Tests bei Hitze und Kälte

Der Anteil der Elektronik im Fahrzeug hat in den vergangenen Jahren extrem zugenommen. Ausfälle des Autos lassen sich mittlerweile häufig auf Fehler in diesem Bereich zurückführen.

Die Qualität der Komponenten rund um die Elektronik ist daher zu einem wichtigen Kriterium für die einwandfreie Funktionsfähigkeit des gesamten Fahrzeugs geworden. Und die Unternehmen der Automobilindustrie investieren in ein breites Spektrum an Technologien, um die vielfältigen Testaufaufgaben umsetzen zu können.

Ein Beispiel dafür sind Prüfungen von Elektronikschaltern. Prüfspezialist Zwick etwa bietet dafür seine Mess-, Steuer- und Regelungstechnik Testcontrol II. Diese lässt sich einsetzen, um zum Beispiel die Schaltcharakteristik von Elektronik-Schaltern und -Elementen zu bestimmen.

Das elektrische Signal der getesteten Baugruppe wird in die Testcontrol-Elektronik integriert. Die Prüfsoftware Testxpert ordnet die elektrischen Schaltkontakte zeitsynchron den entsprechenden Kraft und Verformungsdaten zu. In einem Hystereseversuch – also durch Ein- und Ausschalten – werden die mechanische Kraft beziehungsweise das Drehmoment und die elektrischen Schaltpunkte ermittelt und dargestellt. Für die Drehmomentmessung wird die Prüfmaschine mit einem Torsionsantrieb und Sensor erweitert.

Ermüdungsprüfungen an Verbindungen

Grundlegende Technik für die Datenübertragung im Auto sind Steckverbindungen. Sie müssen daher ebenfalls einwandfrei funktionieren, damit sämtliche Funktionalitäten im Fahrzeug genutzt werden können. Auch dafür hat Zwick Prüftechnik im Angebot.

Anwender ist zum Beispiel Multi-Contact, ein Hersteller von elektrischen Steckverbindungen und Kontaktsystemen. Um die Qualität seiner Produkte zu kontrollieren, führt das Unternehmen unter anderem Ermüdungsprüfungen an den Verbindungen durch. Damit sollen die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Steckkontakte im Dauerbetrieb ermittelt und überprüft werden.

Multi-Contact verwendet dafür ein spezielles Prüfsystem von Zwick, das aus einem Elektro-Prüfzylinder besteht, der in einen variablen Prüfrahmen eingebaut ist. Dieser erlaubt sowohl eine horizontale als auch eine vertikale Aufstellung. Der Prüfzylinder kann mit Prüfgeschwindigkeiten von bis zu 500 mm/s betrieben werden und erreicht dabei einen Hub von bis zu 200 mm.

Das System ist mit einem I/O-Modul ausgestattet, so dass externe Messgeräte, die für die Bestimmung elektrischer Kennwerte eingesetzt werden, mit einer digitalen Schnittstelle eingebunden werden können. Für die Prüfsoftware wurde ein spezieller Prüfablauf zur mechanischen Ermüdung der Kontakte erstellt, welcher integrierte Messphasen für die Messung der elektrischen Kennwerte besitzt.

Stecker gehören auch zum Angebot von MD Elektronik. Das Unternehmen hat ein eigenes Prüflabor aufgebaut, um seine Datenübertragungslösungen auf ihre Qualität und Alltagstauglichkeit zu testen.

Die Technik dafür liefert Vötsch. Das Spektrum reicht dabei von Temperatur-, Klima- und Vibrationsschränken bis zu Anlagen für die Simulation von Sonnenlicht und trockener Korrosion. Damit kann MD Elektronik aufwändige Werkstoff- und Hochfrequenzanalysen, mechanische und elektrische Prüfungen, Messungen mit High-Speed-Kameras sowie Computertomographen vornehmen und verschiedene Material-Stresstests durchführen. Dabei werden spezielle Umweltbedingungen wie extreme Temperaturen oder Hochspannungen simuliert.

Um die Wasserdichtigkeit von Steckern zu prüfen nutzt MD Elektronik eine Luft/Wasser-Temperaturschockprüfkammer. Die Prüflinge werden in einem Hubkorb aus Metall von einer Prüfkammer in ein Wasserbad getaucht. Dabei müssen sie extremen Bedingungen standhalten. So werden sie etwa wiederholt einem schnellen Wechsel aus einer Heißkammer bei 120°C und einem Sole-Tauchbad bei 0°C ausgesetzt. Die Prüfung läuft automatisiert und lässt sich laut Vötsch auch in hoher Stückzahl durchführen.

Das Prüflabor orientiert sich damit an der Realität. Beispiel ist ein Szenario einer durch den Motor erwärmten Fahrzeugleitung im Unterboden, die im Winter einem eiskalten Schwall aus Salzwasser ausgesetzt sind.

Einzelne USB-Ports lassen sich an- und abschalten

Aber nicht nur die Verbindungen innerhalb des Fahrzeugs, sondern auch die Schnittstellen zu externen Geräten müssen Tests unterzogen werden. Dazu zählt etwa die Verbindung mit Smartphones per USB.

Prüfsystemanbieter MCD hat dafür einen USB-Hub entwickelt, mit dem sich einzelne USB-Ports gezielt an- und abschalten lassen. Der Hub ermöglicht die Emulation batterieladefähiger Ports nach USB IF BC1.2 mit bis zu 1,5A je Port oder die Emulation dedizierter Ladegeräte nach USB-IF BC1.2, YD/T-1591 (2009) und anderer herstellerspezifischer Ladegerätprotokolle mit einem Ladestrom von bis zu 1,5A..

Der USB-Hub besitzt außerdem einen 8-kanaligen Relaismultiplexer, mit dem eine zentral angeschlossene Gleichspannungs-Quelle/Senke von maximal 48 V an jedem Port einzeln und unabhängig voneinander zu- oder abgeschaltet werden kann. Das erlaubt die Geräteversorgung mit einer anderen Spannung als 5 V sowie umfangreiche Stresstests.

Aus Komponenten wie dem USB-Hub stellt MCD auch Lösungen für die Prüfung eines kompletten Infotainments-System zusammen. Eine solche nutzt zum Beispiel ein japanischer Hersteller von Infotainment-Systemen. Zum Einsatz kommt dabei neben dem USB-Hub auch ein Audioanalyzer von MCD mit eigenständiger Scriptengine zur parallelen Auswertung der Messwerte. Andere Komponenten wurden speziell für das Projekt neu entwickelt.

Zum Umfang der gesamten Lösungen gehören der Inline-Test des Mainboards, der Inline-Test der Digital Tunermodule sowie der Test des Komplettsystems mit DVD-Spieler, Mainboard und Digital Tuner. ■

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