Mit Arduino einen Prüfstand für Luftmassenmesser bauen

Hallo und guten Abend die Herren und Damen,

Gleich vorweg muss ich erst einmal erwähnen das Arduino völliges Neuland für mich ist. Habe aber schon das ein oder andere darüber gehört und wende mich deswegen mit einer doch etwas Komplexeren Frage hier im Forum an euch.

Wie der Header schon sagt möchte ich gerne einen Prüfstand für Luftmassenmesser bauen, bei dem Ich gerne Arduino dazu verwenden möchte, die Messdaten auf Zb. einem Laptop oder noch besser auf einem OLED Display Sichtbar zu machen. Das ganze Projekt bearbeite ich im Rahmen meiner Facharbeit begleitend zu meiner Techniker für Fahrzeugtechnik Weiterbildung. Da ich erst am Anfang des Projektes stehe, fange ich denke erst einmal mit den einfachsten Fragen an um mir ein Bild machen zu können ob mein Vorhaben überhaupt so möglich ist, wie ich es mir Vorstelle und ob ich mir das nötige Know how überhaupt aneignen kann um mein gestecktes Ziel Erfolgreich mit Hilfe von Arduino zu erreichen.

Zum Grundgedanken:

Ein Luftmassenmesser misst über 2 Hitzdrähte, von denen einer von der Ansaugluft umströmt und dadurch abgekühlt wird. Dadurch ergeben sich bei den 2 Hitzdrähten unterschiedliche Widerstände, wodurch eine Differenzspannung entsteht, die meines Wissens nach dann als Spannungssignal vom Luftmassenmesser ausgegeben wird, welches zwischen 0V und 5V liegt. Das Signal wird vom Motorsteuergerät über ein Kennfeld ausgewertet, wodurch eine Luftmasse berechnet wird.

Zum Vorhaben:

Ich möchte gerne eine Prüfstand aufbauen, bei dem Luft mit Hilfe eines Lüfter Motors durch einen Luftfilter und den daran angrenzenden Luftmassenmesser gesaugt wird. Die vom Luftmassenmesser ausgegebene Signalspannung möchte ich dann gerne mit Hilfe von Arduino so umrechnen das ich am besten an einem OLED Display die derzeit angesaugte Luftmasse angezeigt bekomme. Dafür wollte ich mir dann Kennfeld Daten vom Hersteller besorgen, bzw. von einem Fahrzeug auslesen und diese dann im Arduino einspeichern. Das ganze dann auf einem OLED Display als Luftmasse anzeigen. Als zusätzliche Prüfeinrichtung wollte ich noch einen Strömungsgeschwindigkeitsmesser einbauen um den LMM in gewisser Hinsicht Diagnose fähig zu machen (Anhand der Windgeschwindigkeit und dem festen Strömungsquerschnitt den Volumenstrom der Luft berechnen/berechnen lassen und diese dann unter Annahme einer festen Luftdichte, die Luftmasse berechnen und mit den vom LMM ausgegebenen Daten vergleichen).

Nun eigentlich erst einmal die Frage, ist so ein Vorhaben überhaupt mit Arduino ohne vorheriges Wissen möglich, wenn man mit einem gewissen Ehrgeiz an die ganze Sache heran geht?? Müsste mich da erst einmal komplett neu in Arduino einarbeiten um überhaupt das Programmieren zu lernen um dann am Ende zum gewünschten Ziel zu gelangen.

Als Spannungsversorgung Steht dann eine normale 12V Bleibatterie aus einem Fahrzeug zur Verfügung. Spannungsversorgung für Arduino lässt sich dann ja über einen Widerstand realisieren. Der Luftmassenmesser selbst Arbeitet mit 12V Versorgungsspannung. zum Windmesser hab ich bisher noch keine stichfeste Idee, wäre aber natürlich Optimal wenn sich auch das über Arduino realisieren lässt.

Ich glaube das umschreibt mein Vorhaben erst einmal und gibt hoffe ich ausreichend Informationsfülle um evtl. meine Frage beantworten zu können. Vielen Dank schon einmal für die kommenden Antworten.

MfG

Hallo, bist Du Dir da sicher was auf Dich zukommt?
Wenn Du verwertbare Messdaten zur Verfügung hast, sollte es
von Seiten des Arduino machbar sein.
Ich spreche nur die Messung des HFM an.
Aus beruflicher Erfahrung haben wir ein Bauteil mit eingebautem HFM
vermessen an 3 Punkten in der Durchströmungskennlinie gemessen.
Der HFM gibt eine Frequenz aus, die der Durchströmungsmenge entspricht.
Wenn Du die Daten von Bosch bekommst, wirst Du feststellen das diese Frequenzen
sich auf Werte gemessen im Werk Eisenach mit dem Ur- Prüfstand kalibriert beziehen.
Und dieser Prüfstand hat kritische Düsen für den gleichmässigen Durchfluss, usw, usw.

