Effizientere Tests mit kombinierter Signalaufzeichnung und -simulation
Zur Prüfung und Validierung moderner elektronischer Systeme reicht einfache Datenaufzeichnung oft nicht mehr aus. Ingenieure müssen reale Bedingungen zuverlässig nachbilden, benutzerdefinierte Prüfsignale erzeugen und Grenzfälle simulieren, um die Systemleistung in ECU-Tests, eingebetteten Systemen oder Workflows der Leistungselektronik zu validieren.
Speicherrekorder können, wenn sie mit Signalgeneratormodulen ausgestattet sind, sowohl Daten erfassen als auch Signale erzeugen. Die Integration dieser Funktionen ermöglicht einen nahtlosen Übergang zwischen Messung und Simulation und unterstützt eine Vielzahl von Testszenarien mit nur einem Prüfgerät.
Dieser Artikel zeigt drei praxisnahe Anwendungen dieser Doppelfunktion:
- Reproduktion aufgezeichneter Signalformen – ermöglicht präzise Validierung, indem reale Ereignisse im Labor nachgestellt werden.
- Erstellung benutzerdefinierter Signalformen – zur Simulation von Grenzfällen und dem Entwurf von Tests, die über aufgezeichnete Daten hinausgehen.
- Injektion von Anomalien – zur Simulation von Fehlern und Störungen, um Systeme bis an ihre Grenzen zu testen.
1. Reale Bedingungen nachbilden: Gemessene Signale reproduzieren
Eine der nützlichsten Anwendungen der kombinierten Aufzeichnung und Signalgenerierung ist die Möglichkeit, ein während des Tests erfasstes Signal direkt wiederzugeben – ganz ohne zusätzliche Geräte.
Ein Beispiel: Ein Team, das ein Fahrwerksregelsystem validiert, kann während einer Testfahrt Fahrzeugsignale aufzeichnen und diese Bedingungen anschließend im Labor wiedergeben, um einen Aktuator oder anderen Prüfling (DUT) anzusteuern. So lassen sich spezifische dynamische Ereignisse unter kontrollierten, wiederholbaren Bedingungen nachstellen. Dies ist entscheidend für Fehlersuche, Belastungstests oder die Validierung bekannter Fehlerszenarien.
Da dieselbe Plattform sowohl die Aufzeichnung als auch die Signalgenerierung übernimmt, sind keine zusätzlichen Geräte wie separate DAQ-Systeme, (Arbiträr-)Signalgeneratoren oder Signalwandler erforderlich. Das Ergebnis: vereinfachte Testaufbauten, schnellere Übergänge zwischen Testphasen und konsistentere Ergebnisse über mehrere Testzyklen hinweg.
2. Signale frei entwerfen durch präzise Simulation
Wenn reale Signale nicht verfügbar sind oder spezielle Testbedingungen erzeugt werden müssen, lassen sich benutzerdefinierte Signale direkt auf der MR6000-Plattform oder mit der SF8000 Waveform Maker Software erstellen. So können präzise Signalformen simuliert und Arbiträrsignale für Signal-Integritätstests sowie Hardware-in-the-Loop-Validierungen generiert werden. Ingenieure haben dabei die volle Kontrolle über Signalparameter wie Form, Amplitude, Frequenz und Sequenzierung. Besonders nützlich ist dies für Anwendungsszenarien, die im Feld schwer reproduzierbar sind.
Beispiel: Ein Entwickler eines Drosselklappensteuersystems kann ein progressives Rampensignal simulieren. Die so gewonnenen benutzerdefinierten Eingaben ermöglichen es, Leistung, Regelverhalten und Systemstabilität unter bekannten und wiederholbaren Bedingungen zu bewerten. Anschließend können diese Signale über kompatible Signalgeneratormodule ausgegeben werden und unterstützen damit eine Vielzahl von Testabläufen – von einfacher Funktionsprüfung bis hin zu Belastungs- und Timing-Analysen.
3. Grenzfälle testen: Signalanomalien injizieren
Ein weiterer wichtiger Anwendungsfall ist die Möglichkeit, aufgezeichnete Signale zu verändern oder Signalformen zu entwerfen, die absichtlich Anomalien enthalten, wie Spannungseinbrüche, plötzliche Übergänge oder Störimpulse. Dies ist entscheidend, um die Systemrobustheit unter extremen oder nicht-idealen Bedingungen zu prüfen.
Ingenieure können Fehler nachbilden, die im Feld schwer erfassbar sind, Reaktionen auf Stromunterbrechungen testen oder Bedingungen simulieren, die für Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprüfungen erforderlich sind. Durch das Einfügen von Anomalien lassen sich das Verhalten und die Robustheit des Systems besser verstehen – unabhängig davon, ob es sich um aufgezeichnete Daten oder eine frei erstellte Signalform handelt.
