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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Querbeschleunigung beim Auto messen


Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Hallo,

ich würde gerne die Querbeschleunigung bei einem Auto messen. Wie wird 
sowas normalerweise gemacht?
Wenn ich einen Beschleunigungssensor mittig im Fahrzeug anbringe, dann 
habe ich ja nur den Vektor der Beschleunigung parallel zum Fahrzeug 
(also parallel zu den Fahrzeugachsen sozusagen) die Kraft die seitlich 
wirkt ist ja aber größer. (Fahrzeug neigt sich in der Kurve ja relativ 
stark). Wie könnte man die Querbeschleunigung parallel zur Strasse 
messen?
Die Erdgravitation kann man ja auch nicht wirklich nutzen, weil die 
Strasse ja auch nicht unbedingt genau senkrecht dazu steht.

Hat jmd eine Idee?

Vielen Dank schonmal
Gruß Philipp

Autor: Bernhard (Gast)
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Hallo,

das hatte ich vor einiger Zeit auch vor. Bosch hat die ESP-Sensoren, mit 
einigermaßen umfangreicher Auswerteschaltung an Bord, verfügbar. Diese 
messen, glaube ich, nicht nur genau "waagerecht" sondern erfassen in 
einem bestimmten Bereich den größten Vektor.

Übrigens habe ich davon noch zwei Stück (und zwei Bosch 
Drehratensensoren) übrig. bernhard unterstrich gebert ät web punkt de

Viele Grüße,
Bernhard

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ich hatte jetzt an einen Gyro (zur Bestimmung des Vektors) und einen 
Beschleunigungssensor gedacht. Aber das wird auch nicht gerade billig :)

Mal schauen

@bernhard du solltest gleich Post haben

Gruß Philipp

Autor: Matthias (Gast)
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warum misst du nicht waagerecht und senkrecht zugleich (aufs auto 
bezogen) und rechnest einfach die fallbeschleuniogung wieder raus, die 
ist ja wohl immer 1(g). wirst aber wohl dazu den neigungswinkel des 
fahrzeuges braucvhen...

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ja aber wie soll ich an die Neigung kommen? Und wenn ich die eh habe, 
dann würde ja wieder Waagerecht zu messen reichen oder?

Autor: Karl heinz Buchegger (kbucheg)
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Die Neigung kriegst du aus der Messung der waagrechten
und senkrechten Komponente der Querbeschleunigung.

Da das Vektoren sind, einfach die beiden vektoriell
addieren. (Prinzip: Kräfteparallelogram, kommt in
jeder Einführungsveranstaltung zu Mechanik vor)

Die Länge der Resultierenden ist dann laut Phythagoras

   Total = sqrt( Horz^2 + Vert^2 )

Horz und Vert sind die Beschleunigungen, die du relativ
zur Fahrzeugachse (als mit fix montiertem Beschl. Sensor)
gemessen hast.




Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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@Karl Heinz

Hmm, ich habe doch aber 2 Kräfte (einmal die Zentrifugalkraft durch die 
Kurvenfahrt und die Gravitation) und ich kenne den Winkel zwischen den 
Beiden Kräften nicht. Außerdem kenne ich auch den Winkel der Kräfte zur 
Messung hin nicht. Ich denke das deine Methode nur funktioniert, wenn es 
keine Gravitation geben würde oder irre ich mich?

Gruß Philipp

Autor: Bastian H. (bastianh)
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Ich denke auch nicht das das geht. Die Methode von Karl Heinz würde nur 
funktioneren wenn das Auto stationär wäre. Dann könnte man über ein 
wenig Vektor Rechnung  die Lage des Autos sehr schön bestimmen.
Da aber sich hier mehrere Kräft überlagern geht die Neigungsbestimmung 
nur mit Beschleunigungssensoren leider nicht.

Bin nämlich an etwas ähnlichem dran. Versuche einen Datenlogger zu 
basteln der die Beschleunigungen in alle drei Raumrichtungen sowie 
Geschwindigkeit und Drehzahl aufzeichnet.

Autor: Ganse (Gast)
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Du misst die Erdbeschleunigung, deren Absolutwert (z.B. bei Stillstand 
gemessen) du kennst. Bei Neigung nimmt diese mit dem cosinus des 
Neigungswinkles ab. Die Zentrifugalkraft steht immer rechtwinkelig zur 
Erdanziehung wenn ich mich nicht irre.
Gruss Ganse

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ich möchte ja aber nicht wissen wie groß die Beschleunigung senkrecht 
zur Gravitation ist sondern parallel zur Strasse. Das ist ja die Kraft 
die die Reifen halten müssen.

Ich habs mal versucht aufzumalen. Aber warscheinlich ist das wirklich 
nicht so ohne weiteres machbar. Der Pfeil mit Querbeschleunigung soll 
parallel zur Strasse sein.

Wenn man davon ausgeht, dass die gesamte Strecke den gleichen Winkel 
gegenüber der Gravitation hat, dann müsste es ja aber rausfallen, weil 
die so gemessene Kraft im Stand dann ja auch entsprechend kleiner ist. 
Also doch die Methode wie Ganse sie vorschlägt und vor Ort kalibrien?

