Prueba de arneses de cables automotrices

Aug 20, 2023

Los fabricantes de arneses automotrices utilizan probadores para realizar rápidamente pruebas de continuidad, hipot y específicas de componentes en arneses automotrices complejos. Aquí, los operadores conectan un arnés para realizar pruebas en la placa de construcción. Foto cortesía de Cirris Systems Corp.

La pantalla de vista de resultados de prueba para la serie NX de probadores se divide en cinco paneles. Gráfico cortesía de Dynalab Test Systems Inc.

TSK Prufsysteme fabrica mesas de prueba personalizadas con secciones de 1,2 metros cuadrados que se unen para formar configuraciones verticales o en forma de L. Foto cortesía de TSK Prufsysteme GmbH

Al ver a un operador probar un mazo de cables de automóvil, uno recuerda fotos antiguas y parodias de televisión sobre operadores de centralitas telefónicas de las décadas de 1950 y 1960. Fueron capaces de enchufar y tirar de los cables dentro y fuera de los enchufes de forma rápida y precisa.

Los operadores de prueba de hoy son igual de rápidos. En parte, esto se debe al alto volumen de arneses de cables que los proveedores de Nivel 1 y Nivel 2 deben ensamblar y probar diariamente.

Pero, igual de importantes son los probadores en los que confían los operadores. Estas máquinas tecnológicamente avanzadas pueden realizar una prueba de continuidad, hipot o específica de un componente en solo unos segundos.

"El gran volumen de arneses que se necesitan en todo el mundo cada año es increíble cuando haces los cálculos", dice Brent Stringham, director de desarrollo comercial de Cirris Systems Corp. "En todo el mundo, se producen más de 50 millones de vehículos al año y, en promedio, tiene alrededor de 20 arneses de cables. Eso equivale a unos mil millones de arneses en el transcurso de un año, o casi 4 millones por día. No sorprende que los proveedores necesiten probadores rápidos y confiables para mantener altos volúmenes de producción".

Los automóviles siempre han tenido cierto nivel de cableado, pero inicialmente los fabricantes enfatizaron la resolución de problemas en lugar de las pruebas. Eso cambió en la década de 1930, cuando los arneses de cableado se volvieron más complejos.

Los cables se probaron con un sistema manual de luz pasa-no pasa, explica Eric Harter, gerente de producto de Dynalab Test Systems Inc. "Los dos puntos de un cable se pasaron por una bombilla para lograr continuidad", dice Harter. "Si la luz se encendía, significaba que fluía corriente y que el cable estaba bien".

En la década de 1950, los fabricantes de arneses comenzaron a usar interruptores paso a paso telefónicos (relés) para probar la continuidad de cada cable del arnés y verificar su ubicación en un conector. Las pruebas fueron bastante lentas y se mantuvieron así durante muchos años, ya que los automóviles requerían arneses más grandes para accionar las ventanas, los asientos y otras características estándar.

Cuando los interruptores electrónicos comenzaron a usarse en probadores a fines de la década de 1980, la velocidad de las pruebas de continuidad aumentó significativamente. Se ha vuelto exponencialmente más rápido en los últimos 25 años. Por ejemplo, el probador estándar de hoy puede probar 1000 puntos de cable en 3 segundos, mientras que un probador de la década de 1990 necesitaba 60 segundos.

A pesar del aumento en la velocidad de las pruebas, el proceso de pruebas de continuidad se ha mantenido sin cambios durante varias décadas. El probador está ubicado en un tablero de arnés, una mesa de prueba o una mesa estándar. Los fabricantes que usan una placa prueban los arneses a medida que se construyen. Una mesa de prueba cuenta con una serie de bloques conectores (también llamados mosaicos) que sirven como accesorio de acoplamiento. Al probar arneses simples, es económico usar una mesa estándar y un probador independiente.

El operador ajusta el probador a un voltaje bajo especificado (de 5 a 15 voltios) y un umbral de resistencia (en ohmios), lo conecta a un dispositivo de acoplamiento y enchufa todos los conectores del arnés en el dispositivo de acoplamiento. El probador funciona continuamente.

En fracciones de segundo, genera y aplica corriente a todos los puntos de prueba de cables en una secuencia específica. Los resultados de la prueba aparecen en el panel de visualización. Si no se detecta ningún fallo, se muestra un pase, acompañado de un tono. Cuando se detecta una falla, el probador se detiene. Muestra los números de conector y pin, e indica si el problema es un cortocircuito o un circuito abierto. Un cortocircuito ocurre cuando fluye demasiada corriente a través del cable, un circuito abierto cuando el flujo de corriente se detiene debido a una alta resistencia.

