CH705142A1

CH705142A1 - Sensor module and uses thereof for detecting the rotational speed of a rotating object.

Info

Publication number: CH705142A1
Application number: CH01101/11A
Authority: CH
Inventors: Reiner Keller; Prof Guido Schuster; Reto Fluetsch
Original assignee: Insoric Ag
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2012-12-31
Also published as: CH705142B1; WO2013000865A1

Abstract

Bei einem Sensormodul zum Erfassen der Drehzahl eines rotierenden Objekts um eine gegenüber der Senkrechten geneigte Achse mit einem Beschleunigungsmesser (21), welcher auf ihn in einer Messrichtung einwirkende Beschleunigungen in ein elektrisches Signal umsetzt, sowie mit einem Microcontroller (22), einem Datenspeicher (23) und einer Schnittstelle (24) für einen Zugriff auf die im Datenspeicher (23) gespeicherten Daten, ist es erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Microcontroller (22) das von dem Beschleunigungsmesser (21) erzeugte Signal während einer Messphase abtastet, aus den ermittelten Abtastwerten durch Frequenzanalyse Drehzahlwerte berechnet und diese im Datenspeicher (23) ablegt. Zum Erfassen der Drehzahl eines rotierenden Objekts wird der Sensormodul an dem Objekt zum Mitrotieren und so befestigt, dass die Messrichtung des Beschleunigungsmessers (21) nicht mit dessen geneigter Achsrichtung fluchtet. Der Sensormodul lässt sich insbesondere an der Nabe eines Kraftfahrzeugs befestigen. Aus den während einer Messfahrt mit dem Sensormodul gewonnen Drehzahlwerten lassen sich schliesslich durch nachträgliche Auswertung Leistungswerte des Antriebs des Kraftfahrzeugs ermitteln.In a sensor module for detecting the rotational speed of a rotating object about an axis inclined with respect to the vertical with an accelerometer (21), which converts accelerations acting on it in a measuring direction into an electrical signal, and with a microcontroller (22), a data memory (23 ) and an interface (24) for access to the data stored in the data memory (23), it is provided according to the invention that the microcontroller (22) scans the signal generated by the accelerometer (21) during a measurement phase from the determined samples Frequency analysis calculates speed values and stores them in the data memory (23). For detecting the rotational speed of a rotating object, the sensor module is attached to the object for rotation and fixed so that the measuring direction of the accelerometer (21) is not aligned with its inclined axial direction. The sensor module can be fastened in particular to the hub of a motor vehicle. From the rotational speed values obtained during a test drive with the sensor module, power values of the drive of the motor vehicle can finally be determined by subsequent evaluation.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensormodul und Verwendungen dieses Sensormoduls zum Erfassen der Drehzahl eines rotierenden Objekts um eine gegenüber der Senkrechten geneigte Achse mit einem Beschleunigungsmesser, welcher auf ihn in einer Messrichtung einwirkende Beschleunigungen in ein elektrisches Signal umsetzt, sowie mit einem Microcontroller, einem Datenspeicher und einer Schnittstelle für einen Zugriff auf die im Datenspeicher gespeicherten Daten. The present invention relates to a sensor module and uses of this sensor module for detecting the rotational speed of a rotating object about an axis inclined relative to the vertical axis with an accelerometer, which converts acting on it in a measuring direction accelerations in an electrical signal, and with a microcontroller, a data store and an interface for accessing the data stored in the data store.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Ein solches Sensormodul ist aus CH 681 931 bekannt, wobei mit dem Sensormodul vor allem Radumdrehungszahlen von Kraftfahrzeugen während eines längeren Zeitraums ermittelt werden. Der Sensormodul wird hierzu an dem Rad mit Achsabstand mitrotierend und bezüglich der Messrichtung des Beschleunigungsmessers so ausgerichtet befestigt, dass bei der Raddrehung die Erdbeschleunigung zyklisch variierend auf den Beschleunigungsmesser in der Messrichtung einwirkt und dieser zudem Zentrifugalbeschleunigungen unterliegt. Aus der zyklischen Variation der Erdbeschleunigung werden die Radumdrehungszahlen ermittelt. Die momentane Drehzahl wird aus der Zentrifugalbeschleunigung ermittelt und zur Steuerung eines Filters für das von dem Beschleunigungsmesser erzeugte elektrische Signal verwendet, dem zum Teil erhebliche, durch Vibrationen erzeugte Beschleunigungen überlagert sind. Such a sensor module is known from CH 681 931, being determined with the sensor module especially Radumdrehungszahlen of motor vehicles during a longer period. For this purpose, the sensor module is co-rotating on the wheel with axial spacing and aligned with respect to the measuring direction of the accelerometer such that during acceleration the acceleration of gravity acts cyclically varying on the accelerometer in the measuring direction and this is also subject to centrifugal accelerations. From the cyclic variation of the gravitational acceleration, the wheel revolutions are determined. The instantaneous speed is determined from the centrifugal acceleration and used to control a filter for the electrical signal generated by the accelerometer, which are superimposed in part considerable, accelerations generated by vibrations.

