Signaldecodierung eines Drehmoment-Sensors

Oliver OP #7356778
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Hallo zusammen,

ich habe ein kleines Problem und zwar habe ich ein Signal eines Drehmomenten Sensors wozu ich aber kein Datenblatt habe.

Ich habe den Sensor in Labor Bedingungen angeschlossen und ein paar Signale gemessen. Das hat auch alles wunderbar geklappt. Nun aber stehe ich vor der Herausforderung das Signal zu dekodieren und das Datenpaket des Momentes auszulesen.

Die Annahme die ich getroffen habe ist, dass das Signal (siehe Signa_raw.png) eine Manchester Codierung aufweist. Mittels der Annahme habe ich in dem Programm meines Oszilloskops Picoscope 6 das Signal digitalisiert. Nach der Digitalisierung habe ich das ganze in ein .csv File umgewandelt in Python eingelesen und erstmal die Startbits ignoriert.

Mit einem simplen Python Skript habe ich dann versucht das Datenpaket zu suchen. Und zwar in dem ich eine gewisse Länge des Datenpaketes festgelegt habe und durch das Signal "geswiped" bin. Dadurch entstand dann das Diagramm "Signal.png" was am vielversprechendsten aussah.

Leider weist der Verlauf sehr hohe unplausible Sprünge auf. Da ich absolut keine Erfahrung damit habe würde ich gerne von euch wissen wie ihr hier vorgehen würdet? Gib es vielleicht bei der Signalübertragung irgendwelche Besonderheiten die man beachten muss bevor man das Signal decodiert?

Die gesamte Messung im csv Format habe ich zusätzlich hier angehangen. (hardcore.csv). Aufgenommenes Signal war ein starkes Drehmoment (hardcore) nach links zu einem schwachen Drehmoment rechts

Danke! Grüße Oli

Angehängte Dateien:
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Thomas F. #7357198
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Oliver schrieb:

Ich habe den Sensor in Labor Bedingungen angeschlossen und ein paar Signale gemessen. Das hat auch alles wunderbar geklappt.

Wieso hat das Signal nur 60mV? Ist das evtl. ein Open-Collector Ausgang und es fehlt der Pull-up?

Am Anfang ähnelt das Signal dem LIN-Bus. Aber die Baudrate ist zu hoch wenn die Zeitachse stimmt. Oder CAN-Bus? Dann fehlt die 2. Leitung.

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Oliver OP #7357244
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Wf88 schrieb:

Eine Info könntest du abernoch geben. Ein Foto des Sensors.

Vielleicht erkennt den ja jemand wieder.

Leider auch nicht möglich, der Sensor wird in Der Automobilindustrie als Lenkmomentensensor genutzt und ist komplett versiegelt.

Thomas F. schrieb:

Oliver schrieb:

Ich habe den Sensor in Labor Bedingungen angeschlossen und ein paar Signale gemessen. Das hat auch alles wunderbar geklappt.

Wieso hat das Signal nur 60mV? Ist das evtl. ein Open-Collector Ausgang und es fehlt der Pull-up?

Am Anfang ähnelt das Signal dem LIN-Bus. Aber die Baudrate ist zu hoch wenn die Zeitachse stimmt. Oder CAN-Bus? Dann fehlt die 2. Leitung.

Ich bin von einem Stromsignal ausgegangen und habe die Signalleitung mit ca 8V mit Spannung versorgt und über einen Shunt habe ich dieses Signal gemessen. Deswegen die geringe Signalamplitude. Die 8V habe ich deshalb genommen, da bei Messungen am Auto eine Gleichspannung an der Signalleitung von 8V herausgemessen wurde.

Die Zeitachse stimmt soweit.

Vielleicht ne hilfreiche Zusatzinfo: Der Sensor hat 3 Anschlüsse 0V, 5V Spannungsversorgung und ein zusätzlicher worüber ich mittels Shunt das Signal gemessen habe.

