bits
El AD3542R está diseñado para generar varios rangos de intervalo de salida y funciona con una referencia fija de 2,5 V. El AD3542R se puede configurar para lograr varios rangos de intervalo de tensión, como 2,5 V, 3 V, 10 V o ±5 V.
Controlador ADC integrado completamente diferencial con escalado de señal
El ADAQ23878 es una solución de adquisición de datos μModule® de precisión y alta velocidad que reduce el ciclo de desarrollo de un sistema de medición de precisión al transferir la carga de diseño de la selección, optimización y disposición de componentes del diseñador al dispositivo.
El camino para lograr un futuro con solo vehículos eléctricos: desarrollar soluciones de prueba y medición para vehículos eléctricos
En este seminario web analizaremos algunos de los desafíos de prueba con ejemplos de casos de uso específicos, entre los que se encuentran cadenas de señales de precisión de baja latencia para usos con hardware-in-the-loop.
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