Die Idee, einen eigenen Leistungsprüfstand zu bauen, entsteht oft aus dem Wunsch heraus, die Auswirkungen bestimmter Veränderungen am Motor zu messen und zu dokumentieren. Gerade wenn man gerne Zylinder baut und Interesse an den Auswirkungen bestimmter Veränderungen hat, kommt man sehr schnell an einen Punkt, an dem es ohne nicht mehr geht. Ich versuche mal, dies hier in abgespeckter Form etwas zu dokumentieren.
Grundlagen und Überlegungen
Wer sich mit dem Gedanken trägt, einen eigenen Moped-Prüfstand zu bauen, sollte einige grundlegende Aspekte berücksichtigen. Das Schwierigste war es natürlich, eine geeignete Rolle zu besorgen. Das ist mittlerweile erledigt- hat aber auch einiges an Nerven und Zeit gekostet. Dafür ein scheinbar neuwertiges Exemplar mit stattliches Maßen. Das Gewicht sollte bei ca. 410kg, das Massenträgheitsmoment bei ca. Sehr schönes Thema, ich bin auch gerade dabei , bei mir wird es sicher noch um einiges länger dauern , da ich zz am Haus bauen bin. - Das hat erstmal Vorrang.Meine Rolle wiegt knappe 300kg wenn ich es über die Dichte ausrechne und war ein Glücksfund auf dem Schrottplatz.
Wenn man einen Rollenprüfstand betrachtet und die ganze Technik, die ihn umgibt bzw. die er beinhaltet, ist man schnell überfordert und denkt, das so etwas als normaler Mensch nicht machbar wäre. Beide Ansichten sind nicht richtig. Es ist machbar, nur sollte man die große Anzahl von Randbedingungen nicht außer Acht lassen. Für einen Physiker ist die Bestimmung der Rolleneigenschaften und deren Auswirkungen ein leichtes, für einen Informatiker ist die Programmierung nur ein geringes Problem und für den Elektrotechniker ist die Sensorik nur ein Lehrbuchfall. Doch alle drei Bereiche in einer Person abzudecken, ist alles andere als einfach, aber mit etwas Zeitaufwand, Geduld und Ausdauer kein Problem.
Die Rolle
Das Schwierigste war es natürlich, eine geeignete Rolle zu besorgen. Das ist mittlerweile erledigt- hat aber auch einiges an Nerven und Zeit gekostet. Dafür ein scheinbar neuwertiges Exemplar mit stattliches Maßen. Das Gewicht sollte bei ca. 410kg, das Massenträgheitsmoment bei ca. Sehr schönes Thema, ich bin auch gerade dabei , bei mir wird es sicher noch um einiges länger dauern , da ich zz am Haus bauen bin. - Das hat erstmal Vorrang.Meine Rolle wiegt knappe 300kg wenn ich es über die Dichte ausrechne und war ein Glücksfund auf dem Schrottplatz. Als die Zeichnungen fertig waren, habe ich bei Zerspaner und Metallbauer Martin das Material bestellt. Während ich nun darauf wartete, habe ich mir von Martin Einsätze für die Gestellfüße bauen lassen.
Der Rahmen
Um einen guten Einstig in das Thema zu bekommen, wird der Prüfstand kurz charakterisiert. Auf der gezeigten Grafik werden die Grundelemente sichtbar. Das wichtigste dieser Elemente stellt dabei der Rahmen dar. Er muss alle Kräfte sicher zusammen halten und das sind nicht wenige. Wie man sieht, wirkt allein durch die Gewichtskräfte eine enorme Belastung. Dabei hat man jedoch noch keine Betriebskräfte, wie beispielsweise die Kraft, die beim Beschleunigen des Fahrzeuges entsteht, berücksichtigt. Schrauben Verbindungen Stellen Verbindungen her.