Wie gesagt, Arduino kannst Du lernen, das andere ist Physik auf hohem Niveau.
Wenn Dir kritische Düse und laminare Strömung nichts oder wenig sagen ......
Die Auslegung unseres Prüfstandes mit enger Zusammenarbeit des Herstellers hat
ca 1 Jahr mit einer hohen sechstelligen Summe gekostet.

Lass es oder wundere Dich nicht über komische Dinge die passieren..

Klingt überheblich, aber wir haben viel Lehrgeld bezahlt.

Viel Erfolg

Meiner Ansicht ist es machbar. Nur mit dem Auslesen der Kennfeld Daten aus einem Auto wirst Du Dir schwer tun.
Grüße Uwe

Als Spannungsversorgung Steht dann eine normale 12V Bleibatterie aus einem Fahrzeug zur Verfügung. Spannungsversorgung für Arduino lässt sich dann ja über einen Widerstand realisieren.

Einfach an die Batterie dran.
Der Arduino kann 12V. Ist nicht sonderlich effektiv, aber tuts.
Am KFZ Bordnetz würde ich ihn nicht direkt betreiben, das ist zu dreckig.

Besser wäre allerdings ein StepDownConverter z.B.: von ebay für ca 3 Euronen

Hallo,

die Signalspannung analog einlesen sehe ich nun nicht als Problem. Dafür kannste Dich ohne Luftmengenmesser mit den Analog Bsp. und einem Poti einarbeiten.

Ich denke Du läßt den Luftmengenmesser nur einen Luftstrom beaufschlagen, mißt die Luftmenge und die Signalspannung. Beides kann man grafisch darstellen. Damit hat man doch die Kennlinie des Luftmengenmessers aufgenommen.

Die Kenndaten vom Auto kannste dann zum Vergleich heranziehen um zu sehen ob die Werte noch stimmen.

@ olmuk
hier wird es nicht darum gehen 100% exakte Werte zu bekommen. Es geht mehr darum ein Aufgabe anzugehen und eine Lösung anzubieten. Niemand wird bei einer Technikerausbildung verlangen ein 100 Mille Versuchslabor aus dem Boden zu stampfen. Das kann er dann alles später in einer Firma machen wo er vielleicht unterkommt. Außer er findet eine Firma wo er mit seinem Versuchsaufbau eine Messung durchführen kann. Aber das muß laut meiner Meinung nicht sein.

@DocArduino : hast schon recht, aber leider werden diese Aufgaben immer komplexer weil
den Lehrern, Dozenten nix mehr normales einf'e4llt und die Jungs sich die Beine ausreissen.

Der in D meistverbaute HFM von Bosch gibt eine Frequenz analog der Strömung aus mit
einem nicht linearen Verhalten. Ohne die Seviceunterlagen misst man nur Mist!

@die meinen es geht mit dem Arduino : Wie kann ich denn ohne Kennlinie ein f/ Strömung mit dem Arduino auswerten ?

@Hannes 87: checke mal ob Dein Lüfter wenn es kein Seitenkanalverdichter ist überhaupt in
die Nähe der benötigten Strömung kommst.

Ich glaube es sind zuviele Aufgaben auf einmal - sorry

Welche Frequenz denn? Der HFM 5 hat einen Ausgang von 0 bis 5V, die wohl sehr einfach mit dem Arduino zu messen sind. Man nuss ja keinen komplizierten LMM verwenden.

Ich würde einfach als Referenz erstmal direkt im Auto messen und mit den angezeigten Daten vom Steuergerät vergleichen. Falls es zu Störungen kommt einfach einen 2. LMM vor den originalen setzten und den Arduino mit eigener Batterie versorgen. (eigentlich nicht nötig) Dieser Abgleich wird schon ziemlich genau sein.
Auf dem Prüfstand kann man die Strömung über einen oder kaskadierte Ejektoren machen, geregelte Druckluft wird wohl vorhanden sein. Oder?

Schwierig könnte nur werden falls du auch die Rückströmung messen willst. Die kommt aber nur bei Turbo Motoren mit Schubumluft vor.

Gruß

Dann will ich nix Falsches sagen - der HFM war für einen 6 Zylinder Turbo-Diesel von dem Auto
mit dem S.... und definitiv einen f/Strömung Ausgang der mit einem Frequenzzähler aufgenommen wurde.

Hab mir einfach einen Standart LMM rausgesucht...