[0003] Die Leistung von Kraftfahrzeugantrieben wird üblicherweise vom Hersteller bestimmt und in den Fahrzeugpapieren angegeben. Eine Überprüfung dieser Angaben ist schwierig und ist, ohne aufwendige Manipulationen an dem Fahrzeug praktisch nur auf sogenannten Rollenprüfständen möglich. Mit diesen wird unter anderem die Drehzahl der angetriebenen Räder in verschiedenen, Beschleunigungs- und Auslaufphasen umfassenden Fahrsituationen registriert. Bei den Rollenprüfständen handelt es sich jedoch um teure Anlagen, die aus diesem Grund nicht sehr verbreitet sind. Eine Leistungsmessung findet deshalb nur selten statt. Für Garagen oder auch für Zulassungsstellen wäre eine einfache Leistungsermittlung jedoch wünschenswert. Auch die Polizei könnte hiervon profitieren, um beispielsweise bei Kontrolle unzulässig getunte Fahrzeuge zu ermitteln. The performance of motor vehicle drives is usually determined by the manufacturer and specified in the vehicle documents. A review of this information is difficult and is possible without complex manipulation of the vehicle practically only on so-called chassis dynamometers. With these, among other things, the rotational speed of the driven wheels is registered in different, acceleration and coasting phases comprehensive driving situations. However, the chassis dynamometers are expensive systems that are not very common for this reason. A power measurement therefore rarely takes place. For garages or for registration agencies, a simple performance determination would be desirable. The police could also benefit from this, for example, to identify illegally tuned vehicles when inspected.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es anzugeben, wie eine Leistungsermittlung von Kraftfahrzeugantrieben einfach und kostengünstig sowie weitgehend ortsunabhängig durchführbar ist und dazu erforderliche, auch anderweitig verwendbare Ausrüstung zur Verfügung zu stellen. The object of the invention is to provide how a performance determination of motor vehicle drives is simple and inexpensive and largely independent of location feasible and required to provide otherwise usable equipment available.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Sensormodul der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor, welcher demnach dadurch gekennzeichnet ist, dass der Microcontroller das von dem Beschleunigungsmesser erzeugte Signal während einer Messphase abtastet, aus den ermittelten Abtastwerten durch Frequenzanalyse Drehzahlwerte berechnet und diese im Datenspeicher ablegt. To solve this problem, the invention proposes a sensor module of the type mentioned above with the features of claim 1, which is therefore characterized in that the microcontroller scans the signal generated by the accelerometer during a measurement phase, from the determined samples by frequency analysis Calculates speed values and stores them in the data memory.

[0006] Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Sensormoduls sind in den Ansprüchen 2-8 angegeben. Danach tastet der Microcontroller das Signal des Beschleunigungsmessers mit einer Frequenz von 1/5 sec - 1/20 sec, vorzugsweise von 1/10 sec, ab. Pro Abtastwert berechnet der Microcontroller je einen Drehzahlwert, den er im Datenspeicher ablegt. Der Datenspeicher ist so gross bemessen, dass er die Drehzahlwerte einer Messphase von wenigstens 5 min, vorzugsweise wenigstens 10 min und weiter vorzugsweise von wenigstens 15 min aufnehmen kann. Preferred embodiments of the sensor module according to the invention are specified in claims 2-8. Thereafter, the microcontroller samples the signal of the accelerometer with a frequency of 1/5 sec - 1/20 sec, preferably of 1/10 sec, from. The microcontroller calculates one speed value per sample, which it stores in the data memory. The data memory is dimensioned so that it can record the rotational speed values of a measurement phase of at least 5 minutes, preferably at least 10 minutes and more preferably at least 15 minutes.