Wenn die Erfassung, Erstellung und Ausgabe kombiniert auf einer einzigen Plattform wie dem MR6000 erfolgen, werden Testabläufe zudem konsistenter und effizienter.
Je nach Signalart kommt das entsprechende Modul und der passende Speicherrekorder zum Einsatz. Ob analoge, digitale oder sensorähnliche Signale – HIOKI DAQ-Systeme bieten eine Lösung, die für jede Anwendung kompatibel ist.
- Analoge Signalformen wie z. B. Sinus, Impuls oder benutzerdefinierte Wellenformen lassen sich mit einem Arbiträrsignalgenerator erzeugen.
- Zur Erzeugung digitaler Signale wie Steuerimpulsen und Logikmuster eignet sich ein Impulsgenerator.
- Für realistische Sensorausgaben, einschließlich simulierter Spannung, Strom und Widerstand, empfiehlt sich ein spezielles Sensoremulationsmodul.
Übersicht Module: Signalarten, Module und Einsatzbereiche
| Signalart | Modul | Wichtige Funktionen | Typische Anwendungsfälle | Kompatible Speicherrekorder |
|---|---|---|---|---|
| Analoge Signalformen | U8793 Arbiträrsignalgenerator |
– Sinus, Rechteck, Impuls, Rampe, Dreieck, Arbiträr – ±10 V bis +15 V, 10 mA – bis 100 kHz – 2 isolierte Kanäle |
Generierung beliebiger Signalformen, Simulation von Aktuatorsignalen, Reproduktion erfasster Daten | MR6000, MR8848, MR8827, MR8740T, MR8740, MR8741 |
| MR8790 Signalgenerator |
– Nur DC und Sinus – ±10 V, 5 mA – 4 isolierte Kanäle |
Simulation von Referenzsignalen und Einspeisung stationärer Analogsignale | MR6000, MR8848, MR8827, MR8740T, MR8740, MR8741 | |
| Digitale Signale, Impulse | MR8791 Impulsgenerator |
– TTL- oder Open-Collector-Ausgang – 0,1 Hz bis 20 kHz – 8-Bit-Musterausgabe – 8 Kanäle |
Testen digitaler Logik, Simulation von Steuerimpulsen, Validierung von ECU-Signalen | MR6000, MR8848, MR8827, MR8740T, MR8740, MR8741 |
| Sensor-Signalemulation | U8794 VIR-Generator |
– Simulation von DC-Spannung, Strom, Widerstand – 8 isolierte Kanäle – Nur MR8740T |
Simulation von Sensorsignalen, Analogeingangstests an ECUs und Kontrolle der Signalaufbereitung | MR8740T |
Erläuterung zu den Modulen: Mit großer Flexibilität und Unterstützung zahlreicher Signaltypen eignet sich der U8793 besonders für komplexe Simulationen analoger Signale. Der MR8790 ist die einfache Wahl zur Erzeugung stabiler Signale wie Gleichspannungen oder Sinuswellen – perfekt für Referenzspannungen oder grundlegende Analogeingangstests. Der MR8791 ist auf digitale Signale spezialisiert, wo präzise Steuerung von Zeitabläufen und Signalmustern gefragt ist, z. B. bei der Validierung von ECUs und Steuerungssystemen. Die drei Module lassen sich mit allen Tisch-Speicherrekordern wie MR6000, MR8848 und MR8740T einsetzen. Anwender haben damit maximale Flexibilität: Sie können wählen zwischen Anwendungen von 32 bis 108 Kanälen und vom kompakten Stand-alone-Gerät bis hin zum integrierten Großsystem.
Speziell für sensorähnliche Signalgenerierung wie Spannung, Strom und Widerstand entwickelt, ist der U8794 ausschließlich mit dem MR8740T nutzbar und passt perfekt für Anwendungen mit vielen Kanälen und umfassende ECU- oder Sensortests.
Von der Datenerfassung zur Simulation: Ein durchgängiger Testablauf
Warum nur Signale aufzeichnen, wenn Sie viel mehr tun können? Durch die Kombination von Signalaufzeichnung und -generierung auf einer einzigen Plattform werden Testabläufe einfacher und die Hardwarekomplexität reduziert. Das bedeutet einen klaren Fortschritt hin zu effizienten Testprozessen. Mit HIOKI Speicherrekordern lassen sich reale Ereignisse erfassen, unter Laborbedingungen originalgetreu wiedergeben und selbst Extremfälle simulieren – alles auf einer einzigen Plattform.
Dieser integrierte Ansatz verkürzt Testzyklen, minimiert Fehler und sorgt für transparente Ergebnisse – von der ECU-Validierung über die Simulation von Steuersignalen bis hin zu Belastungstests eingebetteter Systeme. Ein moderner, agiler Workflow, der Ingenieuren ermöglicht, vom Beobachten zum aktiven Steuern der Testumgebung überzugehen.
