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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorsteuergerät entwickeln


Autor: Josef (Gast)
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Hallo

Mir ist als Diplomarbeitsthema die Entwicklung eines universellen 
Motorsteuergerätes(Verbrennungsmotor) für Prototypen angeboten worden. 
Das Entwicklungsteam soll aus 2 Diplomanten bestehen und 
Grundkomponenten wie Microcontroller Module sind modular vorhanden. Nun 
wollte ich kurz wissen ob jemand schon Erfahrung auf diesem Gebiet hat, 
was muss ich dabei beachten, welche Komponenten gehören auf ein 
universelles Motorsteuergerät und was denkt ihr von einen 
Realisierungszeitraum von ca 6 Monaten.

Danke

Autor: Sonic (Gast)
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Na, für so ein Projekt sind jedenfalls jede Menge Sensoren nötig. 
Temperaturen, Drücke, Lambda, Hall, Induktionsgeber usw.
Im Web gibt's dazu schon jede Menge Lektüre. Ich habe sowas schon mal 
für meinen Rasenmäher gemacht, weil's mich geärgert hat dass der nie 
ansprang, wenn er kalt war. Wenn man das als Diplomarbeit machen will 
sollte es was eigenes sein, keine Nachbauten von Anderen. Dass es das 
von der Automobilindustrie schon perfekt ausgearbeitet gibt brauch' ich 
ja wohl nicht zu sagen.
Ich stellte jedenfalls fest dass man sich da gut austoben kann, auch 
über 6 Monate hinaus.

Autor: Josef (Gast)
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Ich habe nicht vor etwas von anderen Projekten abzuschreiben, außerdem 
wäre das mit den gegebenen Voraussetzungen nur begrenzt möglich. Mir 
ging es bei der Frage mehr darum einen Überblick über die Komplexität zu 
erhalten. Ich habe die Stelle noch nicht angenommen da ich noch nicht 
genau weis wie viel Aufwand in diesen Projekt steckt. Deshalb wäre ich 
euch über Hinweise zu diesem Thema oder Links zu vorhanden Projekten 
dankbar.

MFG

Autor: Sonic (Gast)
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Hmm.. Links habe ich leider nicht.
Ich kann nur eine ungefähre Reihenfolge der Entwicklung meines Projektes 
wiedergeben (wenn's hilft?).
1. Instrumentierung des Motors
2. Messwertaufnahme bei 'herkömmlicher' Motorsteuerung
3. Umsetzung der 'herkömmlichen' Motorsteuerung auf die Eigene
4. Kennfeldaufnahme bei verschiedenen Temperaturen und Belastungen
5. Reaktionen auf Laständerungen aufzeichnen
6. Kennfeldsteuerung programmieren
wäre dann das Endprodukt.
Ich denke mal dass du den Aufwand hierfür abschätzen kannst, ich kenne 
leider den Motor und die Möglichkeiten zur Instrumentierung nicht.

Autor: Andreas H. (Gast)
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Ich finde das ist nicht schaffbar. Bin selber in der Getriebeentwicklung 
und da ist eine Entwicklung auf min. 3 Jahre bedacht...

Also ich würd das net machen - bzw. ganz klare Grenzen abstecken, bis 
wohin das führen soll, ihr seit Diplomanten - da macht man Fehler und 
hat nicht den Überblick.

Viel Erfolg!

Autor: Winfried (Gast)
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Ich habe auch schon mehrfach Diplomanten betreut und wenn ich gesehen 
habe, welche bescheidenen Ergebnisse in 6 Monaten schlussendlich bei 
rausgekommen sind, würd ich auch sagen: Selbst ein erfahrener Ingenieure 
braucht für so ein Projekt ein paar Jahre. Ich würde dann lieber 
schauen, nur ein überschaubares Teilsystem abzustecken.

Der Teufel steckt wie immer im Detail und selbst einfach aussehende 
Projekte werden oft verdammt aufwändig. Wir haben uns in den ersten 
Jahren Elektronik- wie auch Softwareentwicklung immer maßlos vertan, was 
den Zeitaufwand anging.