[0007] Weiter weist im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsformen der Sensormodul ein Gehäuse auf, in dem alle Komponenten sowie eine lokale Stromversorgung angeordnet sind. Das Gehäuse ist vorzugsweise scheibenförmig mit einer Dicke kleiner als 1.5 cm, und insbesondere kreisscheibenförmig, vorzugsweise mit einem Durchmesser kleiner als 5 cm. Der Beschleunigungsmesser ist in dem Gehäuse so angeordnet, dass er Beschleunigungen in einer zu wenigstens einer Flachseite des Gehäuses parallelen Richtung misst. Further, in the context of these preferred embodiments, the sensor module on a housing in which all components and a local power supply are arranged. The housing is preferably disk-shaped with a thickness of less than 1.5 cm, and in particular circular disk-shaped, preferably with a diameter smaller than 5 cm. The accelerometer is disposed in the housing so as to measure accelerations in a direction parallel to at least one flat side of the housing.

[0008] Die lokale Stromversorgung kann eine Batterie oder einen aufladbaren Akku umfassen. The local power supply may include a battery or a rechargeable battery.

[0009] Die Schnittstelle ist vorzugsweise für den Anschluss eines Verbindungskabels ausgebildet und mit einem Stecksockel versehen. The interface is preferably designed for the connection of a connecting cable and provided with a plug-in base.

[0010] Erfindungsgemäss verwendet zum Erfassen der Drehzahl eines rotierenden Objekts um eine gegenüber der Senkrechten geneigte Achse wird der erfindungsgemässe Sensormodul gemäss Anspruch 9, indem er an dem Objekt zum Mitrotieren und weiter so befestigt wird, dass die Messrichtung des Beschleunigungsmessers nicht mit der Achsrichtung fluchtet. Durch das Mitrotieren mit dem rotierenden Objekt in dieser Ausrichtung um die gegenüber der Senkrechten geneigte Rotationsachse des Objektes wirkt die Erdbeschleunigung zyklisch variierend auf den Beschleunigungsmesser in dessen Messrichtung ein. Die zyklisch variierende Komponente der Erdbeschleunigung ist dadurch in dem von dem Beschleunigungsmesser erzeugten Signal enthalten, wobei dieser Komponente in der Regel weitere Komponenten überlagert sind, welche insbesondere durch Stösse und Vibrationen, aber auch durch Zentrifugalbeschleunigungen sowie durch Beschleunigungen zur Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl verursacht werden. Durch Abtasten des Signals sowie durch eine Frequenzanalyse (Fourieranalyse) auf Basis jeweils einer gewissen Anzahl von Abtastwerten lässt sich jedoch die Komponente der Erdbeschleunigung herausfiltern und bezüglich ihrer Frequenz bestimmen. Die Absolutwerte des analysierten Signals und seiner Komponenten spielen dabei keine Rolle und gehen in das Ergebnis nicht ein. Die ermittelten Frequenzwerte werden als Drehzahlwerte im Datenspeicher einzeln abgelegt. Die Signalabtastung sowie die Frequenzanalyse mit Berechnung der Drehzahlwerte werden vom Microcontroller in Echtzeit ausgeführt. According to the invention used for detecting the rotational speed of a rotating object about an axis inclined relative to the vertical sensor module according to claim 9, by being attached to the object for co-rotation and further so that the measuring direction of the accelerometer is not aligned with the axial direction , By co-rotating with the rotating object in this orientation about the axis of rotation of the object inclined relative to the vertical, the gravitational acceleration acts cyclically varying on the accelerometer in its measuring direction. The cyclically varying component of the gravitational acceleration is thereby contained in the signal generated by the accelerometer, which components are usually superimposed on other components, which are caused in particular by shocks and vibrations, but also by centrifugal accelerations and accelerations to increase or decrease the speed , By sampling the signal as well as by a frequency analysis (Fourier analysis) based on a certain number of samples, however, the component of the gravitational acceleration can be filtered out and determined with regard to its frequency. The absolute values of the analyzed signal and its components are irrelevant and are not included in the result. The determined frequency values are stored individually as speed values in the data memory. The signal sampling as well as the frequency analysis with calculation of the speed values are executed by the microcontroller in real time.