Alternativen zur Rollenbauweise
Neben dem Rollenprüfstand gibt es auch alternative Bauweisen, die weniger aufwendig erscheinen.Moin! Ich würde eine (LKW-) Bremsscheibe an den Motor flanschen und den Bremssattel in ein Gestell mit Federwaage einbauen. So kannst Du den Motor bremsen und das Drehmoment messen. Meiner Meinung nach könnte man das ganz simpel aufbauen.
Ich habe mal einen Prüfstand mit einer in Wasser eintachenden Bremsscheibe gesehen. Das müsste zur Energievernichtung eigentlich taugen und ist auf jeden Fall handlicher als ein ernsthafter E-Motor/Generator. Also den Vergaser in Vollgasstellung und einen µC die Bremse so bedienen lassen, dass sich alle z.B.
Sensorik und Datenerfassung
Wie kommt nun das Signal auf die Rolle? Dies kann man durch verschiedene Systeme erreichen. Zum einen über optische Sensoren, beispielsweise durch eine kleine Lichtschranke erreicht werden. Beide Sensoren haben eines gemein. Sie arbeiten nicht analog, sondern digital. Das bedeutet, am Ausgang der Bauelemente liegt entweder ein Spannung des Wertes U=xV oder U=0V. Dabei gibt es keine Zwischenzustände. Der gebräuchlichste Pegel ist der TTL-Pegel, der entweder 0 oder 5V führt.
Von der Benutzung von Reed-Kontakten oder Tastern rate ich ab, da diese "prellen" können. Eine andere Art von Sensoren sind die induktiven Sensoren. Doch wieso sich bei solch einem Projekt über 21,00 Gedanken machen? Weil man nicht nur einen Sensor braucht, sondern 30. Dies relativiert die Preislage. In Abbildung 2 ist das Grundprinzip der Sensorik dar gestellt. Dabei ist starr an der Rolle eine Scheibe mit Einkerbungen angebracht, die den Lichtstrahl der Lichtschranke unterbricht. Sobald dies passiert, ändert sich der Wert von 5V auf 0V (oder auch von true auf false).
Durch eine besondere Anordnung der Sensoren im Bezug auf die Einkerbungen, ist es so möglich mit nur 30 Sensoren auf 1° genau zu messen. Nachdem nun das Signal aufgenommen ist, wird es in den PC eingespeist. Dies funktioniert jedoch nicht unmittelbar, sondern nur in Verbindung mit einer Messkarte. Adaptiv könnte man auch andere Ports des PC nutzen, um das Signal verarbeiten zu können. Dies kann beispielsweise über den parallelen Port (LPT) oder den seriellen Port (COM) sein. Jedoch haben beide die großen Nachteile, weniger Ports zu besitzen, die nicht immer zwischen Ein- und Ausgang umschaltbar sind und relativ träge zu sein.
Wer Messungen über diese Ports macht, der sollte die Frequenz unter Windows 9x und ME bei maximal 1000 Hz und unter Windows NT,2000,XP,Vista bei maximal 200 Hz belassen. Grund für die große Abweichung ist, dass seit der NT-Generation keine Direktzugriffe, sondern nur noch Treiberbzugriffe möglich geworden sind. Hingegen Tests mit der Messkarte waren unter Windows XP ohne Probleme bis über 3000 Hz möglich. Laut Hersteller sei sogar eine Abtastfrequenz bis knapp 1 MHz möglich! Über ein Programm, welches in festgelegten Abständen die Eingänge liest bzw. Ausgänge schreibt, kann nun mit den Werten der Sensorik gearbeitet werden.
Software und Auswertung
Softwareseitig nutze ich nicht GSF- Dyno. Zuverlässig funktioniert das Ganze zwar, bietet mir aber nicht die komfortabelen Funktionen des Freewareprogramms der Kollegen aus dem GSF- Forum. Ich hatte wiedermal Glück und konnte mir helfen lassen!
Ablauf einer Messung
- Das Fahrzeug wird auf den Prüfstand gebracht und befestigt.
- In dem Programm werden verschiedene Parameter eingegeben. Diese sind u.a.
