Die Wahl des richtigen Drehratensensors hängt oft von den detaillierten technischen Spezifikationen und den verfügbaren Modelloptionen ab. Dieser Artikel bietet eine umfassende Aufschlüsselung wichtiger Leistungskennzahlen – wie Reichweite, Empfindlichkeit, Geräuschentwicklung und Umwelteinflüsse – und vergleicht verschiedene Modelle, damit Entwickler und Einkäufer fundierte Entscheidungen treffen können.
Wichtige technische Spezifikationen
Parameterkategorie | Beschreibung | Typischer Wert/Bereich |
---|---|---|
Vollbereich (FSR) | Maximal messbare Winkelgeschwindigkeit | ±150°/s, ±200°/s, ±300°/s (benutzerdefiniert ±400°/s oder ±500°/s) |
Empfindlichkeit | Skalierungsfaktor (analog mV/°/s oder digital Zählwerte/°/s) | ≈0,67 mV/°/s oder 1 LSB/0,05°/s in digitaler Schnittstelle |
Bias (Nullraten-Ausgabe) | Ausgangsoffset bei 0 °/s | ≤±0,5°/s über –40 °C bis +125 °C |
Bias-Temperaturdrift | Bias-Änderung über den gesamten Temperaturbereich | ≤±0,5°/s |
Empfindlichkeitsdrift | Empfindlichkeitsänderung über den gesamten Temperaturbereich | ≤±2% FS über –40 °C bis +125 °C |
Rauschdichte | Geräuschpegel pro √Hz | ≤0,005°/s/√Hz |
Auflösung | Minimal erkennbare Winkelgeschwindigkeitsänderung | ≤0,01°/s |
Reaktionszeit (T90) | Zeit bis zum Erreichen von 90% des Endwertes nach der Schrittänderung | ≤10 ms |
Bandbreite | Effektiver Frequenzgang | DC–70 Hz (High-End: DC–100 Hz) |
Versorgungsspannung | Betriebsspannungsbereich | 8 V–16 V (12 V typisch für Personenkraftwagen; einige unterstützen 24 V) |
Energieaufnahme | Betriebsstrom bzw. Leistung | ≤25 mA / ≤300 mW |
Betriebstemperatur | Umgebungstemperatur für zuverlässigen Betrieb | –40 °C bis +125 °C |
Lagertemperatur | Temperaturgrenzen für Versand und Langzeitlagerung | –55 °C bis +150 °C |
Stoßfestigkeit | Maximale Stoßenergie, der das Gerät standhalten kann | ≥±100 g (6 ms Halbsinus) |
Vibrationsbewertung | Toleranz gegenüber zufälligen und sinusförmigen Schwingungen | ISO 16750-3 Rauschen (20 Hz–2000 Hz); 5 g sinusförmig |
Schutzart (IP) | Schutzklasse gegen Staub und Wasser | IP6X (Staub) / IPX6 (Spritzwasser) |
Schnittstellenprotokolle | Kommunikationsmethoden und Signalausgänge | Analogspannung (0,5 V–4,5 V), CAN 2.0B, LIN 2.2/2.0, SPI, I²C |
ECU-Kompatibilität | Gängige Fahrzeugbus- oder Diagnosestandards | CAN J1939, LIN J2602, OBD-II-kompatibel |
Tipp:
- Wählen Sie für autonomes Fahren oder High-End-Nutzfahrzeuge Varianten mit hoher Bandbreite (≥100 Hz) und extrem niedriger Rauschdichte (≤0,003°/s/√Hz).
- Versionen mit analogem Ausgang eignen sich für kostenbewusste Nachrüstinstallationen; digitale CAN/LIN-Versionen werden für die OEM-Integration bevorzugt.