Autor: Sonic (Gast)
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>Wir haben uns in den ersten Jahren Elektronik- wie auch Softwareentwicklung immer 
maßlos vertan, was den Zeitaufwand anging.

Kann ich nur zustimmen! Bei mir hat's 4 Monate gedauert bis der popelige 
Rasenmäher lief. Und da war wirklich nicht viel an Sensorik drin!

Autor: irgendein Rahul (Gast)
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>Diplomanten
http://de.wikipedia.org/wiki/Diplomanden

Ich zähle mich zu den Diplomanden...

Geht es bei dieser Arbeit/Aufgabenstellung darum, ein 
vollfunktionstüchtiges System aufzubauen, dass dann hinterher auch noch 
verkauft werden soll, oder darum, dass zwei Leute etwas entwicklen, das 
noch einen gewissen Optimierungsbedarf besitzt?

In unserer FH lagen auch noch ein paar "Diplomarbeitsleichen" herum.
Bei einer Diplomarbeit geht es nicht unbedingt darum, dass etwas 
funktionstüchtiges dabei herauskommt, sondern darum, wie man an das 
Problem herangegangen ist. Schön ist es dann immer, wenn es 
funktioniert...

Man sollte gut in Mess- und Regelungstechnik sein...
Bei universellen Sachen kann man sich schnell an Nichtigkeiten 
aufhalten.

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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Dass so was geht ist klar. Es gibt ja Opensource-Steuergeräte.
Die wurden allerdings auch nicht von Heute auf morgen entwickelt.

Vor allem ist es Frage wie anspruchvoll so ein Steuergerät sein soll.

_Auto,Motorrad, Stationärmotor?
_Diesel, Benziner ?
_1-12 Zylinder?
_Turbo/Kompressor oder Sauger ?
_Abgasmanagement ?


Es gibt dicke, teure Bücher über Steuergeräte. Ich glaube der 
Vieweg-Verlag hat solche im Programm.



MfG

John Bon Jovi

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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Nachtrag:

Vielleicht wäre es einfacher für ein 2-Takter Motorradmotor eine 
Elektronische Zündung mit Regelbarem Vergaser zu entwickeln.

Der Vorteil wäre dass man nur einen Kennlienie für die Zündung bräuche.
Die Reglung und anpassung des Vergasers an die Betriebsbedingung ist 
machbar und nie unlösbar.

Das einzige was zeitkritisch ist die der Zündzeitpunkt für die Zündung.
So was ist machbar für einen einfachen 2-Takter. Da gibt es doch etliche 
Websiten die schon was ähnliches gemacht haben aber ohne regelbaren 
Vergaser.

So was würde vielelicht die stinkenden 2-Takter "ein kleines bisschen" 
umweltfreundlicher machen.


MfG

John Bon Jovi

Autor: Barti (Gast)
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Es kommt drauf an, wieviel Vorarbeit geleistet wurde, was da rein soll 
und welche Mittel schon verfügbar sind. Ich habe mich auch intensiv im 
Hobbybereich mit solchen Steuerungen befasst und behaupte eine einfache 
"dumme" Steuerung ist in 6 Monaten von 2 Diplomanden zu schaffen. Diese 
enthält aber dann keine Lambdaregelung etc.
Lastzustandserkennung über Alpha-n oder bestenfalls MAP-Sensor. Alles 
drüber ist zeitlich unrealistisch. Schon allein das ganze Design robust 
zu machen mit Eingangsfiltern und Ausgangsschutz braucht seine Zeit.

Vorteilhaft ist auch die Kenntnis der Arbeitsweise vorhandener Systeme 
und der Aufbau und die Wirkungsweise von Verbrennungskraftmaschinen.

Das Thema ist sehr interessant, aber auch ich denke hier werden zu hohe 
Anforderungen gestellt, die nicht zu bewältigen sind. Ein kleiner Tipp, 
wenn ihr es annehmen solltet: vorher alles schriftlich klären, was das 
Ding können soll, damit man einen Überblick bekommt. Meist bläht sich 
das Ganze sowieso noch auf.

