3.  Messen & Prüfen am Luftmassenmesser

Fehldiagnosen aufgrund von nicht geeigneten Messmitteln und mangelndem "Know-how" führen in die Irre! Fehldiagnose vorprogrammiert!

Vorsicht beim Prüfen und Messen des Luftmassenmessers!

Prüfschaltungen für Luftmassenmesser mit einer Referenzspannung von 5 Volt und einem Standard-Spannungsregler vom Typ 7805 sind zum Scheitern verurteilt !!

Leider kursieren unter Fachkreisen, sowie im Web immer wieder Aussagen, wie  Luftmassenmesser überprüft werden können. Prüfschaltungen auf der Basis eines gewöhnlichen Spannungsreglers vom Typ 7805 und einem gewöhnlichen Multimeter! Beide Bauteile beinhalten Fehlerquellen, die in der Praxis zwangsläufig zu einer Fehldiagnose führen! An mehr als 40% der „defekten“, zurückgesendeten Luftmassenmesser, ist lt. Hersteller kein Defekt vorhanden!

 

Aussagen wie, „Zündung an, an Pin 5 die Signalspannung messen, sollte 0,98V bis 1,02V im Ruhezustand betragen, fertig“. LMM in Ordnung!

 

Frage: Was ist mit der Referenzspannung?   Beträgt diese genau 5 Volt?

 

Weicht die Referenzspannung nur um 50mV ab, weil die Ursache im Steckanschluss oder im Steuergerät liegt, würde man den LMM als defekt diagnostizieren! Hier nun „vereinfacht“ dargestellt, ein paar Gedankengänge zur „Prüfung“ des LMM und der daraus entstehenden Fehler.

 

Beispiel:

 

Der Hersteller eines Luftmassenmessers gibt z.B. bei geschlossenem (luftdichtem) LMM einen Referenzwert von 0,980V und 1,02 Volt vor. Eine der beiden Spannungen zum LMM (5V) ist eine sogenannte Referenzspannung die relativ präzise ihren Wert hält, während bei der zweiten Spannung von 12 V, keine hohe Präzision gefordert wird.

Die Entscheidung Gut/Schlecht soll nun in einem Bereich von +/- 20mV gefällt werden! Liegt der Wert bereits ein paar Millivolt über 1,020 Volt, muss der LMM erneuert werden, ein paar Millivolt darunter ist er noch in Ordnung!  

 

Sehen wir uns zuerst eine im Web (und auch in der Presse) vorgeschlagene „Referenzspannungsquelle“ an. Diese besteht aus einem gewöhnlichen Spannungsregler IC vom Typ 7805. Wer sich schon mal mit dem Datenblatt (am Ende des Artikels)  eines solchen Bauteils beschäftigt hat muss leider zugeben, dass der Wert von 5V nur ein Mittelwert dieser Serie ist. Die gefertigten  Bauteile dieses Typs liegen in einem Bereich von 4,80V und 5,2V, dennoch werden diese Bauteile als 5 Volt Spannungsregler verkauft!

 

Sie haben natürlich Glück!   

Sie haben einen der wenigen präzisen „7805“ aus dieser Serie gekauft, die genau 5,000 Volt haben!?  :-)

 

Der Fehlerbereich kann bei dieser Art von „Prüfschaltung“, mit dem Typ 7805, schon bei +/- 200 mV (lt. Datenblatt) liegen!

 

Multimeter

 

Multimeter (die meisten jedenfalls) sollten jedes Jahr 1 x kalibriert werden was in der Regel auch auch in der Betriebsanleitung des Multimeters steht, die leider kein Mensch liest! Jedes Multimeter besitzt eine Messungenauigkeit, die je nach Qualität des Multimeters, in einem Bereich von etwa 0,05% bis etwa 0,3% vom Messbereichsendwert liegt!

 

Beispiel:

 

Im 2V Messbereich (drei Stellen hinter dem Komma!) und 0,2% liegt die Messungenauigkeit des gemessenen Wertes von etwa 1,000 Volt, bei +/- 4mV. Ach ja, beinahe hätte ich es vergessen, da gibt es noch die „Digits“! Das ist die letzte Stelle eines Multimeters die sich verändern kann.