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Jochen S. #7357273
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Wenn es ein automotive Sensor ist, kommt mir nur ein Signalausgang etwas komisch vor. Ist der Sensor aus der Gebermechanik des Lenkrades zur Ansteuerung der Servolenkung? Wenn ja, ist ein recht sicherheitskritische Anwendung, da würde ich ein mehrkanaliges Signal erwarten, LIN wäre da eigentlich raus, CAN könnte gehen wäre aber aufwändiger...

Hätte was Richtung zweikanaliger Stromschnittstelle oder PWM maximal zwei analoge Signale erwartet. Auf alle Fälle was redundantes bzw. absicherbares hinsichtlich der Signalintegrität.

Wenn es sehr neue Teile sind käme auch noch das SENT Protokoll in betracht....

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T.U.Darmstadt Gast #7357280
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Was wäre denn, wenn du mit einer (heute völlig untypischen und altbackenen) Methode des Soll-Ist-Vergleichs an das Thema herangehen würdest?

Also Eingang mit Ausgang in Bezug setzen?

Man gibt es bestimmtes Drehmoment, z.B. Null auf den Eingang des Systems und misst den Ausgang? Ohne einen solchen Zusammenhang (und den hast du entweder nicht parat oder uns nicht mitgeteilt) wird es schwer, das Protokoll zu knacken - abgesehen davon, warum es überhaupt nötig ist, einen Sensor zu hacken, wenn man ihn offiziell besitzt und den Hersteller fragen könnte.

Man würde mehrere Drehmomente auflgen und betrachten, wie sich die Daten verändern. Wenn es nur bestimmte Bits sind, werden das die LSB sein. Bleibt eines immer auf Null, ist es eventuell ein Startbit. Verteilt sich die Änderung einer langsamen Drehmomenterhöhung auf alle Bits und ist jedes mal betroffen, könnte es ein Pulse-Dichte-Strom sein. Eventuell mal einen Tifpass dranhängen, um das auszuschließen.

Zu deiner Auswertung ist zu sagen, dass du da ganz offensichtliche Überläufe und Unterläufe hast. Wenn du Pech hast, macht die der Sensor von sich aus, um sich die Übertragung eines Bits zu sparen. Dann darfst du das korrigieren. Wenn du sehr viel Pech hast, ist der Datenstrom mit Versatzbits gespickt, damit der Sensor nicht gehackt werden kann. (Unserer ist es! Wie wir das dekodieren, binde ich aber nun niemandem auf die Nase)

Die Thematik "open collector" lässt sich auch leicht testen.

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Oliver OP #7357288
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Jochen S. schrieb:

Wenn es ein automotive Sensor ist, kommt mir nur ein Signalausgang etwas komisch vor. Ist der Sensor aus der Gebermechanik des Lenkrades zur Ansteuerung der Servolenkung? Wenn ja, ist ein recht sicherheitskritische Anwendung, da würde ich ein mehrkanaliges Signal erwarten, LIN wäre da eigentlich raus, CAN könnte gehen wäre aber aufwändiger...

Hätte was Richtung zweikanaliger Stromschnittstelle oder PWM maximal zwei analoge Signale erwartet. Auf alle Fälle was redundantes bzw. absicherbares hinsichtlich der Signalintegrität.

Wenn es sehr neue Teile sind käme auch noch das SENT Protokoll in betracht....

Genau, der Sensor nimmt das Lenkdrehmoment des Fahrers auf und übergibt dieses der elektrischen Servolenkung.

SENT wurde auch schon in Betracht gezogen. Da aber Messungen ohne angelegte Hilfsspannung am Signalkabel misslungen sind, d.h. es war keine Spannung zu messen, hab ich SENT ausgeschlossen, da SENT ja ein Spannungssignal sein müsste. Zusätzlich hab ich die Serielle Entschlüsselung von Picoscope auch mal auf SENT angesetzt aber auch leider nichts brauchbares rausgelesen.

