Mikro-Messmodule für sensornahe Messungen im Fahrzeug und am Prüfstand

Endlich reicht der Platz

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Die Messmodule der hier vorgestellten neuen ES400-Familie bieten für den Einsatz im Motorraum des Fahrzeugs und am Prüfstand entscheidende Vorteile. Durch das einfache Montage- und Verkabelungsprinzip der Module reduzieren sich die Aufbauzeiten signifikant.

Während der Erprobungsphase arbeiten Ingenieure heute routinemäßig mit mehreren hundert Sensoren im und am Versuchsfahrzeug. Bei modernen modularen Prüfstandkonzepten werden die Versuchsträger auf Palettensysteme montiert und über vordefinierte Schnittstellen mit dem Prüfstand verbunden. Um wertvolle Prüfstandzeit zu sparen, werden die Versuchsträger, beispielsweise Motoren, vor ihrem Einbau am Prüfstand mit den notwendigen Sensoren und Messmodulen ausgerüstet. Die Verkabelung der Sensoren ist in beiden Fällen aufwändig; sie erfordert häufig lange Verbindungskabel und mehrere armdicke Kabelbäume, die im Fahrzeug durch die Spritzwand zum Laptop mit der Messsoftware geführt werden müssen. Die Verkabelung ist somit auch ein Kostenfaktor. So wird die Rüstzeit eines Messkanals im Fahrzeug zum Beispiel mit 2,5 bis 3 h veranschlagt.

