Kleine Info Motorsensorik

[Barnslig]

Hallo! Ich wollte mal den Versuch wagen, etwas über die Sensoren für die Motorelektronik zu schreiben.

Als Beispiel habe ich mal den Drosselklappensensor genommen:

Die Versorgungsspannung für das Poti wird vom Motorsteuergerät (ECU) geliefert und beträgt 5 Volt. Diese Sensorspannung liegt auch an verschiedenen anderen Sensoren an. Als Beispiel teilen sich Luft-, Kühlmitteltemperatur und der Poti die gleiche Versorgungsspannung. Die 5 Volt aus der ECU kommen von einem internen Spannungswandler der die Versorgungsspannung auch stabil hält. Das ist notwendig da die Bordspannung ja immer schwankungen ausgeliefert ist und somit kein exakter Messwert der ECU übermittelt werden könnte. Warum nun genau 5 Volt entzieht sich leider meiner Kenntniss, aber diese Sensorspannung ist auch bei den PKW´s zu finden. Wichtig ist das die Spannung so gewählt wurde, das auch beim Starten des Motors die 5 Volt stabil an den Sensoren anliegt. Der Aufbau eines Poti besteht ja im allgemeinen aus einem festen Widerstand und einen veränderbaren Widerstand der durch einen Schleifkontakt auf dem festen Widerstand zugreifen kann. Der Schleifkontakt ist dann z.B. mit der Drosselklappenwelle verbunden. So ergibt sich bei verschiedenen Drosselklappenpositionen ein anderer Widerstand. Wichtig zu wissen ist aber, das die ECU mit Widerständen nichts am Hut hat und damit überhaupt nichts anfangen kann. Nun kann ein Widerstand ja noch eine andere Funktion erfüllen, und zwar die eines Spannungsteiler. Erst damit kann die ECU arbeiten. So ergibt sich beim Poti ja nach Drosselklappenposition ein anderer Spannungswert was die ECU zur Berechnung nutzen kann. Die Widerstände haben aber alle einen großen Nachteil, und zwar Ihre Bauteiltoleranz. Das bedeutet das kein Poti exakt den gleicher Widerstandswert bzw. den gleichen Spannungswert hat. Um diesen Nachteil auszugleichen erhält die ECU neben der eigentlichen veränderbaren Geberspannung auch den Spannungswert des Gesamtwiderstandes (Referenzspannung). Erst aus dem Vergleich beider Spannungswerte kann die ECU daraus eine Motorlast errechnen. Sollte also mal der Poti getauscht werden, oder auch nur mal neu montiert werden, ist ein neues anlernen an die ECU erforderlich. Die durch das Auslesen der ECU teilweise ermittelten Werte von z.B. 70% bei Vollast sorgen teilweise für verwirrung. Die Erklärung ist aber ganz einfach. Der Schleifkontakt im Poti nutz nicht den ganzen Bereich des Widerstandes aus. Das hat den Hintergrund, damit die Eigendiagnose in der ECU Fehler am Poti erkennen kann. Nehmen wir mal an die Referenzspannung über den Gesamtwiderstand vom Poti an der ECU beträgt 4,5 Volt (als Beispiel). Würde jetzt der Schleifkontakt den gesamten Breich erfassen, kämem wir je nach Drosselklappenposition auf einen Spannungswert von 0 - 4,5 Volt. Das wäre zwar durchaus möglich macht aber keinen Sinn. Falls mal die Geberleitung durchgescheuert ist und an Masse anliegt würde die ECU einen Spannungswert an der Geberleitung von 0 Volt ermitteln. Nun könnte die ECU nicht unterscheiden ob das jetzt einfach nur Leerlauf ist oder ein Kurzschluss nach Masse. Das gleiche könnte natürlich auch am anderen Ende passieren. Wenn die Geberleitung z.B. mit der Leitung angescheuert ist, auf der die Sensorspannung liegt. Die ECU würde dann die 4,5 Volt ermitteln. Defekt oder Vollgas? Deshalb liegt die Geberspannung immer ein höher oder niedriger als die Referenzspannung. Somit kann die ECU Fehler am Poti oder an den Leitungen erkennen.