La pantalla permanece encendida e impide realizar más pruebas hasta que se resuelva el problema. Los probadores basados ​​en PC muestran esta información en un monitor de computadora, a menudo con imágenes de los conectores afectados.

Algunos probadores de bajo voltaje solo realizan pruebas de continuidad. Otros tienen la capacidad de detectar y accionar componentes del arnés, incluidos relés, interruptores, sensores, condensadores, resistencias, conectores y diodos.

Los probadores de alto voltaje a menudo se usan para pruebas de hipot (alto potencial) y resistencia de aislamiento. En una prueba hipot, se aplican 1000 o más voltios (corriente continua) a todos los puntos de prueba para ver si la corriente fluye o no de un punto a otro. Si no fluye corriente, los puntos de prueba están debidamente aislados. Las pruebas de resistencia al aislamiento prueban la calidad del aislamiento del cable.

Antes de comprar cualquier probador, un fabricante de arneses necesita averiguar las capacidades del probador. Las más importantes son las pruebas de voltaje, ohmios y componentes que puede realizar el probador. Los fabricantes de arneses también deben considerar el registro de datos y la trazabilidad. Muchos probadores cuentan con un controlador que permite a un operador guardar y compartir datos de prueba en redes.

"Para generar programas de prueba, el probador debe poder importar y procesar datos", dice Kjell Uddeborg, ingeniero de software sénior de Cablescan Inc. "Si no puede importar datos directamente, averigüe cuánto trabajo se requerirá para convertir los datos a un formato que se pueda importar".

Por ejemplo, Harter dice que el software de prueba debe poder convertir dibujos hechos en CAD o programas de software como Capital H y VeSys (de Mentor Graphics Corp.). La HMI del probador también debe ser fácil de usar para que los operadores puedan crear, guardar y recuperar programas de prueba fácilmente.

El costo es tan importante como la capacidad, según Stringham, pero se debe considerar a la luz de la complejidad del arnés y las pruebas requeridas por el OEM. Por ejemplo, un probador de continuidad básico que cuesta varios cientos de dólares puede ser adecuado para fabricantes de arneses simples de gran volumen. Sin embargo, es posible que se requiera un probador avanzado que cuesta varios miles de dólares para arneses más complejos, como los que transmiten energía a varias secciones del motor, o los que se usan en los complejos sistemas informáticos de los vehículos actuales.

Un último factor a considerar es el espacio disponible. Juan Perezchica, gerente de cuentas clave de TSK Prufsysteme GmbH, una empresa del Grupo Komax, dice que esto es principalmente una preocupación para los fabricantes que requieren una o más mesas de prueba. TSK fabrica tablas de prueba personalizadas que pueden ser bastante grandes. Cuentan con secciones de 1,2 metros cuadrados que se unen para formar configuraciones verticales o en forma de L.

Los tres modelos de la serie NX de Dynalab (Solo, Pro y Pro+) son probadores de bajo voltaje diseñados para pruebas de continuidad y otras, como pruebas activas de relés en un arnés. El relé se inserta en un accesorio del módulo de salida, que está conectado al probador y sirve como accesorio de acoplamiento. Luego se introduce una corriente de bajo voltaje para energizar el relé.

"Este proceso permite que un fabricante mida el cambio de continuidad del arnés cuando el relé está activo", explica Harter. “También sirve como una simple prueba funcional del relé”.

Los probadores NX también pueden realizar pruebas de cortocircuitos a alta velocidad y se pueden usar para probar diodos, resistencias y capacitores. Diseñados para entornos industriales, los probadores modulares independientes cuentan con una interfaz de usuario simple de cuatro botones y una pantalla de cuatro líneas que muestra mensajes predeterminados o personalizados con sonidos que los acompañan.

El NX Solo prueba hasta 256 puntos, el Pro hasta 512 y el Pro+ hasta 32.768. El Pro y el Pro+ son el mismo probador, pero el Pro+ se puede conectar con hasta 32 unidades de expansión (cada una maneja 1024 puntos) usando cables de 2 o 6 pies. Ambos modelos tienen 1,3 megabytes de capacidad de memoria para el almacenamiento de programas de prueba.

Uddeborg dice que los fabricantes usan probadores Cablescan para probar arneses automotrices en todas las etapas de producción, así como pruebas de prototipos y análisis de retorno de campo.

TestMate, uno de los probadores de continuidad de la compañía, prueba hasta 256 puntos con una unidad de expansión. Su accesorio de acoplamiento universal acepta tarjetas de interfaz para muchos tipos de conectores. Los programas de prueba se crean y se les asignan códigos de firma a partir de arneses en buen estado.