[0011] Die für die Drehzahlbestimmung aus der zyklisch variierenden Erdbeschleunigung nicht erforderliche, durch Zentrifugalbeschleunigungen verursachte Komponente im analysierten Signal lässt sich durch Befestigen des Sensormoduls im Drehzentrum des Objektes zumindest weitgehend eliminieren. Eine derartige Anbringung ist deshalb im Rahmen der erfindungsgemässen Verwendung bevorzugt. The not required for the speed determination from the cyclically varying gravitational acceleration, caused by centrifugal component in the analyzed signal can be at least largely eliminated by attaching the sensor module in the center of rotation of the object. Such attachment is therefore preferred within the scope of the inventive use.

[0012] Zumindest wenn, wie ebenfalls bevorzugt, der Sensormodul ein scheibenförmiges Gehäuse aufweist kann dieses einfach mit einem vorzugsweise wieder ablösbaren Klebestreifen, an dem rotierenden Objekt befestigt werden. At least if, as also preferred, the sensor module has a disk-shaped housing this can be easily attached to the rotating object with a preferably removable again adhesive strip.

[0013] Im Rahmen einer erfindungsgemässen Verwendung des erfindungsgemässen Sensormoduls werden Drehzahlwerte von einem rotierenden Objekt während einer Messphase von typisch einigen Minuten Dauer ermittelt. Danach werden die ermittelten und im Datenspeicher abgelegten Drehzahlwerte über die Schnittstelle in eine Datenverarbeitungsanlage übertragen und dort weiter ausgewertet. In the context of an inventive use of the inventive sensor module speed values are determined by a rotating object during a measurement phase of typically a few minutes duration. Thereafter, the determined and stored in the data memory speed values are transmitted via the interface in a data processing system and further evaluated there.

[0014] Bei einer bevorzugten Verwendung des erfindungsgemässen Sensormoduls ist das rotierende Objekt das Rad eines Kraftfahrzeugs. Hier kann der Sensormodul einfach aussenseitig auf dessen Nabe, befestigt werden. Während der Messphase wird das Kraftfahrzeug auf einer möglichst ebenen Strecke ggf. mehrfach beschleunigt und auslaufen gelassen. Nach Übertragung der dabei gewonnen Drehzahlwerte in eine Datenverarbeitungsanlage können aus diesen Werten, wie bei Rollenprüfständen üblich, Leistungswerte des Antriebs des Kraftfahrzeugs errechnet werden. Bei dieser Verwendung ersetzt der erfindungsmässe, sehr klein und kostengünstig herstellbare, mitführbare und dadurch damit praktisch überall einsetzbare Sensormodul den teuren, ortsgebundenen Rollenprüfstand. Als Datenverarbeitungsanlage zur Auswertung der Drehzahlwerte genügt ein handelsüblicher Notebook-Computer. In a preferred use of the inventive sensor module, the rotating object is the wheel of a motor vehicle. Here the sensor module can simply be fastened on the outside of its hub. During the measuring phase, the motor vehicle may be accelerated and coasted several times on a route that is as flat as possible. After transmission of the speed values obtained in this case to a data processing system, it is possible to calculate power values of the drive of the motor vehicle from these values, as is usual with roller dynamometers. In this use, the erfindungsmässe, very small and inexpensive to produce, mitführbare and thus thus practically everywhere usable sensor module replaces the expensive, localized chassis dynamometer. As a data processing system for the evaluation of the speed values, a commercially available notebook computer is sufficient.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

