Ein wichtiger Abschnitt bei der Entwicklung von Fahrzeugen ist die messtechnische Untersuchung unter realen Fahrbedingungen auf Straßen und im Testgelände. Für diese spezielle Anwendung wird an die Messtechnik eine Vielzahl von Anforderungen gestellt, die nicht nur die reinen messtechnischen Eigenschaften betreffen. So ist zu berücksichtigen, dass eine Reihe von unterschiedlichen Personen an der Aufgabe arbeitet, zum Beispiel bei der Ausrüstung von Fahrzeugen, der Versuchsplanung, der Durchführung und der Auswertung der Messergebnisse. Hierbei muss sichergestellt werden, dass Änderungen der Einstellungen der Messanlage nachvollziehbar registriert werden. Ebenso ist mit sehr großen Datenmengen zu rechnen, die einfach und schnell nach Beendigung der Messung vorab bewertet werden müssen.
Thomas Hesse, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt
Es ergeben sich folgende Anforderungen für eine Messdatenerfassungsanlage speziell für den Fahrversuch:
– Sehr gute messtechnische Eigenschaften der Messmittel
– Kompakter und schwingungsfester Aufbau
– Geräteeinstellung und Durchführung des Messablaufs im Fahrzeug ohne Rechner
– Rückführbarkeit der Messdaten
– Aufzeichnung und Handhabbarkeit von sehr großen Datenmengen (einige 100 MB)
– Offline Konfigurierbarkeit der Messverstärker
– Ethernet-Schnittstelle
– CANbus
– Sicheres Abspeichern auch bei Überlauf der Massenspeicher
– Online Klassierverfahren
– Schnelle Auswertung der Messergebnisse unmittelbar nach der Messung
– Statusmeldung auf der Anzeige während der Messung
– Überbrückung von Spannungseinbrüchen beim Startvorgang
– hohe Schutzart für schwierige Einbausituationen
Der Messverstärker MGCplus bietet als universelles Messdatenerfassungssystem bereits die wesentlichen oben genannten Eigenschaften. Mit dem neuen MGCsplit ist ein Messdatenerfassungssystem entstanden, das die messtechnischen Eigenschaften des MGCplus besitzt, jedoch durch den mechanischen Aufbau auch die Anforderungen im Fahrversuch ideal erfüllt.
Durch seinen modularen Aufbau können Verstärker für alle gängigen Messgrößenaufnehmer individuell eingesteckt werden, so dass jede Aufgabenstellung optimal gelöst werden kann. Mit einer Genauigkeit von 0,03%, der max. Abtastrate von bis zu 19200 Messwerten/Kanal und einer Auflösung von 20 bit (A/D-Wandlung mit patentiertem MPDM-Verfahren) wird die vollständige Information des Aufnehmersignals digitalisiert. Die Messergebnisse werden in einer PCMCIA-Festplatte im MGCplus gespeichert.
Auch fahrzeuginterne Daten können über das Can-Bus-Modul ML71 wie klassische Messwerte gelesen und verarbeitet werden.
Ablauf einer Messung
Der Versuchsingenieur definiert die Art und Durchführung der Messung und legt die Messkonfiguration fest. Die Messgrößenaufnehmer und das gewählte MGCplus/ MGCsplit werden in der Werkstatt im Testfahrzeug installiert.
Parallel dazu konfiguriert der Versuchsingenieur an seinem Arbeitsplatz offline die MGCplus/MGCsplit-Einstellungen wie Aufnehmerart, Aufnehmerkennlinie, Filter und Nullpunkt sowie die Messprogramme, Dauer der Messung, Abtastrate, Klassierverfahren, Triggerbedingungen, Datenreduktionsfaktor, Dateiname und Messkommentare an seinem PC. Die gesamten Parameter werden auf der PCMCIA-Festplatte abgespeichert und dem Testfahrer mit dem Versuchsplan übergeben.