Mit der Redundanz wirst du wahrscheinlich recht haben, da für elektrische Servolenkungen soweit ich weiß ASIL D festgesetzt ist. Was mich wundert ist halt, dass es an dem Sensor nur die 3 genannten Anschlüsse gibt.

Nichtsdestotrotz sollte man aus meinem ausgelesenen Signal sicherlich auch schon das Drehmoment rauslesen können. Gibts da irgendwelche Bitreihenfolgen die im Signal umgedreht sind für leichtere Berechnung in Microcontrollern? Z.B. LSB, MSB, Zweierkomplement, Endian....

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Lothar M. Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7357290
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Oliver schrieb:

Die Annahme die ich getroffen habe ist, dass das Signal (siehe Signa_raw.png)

Sind alle Datenpakete, die da kommen, immer gleich lang? Oder haben sie gleich viele Flankenwechsel? Oder keines von beiden? Wie sehen weitere Datenpakete aus? Was machst du da am Sensor selber?

eine Manchester Codierung aufweist. Für mich sieht das aus, als ob es lange und kurze Bits gäbe. Und die könnten 1 und 0 entsprechen. Dort im Beitrag "Erbitte Hilfe bei der Protokollidentifizierung" war so ein ähnliches Signal zu sehen.

"Signal.png" was am vielversprechendsten aussah.

Entspricht das dem Drehmomentverlauf, den du vorgegeben hast? Oder warum versprichst du dir von diesem Gezappel viel?

Jochen S. schrieb:

Wenn es sehr neue Teile sind käme auch noch das SENT Protokoll in betracht....

SENT ist langsamer und weniger "statisch" und mit den Augen eindeutig zu erkennen: https://de.wikipedia.org/wiki/SENT

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Oliver OP #7357358
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Lothar M. schrieb:

Oliver schrieb:

Die Annahme die ich getroffen habe ist, dass das Signal (siehe Signa_raw.png)

Sind alle Datenpakete, die da kommen, immer gleich lang? Oder haben sie gleich viele Flankenwechsel? Oder keines von beiden? Wie sehen weitere Datenpakete aus? Was machst du da am Sensor selber?

eine Manchester Codierung aufweist. Für mich sieht das aus, als ob es lange und kurze Bits gäbe. Und die könnten 1 und 0 entsprechen. Dort im Beitrag "Erbitte Hilfe bei der Protokollidentifizierung" war so ein ähnliches Signal zu sehen.

"Signal.png" was am vielversprechendsten aussah.

Entspricht das dem Drehmomentverlauf, den du vorgegeben hast? Oder warum versprichst du dir von diesem Gezappel viel?

Jochen S. schrieb:

Wenn es sehr neue Teile sind käme auch noch das SENT Protokoll in betracht....

SENT ist langsamer und weniger "statisch" und mit den Augen eindeutig zu erkennen: https://de.wikipedia.org/wiki/SENT

Die Signalpakete sind immmer zeitlich gleich lang und haben unteschiedlich viele Flanken, 82-86. Das aufgenommene Signal:

Die gesamte Messung im csv Format habe ich zusätzlich hier angehangen. (hardcore.csv). Aufgenommenes Signal war ein starkes Drehmoment (hardcore) nach links zu einem schwachen Drehmoment rechts

Zwischen den Sprüngen sieht es vielversprechend aus, die Sprünge konnte ich noch nicht erklären, aber das ist das plausibelste Signal was ich bisher rauslesen konnte.

Jochen S. schrieb:

Im ersten Schritt wäre es wohl auch hilfreich sicherzustellen, dass das was am Oszi ankommt richtig ist. Wenn Vergleichsmessungen im Originaleinbau möglich sind wie sieht das Signal dort aus? Muss der Sensor eventuell initialisiert werden, alles stochern im Nebel...

Das Signal am Originaleinbau sieht ähnlich aus. Da es wie ich vermute es sich aber um ein Stromsignal handelt, konnte ich es bisher nur mit viel "knauberei" messen. Mit den Messungen am Fahrzeug konnte ich auch bestimmen dass der Sensor kein Aufwecksignal benötigt.

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