[0015] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>einen erfindungsgemässen Sensormodul in einer Explosionsdarstellung; <tb>Fig. 2<sep>das Signal des Beschleunigungsmessers eines an einem Kraftfahrzeugrad befestigten solchen Sensormoduls während einer Messphase/Testfahrt; <tb>Fig. 3<sep>Drehzahlen, die mit einem erfindungsgemässen, an einem Kraftfahrzeugrad auf dessen Nabe befestigten Sensor anlässlich eines Tachotests auf einem Prüfstand ermittelt wurden; <tb>Fig. 4<sep>unter a) und b) Drehzahldiagramme von zwei weiteren Testfahrten; und <tb>Fig. 5<sep>aus diesen ermittelte Leitungsmesskurven.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it: <Tb> FIG. 1 <sep> an inventive sensor module in an exploded view; <Tb> FIG. 2 <sep> the signal of the accelerometer of such a sensor module attached to a motor vehicle wheel during a measurement phase / test drive; <Tb> FIG. 3 <sep> rotational speeds which were determined with a sensor according to the invention, which was fastened to a motor vehicle wheel on its hub, on the occasion of a tacho test on a test bench; <Tb> FIG. 4 <sep> under a) and b) Speed diagrams of two further test drives; and <Tb> FIG. 5 <sep> from these determined line measuring curves.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0016] Der Sensormodul von Fig. 1weist ein kreisscheibenfömiges Gehäuse 10 mit einer vorderen Flachseite 11 und einer hinteren Flachseite 12 auf. Letztere ist als Deckel ausgebildet. Die vorderen und hinteren Kanten zwischen den beiden Flachseiten und der Zylindermantelfläche 13 sind abgerundet. Das Gehäuse weist einen Durchmesser von 42 mm, eine Dicke von 12 mm auf. Die Kanten haben einen Radius von 2.5 mm. The sensor module of FIG. 1 has a kreisscheibenfömiges housing 10 with a front flat side 11 and a rear flat side 12. The latter is designed as a lid. The front and rear edges between the two flat sides and the cylinder surface 13 are rounded. The housing has a diameter of 42 mm, a thickness of 12 mm. The edges have a radius of 2.5 mm.

[0017] 20 bezeichnet eine mit ihrer Ebene parallel zu den beiden Flachseiten 11 und 12 des Gehäuses 10 angeordnete, ebenfalls kreisscheibenförmige Leiterplatte, auf der mehrere elektronische Komponenten befestigt und untereinander elektrisch verbunden sind. Im Zentrum der Leiterplatte 20 ist ein Beschleunigungsmesser 21 in Form eines integrierten Halbleiterchips angebracht. Dieser ermittelt Beschleunigungen in drei zueinander senkrechten Richtungen, von denen zwei parallel zur Ebene der Leiterplatte 20 und damit auch parallel zu den beiden Flachseiten 11 und 12 des Gehäuses ausgerichtet sind. Die dritte Richtung ist in Axialrichtung der Leiterplatte 20 und damit auch des Gehäuses 10 sowie dessen Flachseiten 11 und 12 ausgerichtet. Verwertet wird nur das Signal aus einer der beiden Richtungen parallel zur Leiterplatte 20. Die Signalverwertung erfolgt durch periodisches Abtasten durch einen Microcontroller 22, der aus den Abtastwerten in Echtzeit Drehzahlwerte berechnet und diese in einem Datenspeicher 23 in Form eines EEPROMs ablegt. Die Abtastrate liegt im Bereich von 1/5 sec - 1/20 sec, vorzugsweise bei 1/10 sec. 20 denotes a arranged with its plane parallel to the two flat sides 11 and 12 of the housing 10, also circular disc-shaped printed circuit board, are mounted on the plurality of electronic components and electrically connected to each other. In the center of the printed circuit board 20, an accelerometer 21 is mounted in the form of an integrated semiconductor chip. This determines accelerations in three mutually perpendicular directions, two of which are aligned parallel to the plane of the circuit board 20 and thus parallel to the two flat sides 11 and 12 of the housing. The third direction is aligned in the axial direction of the printed circuit board 20 and thus also of the housing 10 and its flat sides 11 and 12. Only the signal from one of the two directions is utilized parallel to the printed circuit board 20. The signal is exploited by periodic sampling by a microcontroller 22 which calculates speed values from the sampled values in real time and stores them in a data memory 23 in the form of an EEPROM. The sampling rate is in the range of 1/5 sec - 1/20 sec, preferably 1/10 sec.

[0018] Auf der Leiterplatte 20 ist noch der Stecksockel 24 einer USB-Schnittstelle angeordnet, welcher durch eine Öffnung 14 in der Zylindermantelfläche 13 des Gehäuses 10 von aussen zugänglich ist. Über diese Schnittstelle und ein daran angeschlossenes Kabel können die in dem Datenspeicher 23 enthaltenen Daten ausgelesen und beispielsweise in eine externe Datenverarbeitungsanlage (Notebook) übertragen werden. On the circuit board 20 is still the socket 24 of a USB interface arranged, which is accessible through an opening 14 in the cylinder jacket surface 13 of the housing 10 from the outside. About this interface and a cable connected to it, the data contained in the data memory 23 can be read and transmitted, for example, in an external data processing system (notebook).

