Echtzeit-Datenerfassungssysteme unterstützen Versuchsingenieure in der Automobilindustrie
Zum Optimieren ihrer Fahrversuche empfiehlt HBM allen Prüfingenieuren, die Entwicklungen bei DAQ-Systemen und Sensoren zu berücksichtigen.
Das Verkürzen der Time-to-Market ist von großer Bedeutung, und in der Automobilindustrie ist man auf der Suche nach Möglichkeiten, Prüfprogramme effizienter zu gestalten, um dieses Ziel zu erreichen. Eine Option ist der Einsatz von Systemen, die auf der Telematik basieren und den Ingenieuren ein umfassendes, alle Prüfungen berücksichtigendes Bild liefern.
In der Telematik werden Informationen aus verschiedenen Feldern zusammengeführt: Datenerfassung (DAQ), GPS-System, Computer, Digitalvideo- und Telekommunikationstechnik. Mit dem standardisierten WAP-Protokoll, das das Frequenzband von 2,4 oder 5,8 GHz nutzt, können Testfahrzeuge detaillierte Informationen für die Echtzeitauswertung direkt an das Ingenieurbüro senden.
Beim Einsatz dieser Technologien ist es entscheidend, die in ein Fahrzeug eingebauten Sensoren und Systeme durch spezielle Geräte zu ergänzen, um die für eine genaue Auswertung erforderlichen zusätzlichen Daten erfassen zu können. In Kombination mit einem modernen DAQ-System ist so die exakte Auswertung aller Daten gewährleistet.
Bereits seit einigen Jahren nutzen europäische Hersteller in ihren Fahrzeugen CANbus-Schnittstellen für den Datenaustausch. Diese werden inzwischen auch von Automobilbauern in den USA und Japan verstärkt eingesetzt.
Die Erfassung eines Großteils der für das Messen der Betriebskennwerte eines Fahrzeugs erforderlichen Daten ist bereits in dessen Bordcomputersystem integriert. Durch die Möglichkeit des Einkoppelns in das CANbus-System wird die Zahl der für einen Versuchsaufbau benötigten zusätzlichen Sensoren merklich reduziert. Selbst Funktionen der Komfortmessung wie z. B. Schalter für elektrische Fensterheber können integriert werden, um einen Überblick über alle Betriebseigenschaften des Fahrzeugs zu erhalten. Bisher wurden viele dieser Informationen aufgrund der erforderlichen aufwändigen Verkabelung nicht berücksichtigt.
Über den CANbus des Fahrzeugs kann jedem Motor und jedem Schalter eine eigene Netzwerkadresse zugewiesen werden. Dadurch kann ein an den CANbus angeschlossenes DAQ-System Informationen sowohl über kritische also auch über sekundäre Funktionen empfangen. Das DAQ-System erfasst digitalisierte Informationen von ausgewählten CANbus-Geräten und speichert sie wie Messdaten von herkömmlichen Sensoren. Zusätzlich kann eine CANbus-Schleife über halbintelligente Aufnehmer Daten zurück an die Motorsteuerungseinheit und das DAQ-System senden.
Heute werden bei Fahrzeugprüfungen viele Typen von Kraftaufnehmern, Dehnungsmessstreifen, Druckaufnehmern, Wegsensoren und Beschleunigungsmessern zur Datenerfassung im Betrieb eingesetzt. Viele dieser Sensoren, insbesondere die für Lebensdauertests, basieren auf dem Dehnungsmessstreifen- und dem induktiven Messprinzip.
Dehnungsmessstreifen bieten kostengünstige, bewährte Technik und gleichzeitig einfaches Montieren und Anpassen an mobile Anwendungen. Ähnlich wie bei der statischen Datenerfassung, benötigt man jedoch hochwertige Sensoren für einige mobile Anwendungen mit hohem Anspruch an die Genauigkeit. Diese Sensoren müssen außerdem sehr robust und unempfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen wie z. B. extreme Temperaturen, Staub und Wasser sein.
Für die erfolgreiche Echtzeit-Versuchsauswertung im Fahrversuch ist das DAQ-System ein entscheidender Faktor. Dazu ist ein Messverstärkersystem erforderlich, das eine große Anzahl von Eingangskanälen zulässt, die viele verschiedene Aufnehmer und Sensoren unterschiedlicher Hersteller aufnehmen können. Während eines Versuchsprogramms erhält das DAQ-System Informationen von allen Sensoren einschließlich GPS und Digitalvideo. Es sollte unbedingt leicht einzustellen und an verschiedene Versuchsprogramme anzupassen sein.
Ein optimales DAQ-System sollte CANbus-fähig und im Idealfall in das Gesamtsystem, das die gesamte Messkette umfasst, integriert sein. Ein weiterer, bei der Entscheidung für das DAQ-System ausschlaggebender Faktor ist die Notwendigkeit eines hochauflösenden A/D-Wandlers für jeden Kanal. Dadurch kann das System einen weiten Bereich dynamischer Signale abdecken, ohne dass der Messbereich angepasst werden muss.
Das DAQ-System sollte über ein Speicherformat zum Ablegen eines kontinuierlichen Datenstroms und zur vollständigen Nutzung aller digitalen Datenquellen verfügen. Ebenso wichtig kann die Erweiterbarkeit werden, die es den Ingenieuren ermöglicht, zusätzliche Messverstärkermodule für weitergehende Prüfungen zu integrieren. Darüber hinaus sollte das DAQ-System die Funktionen des Datenexports in verschiedene Formate sowie der Datenkompression zur Verarbeitung großer Datenmengen bieten.
Alle diese Funktionen sollten in einem Gehäuse integriert sein, da der zur Verfügung stehende Raum oft kaum ausreichend ist. Andere Optionen, wie eine CPU für den autarken Betrieb, sind wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Durch die Auswahl des richtigen DAQ-Systems zusammen mit eventuellen zusätzlichen Sensoren können Sie sicherstellen, dass der CANbus des Fahrzeugs die maximale Informationsmenge liefert und mit Hilfe der Telematik in Echtzeit auswertet.