La Serie 90HV-S23 es un probador basado en PC que realiza pruebas de bajo y alto voltaje. Utiliza dispositivos de estado sólido para realizar pruebas de continuidad y probar diodos, interruptores, condensadores y resistencias. Sin embargo, el probador usa relés para pruebas de aislamiento de alto voltaje y pruebas de continuidad de alta corriente, que prueban la calidad de las conexiones del arnés (terminaciones de soldadura y crimpado). Los relés en la unidad bajo prueba pueden activarse y probarse en la posición energizada o no energizada.

El probador prueba hasta 1,472 puntos por sí mismo o 47,104 puntos con 32 gabinetes de expansión, que se pueden interconectar dentro de los 200 pies. Los umbrales de continuidad y aislamiento de resistencia se pueden establecer como valores predeterminados del sistema, para programas individuales o durante la ejecución de pruebas específicas.

Los programas de prueba se crean importando listas de redes de estaciones CAD o escaneando arneses en buen estado. Un editor de programas de funciones completas proporciona programación de listas de cables a través del teclado cuando los datos CAD o un arnés conocido no están disponibles. El editor también puede cambiar los parámetros de prueba y los programas existentes.

Delphi Automotive PLC, el fabricante mundial de repuestos para automóviles, ha estado probando arneses complejos con Cirris Signature Easy Touch desde 2012. Estos arneses controlan las funciones del tablero, las luces de punto ciego, el movimiento de los espejos, las antenas y otros sistemas complejos del automóvil.

El probador también realiza pruebas hipot estándar, hipot de alta velocidad y de resistencia de aislamiento de alto voltaje. La unidad prueba los cables (incluidos los pares trenzados) en busca de circuitos abiertos, cortos y cableados incorrectos. Mide 17,5 x 9 x 5 pulgadas y cuenta con una pantalla táctil de 10,4 pulgadas y una PC integrada que ejecuta Windows 7. Una salida VGA y puertos USB permiten a los operadores conectar un monitor y un teclado externos.

Al igual que el Easy Touch, el probador de continuidad 1100R+ es pequeño y versátil. Se pueden conectar más de 200 adaptadores estándar directamente al probador, lo que elimina la necesidad de cables adaptadores. Además, su capacidad de 128 puntos de prueba se puede aumentar a 1024 vinculándolo con siete cajas de expansión.

El probador tiene un rango de resistencia de 0,005 ohmios a 100.000 ohmios y una tasa de exploración de 128 puntos por 0,25 segundos. El software CTL-Win permite al operador controlar el probador desde una PC, así como crear, editar y guardar programas de prueba.

Aunque personalizados, todos los bancos de prueba TSK cuentan con el software CS WIN nx y un probador de la serie CT (CT11, CT12, CT30i, CT35). El TSK Studio del software es el centro de control para todas las pruebas eléctricas, de módulos y de visión. Su diseño claro permite un acceso rápido y directo a las funciones más utilizadas.

Igualmente importante, el software cuenta con un editor de múltiples ventanas que simplifica la programación y permite la operación simultánea de varios programas de prueba. El software permite a los operadores importar programas de prueba y bibliotecas de conectores, y también cuenta con una interfaz ActiveX para que los usuarios puedan transferir fácilmente contenido hacia y desde hojas de cálculo de Excel.

Además del cable estándar, el CT35 de bajo voltaje (0,1 a 15 voltios) prueba la continuidad, el funcionamiento y los cortocircuitos de las fibras ópticas y los componentes estándar del arnés. Transfiere datos a una PC conectada a través de Ethernet y muestra números pin en mensajes de error en la pantalla de la computadora. La empresa también ofrece sistemas de prueba de visión, que se basan en el color, el carácter óptico y el reconocimiento de patrones para validar la presencia y la posición correcta de las cajas de fusibles y los portadores de relés en los arneses. El control de altura se utiliza para validar si los fusibles y los relés están correctamente insertados.

El escaneo de cajas y soportes se realiza mediante una cámara integrada en una mesa, una unidad independiente o una estación de trabajo móvil. También se inspeccionan objetos relacionados, incluidos fusibles, tornillos y pernos, mecanismos de bloqueo de conectores, inscripciones de etiquetas y cables unicolor. Las pruebas de visión se realizan durante la carga previa al envío, el montaje del arnés o la inspección final del automóvil.

Jim es editor sénior de ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene un título en inglés de la Universidad DePaul.