[0019] Des Weiteren werden von der Leiterplatte mehrere Leuchtdioden 25 getragen, die durch eine Öffnung 15 in der vorderen Flachseite 11 von aussen sichtbar sind und verschiedene Betriebszustände des Sensormoduls wie An (On), Aufnahme (Record), Laden (Charge) und Fehler (Error) signalisieren. 26 bezeichnet einen ebenfalls mit der Leiterplatte 20 verbundenen Ein/Aus-Schalter, der durch eine Öffnung 16 in der Zylindermantelfläche 13 des Gehäuses 10 bedienbar ist. Furthermore, a plurality of LEDs 25 are supported by the circuit board, which are visible through an opening 15 in the front flat side 11 from the outside and various operating states of the sensor module such as on (On), recording, charge (batch) and errors (Error) signal. 26 denotes an also connected to the circuit board 20 on / off switch, which is operable through an opening 16 in the cylinder jacket surface 13 of the housing 10.

[0020] 30 bezeichnet einen Montagering für die Leiterplatte 20 im Gehäuse 10, der auch einen Akku 40 für die Stromversorgung des Sensormoduls aufnimmt. Bei 26.1 und 26. 2 handelt sich um ein Zwischenstück und eine Abdeckkappe für den Schalter 26. 50 bezeichnet eine transparente Schutzfolie für die LEDs. 30 denotes a mounting ring for the circuit board 20 in the housing 10, which also receives a battery 40 for the power supply of the sensor module. In 26.1 and 26. 2 is an adapter and a cap for the switch 26. 50 denotes a transparent protective film for the LEDs.

[0021] Aufgrund seiner geringen Grösse und seiner beschriebenen Form kann der Sensormodul für eine Messphase mit seiner rückseitigen Flachseite 12 mit einem Klebestreifen aussenseitig an der Nabe eines Kraftfahrzeugrades befestigt werden. Geeignete Klebestreifen sind beispielsweise sogenannte Powerstrips von Tesa (Marke), welche eine hohe Haltkraft haben und sich nach der Messphase durch Langziehen rückstandsfrei wieder ablösen lassen. Durch die beschriebene Orientierung des Beschleunigungsmessers 21 im Gehäuse 10 rotiert dessen für die Messung verwendete Richtung mit der Raddrehung in einer Vertikalebene. Die Erdbeschleunigung wirkt sich dadurch zyklisch auf das Messsignal aus. Due to its small size and its described shape, the sensor module for a measurement phase with its rear flat side 12 can be attached to the outside of the hub of a motor vehicle wheel with an adhesive strip. Suitable adhesive strips are, for example, so-called power strips from Tesa (trademark), which have a high holding power and can be detached again without residue after the measuring phase by pulling on them. Due to the described orientation of the accelerometer 21 in the housing 10, the direction used for the measurement rotates with the wheel rotation in a vertical plane. The gravitational acceleration thus has a cyclical effect on the measuring signal.

[0022] Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Beschleunigungssignal S, wie es von einem Beschleunigungssensor während einer Messfahrt erzeugt wird, der in einem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten und an einem Kraftfahrzeugrad angebrachten Sensormodul enthalten ist. Das Signal S zeigt erkennbar starke Schwankungen über der Zeitachse, welche vor allem durch die während der Messfahrt auftretenden Stösse und Vibrationen verursacht werden. Dennoch ist es möglich, durch eine geeignete Frequenzanalyse die durch die Erdbeschleunigung verursache Komponente herauszufiltern und ihre Frequenz entsprechend der Drehzahl des Rades zu bestimmen. Fig. 2 shows an example of an acceleration signal S generated by an acceleration sensor during a measuring run included in a sensor module formed as described above and attached to a vehicle wheel. The signal S shows noticeable strong fluctuations over the time axis, which are mainly caused by the bumps and vibrations occurring during the test drive. Nevertheless, it is possible to filter out by a suitable frequency analysis caused by the acceleration of gravity component and to determine their frequency according to the speed of the wheel.