- Im nächsten Schritt wird die Übersetzung kalibriert. Das Motorrad wird in dem später zu messenden Gang gekuppelt und in einem definierten Drehzahlbereich gehalten. Nun zählt das Programm eine bestimmte Anzahl von Zündfunken und die Werte der Sensorik der Rolle.
- Die Drehzahl des Fahrzeuges wird nun auf Standgas reduziert. Nachdem die Messung gestartet wurde, schreibt das Programm die Zustände der Rolle über die Zeit in eine Datei.
Ich benutze so eine große Anzahl von Sensoren aus einem Grund. also ein Binärcode. Jedenfalls kann ich mit dieser Methode selbst mit niedrigen Abfragefrequenzen eine hohe Genauigkeit fahren. Es reichen schon 100 Hz aus, was selbst mein kleiner Mess-PC locker schafft. Der Grund ist, ich Messe im Gegensatz zu der Fahrradtacho-Methode nicht die Zeit zwischen den Impulsen, sondern den Winkel. -Wenn die Rolle steht, läuft die Zeit nicht gegen unendlich in der Hoffnung etwas zu messen.
Klar, es wäre eine Art Standby möglich, indem die Zeitmessung erst startet, wenn der erste Impuls kam. Bei mir ist es so, dass das Programm zu Beginn der Messung eine Abfragegeschwindigkeit von 2 Hz besitzt. Ändert sich nun der Binärcode, so schaltet das System auf 1000 Hz und die Messung beginnt. -Kein "Verwischen" der Messwerte bei hohen Drehzahlen, denn umso höher die Drehzahl der Rolle wird, desto enger werden die Zeitmessungen. Um da noch gute Werte zu bekommen, bräuchte ich noch externe Elektronik.
Alternativen zur Leistungsmessung
Man kann die Leistung auch während der Fahrt messen. Dies ist sicher nicht sehr genau aber genug genau um Veränderungen (vorher/nachher) zu messen. Man muss nur das Gewicht kennen und die Drehzahl messen z.B. 100x in der Sekunde. Darau kann man die Winkelbeschleunigung berechnen und aus dem Massenträgheitsmoment die Leistung erreichnen. Man beschleunig dann z.B. im 3. Gang bei z.B. 2500 1/min. (rein geschätzt) und beschleunig dann auf Drehzahlmaximum.
Natürlich muss man immer gleiche Strecke fahren. Äussere Einflüsse wie Wind und Temperatur und Gefälle sind zu berücksichtigen. Natürlich sollte man so was nicht auf der öffentlichen Strasse durchführen. Aber es ist viel genauer als viele glauben. Wenn man mehrer Kurven ausnimmt kann man daurauf eine Durchschnittskurve errechnen so wird dann alles nochn ein bisschen genauer. Die Vespa-Tuner-Freaks machen dies schon lange mit erfolg. Es gibt mehr oder weniger teuere Geräte die gar nicht so schlecht sind.
Kommerzielle Prüfstände
Der SC100 ist der Einstieg in die Welt der Leistungsmessung, ideal für alle Zweiräder bis zu 100 PS. Er vereint Präzision, Handlichkeit und Wirtschaftlichkeit in einem kompakten Design, ist bereits serienmäßig mit zahlreichen Tools ausgestattet und nahezu unbegrenzt aufrüstbar. Der Prüfstand SC100 EC ist die perfekte Erweiterung des bewährten SC100 und bietet innovative Möglichkeiten zur Leistungsmessung von Zweirädern.
Der P4 Dynamic ist unser bewährter und meistgebauter Prüfstand, der für seine absolute Präzision bekannt ist. Seine Hauptfunktion ist die Erstellung klassischer Vollgasleistungskurven, die es ermöglichen, das Leistungspotential des Motors voll auszuschöpfen. Darüber hinaus kann er mit einer Vielzahl mechanischer und elektronischer Tools ausgestattet werden, die das Tuning und die Messgenauigkeit weiter verbessern. Erleben Sie technologische Spitzenleistung mit dem Amerschläger P4 Simulator, der Prüfstandsinnovation, die die Lastsimulation auf ein neues Niveau hebt.
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