Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Sensoren, Aktoren und Messwerterfassung

Sensoren und Aktoren an Traktor, Mähdrescher und Bagger: Signalbereiche, Proportionalventile mit PWM, Fehlerspeicher und Messen an Schnittstellen.

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Darum geht es

Moderne Land- und Baumaschinen erfassen mit Sensoren Drehzahlen, Drücke, Winkel, Kräfte, Abstände und die Geschwindigkeit über Grund. Viele Sensoren arbeiten mit 5 V Versorgung und geben ein Signal zwischen etwa 0,5 und 4,5 V aus; die Ränder bleiben frei, damit das Steuergerät Kurzschlüsse und Unterbrechungen erkennt. Andere liefern Stromsignale von 4 bis 20 mA, Frequenzen oder senden ihre Werte direkt über den Bus. Welcher Wert zu welchem Zustand gehört, steht im Werkstatthandbuch.

Die wichtigsten Aktoren sind Proportionalventile der Arbeitshydraulik, des Hubwerks und der Lenkung. Das Steuergerät taktet die Bordspannung mit einem PWM-Signal und regelt dabei den Spulenstrom, denn die Magnetkraft folgt dem Strom, während der Widerstand der Spule mit der Temperatur steigt. Ein überlagertes Dithersignal hält den Schieber leichtgängig. Nach dem Tausch von Ventilen und Sensoren müssen Kennwerte eingestellt oder Endlagen eingelernt werden.

Bei der Fehlersuche liefert das Diagnosesystem Fehlercode, Status, Häufigkeit und Umgebungsdaten. Der Code sagt, was das Steuergerät beobachtet hat, nicht welches Bauteil defekt ist. Darum wird an den Schnittstellen gemessen: Versorgung, Masse und Signal direkt am Sensorstecker, bei sporadischen Fehlern unter Betriebsbedingungen mit Wackeltest oder Oszilloskop. Erst wenn die Ursache belegt ist, wird getauscht, danach kalibriert, geprüft und dokumentiert.

Das solltest du dir merken

Ein Signal von 0,5 bis 4,5 V ist auch bei Druck null nie 0 V; 0 V oder 5 V deuten auf einen Leitungsfehler.
Proportionalventile werden über den Strom geregelt, nicht über die Spannung.
Der Fehlercode beschreibt die Beobachtung des Steuergeräts, die Ursache zeigt erst die Messung.
Nach jedem Tausch von Sensor oder Ventil kalibrieren oder einlernen und die Funktion prüfen.
Vor Arbeiten an der Hydraulik Ausrüstung ablegen und Druck abbauen, nie unter gehobenen Lasten arbeiten.

Formeln

Messwert eines Sensors mit 0,5 bis 4,5 V: $x = \frac{U - 0 , 5 V}{4 V} \cdot x_{ma x}$; $U$ gemessene Signalspannung, $x_{ma x}$ Messbereichsende, etwa der Höchstdruck in bar
Mittlerer Strom bei PWM: $I = \frac{t \cdot U}{R}$; $t$ Tastgrad als Dezimalzahl, $U$ Bordspannung, $R$ Spulenwiderstand

Typische Fehler in der Prüfung

Mit dem Bereich 0 bis 5 V statt 0,5 bis 4,5 V gerechnet.
Einen Sensor nur nach dem Fehlercode getauscht, ohne Versorgung, Masse und Leitung zu messen.
Nach dem Ventiltausch die Kennwerte nicht angepasst, sodass Bewegungen ruckartig einsetzen.

Tipps aus der Werkstatt

Sensor mit 0,5 bis 4,5 V: Druck null heißt 0,5 V, nicht 0 V. Steht 0 V oder 5 V im Messwertblock, zuerst Versorgung, Masse und Leitung am Stecker messen, dann erst den Sensor tauschen. Proportionalventile regelt das Steuergerät über den Strom, nach dem Tausch kalibrieren.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Sensoren, Aktoren und Messwerterfassung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in (2014), Lernfeld 11 (Prüfen und Instandsetzen von komplexen Steuerungs- und Regelungssystemen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.