手持式示波器 2月 03, 2020
德国拜罗伊特大学的 elefant 赛车队需要使用可靠的多功能手持式示波器来研发和验证 fr19 loki 电动赛车。他们的需求重点在于监测和分析 can 总线传感器数据、执行 emc 测量以及测量车辆电子系统和高压电子系统。罗德与施瓦茨的 r&s®scope rider rth 手持式示波器采用完全隔离设计，并提供用于 spi、can、can-fd 和 sent 总线信号的全面触发和解码选件，是完成这些任务的理想测试与测量仪器。
每年，许多大学的学生队伍都会参加大学生方程式汽车大赛，在德国霍根海姆林赛道、捷克莫斯特赛道或荷兰亚森 tt 赛道等世界知名赛道进行比赛。这些大赛不仅包括动感十足的竞赛项目，还涉及其他静态环节，例如评估电子设计和商业计划。
耐力赛的分数占据大赛总分的三分之一左右，是最负盛名的竞赛项目。耐力赛共有七辆车参加，总赛程长达 22 km。裁判还会评估赛车的能源效率。对于驾驶电动汽车的大学生方程式参赛者而言，耐力是一个特殊的挑战。即使是不起眼的接触不良问题，也会迅速终结比赛。
为研发和优化赛车以参加 2018 年赛季比赛，拜罗伊特大学的 elefant 赛车队希望使用合适仪器来测量 emc，并调试电源电压和 can 总线连接。该仪器还必须能够验证印刷电路板和测量高压电源系统，并应采用坚固的便携式设计，便于在实验室、试验场和赛道上执行测量任务。
简介
在电动汽车驶上赛道之前，必须全面测试电子设备。大学生方程式电动赛车也同样如此。拜罗伊特大学的 elefant 赛车队研发出 fr19 loki 电动赛车，配备了该团队设计的行星齿轮和最新四轮驱动技术。使用 r&s®scope rider rth 手持式示波器，该团队捕获全面的传感器数据，并使用 can 总线解码功能分析数据。这款坚固耐用的手持式示波器采用隔离输入设计，能够可靠地测量电流和最高 1000 v 的电压。仪器还非常适用于快速调试车辆电子系统和高压电子系统。r&s®scope rider rth 采用电池供电，是用于实验室和赛道环境的正确之选。
elefant 赛车队选择使用满足他们所有要求的 r&s®scope rider rth 手持式示波器。r&s®scope rider rth 非常坚固耐用，采用的隔离输入设计使其可用于 iii 类测量中高达 1000 v (rms) 的电压测量，并提供适用于汽车电子应用的特殊分析功能。
极其坚固，功能多样
2018 年，赛车队从训练赛道返回时突遭事故，亲眼见证了罗德与施瓦茨手持式示波器的强大与稳健。当时，装载赛车的拖车不慎翻倒，将赛车和大部分工具与附件甩到马路上。赛车彻底报废，但 r&s®scope rider rth 却在遭受严重撞击后毫发无损。该仪器符合 ip 51 (iec 60529) 防护等级要求和关于耐冲击、抗振动的适用军用标准。
验证设备和模块或在赛道上进行调试时，r&s®scope rider rth 可以快速检查施加电压是否合适，以及是否正确传输 i2c、spi 或 can 总线等相关通信协议。对于汽车电子应用，示波器的触发和解码选件不仅支持传统的 can 和 lin 总线协议，还提供特殊协议分析功能以支持单边半字节传输协议 (sent)——这是一种用于传感器数据传输的点对点协议。如此，用户可以获得用于 sent 传输的快速和慢速协议通道的特定事件、数据或错误状态信息。示波器还支持短消息和增强型消息格式，以及多种循环冗余校验 (crc) 方法。
the user menu for the r&s®rth-k3 triggering and decoding option for can bus signals.
during a can bus transmission, a missing terminal resistance led to a can signal fault. source: elefant racing team
debugging at the side of the track using the triggering and decoding option for can bus signals. source: elefant racing team
r&s®scope rider rth 多次帮助赛车队缩短调试时间。早在赛季拉开序幕之前，手持式示波器就极大地简化了印刷电路板的验证工作。与一般的万用表相比，示波器显著缩短验证时间，便于赛车队验证所有施加电压是否合适，以及总线通信是否准确无误。这主要涉及 spi 和 can 总线调试。电子设备集成到汽车中之后，车辆测试开始启动。
红色警示灯安装在车身最高点，一旦电池盒外部施加高电压，警示灯必须准确亮起。在验证过程中，示波器检测到 can 总线传输错误。仪器清楚显示，实施操作时遗漏了一个终端电阻。
目前，fr19 loki 是 elefant 赛车队速度最快的赛车。新型行星齿轮实现极其高效的动力传输。全轮驱动系统配备轮毂电机（每个电机的功率高达 35 kw），扭矩矢量分配系统控制驱动，共同为赛车提供一流的弯道牵引力。
赛车在荷兰亚森赛道举行的耐力赛中赢得第五名。在三周之后的德国霍根海姆林赛道上，赛车的高压系统屡次关闭，赛车队被迫退出比赛。为了参加几天后即将在捷克莫斯特赛道举行的比赛，技术人员立即开始调查原因。
首次分析工作未发现任何软件问题。接着，赛车队使用 r&s®scope rider rth 分析 can 总线通信，却仍一无所获。测量低压电气系统后，赛车队才发现安全线上出现电压下降。只有当安全线输送电压时，高压系统才会被激活。一切迹象表明出现了短路问题，而赛车队也在车轮悬架上发现了问题所在。故障源于布线不良的安全线与连杆产生了摩擦。问题很容易解决。在之后的莫斯特比赛上，elefant 赛车队获得耐力赛第四名，总成绩排名第四。
主要特点