Abschliesend noch mal was zur Fehlersuche: Ich habe hier oft gelesen, das manche zum messen der Referenzspannung den Stecker vom Poti abziehen und dann ein Voltmeter an die enprechenden Kontakte anschliest. Das ist nicht immer die beste Lösung. Ich messe zwar eine Spannung, die ist aber nicht sehr aussagekräftig. Spannungsmessungen (besser gesagt Spannungsabfallmessungen) werden immer mit angeschlossenen Verbraucher (in diesem Fall das Poti) geprüft. In einem geöffneten Stromkreis fällt grundsätzliche immer die gesamte Spannung ab. Und da das Messinstrument extrem hochomig ist, fällt grundsätzlich am Voltmeter die gesammte Spannung ab. Andere Übergangswiderstände (z.B durch Korrosion und defekte Steckkontakte) können so nicht ermittelt werden! Auch das Durchmessen des Poti's auf Widerstand ist nicht gerade eine glückliche Lösung. Die vom Messinstrument gelieferte Messspannung ist zu gering. Kleine Übergangswiderstände oder fehlerhafte Stellen auf der Schleifbahn werden nicht erfasst. (Bin seber mal darauf reingefallen!) Auch hier ist eine Spannungsabfallmessung an der Geberleitung die bessere Lösung (Poti angeschlossen und Zündung ein). Voltmeter an die Geberleitung und an abwechselnd eine der beiden Anschlüsse der Referenzspannung. Dann Drosselklappe langsam bewegen und Spannung beobachten. Die Spannung muss gleichmässig steigen bzw. abfallen. Ja nach dem an welcher Leitung der Referenzspannung angeschlossen ist. Gibt es irgendwo eine Abweichung ist der Poti zu tauschen. Messinstrumente mit graphischer Anzeige (z.B. mit einem Balken) eignen sich dafür am besten.

Mit einer Spannungabfallmessung kann auch z.B. ein defekter Temperaturfühler ermittelt werden. Bei kaltem Motor Voltmeter an den Geber anschliessen. Dann Motor starten und warmlaufen lassen. Dabei das Voltmeter beobachten. Sie Spannung muss sich gleichmässig ändern. Bei aussetzer ist das Teil defekt.

So, ist ja doch eine Menge zu lesen, aber vielleicht konnte ich ja damit jemanden helfen.

Gruß Peter (Barnslig)

[The Thomsraider]

So, ist ja doch eine Menge zu lesen, aber vielleicht konnte ich ja damit jemanden helfen.

Gruß Peter (Barnslig)

Gut geschrieben, danke für die Mühe

Eigendlich hab ich von Elektronik 0 Ahnung

Aber hier hab ich sogar was verstanden.

[Higgy]

Die 5Volt kommen aus den Anfängen der Digitaltechnik, die damaligen TTL Schaltkreise hatten 5Volt Versorgungsspannung, das hat sich bei den Mikrocontrollern bis heute so gehalten. Später kam dann noch die CMOS Schaltungstechnik, die wurde dann mit bis zu 12Volt gespeist. Die neueste Geschichte sind die 3,3V Schaltkreise, hauptsächlich in der Computertechnik und bei Handys. Es gab da mal eine Zeit des umbruchs, da musste bei einem Handyneukauf auch eine neue SIM-Karte bestellt werden, weil die alte Karte noch in 5Volt Technik war, das neue Handy aber schon mit der 3,3Volt Technik lief.

Schöne Grüße!

Higgy

[LaRaiLo]

ich kenne das mit den 5volt eher so:

das steuergerät versorgt die sensoren mit einer spannung die es selbst überwacht und "produziert".

dadurch sind genauere werte möglich, da batt. spannung ja auch schwankt...

beim starten fällt die spannung auf unter 12v, bei alten autos und so weiter gibts deshalb 9v zundspülen die nach der startphase über einen vorwiderstand versorgt werden

Bearbeitet 20. Februar 2010 von LaRaiLo

[P!AX]

ich kenne das mit den 5volt eher so: ...

wieso denn "eher"? deine und higgys aussage schließen sich nicht gegeneinander aus und treffen beide zu.

grüsse,

axel

[LaRaiLo]

ja iregndwie stehe ich heut son bißchen neben der spur...

[Higgy]

macht nichts... ist nicht lebenswichtig

Schöne Grüße!

Higgy

[Rinne]

macht nichts... ist nicht lebenswichtig

Schöne Grüße!

Higgy

Bis du mal an die Kontakte packst

Sehr schöner Text, danke :)

Die 5 Volt könnten auch daher rühren, dass es höhere Spannungstoleranzen gibt als bei 3,3 Volt, was in einem Gerät mit so vielen mechanischen Teilen (Also das ganze Motorrad) durchaus schonmal vorkommen kann. Ausserdem werden die Fahrzeugcontroller meistens noch in "alter" Fertigungstechnik produziert, die neuen Anlagen dürften den X86/64bit Architekturen vorbehalten sein. Natürlich auch nicht so alt, dass sie noch auf 5 Volt Technik basieren müssen, aber bei den Belastungen wird schon eher auf robuste, ausgereifte Strukturgrößen gesetzt. Kann ich mir zumindest vorstellen

Bearbeitet 22. Februar 2010 von Rinne