Beim Einschalten werden automatisch alle Parameter in das MGCplus/MGCsplit übertragen. Auf dem Anzeigefeld werden die wichtigsten Messparameter wie Abtastrate, Dauer der Messung sowie der Messkommentar dargestellt. So kann sich der Fahrer davon überzeugen, dass er die richtige Festplatte eingeschoben hat.
Unmittelbar vor Beginn der Testfahrt führt der Fahrer einen Nullabgleich durch Betätigen einer einzigen Taste durch. Mit dem Drücken einer zweiten Taste wird die Aufzeichnung gestartet. Auch mehrere Geräte, die über die RS485-Schnittstelle kaskadiert sind, werden mit nur einem Tastendruck aktiviert. MGCplus/MGCsplit lesen nun zuerst alle Verstärkerparameter aus und speichern sie als Kopfinformation ab. Danach beginnt die Aufzeichnung der Messung.
Hierbei können mehrere Daten-Files aufgezeichnet werden:
- 1. Die Originalzeitreihe
- 2. Eine reduzierte Datei, bestehend aus den min/max-Werten der Originalreihe
- 3. Eine Klassierdatei, wahlweise Rainflow oder Time at Level
Das Anzeigefeld informiert den Fahrer über den Messfortschritt. Kurz vor Erreichen der Festplattenkapazität wird durch einen Warnton bzw. das Setzen eines Grenzwertschalters der Fahrer daran erinnert, dass die Festplattenkapazität bald erschöpft ist, so dass er einen Parkplatz anfahren kann, um die Platte zu wechseln.
Oftmals müssen die Fahrer nach dem Ende der Fahrt selbständig überprüfen, ob die Messergebnisse in Ordnung sind. So sind alle Ergebnisse unbrauchbar, wenn sich zum Beispiel ein Messkabel gelöst hat. Stellt man dies erst bei der Auswertung fest, kann der Fahrzyklus oft nicht wiederholt werden – speziell bei Versuchsfahrten, die aus klimatischen Gründen weit vom Entwicklungszentrum entfernt stattfinden. Aus Zeitgründen kann jedoch der Fahrer nicht die Originaldatei in einen PC einlesen, da dies bei einigen 100 MB mehr als eine halbe Stunde dauern würde. Deswegen liest er nur die reduzierte Datei von ca. 1 MB. Mit Hilfe eines speziellen Auswertemoduls innerhalb der Messtechniksoftware catman wird diese Datei visualisiert. Sollten sich hierbei Unregelmäßigkeiten zeigen, kann dieser Bereich mit dem Cursor markiert und nur dieser Abschnitt der Originaldatei geladen werden. Nun kann der Testfahrer entscheiden, ob er die Messfahrt wiederholen muss oder nicht. Die beschriebenen Festplatten werden zur Auswertung an den Versuchsingenieur übergeben.
Durch die zusätzlich gespeicherten Verstärkerparameter hat dieser auch im Nachhinein die Möglichkeit zu prüfen, mit welchen Einstellungen die Messungen durchgeführt wurden. So lassen sich manche offensichtlich falschen Messergebnisse noch retten. Eine 100%-ige Rückführbarkeit der Messergebnisse ist somit sichergestellt.
Fazit
Das Messverstärkersystem MGCplus erfüllt alle für den Fahrversuch benötigten Bedingungen, angefangen bei der Anpassbarkeit an die Messaufgabe über die einfache Bedienbarkeit bis hin zu der 100%-igen Rückführbarkeit der Messergebnisse. Im Vergleich zum MGCplus sind mit dem MGCsplit zusätzliche Applikationen realisierbar, zum Beispiel der Einsatz in staubiger oder feuchter Umgebung. Auch ein Spannungseinbruch bis hinunter auf 6 V kann 10 Sekunden lang überbrückt werden. Bedingt durch seine digitale Struktur sind Weiterentwicklungen für neue Anforderungen in der Zukunft sehr schnell und einfach realisierbar.
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