Aber was ist zB wenn man aus der Kurve rausbeschleunigt? Dann kommt eine 
dritte Kraft mit dazu. (evtl. kann man die über das Tachosignal wieder 
rausrechnen)

Wie machen die das eigentlich wenn die irgendeinen Sportwagen testen und 
nacher solche Werte angeben? Die werden dazu wohl kaum irgendwelche 
Umbauten am Auto machen, sondern höchstens eine Blackbox irgendwo 
befestigen.

Vielen Dank schonmal
Gruß Philipp

Autor: Sonic (Gast)
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Hi,
also Audi misst die Lage des Autos dur Achssensoren (für die Leuchtweite 
der Scheinwerfer). Diese sind in den Radkästen montiert. Die 
Querbeschleunigung der Achsen (Ermitteln vom Über- oder Untersteuern des 
Wagens) wird mittels horizontaler Beschleunigungssensoren 90° zur 
Fahrtrichtung ermittelt. Diese sind jeweils direkt über der Vorder- und 
Hinterachse montiert. der Rest ist Rechnen.

Autor: Matthias (Gast)
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nun. Die Beschleunigung die du in deinem Bild "Querbeschleunigung" 
genannt hast, die kannst du einfach messen mit einem Sensor der 
waagerecht im Auto(Stillstand) installiert ist. Das ist aber nicht die 
Fliegkraft. Diese ist IMMER parallel zur Gravitation. Die Summe aus 
Fliegkraft und Gravitationskraft (Vektoraddition) zeigt im Bild 
senkrecht auf die (nicht waagerechte) Straße=>max Haftung.

Autor: Dieter (Gast)
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die "Fliegkraft" ist nicht die Kraft durch die man aus der Kurve fliegt,
die heißt üblicherweise Fliehkraft ...

Autor: Dieter (Gast)
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und sie ist weder parallel noch senkrecht zur Gravitation,
sie hat damit überhaupt nichts zu tun ...

Autor: Bastian H. (bastianh)
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Also die Messung der parallel zur Straße wirkenden Beschleunigung wenn 
sich das Auto neigt (!) ist ohne weitere Sensoren nicht möglich!
Das liegt daran das du aus deinem gemessenen Wert keinen rückschluß 
ziehen kannst ob sich grade das Auto neigt oder du in die Kurve fährst. 
Das geht nicht. WENN man diese Neigung (die ja je nach Auto 
unterschieldich stark ausgeprägt ist) aus seinen Werten rausrechnen will 
dann geht das NUR über einen Beschleunigungsunabhängigen Neigungssensor.

Die Fliehkraft ist übrigens nicht die Kraft die einen aus der Kurve 
fliegen lässt denn die Fliehkraft ist nur eine Scheinkraft. Wenn man aus 
der Kurve fliegt ist da Mister Newton am Steuer (Trägheit)! Wobei die 
natürlich was miteinander zu tun haben aber allzu oft wird die 
Fliehkraft als eine real existente Kraft angesehen die zur Haftreibung 
o.ä. hinzuaddiert werden kann.
Und wie Dieter schon sagte hat sie nichts mit der Gravitation zu tun.

Autor: Sonic (Gast)
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>dann geht das NUR über einen Beschleunigungsunabhängigen Neigungssensor.

So ist es.
Neigung und Querbeschleunigung PRO ACHSE gemessen und verrechnet haben 
jeweils einen kritischen Wert, bis das Auto instabil wird. Ab da wird 
per Regelung eingegriffen. So funktioniert das ESP.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ja so wie Bastian sehe ich das auch. Aber wie machen die das denn? Und 
auch sonst beim ESP? Ist es immer so wie Sonic schrieb? Für die Gierrate 
usw benötigt man ja auch die Neigung des Autos oder greift das ESP so 
früh ein, das sowas einfach ausser Acht gelassen wird?

Ich werde mich wohl auf andere Spielereien konzentrieren müssen ;)
Gruß Philipp

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Oh da hat es sich überschnitten. Also hat tatsächlich jeder popelige 
Golf mit ESP solche Sensoren die messen wie weit die Räder eingefedert 
sind?

Autor: Sonic (Gast)
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Nun, die Achssensoren sind Wegsensoren, die die Stellung der 
Achsschenkel erfassen (alle vier). Daraus wird die Neigung in ALLE 
Richtungen errechnet. Wird auch zur Leuchtweitenregulierung bei 
Xenon-Lampen verwendet.

Autor: Bastian H. (bastianh)
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"Wie machen die das eigentlich wenn die irgendeinen Sportwagen testen 
und
nacher solche Werte angeben? Die werden dazu wohl kaum irgendwelche
Umbauten am Auto machen, sondern höchstens eine Blackbox irgendwo
befestigen."