Schaut euch doch mal die Komplexität der einfachen DIY-Systeme wie 
www.megasquirt.info oder www.vems-group.org an.

MfG Barti

Autor: Barti (Gast)
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@ John Bon Jovi:

Die meisten noch verbauten Roller-Zweitakter haben eine elektronische 
Zündung und es gibt schon lange welche mit Einspritzung. Problem ist 
halt immer der hohe Verbrauch an zusätzlichen Öl beim Zweitakter.

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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@Barti

Das sagst du mir nichts Neues.

Denoch haben die allermeisten 2-Takter gar keine Elektronischen Zündung 
sondern nur eine Unterbrecherzündung mit statischem Zündzeitpunkt.

Deshalb habe auch nur gesagt "ein kleines bisschen"  umweltfreundlicher.

<und es gibt schon lange welche mit Einspritzung>

Ja aber nur ganz wenige.

Eine Direkteinspritzung  entwickeln wird nicht möglich sein da so was 
noch aufwendiger wird.

Aber ein Vergaser der dynamisch auf Umwelt und Fahrbedinung reagiert 
dürfte relativ einfach machbar sein.

Den ein Vergaser liefert eigentlich nie wirklich das richtige Gemisch.
Wenn man aber es elektronisch anpassen kann wird schon mal die 
Verbrennung besser.

<Problem ist halt immer der hohe Verbrauch an zusätzlichen Öl beim 
Zweitakter.>

Nee das ist überhaupt nicht das Hauptproblem (wird allerdings immer so 
dargestellt), sondern die Frischgasverluste die jeder 2-Takter hat. Die 
sind nur mit einer Direkteinspritzung zu unterbinden. Frischgasverluste 
machen bis zu 45% des Verbrauchs aus aber der Ölanteil eines 2-Takters 
sind bei niedlichen 2%. Es macht keinen grossen Sinn die 2% Öl die in 
die Umwelt geraten zu unterbinden wenn bis zu 45% des Benzins aus dem 
Auspuff kommen.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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ich möchte mal nix zur Sache sagen aber zur Diplomarbeit.
Meine wurde in einem anderen Bundesland deshalb nicht anerkannt, weil 
wir sie zu zweit gemacht haben ("da kann man ja nicht erkennen wer was 
geleistet hat") Der Spaß hat mich dann weitere 4 Monate gekostet :-(

Autor: Spillerkieler (Gast)
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Ich dachte immer Teamfähigkeit sei ein plus. 4 Monate für die Katz, da 
wär ich aber über meinen Hals gestolpert.

Autor: opacer (Gast)
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Sofern du nicht gerade ein "Top Modernes Steuergerät" mit allen 
"Features" brauchst, ist das garnicht so kompliziert wie manche hier 
schreiben. Beziner, 4 Zylinder, 4 Ventile, Einspritzung, Zündung sollte 
man zu zwei in 6 Monaten schaffen. Beschränk dich auf einfache Sensorik, 
sprich Temperatur Motor und Abgas, Drehzahl, Lambda-Schalter (fang blos 
nicht mir einer Breitbandsonde an), Luftmasse und Gas-Poti. Gut wäre 
natürlich noch ein Klopfsensor, gibt es fix und fertig als IC bei Bosch. 
Endstufen von Infineon (bei Bürklin), Spannungsregler auch, gescheiten 
µC nehmen (für einfache Ansprüche reicht ein 8051, sonst vom Schlag 68k) 
und dann passt das schon. Wenn man sich mit nem Motor auskennt und 
Hardware / Software machen kann, dann ist das in 6 Monaten machbar. 
Außer du brauchst natürlich sowas wie Euro Irgendwas, Variable 
Nockenwelle, Direkteinspritzung, Variable Drosselklappe ... in dem Fall 
viel Spaß und bis in 2 Jahren.

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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@opacer

Mit einen Klopfsensor wird es ganz sicher gar nicht. Hast du eine 
Ahnnung wie komplex eine Klopfsteuerung ist ?