Erheblich weniger Verkabelungsaufwand
Etas bietet mit den neuen Mikro-Messmodulen der ES400-Produktfamilie eine Lösung, die den Messaufbau erheblich vereinfacht und damit Zeit und Kosten spart. Die Bauform der Module erlaubt deren Einbau in kleinen Ecken und engen Nischen eines Versuchsträgers oder im Motorraum, am Fahrgestell oder an der Karosserie eines Fahrzeugs. Das ES400-Verkabelungskonzept ermöglicht eine nahezu zerstörungsfreie Instrumentierung von Erprobungsfahrzeugen.
Anstelle von vielen Sensorkabeln wird lediglich ein Ethernetkabel, mit dem die Messdaten übertragen werden, mit dem Laptop im Innenraum des Fahrzeugs oder dem Messrechner am Prüfstand verbunden. Dazu sind keine weiteren Zusatzgeräte oder Schnittstellenwandler wie bei CAN erforderlich: Das Messsystem wird direkt an den Ethernet-Port des PC angeschlossen.
Die Module der ES400-Produktfamilie werden in unmittelbarer Nähe von Signalquellen und Sensoren angebracht. Kurze Übertragungsstrecken verringern Störungen der Messsignale und reduzieren den Verkabelungsaufwand für die Signalleitungen auf ein absolutes Minimum. Die Module sind über die Ethernet-Datenleitung miteinander verkettet. Alle Anschlüsse sind auf der Frontblende der Module angebracht. Mit Hilfe von Kabelbindern lassen sich die Module mühelos nahe den Messpunkten montieren. Sollen mehrere Geräte an einer Stelle montiert werden, lassen sich ES400-Module in Minutenschnelle mit Hilfe eines integrierten Montagesystems zu einem robusten Messgeräteblock verbinden.
Klein, aber hart im Nehmen
Die robusten Gehäuse und Buchsen der ES400-Module sind wasser- und staubdicht (IP67), schüttelfest und unempfindlich gegenüber Steinschlag. Die Module können in einem Temperaturbereich zwischen -40° und +120 °C betrieben werden. Dank ihrer kleinen Temperaturkoeffizienten und der galvanischen Trennung der einzelnen Kanäle für Messung und Datenübertragung sind die gemessenen Größen weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur und Masseschleifen. Die Konfigurationen der einzelnen Messkanäle können auf den A/D-Modulen abgespeichert werden. Als Module der ES400-Hardwarefamilie stehen derzeit die A/D-Module ES410 (acht Messkanäle) und ES411 (vier Messkanäle plus vier getrennte Sensorversorgungen), das Thermo-Modul ES420 (acht Kanäle), das Lambda-Modul ES430 sowie das Zähler- und Frequenzmodul ES441 (vier Messkanäle plus vier getrennte Sensorversorgungen) zur Verfügung.
A/D-Module
Die ES410- und ES411-Module besitzen vier Messbereiche für analoge Spannungen im Bereich von ±100 mV bis ±60 V und erfassen Messdaten mit Raten bis zu 10 kHz. Zur Aufbereitung des Messsignals kann ein FIR-Filter aufgeschaltet werden. Das ES411-Modul stellt für jeden Messkanal eine Stromversorgung zur Verfügung, mit der angeschlossene Sensoren oder Messumformer kurzschlusssicher bei Spannungen zwischen 5 und 15 V und Strömen von bis zu 30 mA betrieben werden können. Zur Aufbereitung des Messsignals kann ein FIR-Filter aufgeschaltet werden. Die Filterparameter sowie der Messbereich, die Erfassungsrate und die Sensorversorgungsspannung sind für jeden Kanal einzeln konfigurierbar.
Thermo-Module
Das ES420-Modul unterstützt eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von Thermoelementen und deckt damit eine große Spanne von Temperatur-Messbereichen ab. Mit einem Thermoelement vom Typ B sind Messungen von Temperaturen bis zu 1820 °C (3308 °F) möglich. Die Module können sich selbsttätig an den Typ des Thermoelements anpassen, welcher im Splitterkabel kodiert ist, an das die Temperatursensoren angeschlossen werden. Pro Kanal können Messdaten mit bis zu 50 Hz – damit auch schnelle Temperaturänderungen – erfasst werden.
Lambda-Module
Das ES430-Modul kann unmittelbar im Abgassystem installiert werden. Das Lambda-Modul wird an eine Bosch LSU 4.9 Lambda-Sonde angeschlossen und generiert sowohl Messwerte für Lambda λ als auch für 1/ λ, das Luft-Treibstoff-Verhältnis (A/F), das Treibstoff-Luft-Verhältnis (F/A), den Sauerstoffgehalt (O2) und den Pumpstrom (Ip). Die Messwerte werden aus dem Sensorsignal unter Verwendung einer Sensor- und Verbrennungs-spezifischen Kennlinie berechnet (Linearisierung). Die Abtastrate des Signals kann softwareseitig im Bereich zwischen 0,5 Hz und 2 kHz konfiguriert werden. Das ES430-Modul betreibt die LSU 4.9-Sonde bei einer konstanten Temperatur, um die Messgenauigkeit sicher zu stellen. Um einer Schädigung oder Alterung der Sonde vorzubeugen, ist das ES430-Modul auch im Standby-Betrieb in der Lage, die λ-Sonde zu heizen.
Zähler- und Frequenzmodule mit Sensorversorgung
Das ES441-Modul kann mehrere Messsignale gleichzeitig aus demselben Eingangssignal ableiten. Alle Signale werden mit identischen Zeitstempeln versehen. Für fahrzeugspezifische Anwendungen wird die Messung von Drehzahlen für viele verschiedene Komponenten unterstützt, wie Nockenwellen, Kurbelwellen, Lüfter und Turbinen. Auf Basis von Drehzahlmessungen können beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Durchflussraten bestimmt werden. Die Eingangssignale können für die Messung von Zeitintervallen miteinander kombiniert und zum Triggern von Messungen verwendet werden.
Schnell, leistungsfähig und offen
Die Produktfamilie ES400 nutzt ein neues Verfahren von Etas zur Echtzeit-Übertragung von Daten mit hoher Rate über Ethernet. Dabei sorgt der Einsatz eines offenen Protokolls (XCP) für die Integrierbarkeit der ES400-Module mit Anwendungen von Drittanbietern, wie zum Beispiel MM6 (Robert Bosch Chassis Systems Control), Dewesoft (Dewetron), Provetech:VA (MBtech Group) und Canape (Vector). Zur Integration mit Software-Anwendungen, die XCP-on-Ethernet nicht unterstützen, stehen sowohl Labview-Treiber als auch C-Bibliotheken zur Verfügung. Die ES400-Serie unterstützt Mess-, Applikations-, Rapid Prototyping und Testanwendungen auf optimale Art und Weise.
Etas;
Telefon: 0711/89661-0;
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