[0023] Fig. 3 zeigt Drehzahlen, die mit einem erfindungsgemässen, an einem Kraftfahrzeugrad auf dessen Nabe befestigten Sensor anlässlich eines Tachotests auf einem Prüfstand ermittelt wurden. Die Drehzahlen sind hier über den Radumfang in eine Geschwindigkeit in km/h umgerechnet. Zur Ermittlung der dargestellten Kurve wurde pro 1/10 sec jeweils ein Wert von dem Beschleunigungssignal abgetastet und mit der gleichen Rate jeweils ein Drehzahlwert berechnet. Fig. 3 zeigt einige mit dem Prüfstand ermittelte Geschwindigkeiten zum Vergleich. Die Übereinstimmung der mit den unterschiedlichen Messverfahren ermittelten Geschwindigkeiten ist sehr gut. Fig. 3 shows speeds, which were determined with an inventive, attached to a motor vehicle wheel on the hub sensor on the occasion of a tacho test on a test bench. The speeds are converted over the circumference of the wheel into a speed in km / h. In order to determine the curve shown, in each case one value of the acceleration signal was sampled per 1/10 sec and a speed value was calculated in each case at the same rate. Fig. 3 shows some determined with the test bench speeds for comparison. The agreement of the velocities determined with the different measuring methods is very good.

[0024] Fig. 4 zeigt unter a) und b) Drehzahl-/bzw. Geschwindigkeitsdiagramme von zwei Testfahrten, während denen das Kraftfahrzeug beschleunigt und wieder auslaufen gelassen wurde. Die Dauer der Testfahrten beträgt typisch einige Minuten. Fig. 4 shows under a) and b) speed / or. Speed diagrams of two test drives during which the motor vehicle was accelerated and coasted again. The duration of the test drives is typically a few minutes.

[0025] Bei solchen Testfahrten wird das Kraftfahrzeug beispielsweise im 2. und/oder im dritten Gang beschleunigt bis die Motordrehzahl an den auf den Armaturen rot gekennzeichneten Bereich gelangt. Eine gute Ausgangsgeschwindigkeit ist ca. 35 km/h. During such test drives, the motor vehicle is accelerated, for example, in the second and / or in third gear until the engine speed arrives at the area marked red on the valves. A good starting speed is about 35 km / h.

[0026] Auf flacher Strecke wird das Kraftfahrzeug aus konstanter Geschwindigkeit bei z.B. 80 km/h, also konstanter Drehzahl des Motors, ausgekuppelt und auslaufen gelassen. Hierbei genügt es solange zu messen, bis die Geschwindigkeit des Fahrzeugs um ca. 20 - 30 km/h abgefallen ist. On a flat stretch, the motor vehicle is driven from constant speed at e.g. 80 km / h, so constant speed of the engine, disengaged and run out. Here it is sufficient to measure until the speed of the vehicle has dropped by approx. 20-30 km / h.

[0027] Fig. 5 zeigt aus den Geschwindigkeitsdiagrammen im Rahmen einer späteren Datenauswertung berechnete Leistungskurven des Kraftfahrzeugs. Vorteilhaft bei der Ermittlung der Leistungskurven mit einem erfindungsgemässen Sensormodul ist, dass während der Testfahrt auch der Luftwiderstand in die Messung mit eingeht. Bei der Ermittlung der Leistungskurven auf einem Rollenprüfstand muss dieser Effekt rechnerisch berücksichtigt werden, wobei man in der Regel auf die Angaben des Herstellers zum Luftwiderstandsbeiwert (CW-Wert) des Kraftfahrzeugs angewiesen ist. FIG. 5 shows power curves of the motor vehicle calculated from the speed diagrams during a later data evaluation. An advantage in determining the performance curves with a sensor module according to the invention is that the air resistance also enters the measurement during the test drive. When determining the performance curves on a chassis dynamometer, this effect must be taken into account mathematically, whereby one usually depends on the manufacturer's information on the coefficient of drag (CW value) of the motor vehicle.

[0028] Der erfindungsgemässe Sensormodul kann ausser für den vorbeschriebenen Zweck auch anderweitig zu einer Drehzahlmessung eingesetzt werden, wobei seine geringe Grösse seine Befestigung an der Vielzahl unterschiedlicher rotierender Objekte ermöglicht. The sensor module according to the invention can be used for speed measurement other than for the purpose described above, with its small size allows its attachment to the large number of different rotating objects.