Bei einigen hochwertigen Geräten liegt sie bei etwa +/- 1 Digit, bei qualitativ nicht so hochwertigen habe ich schon Werte von +/- 3-4 Digits gesehen. Unser Multimeter zeigt (ohne „Digit-Fehler“) z.B. einen Wert von 1,004 Volt an. Kommen jetzt 3 Digits hinzu beträgt der angezeigte Wert schon 1,007V an! Bei einer Toleranz von +/- 20 mV wären das schon 35% Messunsicherheit!! 

 

Als letztes stellt unser "toller Referenz-Spannungsregler" mit einer Toleranz von +/- 200 mV eine „Referenzspannung“ zur Verfügung.  Im Extremfall wird unser LMM mit 5,20 V oder mit 4,80V anstatt mit 5,00 Volt Spannung versorgt.  Bei einem Referenzspannungsunterschied (5V-Spannung) von nur +/-100mV, driftet die zu messende Signalspannung schon mal um ca. +/-25mV ab!!

 

Der Unterschied beträgt schon mal 4% mit der der LMM fälschlich versorgt wird. Der falsche Wert überträgt sich auch auf die Signalspannung und kann auch den Wert um ca. 4% verändern. Bei 1000mV wären das etwa +/- 40 mV!!  Messwerte aus der Praxis belegen dies. Das bedeutet, Sie brauchen nicht mehr Messen da der Wert schon aus dem Toleranzbereich läuft. LMM defekt!! Wenn wir jetzt noch das ein oder andere mV dazurechnen (Thermospannung, kapazitive Einstreuung in die Messleitung, Temperaturdrift usw.),  können schon tolle Messfehler entstehen.

 

Fazit:

 

Alle Fehlertoleranzen zusammengerechnet, können bei weitem die vorgegebene Toleranz des Herstellers überschreiten!!

 

Tja, wie man einen intakten LMM „totmessen“ kann!! Man benötigt nur ein paar falsche Informationen die in der Presse (aus Unkenntnis) veröffentlicht worden sind. Leider wurden allzu oft mit dieser Methode, defekte LMM als „Gut“ beurteilt und intakte LMM als „Schlecht“, was die Praxis leider gezeigt hat.

 

In der Vergangenheit hatte ich einen mit dieser „Prüfschaltung“ als „Gut“ befundenen LMM auf dem Labortisch liegen. Laut Fehlerspeicher war  dieser jedoch als defekt vom Steuergerät erkannt worden. Nur durch den Einsatz hochpräziser Voltmeter (6-stellige Auflösung) und einer professionellen Referenzspannungsquelle (Genauigkeit 4-Stellen hinter dem Komma) konnte zweifelsfrei der vom Steuergerät ausgegebene Defekt bestätigt werden.

 

Hinweis:       Auswirkung der Referenzspannung (5V) auf den Signalpegel

 

Eine Änderung der Referenzspannung um nur wenige mV wirkt sich auf den Signalpegel deutlich aus.

Nachfolgend ein Beispiel aus einer Messreihe eines defekten LMM*:

 

Referenzspannung:           4,900V           4,950V           5,000V           5,050V           5,100V

Signalspannung:               1,069V           1,078V           1,093V           1,104V           1,113V                                 

                                             24mV                                     0                                      20mV

 

*Das gleiche Verhalten lässt sich bei einem intakten LMM feststellen!

 

Datenblatt 7800-Serie:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hinweis:

 

Eine „halbwegs“ brauchbare Referenzspannungsquelle, die für diese Zwecke ausreichend ist, lässt sich mit dem Baustein LT1021 DCN 8-5  (5,0V +/- 0,05%) realisieren, den es im Handel für ein paar Euro zu kaufen gibt.  Der Toleranzbereich dieser Referenzspannungsquelle bewegt sich lt. Datenblatt zw. 4,9975 und 5,0025V !!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

So, jetzt fehlt nur noch ein präzises Voltmeter (bitte keines aus dem Baumarkt!), dann kann der LMM überprüft werden.

 

Eine fertige Referenzspannungsquelle finden Sie hier.....