Messung der Raddrehzahl und der zurückgelegten Wegstrecke mit einem Drehgeber am Rad
Kurz zusammengefasst
Der Wheel Pulse Transducer ist ein optischer Drehgeber, der auf den Radmuttern außerhalb des Rades montiert ist. Seine Impulse liefern die Winkelposition und Winkelgeschwindigkeit des Rades, aus denen Raddrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, zurückgelegte Wegstrecke und Beschleunigung berechnet werden. Mit einem Drehgeber an jedem Rad der nicht gelenkten Achse folgt der Mittelwert der beiden der Bahn des Fahrzeugmittelpunkts. Der Messverstärker EC-LV wandelt die Impulse inline in analoge Spannungen um, für Rekorder, die keine Impulsfolgen lesen können.
- 50 bis 5 000 Imp./U
- Auflösung des Drehgebers, bei der Bestellung gewählt
- 0.0115 %
- Wegstreckenfehler bei gemittelten zwei Drehgebern, Fallstudie Michigan Scientific
- ± 10 V DC
- Geschwindigkeitsausgang des Messverstärkers EC-LV
Messung am Rad
Raddrehzahlsignale werden bei Beschleunigungsversuchen, Bremsversuchen und ABS-Versuchen eingesetzt, wo sie den Haftkontakt zwischen Fahrzeug und Fahrbahn wiedergeben, sowie bei der Entwicklung autonomer und elektrischer Fahrzeuge. Vermessungsfahrzeuge nutzen den Raddrehgeber, um die zurückgelegte Wegstrecke während der Ausfälle des GNSS-Signals zu erhalten.
Der Drehgeber wird auf eine Radadapterplatte geschraubt, die durch Klemmradmuttern auf den Radmuttern gehalten wird. Sein Stator wird über eine Haltestange an einer Magnetplatte an der Karosserie befestigt; die Stange muss spielfrei sein, sonst interpretiert der Drehgeber ihre Bewegung als Radrotation. Der Sensor wiegt 410 g, in einem abgedichteten, korrosionsbeständigen Metallgehäuse, und liefert die Phasen A und B im Quadratur, einen Indeximpuls I sowie A⊕B, was die Auflösung verdoppelt.
Instrumentierung
| Drehgeber | Wheel Pulse Transducer, optisch, 50 bis 5 000 Imp./Umdr., 24 Auflösungen |
|---|---|
| Ausgänge | A, B, I und A⊕B, Impulse 0 bis 5 V, treiben TTL-Lasten; maximaler kumulativer Fehler von 0,25° |
| Versorgung | 5 bis 20 V DC, 60 mA |
| Abdichtung und Drehzahl | IP67 mit kontaktierenden rotierenden Dichtungen, 3 000 min⁻¹; 10 000 min⁻¹ ohne Dichtungen, 8 500 min⁻¹ oberhalb von 2 000 Imp./Umdr. |
| Montage | Platten mit 6 in für Personenkraftwagen, 8 in für Lastwagen und Busse, 10 in für Traktoren; Klemmradmuttern, 27 Ausführungen; Abstand 0,5 oder 1 in |
| Messverstärker | EC-LV inline, ± 10 V DC Geschwindigkeit und 0 bis 10 V DC Position, versorgt über das Drehgeberkabel |
| Temperatur | −40 bis 100 °C, −25 bis 100 °C oberhalb von 2 000 Imp./U |
Vorgehen
- 01
Spannbuchsen und Radplatte montieren
Spannbuchsen auf den Radmuttern, Platte passend für das Rad.
Wheel Pulse Transducer - 02
Drehgeber montieren und Stator halten
Der Drehgeber wird auf die Platte geschraubt. Die Haltewange geht zur Magnetplatte an der Karosserie, spielfrei.
- 03
Zwei Drehgeber an der nicht gelenkten Achse verwenden
Einer an jedem Hinterrad, links und rechts. Der Mittelwert der beiden liefert Geschwindigkeit und Entfernung im Fahrzeugzentrum.
- 04
Impulse oder zwei Spannungen erfassen
Impulse an einen Zählereingang, oder EC-LV im Drehgeberkabel für Messgeräte mit ausschließlich analogen Eingängen.
Drehgeberimpulse in analoge Spannung
Zwei Drehgeber im Vergleich zu GPS
Michigan Scientific hat zwei Wheel Pulse Transducers mit einem GPS-Empfänger auf einer Strecke von rund 1,6 km verglichen, mit einem Kreisverkehr und einem Slalom. Die Drehgeber saßen an den Hinterrädern, der GPS-Empfänger auf dem Dach, mittig darüber; die Drehgeberdaten wurden mit 10 000 Hz abgetastet.
Im Kreisverkehr, der entgegen dem Uhrzeigersinn durchfahren wurde, fuhr das rechte Rad schneller und weiter als das linke. Im Slalom wechselten sich die beiden Räder in den Linksbögen und Rechtsbögen ab. In beiden Fällen stimmte der Mittelwert der beiden Radgeschwindigkeiten mit der GPS-Geschwindigkeit überein, und die GPS-Entfernung blieb leicht hinter den Raddaten zurück. Am Ende der Strecke betrug der Fehler der Entfernung eines einzelnen Drehgebers bis zu 0,22 %; der Mittelwert der beiden hatte einen Fehler von 0,0115 %.
| Ein Drehgeber | Entfernungsfehler bis zu 0,22 % |
|---|---|
| Zwei Drehgeber gemittelt | Entfernungsfehler 0,0115 % |
Ergebnis
Raddrehzahl für jedes Messrad und, mit zwei Drehgebern, Geschwindigkeit und Weg des Fahrzeugmittelpunkts, auch dort, wo GPS verloren geht. Das Ergebnis ist als Impulse oder über den EC-LV als Spannung für Geschwindigkeit und Spannung für Position verfügbar.
Häufige Fragen
Warum verwendet man zur Wegmessung zwei Raddrehgeber statt eines einzigen?
In einer Kurve legt das äußere Rad eine größere Strecke und eine höhere Geschwindigkeit zurück als das innere, sodass ein Drehgeber nur die Bahn seines eigenen Rades misst. Der Mittelwert von zwei Drehgebern auf der nicht gelenkten Achse ergibt Geschwindigkeit und Weg im Fahrzeugmittelpunkt.
Wie genau ist der mit Raddrehgebern gemessene Weg?
In der Fallstudie von Michigan Scientific, rund 1,6 km mit einem Kreisverkehr und einer Zickzackstrecke, betrug der Wegfehler des Mittelwerts von zwei Drehgebern 0,0115 %, mit einem einzelnen Drehgeber bis zu 0,22 %.
Kann ein Raddrehgeber den Weg messen, wenn das GPS-Signal verloren geht?
Ja. Vermessungsfahrzeuge nutzen den Raddrehgeber, um die zurückgelegte Strecke während der Signalunterbrechungen weiterzuverfolgen.
Wie wird die Raddrehzahl aufgezeichnet, wenn das Datenerfassungssystem keine Drehgeberimpulse lesen kann?
Der EC-LV, in Reihe mit dem Drehgeberkabel geschaltet, wandelt die Impulse in eine Geschwindigkeitsspannung von ± 10 V DC und eine Positionsspannung von 0 bis 10 V DC um.
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