BEZEICHNUNGSLISTENAME LIST

[0029] <tb>10<sep>Gehäuse <tb>11<sep>vordere Flachseite <tb>12<sep>hintere Flachseite <tb>13<sep>Zylindermantelfläche <tb>15<sep>Öffnung in der vorderen Flachseite <tb>16<sep>Öffnung in der Zylindermantelfläche <tb>20<sep>Leiterplatte <tb>21<sep>Beschleunigungsmesser <tb>22<sep>Microcontroller <tb>23<sep>Datenspeicher <tb>24<sep>Stecksockel <tb>25<sep>Leuchtdioden <tb>26<sep>Ein/Aus-Schalter <tb>26.1<sep>Zwischenstück <tb>26.2<sep>Abdeckkappe <tb>30<sep>Montagering <tb>40<sep>Akku <tb>S<sep>elektrisches Signal[0029] <Tb> 10 <sep> Housing <tb> 11 <sep> front flat side <tb> 12 <sep> rear flat side <Tb> 13 <sep> cylinder surface <tb> 15 <sep> Opening in the front flat side <tb> 16 <sep> Opening in the cylinder surface <Tb> 20 <sep> PCB <Tb> 21 <sep> Accelerometers <Tb> 22 <sep> microcontroller <Tb> 23 <sep> data storage <Tb> 24 <sep> socket <Tb> 25 <sep> LEDs <Tb> 26 <sep> On / Off Switch <Tb> 26.1 <sep> adapter <Tb> 26.2 <sep> cap <Tb> 30 <sep> mounting ring <Tb> 40 <sep> Battery <tb> S <sep> electrical signal

Claims

A sensor module for detecting the rotational speed of a rotating object about an axis inclined with respect to the vertical with an accelerometer (21), which converts accelerations acting on it in a measuring direction into an electrical signal (S), and with a microcontroller (22) Data memory (23) and an interface (24) for access to the data stored in the data memory (23) data, characterized in that the microcontroller (22) from the accelerometer (21) generated signal (S) scans during a measurement phase, from Calculated speed values of the determined samples by frequency analysis and stores them in the data memory (23).

2. Sensor module according to claim 1, characterized in that the microcontroller (22) the signal (S) with a frequency of 1/5 sec - 1/20 sec, preferably of 1/10 sec, scans.

3. Sensor module according to one of claims 1 or 2, characterized in that the microcontroller (22) per sample calculated a speed value and stores in the data memory (23).

4. Sensor module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the data memory (23) is dimensioned so large that it can record the rotational speed values of a measuring phase of at least 5 minutes, preferably at least 10 minutes and more preferably at least 15 minutes.

5. Sensor module according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a housing (10) in which all components (20 - 24) and a local power supply (40) are arranged.

6. Sensor module according to claim 5, characterized in that the housing (10) disc-shaped, preferably with a thickness less than 1.5 cm, and in particular circular disk-shaped, preferably with a diameter smaller than 5 cm, and that the accelerometer (21) accelerations in one to a flat side (11, 12) of the housing (10) parallel direction measures.

7. Sensor module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the local power supply comprises a battery or a rechargeable battery (40).

8. Sensor module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the interface (24) is designed for the connection of a connecting cable.

9. Use of the sensor module according to one of claims 1 to 8 for detecting the rotational speed of a rotating object about an axis inclined relative to the vertical, characterized in that it is attached to the object for co-rotation and fixed so that the measuring direction of the accelerometer (21) not aligned with the axial direction.

10. Use according to claim 9, characterized in that the sensor module is fastened in the center of rotation of the object.

11. Use according to one of claims 9 or 10, characterized in that the sensor is attached by gluing to the object, preferably with a removable adhesive strip.

12. Use according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the data memory (23) stored, determined during a measurement phase speed values are transmitted after the measurement phase via the interface (24) in a data processing system and further evaluated there.

13. Use according to one of claims 9 to 12, characterized in that the rotating object is the wheel of a motor vehicle and that the sensor module is mounted on the outside of the hub.

14. Use according to claims 12 and 13, characterized in that the motor vehicle is accelerated and allowed to coast during the measurement phase and that from the thereby determined rotational speed values in the further evaluation in the data processing system power values of the drive of the motor vehicle are determined.