Datenblatt HFM 5

Hi und danke für die doch sehr Zahlreichen Antworten. Hab es leider nicht eher geschafft hier mal wieder rein zu schauen, bin aber doch sehr überwältigt von dem Zahlreichen Feedback.

@ Olmuk Kritische Düse sagt mir wirklich nix, Laminare Strömung natürlich schon, an die hab ich zb. noch überhaupt nicht gedacht bei meinen Gedanken. Muss ich direkt bei Gelegenheit mal durchrechnen ob wir uns bei dem was wir uns bei unserem Aufbau vorgestellt haben, überhaupt noch im Laminaren Bereich bewegen oder ob es schon in Richtung Turbulent geht und wir noch mal Umdenken müssen. Danke für den Anstoß.

Zum Luftmassenmesser:
Da hab ich eigentlich schon einen HFM 5 von Bosch, mit dem kleinstmöglichen Messbereich ins Auge gefasst, damit der Prüfstand sich sowohl Kostenmäßig als auch in der Dimensionierung im Überschaubaren Bereich aufhält. Der Prüfstand soll aus Kosten und Zeitgründen natürlich nicht zu komplex werden. Wir haben auch nur bis Ende Mai Zeit für das ganze, dann ist Abgabe und wir sind nur 2 Leute bei dem Projekt.

Derzeit sind wir auch noch damit beschäftigt, die Grenzen Abzustecken was möglich ist und was machbar und umsetzbar ist. Morgen ist erste Konsultation da wird sich dann erst einmal Zeigen ob unsere Gedanken annehmbar und Umsetzbar bzw. überhaupt erforderlich sind.

Ich hatte mir eben einen Prüfstand vorgestellt, bei dem ich nicht auf ein Oszilloskop schauen muss um irgendwelche Daten abzulesen, um die dann mit irgendwelchen Tabellen/Diagrammen abzugleichen sondern eben ein Display habe auf dem ich die derzeitige Luftmasse ablesen kann. Das ganze dann noch Diagnose fähig mit einer zweiten Messeinrichtung, welche auch noch nicht 100% fest steht. Ein Oszi kann man ja parallel immer noch mit einpflegen zum veranschaulichen des Signals. Der Prüfstand wird wahrscheinlich für Spätere Unterrichtszwecke dann verwendet um den Lehrlingen mal zu Zeigen wie so ein Luftmassenmesser funktioniert und wie sich zum beispiel ein Nasser oder stark verschmutzter Luftfilter auf das Messergebnis auswirkt. So war zumindest mein Gedanke der Facharbeit.

Bezüglich Kennfelddaten könnte das evtl. noch ein Problem werden. Ich arbeite selbst bei in einem VW/Audi Autohaus, das Auslesen der Daten ist daher kein Problem. Die Möglichkeit mit der nötigen Software, die benötigten Kennfelder auszulesen habe ich. Da ist eher das Problem das der HFM 5 den wir nehmen wollten nur Original bei Alfa, Fiat und Lancia eingebaut ist, wir aber möglichst einen HFM brauchen, der in einem Auto aus dem VW Konzern eingebaut ist, um eben möglichst geringe schwierigkeiten beim beschaffen der Daten zu bekommen. Mal sehen wie ich das ganze Problem löse.

Gebläse sollte hoffe ich kein Problem werden. gibt da ja eigentlich die Verschiedensten, die man einfach an 230V Wechselstrom Stecken kann, und dann die Drehzahl regeln. Für den HFM 5 den wir uns raus gesucht hatten, haben wir ein Gebläse gefunden welches den Durchsatz schafft. So zumindest der Plan.

Mal sehen was bei der Konsultation raus kommt und dann mal weiter sehen. Danke auf alle fälle für das umfangreiche Feedback, ich werde Arduino auf alle fälle mal im Auge behalten. Wäre natürlich super wenn ich das alles so umsetzen kann wie ich es mir vorstelle

Gruß

@Hannes87: Eine sehr interesanntes Projekt !
Ich arbeite auch in der VW Organisation im Bereich Fehlersuche bei der Gemischaufbreitung.
Die Methoden zum Prüfen des LMM wie der Hersteller es vorschreibt ist alles andere als Aussagekräftig.

Andererseits ist so ein Prüfstand schon ein komplexes Vorhaben.
Es braucht eine definierte Luftmasse über den gesamten Messbereich des Sensors.

Dann spielt die Temperatur des Luftstroms eine Rolle, im Prinzip müsste man auch hier über den gesamten Arbeitsbereich gehen um eine Aussage machen zu können.
Rückstrommessungen wird wie schon angeprochen den Rahmen sprengen.

Am einfachsten wäre der Meßwertvergleich mit einem Neuteil als Referenz.

Wenn ihr einen Testaufbau zusammen habt, bitte zeigen 8)

Grüße Rudi