Da brauchtst du schon 6 Monate nur für die Klopfsteuerung alleine.

Auswertung solcher Klopfsignale ist äuserst komplex und ist in jedem 
Motor anders da der Körperschall in jedem Motor ein anders Bild ergibt.

Vor allem musst du mehre Motoren über den Jordan lassen denn das Klopfen 
muss im Motor erzwungen werden damit man das Signal analysieren kann.

Autor: opacer (Gast)
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Nein, da ist die Entwicklung schon wesentlich weiter ... deshalb gab ich 
den Hinweis auf einen fertig klopfsensor von bosch

http://rb-k.bosch.de/en/start/sensorik/kopfsensor.html

http://www.semiconductors.bosch.de/en/20/ic/sensorif-ic.asp

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleUR...

nix mehr mit Motoren über den Jordan gehen lassen! Das wäre im 
Motorsport ein wenig teuer..

Autor: opacer (Gast)
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achso, und ja ich weis wie komplex eine klopfsteuerung ist. und wie 
schon gesagt, nix motor über den jordan gehen lassen!

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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Guter Mann, zwei Kollgen von mir arbeiten in einer 
Motorenentwicklungabteilung.

Ich weiss von was ich rede. Jeder Hersteller verheizt bei diesen 
Klopfabstimmung mindestens einene Motoren(eher 3). Das ist Fakt und wird 
auch so bleiben. Da ändert auch ein Intelligenter Klopfsensor von Bosch 
nichts. Ein Kopfsensor weiss gar nicht. Es ist nur ein 
Körpferschallmikrophon und kann gar nicht wissen ob der Motor nun Klopf 
oder nicht oder ob sonst stark "lärmt".

Da nützt da der Wundersensor von Bosch gar nichts. Auch Bosch kocht nur 
mit Wasser. Es sind nicht viel mehr als Werbeversprechen.

Und noch was zum Motorsport. Nirgens werden wohl mehr Motoren auf dem 
Prüfstand zu Tode gefoltert als im Motorpsort. Sonst könnte man die 
ernomen Leistungen und die Lebendauer gar nicht erreichen.

Autor: opacer (Gast)
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Was machst du da? Kaffee kochen? An Deinen Aussagen kann man jedenfalls 
erkennen wieviel Ahnung davon hast.

Ich finde es immer lustig, dieses "zwei Kollegen arbeiten...", "ein 
Freund von mir macht...". Aber du weist schon was Klopfen ist? Dann 
weist du auch wie man das messen kann.

Und im Motorsport gehen aus anderen Gründen Motoren kaputt, nicht weil 
man ein Klopfsensor entwickelt. Im übrigen haben reine Motorsportmotoren 
meistens garkeine Klopfreglung.

Aber ich kann Dir gerne mal ein Bild von dem Bosch IC schicken .. klar, 
ist natürlich ein reines Werbeversprechen und wird nicht bereits 
Millionenfach verbaut.

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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<"Sofern du nicht gerade ein "Top Modernes Steuergerät" mit allen
"Features" brauchst, ist das garnicht so kompliziert wie manche hier
schreiben. Beziner, 4 Zylinder, 4 Ventile, Einspritzung, Zündung sollte
man zu zwei in 6 Monaten schaffen. Beschränk dich auf einfache Sensorik,
sprich Temperatur Motor und Abgas, Drehzahl, Lambda-Schalter (fang blos
nicht mir einer Breitbandsonde an), Luftmasse und Gas-Poti. Gut wäre
natürlich noch ein Klopfsensor, gibt es fix und fertig als IC bei Bosch.
Endstufen von Infineon (bei Bürklin), Spannungsregler auch, gescheiten
µC nehmen (für einfache Ansprüche reicht ein 8051, sonst vom Schlag 68k)
und dann passt das schon. Wenn man sich mit nem Motor auskennt und
Hardware / Software machen kann, dann ist das in 6 Monaten machbar.">



Wenn man den Quatsch oben liesst weiss sogar ein Laie dass du Null 
Ahnung hast.

Ich erkläre es dir gerne genauer wenn du schon keine Ahnung hast.