Modellklassifizierungen und Funktionsunterschiede
- Nach Vollbereich (FSR)
- ±150°/s-Serie: Hohes Preis-Leistungs-Verhältnis für typische Pkw
- ±200°/s-Serie: Geeignet für sportliche Straßenfahrzeuge und leichte Nutzfahrzeuge
- ±300°/s-Serie: Ausgerichtet auf schwere Lkw, Busse und Extremgeschwindigkeitstests
- ±400°/s und ±500°/s Serie: Wird in der Forschung und Entwicklung für autonomes Fahren oder in speziellen Anwendungen unter extremen Bedingungen verwendet
- Nach Ausgabeschnittstelle
- Analoger Spannungsausgang: Standardmäßige 0,5 V–4,5 V-Zuordnung zu –FS–+FS; problemloses Lesen durch jeden analogen ECU-Eingang, beliebt im Low-End-Aftermarket
- Digitaler CAN-Ausgang: CAN 2.0B-Konformität, typische Bitrate 500 kbps; robuste EMI-Immunität, ideal für die direkte Fahrzeugbusintegration
- Digitaler LIN-Ausgang: LIN 2.2/2.0-Konformität; für langsame Netzwerke, kostengünstig in budgetbewussten Designs
- SPI/I²C-Ausgang (Entwicklung/Test): Für Prototypen und Forschung und Entwicklung konzipiert; ermöglicht direkten Registerzugriff und Rohdaten-Debugging (wird in der Massenproduktion ohne Gateway normalerweise nicht verwendet)
- Nach Umweltbewertung und -schutz
- Verbraucherqualität: –40 °C bis +85 °C, IP5X/IPX5; geeignet für nicht extreme Klimazonen und gemäßigte Straßenbedingungen
- Automobilqualität: –40 °C bis +125 °C, IP6X/IPX6; erfüllt nahezu alle OEM-Anforderungen
- Handelsübliche Qualität/Hochleistung: –40 °C bis +150 °C, IP6X/IPX7/IPX9K; für extreme Umgebungen (Bergbau, große Höhen, hohe Luftfeuchtigkeit) konzipiert
- Nach zusätzlichen Funktionen
- Standard: Gibt nur die Gierrate aus, mit Basisgenauigkeit und Zuverlässigkeit, keine Selbstdiagnose
- Mit Selbstdiagnose (DTC): Eingebaute Selbsttestschaltung meldet Übertemperatur, Leistungsanomalien oder Sensordrift und gibt DTC-Codes aus
- Mit Statusausgang: Zusätzlicher Pin (Status) bietet ein digitales HIGH/LOW zur Anzeige des Normalbetriebs oder eines Fehlers
- Integriertes IMU-Modul: Kombiniert einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und einen 3-Achsen-Gyroskop in einem Modul und bietet einen vollständigen 6-DOF-Datenstrom für eine erweiterte Fahrdynamikregelung
Leistungsmetriken erklärt
- Rauschdichte und Auflösung
- Die Rauschdichte bestimmt die kleinste erkennbare Winkelgeschwindigkeitsänderung. High-End-Modelle erreichen ≤0,003°/s/√Hz.
- Die Auflösung (z. B. ≤0,01°/s) beeinflusst die Empfindlichkeit gegenüber winzigen Gierwinkeländerungen, die für Manöver bei niedriger Geschwindigkeit und Kurvenfahrten entscheidend sind
- Reaktionszeit (T90) und Bandbreite
- T90 ≤10 ms sorgt für schnelles Feedback bei plötzlichen Spurwechseln oder Notmanövern
- Die typische Bandbreite beträgt DC–70 Hz; für den Motorsport oder autonome Testfahrzeuge sind möglicherweise DC–100 Hz oder mehr erforderlich, um schnelle Giervorgänge zu erfassen.
- Betriebstemperatur und Temperaturdrift
- –40 °C bis +125 °C gewährleisten Stabilität sowohl bei Kaltstarts im Winter als auch bei heißen Motorraumumgebungen
- Nullpunktdrift ≤±0,5°/s und Empfindlichkeitsdrift ≤±2% FS über den gesamten Temperaturbereich garantieren gleichbleibende Leistung
- Vibrations- und Stoßfestigkeit
- Entspricht ISO 16750-3 (zufällige Vibration 20 Hz–2000 Hz) und ISO 19453 (Halbsinusstoß ±100 g)
- Übersteht reale Straßeneinflüsse – Schlaglöcher, unebenes Gelände – ohne Störungen oder Ausfälle
- Schutzart (IP) und Korrosionsbeständigkeit
- Die Schutzklassen IP6X (vollständiger Staubschutz) / IPX6 (starker Wasserstrahl) gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb bei Schlamm oder Regen
- Metallgehäuseteile sind eloxiert oder verzinkt – und Leiterplatten erhalten eine Schutzbeschichtung – für langfristige Korrosionsbeständigkeit
Seriennavigation:
- Positionierung und Kernfunktionen des Gierratensensors im Automobilbereich
- Kernkomponenten und Funktionsprinzipien des Gierratensensors
- Technische Daten und Modellhandbuch zum Gierratensensor
- Anpassungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gierratensensors an die Umgebung
- Schnittstellen für Gierratensensoren