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Messtechik beim Fahrzeugtest Rotierende Bauelemente präzise simultan erfassen

Autor / Redakteur: Charlotte Pix und Nils Becker * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Einfache Einkanalerfassung oder komplexes Mehrkomponentensystem: Die Dx-Telemetrie sind universelle Sendemodule für unterschiedliche Kanalzahlen und Sensorbelegungen bei einem Fahrzeugtest.

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Praxisbeispiel Oberaigner 6x6: Bei dem Mercedes-Benz Sprinter kommt die Dx-Telemetrie 6x6 zum Einsatz, um komplexe Antriebe zu vermessen.
Praxisbeispiel Oberaigner 6x6: Bei dem Mercedes-Benz Sprinter kommt die Dx-Telemetrie 6x6 zum Einsatz, um komplexe Antriebe zu vermessen.
(imc)

Bei heutigen Messaufgaben in der Fahrzeugtechnik rückt die Vermessung von Baugruppen, die aus mehreren rotierenden Teilen bestehen, immer mehr in den Fokus. Der Trend zur ganzheitlichen Betrachtung von Fahrzeugkomponenten stellt besonders die telemetrische Signalübertragung vor neue Herausforderungen.

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Hintergrund: Praxisbeispiel Firma Oberaigner

Die Dx-Telemetrie konnte ihre Stärken zum vermessen komplexer Antriebe bei der Firma Oberaigner unter Beweis stellen. Das Unternehmen entwickelt und produziert Automobil-Systemkomponenten. Oberaigner entwickelt und liefert seit mehr als 20 Jahren wesentliche Komponenten für Allrad-Versionen von Transportern wie Daimler, Renault und Opel. Das Produktportfolio umfasst komplette Antriebsachsen, Getriebe und Differentialsperren wie auch komplette Fahrzeuge. Oberaigner investiert dazu wesentlich in die Forschung und Entwicklung neuer Antriebstechnologien. Zur Evaluation neuer Entwicklungen wie beispielsweise einer neuen Vorderachse bedarf es umfangreicher Tests und Versuche. In der Simulation errechnete Belastungsmodelle werden dabei in ausführlichen Fahrversuchen mit der Realität abgeglichen.

Früher war es nicht einfacher, aber weniger komplex: Bei Experimenten in der Betriebsfestigkeit ermittelte man die Belastungen, denen ein einzelnes Bauteil im Betrieb ausgesetzt war. Handelte es sich um ein rotierendes Bauteil wie eine Welle, Achse oder Rad, wurde die Messleitung durch ein Telemetriesystem ersetzt. Dazu kam ein analoges 1-Kanal-Telemetriesystem zum Einsatz, das über eine Sendeeinheit direkt am Bauteil die geforderte Messgröße erfasste und sie zur zugeordneten Empfangseinheit funkte.

Veränderte Anforderungen an die Telemetrie

Für die aktuelle Fahrzeugentwicklung erwiesen sich diese Messmittel mehr und mehr als unzureichend: Soll beispielsweise die Effizienz eines komplexen Antriebsstrangs mit mehreren angetriebenen Achsen dynamisch erfasst werden, müssen von mehreren Bauteilen simultan Messdaten abgenommen werden. Bei einer klassischen, analogen Telemetrielösung erfordert das den Einsatz mehrerer unabhängiger, parallel betriebener Einzelsysteme mit unterschiedlicher Sendefrequenz. Die Integration der Messsignale der einzelnen Telemetrien muss im Nachgang durch ein weiteres System erfolgen.

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Die Folgen sind bekannt: Eine echt simultane Abtastung und damit eine präzise zeitliche Zuordnung von Ereignissen kann so nicht garantiert werden. Änderungen in der Konfiguration sind mühsam und fehleranfällig, weil jedes System einzeln neu eingestellt werden muss. Erfordert die Einbausituation an den Messstellen unterschiedliche Systeme mit eventuell abweichender Spezifikation, ist die Vergleichbarkeit der Messdaten noch weniger gegeben.

Bei den meisten der heute noch verbreiteten analogen Telemetrien wird das Messsignal auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert. Auf dem Weg vom Sender zum Empfänger ist dieses Signal durch elektrische Wechselfelder in der Umgebung hochgradig gefährdet: Elektromotoren und elektrische Aktoren können das Messsignal so verändern, dass es am Empfänger verfälschte Daten liefert. Werden diese vom Testingenieur nicht als fehlerhaft erkannt und manuell eliminiert, finden diese korrupten Daten Eingang in Auswertungen und Simulationen – und münden im schlimmsten Fall in die fehlerhafte Auslegung von Bauteilen.

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Originalbeitrag als ePaper oder im pdf-Format lesen

Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS Sonderheft Messtechnik, Sensorik und Test II erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Der parallele Test mehrerer Fahrzeuge

Mit der Dx-Telemetrie verfolgt CAEMAX ein Konzept zur simultanen Erfassung von mehreren rotierenden Bauteilen. Bis zu vier Sendemodule (SCTs) können in eine Kontroll- und Empfangseinheit (RCI) eingebunden werden. Obwohl sich diese vier Module auf unterschiedlichen rotierenden Bauteilen befinden können, werden sie zentral angesteuert und synchronisiert (Bild 1). Die so verknüpften Module tasten die Messsignale hochgradig simultan ab. Auch der Nullabgleich und die Abtastrate werden zentral eingestellt. So ist gesichert, dass an allen Messstellen die gleichen Voraussetzungen herrschen. Die Empfangseinheit (Bild 2) synchronisiert und steuert die einzelnen Sendeeinheiten und setzt deren Messdaten zu einem einzigen Datenstrom zusammen. Weitere Messhardware zur Integration der Daten wird nicht benötigt.

Durch die serielle Übermittlung der Messsignale ist sichergestellt, dass mehrere Module störungsfrei auf derselben Trägerfrequenz senden. Für weitere Systeme in der Umgebung stehen dem Nutzer noch eine Reihe weiterer Sendefrequenzen zur Verfügung, was beispielsweise den parallelen Test mehrerer Fahrzeuge problemlos möglich macht. Eine möglichst robuste Telemetriestrecke ist in Umgebungen mit hoher EMV-Belastung durch Elektromotoren oder sonstige elektrische Aktoren Grundvoraussetzung für verlässliche Messdaten.

Deshalb digitalisiert die Dx die analogen Messsignale so früh wie möglich direkt in der Sendeeinheit. Statt einen analogen Messwert störanfällig auf das Trägersignal aufzumodulieren, wird so ein digitaler Datenstrom übertragen, der sich von Seiten des Empfängers mit hoher Störsicherheit decodieren lässt. Zusätzlich werden neben den eigentlichen Messsignalen noch Redundanzen zur Fehlererkennung mit übertragen. Ein fehlerhaft empfangenes Messsignal wird zweifelsfrei als solches erkannt und verworfen. Damit ist sichergestellt, dass die Empfangseinheit nur korrekt übertragene Messdaten ausgibt.

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