Kein Klopsensor auf der Welt kann alleeine vom Geräusch genau erkennen 
ob ob ein Motor klopft, wie stark er klopft und wie er klopft.

Das kann Bosch nicht und auch keine andere Firma.

Ein neueentwickelter Motor wird mit einem sautauren Messquipment 
ausgerüstet das ganz genau bei jeder Drehzahl und jeder Phase den Druck 
im Zylinder ermitteln kann und den genauen Druckverlauf aufzeichnen kann 
und so urteilen kann ob nun der Motor klopft oder nicht !!

Wenn man nun anhand des Druckverlaufs ein Klopfen feststellt wird dies 
diese Schallsignal vom Klopfsensor aufgezeichnet und analysiert.
Und das unter jeder möglichen Bedingung bei dem das Klopfen auftreten 
kann.
Anhand des Kopfsignals das bei jedem Motor anders aussieht und bei 
verschiendenen Bedingugen auftritt sieht das Signal verschieden aus.
Das Singal muss nun gefiltert und aufbereite.
Nun muss man ein Algorithmus finden der alle Klopfsignale genau zu 
erkennen. Das kann auch dein Intelligenter Chip nicht solange man die 
Klopfsignatur des jeweiligen Motors nicht bekannt ist.

Und so was macht jeder Hersteller egal ob es im Motorsport ist oder 
nicht.
Auch im Motorsport wird bei dieser Aufgabe vielfach ein Motor verheizt 
wenn der Motor das erste mal mit einem Klopfsensor ausgerüstet wird.
Denn ohne Klopfsignatur für den jeweiligen Motor kann man das Klopfen 
nicht genau erkennen.

Bin gespannt was du jetzt wieder für eine Ausrede bringst !


Autor: opacer (Gast)
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Du redest vom Applizieren eines Motors, nicht der Entwicklung des 
Steuergeräts!

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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Ja sowohl als auch. Ein Steuergerät kann man gar nicht entwickeln, 
jedenfalls softwaremässig nicht wenn die Grundlagen dazu nicht 
geschaffen sind. Ich möchte jedenfalls nicht vor dem Professor stehen 
und erklären warum die Klopfreglung nicht funktioniert oder wie sie 
funktioneren sollte.

Wenn man so eine Diplomarbeit machen will muss man auch beweisen können 
dass die versprochenen Funktionen  auch funzen, sonst kann man sich 
diese Funktion gleich sparen. Und in 6 Monaten ist dies nicht machbar, 
ausser man arbeitet daran jeden Tag 8 Studen daran.

Bei einer Diplomarbeit ist machmal weniger = mehr.

Autor: irgendein Rahul (Gast)
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>ausser man arbeitet daran jeden Tag 8 Studen daran.

Nur?

Ich gehe mal davon aus, dass die Leute, die sich die Aufgabe ausgedacht 
haben, schon einen gewissen Überblick über das Thema haben.
Wenn nicht, sitzen sie auf den falschen Posten.
Ich habe leider keine Ahnung von Verbrennungsmotoren, aber es sollte 
möglich sein, Grundlagen für ein Gerät zu schaffen.
Während meines Studiums durfte ich auch die Fortführung diverser 
Projekt- und Diplomarbeiten miterleben.
Man kommt während der Diplomarbeit innerhalb einer bestimmten Zeit zu 
einem bestimmten Punkt/Ergebnis, und das muß man dann dokumentieren.

Autor: John Bon Jovi (Gast)
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Vorgabewerte/Einstellungen gibt es für vieles. Nur vieles davon weicht 
stark ab.

Wenn man ständig die Weiterentwicklung von neuesn Gusstechniken und 
anderen Techniken anschaut nützen solche Vorgaben nicht sehr weit da sie 
vorher schon veraltet sind.

Wenn an einem Serienmotors  in der Produktion der Klopsensor durch einen 
anderen Typen ersetzt wird weil der alte ärger machte. Benötigt das 
Steuergerät einen neuen Softwarestand umd das Klofsignal richtig 
interpretieren zu können. Sogar wenn die Metallegierung für den 
Motorblock geändert worde ist.

