Netzwerke testen Optisch verkabelt

Neue optische Kommunikationstechniken bieten allerlei Möglichkeiten: Sie erfüllen die Anforderungen der meisten automobilen Testapplikationen und lösen verschiedene Probleme, etwa wenn hohe Spannungen oder elektrische Störungen ein verkabeltes Kommunikationsnetzwerk gefährden. Für den Umstieg und für Tests sind Konverter erforderlich, die elektrische in optische Signale umwandeln und umgekehrt.

Galvanische Isolierung spielt ihre Stärken sehr deutlich im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeitstests (EMV-Tests) aus.

Voraussetzung für die Prüfung der Emission und Robustheit ist, dass das zu prüfende Gerät (Device Under Test, DUT) sich in einem regulären Betriebsmodus befindet. Um das System zu starten oder am laufen zu halten, ist es oft notwendig, andere Steuergeräte des Gesamtsystems zu emulieren.

Die Überprüfung des Fehlerstatus’ und der Diagnosefunktionen sind ein wesentlicher Bestandteil der Prüfungen.

Dies kann nur durch Kommunikation via CAN-, LIN- oder FlexRay-Netzwerk mit dem zu prüfenden Gerät erreicht werden.

Wenn sich der Prüfling innerhalb einer EMV-Kammer befindet, die Testgeräte jedoch außerhalb, dann kann ein LWL-Mediakonverter (Lichtwellenleiter) wie jener von Eberspächer (»FlexOpto NE«) die Verbindung herstellen (Bild 1).

Dies stellt sicher, dass ausschließlich der Prüfling gestresst beziehungsweise die Messeinrichtung nicht beeinflusst wird.

Eine der neuen Herausforderungen im Zusammenhang mit modernen Autos sind Hochspannungssysteme für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Diese Spannungen können bis zu 650 V erreichen. Daher sind sie nicht nur sehr gefährlich für den Menschen, sondern können auch die teuren Testgeräte zerstören.

Bei allen Arbeiten, bei denen Spannungen über 48 V vorkommen, müssen Ingenieure eine galvanische Trennung vorsehen, um die Betriebs-sicherheit zu gewährleisten.

Darüber hinaus sollte in Betracht gezogen werden, welchem Spannungsbereich die Testgeräte standhalten müssen, damit es nicht zu Fehlfunktionen kommt und die Testgeräte nicht zerstört werden.

Wenn es zu einer Störung im Bereich des Hybridwandlers kommt (beispielsweise ein Kurzschluss), würde ein Testgerät ohne galvanische Trennung völlig zerstört werden.

Ein optischer Medienkonverter bietet hier die perfekte Antwort, um Geräte und Benutzer zu schützen (Bild 2).

Raue Umgebungen

In Produktionslinien ist der Austausch von elektrischen Lasten ein großes Thema. Wenn sich Daten-kabel in der Nähe von Spannungsleitungen befinden und Elek-tromotoren, Punktschweißgeräte oder andere Systeme angesteuert werden, kann Störstrahlung in die Datenleitungen »übersprechen«. Störungen, die durch diese Einstrahlungen verursacht werden, sind oft schwer zu erkennen.

Eine wirksame Methode, um solche Probleme zu vermeiden, ist, eine optische Verbindungsstrecke zu verwenden. Bei der Planung einer neuen Anlage können optische Verbindungsstrecken als Alternative zu elektrischen Verbindungen in Betracht gezogen werden, um kritische Abschnitte zu schützen.

Die Kosten für optische Verbindungen sind viel geringer als jene für die Fehlersuche während der Inbetriebnahme und dem Betrieb eines konventionellen Systems. Optische Verbindungen sind also eine gute Lösung für raue Umgebungen. Eine weitere Anwendung für eine optische Verbindung ist ein »Range Extender«.

Je nach Netzwerktopologie einer Produktionsanlage kann es sein, dass es nicht möglich ist, Teilnehmer mit einem elektrischen Kabel zu verbinden.

Oft überschreitet die Kabellänge die maximal zulässige Leitungslänge des FlexRay-Physical-Layers (24 m).

Dies kann zu Reflexionen und zusätzlichen Lasten führen. Um Probleme zu vermeiden, können Anwender entweder einen elektrischen Repeater oder eine optische Verbindung nutzen (Bild 3).

Die optische Verbindung funktioniert als Repeater mit dem zusätzlichen Nutzen der galvanischen Trennung und EMV-Robustheit.

Generell bieten optische Verbindungen über Lichtwellenleiter in Industrieumgebungen sowie in Fahrzeugen zahlreiche Vorteile.

Wenn eine flexible Lösung erforderlich ist, kann ein Medienkonverter die wichtigsten Netzwerke im Fahrzeug wie LIN, CAN und FlexRay meistern. Darüber hinaus sollte ein solches System für EMV-Tests und Hochspannungsanwendungen mit einer Batterie betrieben werden können.