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Messung der Raddrehung bei nahezu null Drehzahl, vorwärts und rückwärts

  • Radwinkel
  • Raddrehzahl
  • Zurückgelegte Strecke
  • Drehrichtung
Halterstange des Stators am Vorderrad eines weißen Autos, Seitenansicht
Die Stator-Halterung mit ihrer Stange am Vorderrad eines Versuchsfahrzeugs. Foto Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Ein Raddrehgeber hat einen Rotor, der sich mit dem Rad dreht, und einen Stator, der sich nicht drehen darf. Eine am Stator befestigte Haltestange wird in einer Halterung am Fahrzeugkörper gehalten. Kann sich die Stange in ihrer Halterung bewegen, interpretiert der Drehgeber diese Bewegung als Raddrehung, und der Fehler zeigt sich in den Winkel-, Geschwindigkeits- und Streckendaten bei nahezu null Drehzahl. Das Precision Vehicle Stator Restraint (PVSR) ergänzt einen runden Bürsteneinsatz, der die Stange zentriert hält. Eine Fallstudie verglich es mit der ursprünglichen magnetischen Halterung (MVSR) in vier Versuchen an einem Raddrehgeber.

4
verglichene Versuche: Stop-and-go, abruptes Anhalten, Zurückrollen, Wackeln
0
mit dem PVSR im Stop-and-go-Versuch aufgezeichnete Oszillation
5 000 ppr
maximale Auflösung des Raddrehgebers

Woher der Fehler kommt

Der Drehgeber misst den Winkel zwischen seinem Rotor und seinem Stator. Jede Bewegung des Stators wird als Raddrehung gelesen. Die Halterung ist am Fahrzeugkörper befestigt und hält die fest mit dem Stator verbundene Haltestange fest. Bei der ursprünglichen Magnetic Vehicle Stator Restraint hält nichts die Stange in ihrer Halterung, und jede Bewegung der Stange zeigt sich in den Winkel-, Geschwindigkeits- und Streckendaten.

Das PVSR ist eine Variante des MVSR. Ein flexibles Magnetblatt haftet an einem flachen oder gewölbten Fahrzeugkörper und trägt die Halterung; ein runder Bürsteneinsatz in der Halterung hält die Stange zentriert. Es wird eingesetzt, wenn die Raddrehung bei nahezu null Drehzahl gemessen wird oder wenn die Drehung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt wechseln kann. Die Stange wird am Stator eines Raddrehgebers oder am Stator des Schleifrings eines Messrads oder Raddrehmomentaufnehmers befestigt.

Haltung des Stators eines Raddrehgebers und Ursprung des Fehlers bei niedriger Drehzahl Vorderansicht eines Rades mit einem Drehgeber in dessen Mitte. Eine am Stator befestigte Haltestange führt nach oben zu einer am Fahrzeugkörper befestigten Halterung. Jedes Spiel der Stange in der Halterung wird vom Drehgeber als Raddrehung interpretiert. Rechts die Präzisionshaltung: ein Ringbürsten-Einsatz in der Halterung zentriert die Stange. Fahrzeugkörper Δθ Haltestange Drehgeber im Radzentrum Stangenspiel als Drehung gelesen PVSR-Halterung: Ringbürste Einsatz zentriert die Stange
Die Haltestange wird vom Fahrzeugkörper gehalten. Das Spiel der Stange in ihrer Halterung wird als Drehung Δθ gelesen; der Ringbürsten-Einsatz des PVSR beseitigt es.

Instrumentierung

DrehgeberWheel Pulse Transducer, optisch, 50 bis 5 000 Imp./U · Ausgänge A, B, Index und A⊕B, 0 bis 5 V
Montageradaußenseitig, auf einer Radplatte mit Spannzangen-Verlängerungen
Winkelgenauigkeitkumulativer Fehler von 0,25°
HaltungPVSR: flexible Magnetschicht, Halterung mit Ringbürsten-Einsatz, am Stator befestigte Stange
SignalaufbereitungEC-LV in Reihe mit dem Drehgeberkabel: ± 10 V DC proportional zur Winkelgeschwindigkeit, 0 bis 10 V DC für 0 bis 360°
AbdichtungIP67 mit kontaktierenden Drehdichtungen

Ablauf der Fallstudie

  1. 01

    Drehgeber montieren

    Ein Wheel Pulse Transducer am hinteren linken Rad, seine Haltestange gehalten durch den PVSR.

    Wheel Pulse Transducer
  2. 02

    Vier Versuche durchführen

    Anfahren und Anhalten, hartes Bremsen, Zurückrollen an einer Rampe (vorwärts dann rückwärts) und die von Hand bewegte Stange.

  3. 03

    Mit der ursprünglichen Haltung wiederholen

    Dieselben vier Versuche mit dem MVSR, ohne den Ringbürsten-Einsatz.

  4. 04

    Mit dem Video vergleichen

    Die Daten der Winkelbewegung werden mit der tatsächlichen Bewegung des Rades im Video verglichen.

Ergebnisse

Anfahren und AnhaltenPVSR: keine Oszillation der Stange oder des Rades, weder in den Daten noch im Video. Ursprüngliches MVSR: leichte Oszillation beim Anhalten und ein rückwärts gerichteter Impuls beim Lösen der Bremse, verursacht durch die Stange.
Hartes BremsenIn beiden Fällen oszilliert das Rad beim Anhalten. Die mit dem ursprünglichen MVSR aufgezeichnete Oszillation ist deutlich größer.
ZurückrollenAn einer Rampe, vorwärts dann rückwärts. Keine Oszillation mit beiden Haltungen.
RüttelnDie Stange wird von Hand bewegt. PVSR: keine Verschiebung und kein Rauschen. Ursprüngliches MVSR: starkes Rauschen, da nichts die Stange in Position hält. Dasselbe kann auf unebenem Gelände auftreten.

Ergebnis

Bei niedriger Geschwindigkeit stammt ein Teil des Fehlers bei Weg und Geschwindigkeit von der Halterung und nicht vom Drehgeber. Mit zentrierter Haltestange zeigten der Stop-and-go-Versuch und das manuelle Bewegen der Stange weder Schwingung noch Rauschen.

Häufige Fragen

Warum zeigt ein Raddrehgeber einen Impuls nach hinten, wenn das Fahrzeug anhält?

Die Ursache kann die Statorhalterung sein. Kann sich die Haltestange in ihrer Aufnahme bewegen, interpretiert der Drehgeber diese Bewegung als Raddrehung. Im Fallbeispiel verursachte die ursprüngliche magnetische Halterung eine leichte Schwingung beim Anhalten und einen Impuls nach hinten beim Lösen der Bremse.

Wie wird der Stator eines Raddrehgebers am Fahrzeug gehalten?

Eine am Stator befestigte Haltestange wird von einer Halterung an der Karosserie gehalten. Beim Precision Vehicle Stator Restraint trägt eine flexible Magnetfolie die Halterung, und ein Rundbürsteneinsatz hält die Stange zentriert.

Ist die Statorhalterung auf unebenem Untergrund wichtig?

Ja. Wurde die Stange von Hand bewegt, zeichnete die ursprüngliche magnetische Halterung erhebliches Rauschen auf, da nichts die Stange hielt. Die Präzisionshalterung zeichnete weder Verschiebung noch Rauschen auf.

Kann die kundenspezifische Präzisions-Statorhalterung mit einem Messrad verwendet werden?

Ja. Die Haltestange wird am Stator eines Radimpulsgebers oder am Stator des Schleifrings einer Messrad- oder Raddrehmomentaufnehmer-Einheit befestigt.

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