Das Ziel des Klopfsensors ist es ja dass der Motor möglichst im 
optimalen Bereich arbeiten kann ohne dass ein Motorschaden entsteht.
Wenn die Toleranz zu gross ist geht entweder der Motor kaputt oder der 
Motor arbeitet nicht im optimalen Bereich. Die Breite ist relativ 
schmal.

Autor: Noch ein Rahul (Gast)
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sonic, falls Du noch mal an dem thread vorbeikommst:

Gibt es was über Dein Rasenmäherprojekt zu lesen oder kannst Du was 
berichten, wie Du das gemacht hast?

Autor: Thomas Schildknecht (Gast)
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ICh denke die Diskussion der beiden hier geht am Thema vorbei.

Eine Diplomarbeit dieses Themas würde ich persönlich so lösen:

Zuerst bildet man die Sensoren und Aktoren  eines Motors nach, wie 
Drehzahlgeber, OT Sensor, Ansteuerung der Zündspule z.B. mit 
Siganlgeneratoren für die Sensoren und Lampen für die Zündung. ( Ev 
könnte man hier einen PC mit digitalen Ein/Ausgängen als Simulator 
verwenden.

Für ein fertiges uC Entwicklungsboard schreibt ihr ein einfaches 
Motorsteuerungs Betriebssystem.


Dies Arbeit ist mit 2 Mann a 4 Monate machbar und dann sind noch 2 
Monate für die Doku. Mit diesem Prinzip ist die Funktionsweise 
darstellbar. Das ganze dann tatsächlich an einen Motor einzubauen 
schätze ich dagegen als nochmals deutlich aufwendiger.

Autor: Sonic (Gast)
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Hi nochmal,
hatte damals die Doku leider vernachlässigt. Das Vorgehen hatte ich wie 
oben beschrieben gemacht, das Ding erst mal mit Sensoren bestückt, 1 
Temperatur (Motorblock), Drehzahlsensor (Hallsensor) und 
Nockenwellensensor für Zündzeitpunkt. Als Stellantriebe einen Hubmagnet 
für Startfüllung in den Ansaugstutzen (Kalter Motor), ein Hubmagnet für 
den Choke, Zündspule vom Aussenborder incl. Leistungselektronik 
(12V-Ansteuerung) und einen Stellmotor mit Getriebe zur Gasregulierung. 
Mehr ist nicht dran. Habe diverse Kennfelder bei verschiedenen 
Temperaturen und Leistungen im ext. EEPROM hinterlegt, als Last eine 
Lichtmaschine benutzt. Die Aufnahme der Kennfelder und deren 
Auswertung/Umsetzung in Stellgrößen war das größte Problem, da 
Kennfelder bei kaltem Motor leider nur 1x am Tag für kurze Zeit möglich 
waren. Wie gesagt, das Ganze scheint einfach, der Teufel steckt aber im 
Detail. Also lieber einen genau durchdachten Ablaufplan erstellen, sonst 
erlebt man eine Überraschung nach der Anderen.

Autor: Noch ein Rahul (Gast)
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sonic, das klingt in der Tat nach Schwerstarbeit.

Doch zurück zum Thema:
Ich kann Dir nur raten, das Thema sehr stark einzugrenzen. Du wirst in 6 
Monaten nur kleine Details ausarbeiten können.

Um eine Motorsteuerung von Null an aufzubauen, braucht ein 
interdisziplinäres Team von 20 Leuten mindestens 2 Jahre...

Autor: unbeschreiblicher Rahul (Gast)
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Nennen sich jetzt alle Klugscheisser "Rahul"?
Naja, egal, solange ich damit keine Probleme kriege bzw. nicht mehr als 
ich schon habe. Will überhaupt so einen Namen freiwillig haben? Den kann 
niemand richtig aussprechen.

Autor: Josef (Gast)
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Danke für eure Antworten. Ich habe beschlossen das Thema nicht zu 
bearbeiten und ein anderes anzunehmen.

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