Tatsächlich wird es genau so gemacht, einfach eine Blackbox eingebaut ;)
Gibt es natürlich auch fertig zu kaufen, z.B. 
http://www.2d-datarecording.de/

Autor: Sonic (Gast)
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Ups, schon wieder überschnitten!
Muss nicht sein dass jeder 'popelige' Golf Achssensoren hat, die 
Ausführung und Funktion ist 'ne Preisfrage und funktioniert je nach 
Ausführung besser oder schlechter. Mit Achssensoren wird's genauer, geht 
aber auch nur über die Beschleunigung. Da bei den Xenons die 
Leuchtweitenregulierung vorgeschrieben ist bietet sich's ja an die acu 
fürs ESP zu benutzen.

Autor: yalu (Gast)
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> Wie machen die das eigentlich wenn die irgendeinen Sportwagen testen und
> nacher solche Werte angeben?

Echte Sportwagen neigen sich nicht zur Seite :)

Autor: zotti (Gast)
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Wenn man die Neigung nicht dabei haben moechte, dann sollte man den 
Sensor dort anbringen wo die Neigung nicht dabei ist, zB auf den 
Hinterachse.

Z.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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@yalu Naja meiner ist kein echter Sportwagen und auch nciht tiefer. Ich 
denke aber, wenn die Jungs von Sportauto da irgendso einen M3 um die 
Nordschleife scheuchen neigt sich auch so ein Ding ;)

@zotti Warum sollte sich die Hinterachse denn nicht neigen?

Autor: Stefan (Gast)
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Weil sie von den Stossdämpfern beidseitig auf die Strasse gedrückt wird? 
OK, unterschiedliche Belastung der Reifen kann auch zur Neigung 
beitragen und wenn die Querbeschleungigung zu gross wird, lüpft sich 
auch schon mal ein Beinchen ;-)

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Die Vorderachse wird doch genauso von zwei Federbeinen auf die Strasse 
gedrückt.
Ich denke man muss nichtmal wie ein bekloppter fahren damit sich das 
Auto auch hinten neigt. Wenn jemand vor mit hier auf die Bundesstrasse 
fährt seh ich deutlich das sein Auto sich neigt und die fahren hier alle 
nicht gerade an der Haftgrenze.

Autor: Stefan (Gast)
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Welche Autos haben heute noch eine durchgehende Vorderachse? Eine 
durchgehende Hinterachse ist ja schon selten genug, aber eine 
durchgehende Vorderachse? Ick wees nich.

Du darfst nicht die Neigung der Autokarosserie mit der Neigung der Achse 
verwechseln. Hol dir ein paar Autorennbilder aus dem Netz und vergleiche 
die Lage der Räder. Die Radscheibe steht seltenst nicht senkrecht zur 
Fahrbahn. Ergo ist die Radachse parallel zur Fahrbahn. Anders bei 
Motorrädern - dort ist die sog. Schräglage in Kurven 
überlebensnotwendig.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ich habe vorne und hinten die gleiche Radaufhängung (sogar lenkbar).

Sorry, hatte das falsch verstanden, ich dachte du meintest hinten neigt 
sich das Auto nicht. Aber wie gesagt, bei mir gibt es keine Achse an der 
ich sowas befestigen könnte.
Das Abheben des Hinterrades habe ich auch schon einige male beobachten 
können (nicht bei mir), sieht zumindest gut aus. :) Obwohl es 
warscheinlich besser wäre, wenn es unten bliebe.

Gruß Philipp

Autor: Karl heinz Buchegger (kbucheg)
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> Ich habe vorne und hinten die gleiche Radaufhängung (sogar lenkbar).

Was'n das für ein Teil?

Darf ich mal was dazwischen fragen.
Über welche Neigungswinkel reden wir den überhaupt?
Wenn der Winkel nur klein genug ist, kannst du die
Neigung nämlich auch ignorieren. Der Messwert wird
sich nicht wesentlich verändern, wenn das Auto 5°
Neigung hat. cos(5) ist immer noch 0.996. Ich behaupte
mal dass deine Messfehler größer sind. Selbst bei 10°
Neigung sind wir immer noch bei 0.984.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Ist ein alter Honda Prelude (3rd Gen BA4) den gabs auch mit 
Allradlenkung, deshalb ist hinten schon alles vorgesehen.

Also doch einfach ein Beschleunigungssensor ins Auto und fertig? Das 
wäre natürlich am einfachsten.

Kann ich eigentlich einen vorne und einen hinten einbauen und so das 
Moment auf die Hochachse (Gierrate) ausrechnen?

Vielen Dank
Gruß Philipp

Autor: Bastian H. (bastianh)
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Klar geht das so einfach...ich dachte die ganze Zeit nur das du die 
Neigung unebdingt rausrechnen willst... ;)

Bei meinem Datenlogger nehm ich auch einfach nen Beschl. Sensor in die 
Wagenmitte.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Warscheinlich machen diese Auto Tester das auch nur so. Die werden da ja 
keine Neigungssensoren an die Federbeine anbringen.

Die Neigung wollte ich gerne haben, weil ich dachte das es sonst einen 
großen Fehler gibt, aber man hätte das vorher mal Zahlenmässig 
abschätzen sollen :) Danke

Gruß Philipp

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