Informationen zur Diagnose

Signale im Kraftfahrzeug

Das Oszilloskop wird immer wichtiger

Immer mehr Bauteile im Fahrzeug kommunizieren mit getakteten Signalen.
Was unterscheidet dabei PWM-Signale (Pulsweitenmodulation) von PFM (Pulsfrequenzmodulation)?
Kann man getaktete Signale mit einem Multimeter messen?

Analoge Signale können mit jedem handelsüblichen Multimeter gemessen werden. Getaktete Signale müssen hingegen mit einem Oszilloskop oder der entsprechenden Funktion eines Motortesters dargestellt werden.

In der Automobiltechnik werden immer öfter Signale verwendet, die aus einer periodisch getakteten Spannung bestehen. Mit einem Multimeter misst man nur den Mittelwert der Spannung über eine Periode.

Pulsweitenmodulation (PWM)

  • Die Frequenz ist konstant.
  • Das Tastverhältnis, d. h. die Breite des Impulses, ändert sich.

Die Pulsweitenmodulation kann als Signaleingangsgröße oder als Leistungssteuerung z. B. bei AGR-Ventilen, Drosselklappen, elektropneumatischen Ventilen, Leerlaufstellern oder bei bedarfsgesteuerten Kraftstoffpumpen eingesetzt werden.

Video 1: Signal am Oszilloskop und am Multimeter

Pulsfrequenzmodulation (PFM)

  • Die Frequenz ändert sich, d. h. die Signalkurve wird gestaucht oder gestreckt.
  • Das Tastverhältnis ist konstant.

Bei einigen Pierburg Luftmassensensoren wird z. B. die Ausgangsgröße als PFM-Signal ausgegeben.

Video 2: Signal am Oszilloskop und am Multimeter

Getaktete Signale im Oszilloskopbild

Kenngrößen:

  1. Spannung U, in Volt
  2. Impuls- bzw. Einschaltdauer
  3. Ausschaltdauer
  4. Periodendauer T
  5. Zeitachse, in Sekunden
  6. die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer: f = 1/T
  7. „Tastverhältnis“

Der Begriff „Tastverhältnis“ ist nicht einheitlich definiert.
Im Allgemeinen versteht man darunter das Verhältnis von Einschaltdauer (2) zur Periodendauer (4).
Das Tastverhältnis wird als Zahl zwischen 0 und 1 oder als Prozentwert zwischen 0% und 100% angegeben.
Manche Oszilloskope, wie auch im nebenstehenden Beispiel, zeigen das Tastverhältnis „auf dem Kopf stehend“ an, d. h. die Ausschaltdauer (3) bezogen auf die Periodendauer (4).

Getaktete Signale sind relativ unempfindlich gegen Störungen. Durch Störungen im Signalfluss, z. B. durch
Korrosion oder Feuchtigkeit an den Steckverbindungen, kann sich die Spannungshöhe (8) ändern.
Die eigentliche Information „Tastverhältnis“ oder „Frequenz“ wird dadurch aber nicht beeinflusst.

Video 3: Störungen wirken sich nicht auf die übertragene Information aus.

In der Automobiltechnik sind Frequenzen von 100 Hz üblich. Dies entspricht 100 Perioden pro Sekunde.
Signalformen mit diesen hohen Frequenzen können nur in einem Oszilloskopbild aufgelöst werden.