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Kfz-Diagnose und Fahrzeugvernetzung – Oszillogramme im Fahrzeug auswerten

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Einleitung

Kfz-Diagnose und Fahrzeugvernetzung – Oszillogramme im Fahrzeug auswerten

Zielgruppe: Ausbildung zur Kfz-Mechatronikerin bzw. zum Kfz-Mechatroniker

Lernzeit: ca. 90 Minuten

Schwerpunkte: Zeitachse, Signalform, Spannungspegel, Messbezug, CAN-Bus und begründete Fehlereingrenzung.

Ein Oszilloskop macht elektrische Signale im zeitlichen Verlauf sichtbar. Du lernst, ein Oszillogramm zu lesen, Messfehler zu erkennen und Signale eines CAN-Busses zu beurteilen.

Dein Lernweg: Bild betrachten → Signal lesen → Messwerte berechnen → Fehlerhypothese entwickeln → Diagnose begründen.

Bildauftrag: Erkenne den Unterschied zwischen einer dreieckförmigen und einer rechteckförmigen Signalform.

Wichtige Sicherheitsregel: Alle praktischen Übungen finden mit fiktiven Datensätzen, gespeicherten Oszillogrammen oder an einem ausdrücklich autorisierten, galvanisch sicher ausgelegten Niedervolt-Lernprüfstand statt. Keine fremden Fahrzeugnetze, Produktivanlagen, Zugangsdaten oder Kundendaten verwenden. Keine Nachrichten in fremde Netze senden. Hochvoltsysteme, Airbag-Zündkreise und andere sicherheitskritische Stromkreise sind von den Übungen ausgeschlossen.

Lernziele und Lernpfad

Nach diesem Kurs kannst Du:

Zeitbasis: Zeitabstände aus einem Oszillogramm berechnen.
Signalform: Rechtecksignale, Flanken und Störungen unterscheiden.
Pulsweitenmodulation: Periodendauer und Tastgrad bestimmen.
Messbezug: Spannungen korrekt auf einen Bezugspunkt beziehen.
CAN-Bus: CAN_H, CAN_L und das Differenzsignal beschreiben.
Fehlerdiagnose: Messdaten vergleichen und eine überprüfbare Fehlerhypothese formulieren.

Lerneinheit	Inhalt	Zeit
1	Zeitachse und Spannungsachse	10 min
2	Signalform, PWM und Trigger	15 min
3	Vernetzte Fahrzeugsysteme und CAN	15 min
4	Messbezug und Messsicherheit	10 min
5	Ausbildungsfall mit Diagnose-Datensatz	25 min
6	Transfer, Feedback und Lernkontrolle	15 min

Lerneinheit 1: Die Zeitachse lesen

Das Oszillogramm verstehen

Ein Oszillogramm zeigt eine Messgröße in Abhängigkeit von der Zeit.

Achse	Bedeutung	Typische Einheit
Horizontal (X)	Zeit	s, ms, µs
Vertikal (Y)	Spannung	V, mV
Raster	Ablesen und Vergleichen	Zeit/div, V/div

Beispiel:

Die Zeitbasis beträgt 5 ms/div. Der Bildschirm besitzt zehn horizontale Rasterfelder.

Gesamtdauer = 10 · 5 ms = 50 ms.

Ein Puls über zwei Rasterfelder dauert 10 ms.

Merke: Eine kleinere Zeitbasis in ms/div vergrößert die zeitliche Darstellung einzelner Signalereignisse. Eine größere Zeitbasis zeigt einen längeren Zeitraum. Dabei müssen Abtastrate und Speichertiefe zur Messaufgabe passen.

Video: Das Oszilloskop bedienen

Tektronix: How to use an oscilloscope. Achte besonders auf Zeitbasis, Spannungsbereich und Trigger.

Basisaufgabe B1: Bei 2 ms/div liegen zwei steigende Flanken fünf Rasterfelder auseinander. Bestimme die Periodendauer.

Feedback: 5 · 2 ms = 10 ms. Richtig ist eine Periodendauer von 10 ms, nicht von 2 ms. Die Zeitbasis gilt pro Rasterfeld.

Lerneinheit 2: Signalform, PWM und Trigger

Rechtecksignal und Pulsweitenmodulation

Ein Rechtecksignal wechselt zwischen Spannungspegeln. Bei einer Pulsweitenmodulation (PWM) ist besonders das Verhältnis der Einschaltdauer zur Periodendauer wichtig.

Vergleiche die verschiedenen Tastgrade. Die Frequenz muss sich dabei nicht verändern.

Formeln:

Periodendauer T = 1 / f

Tastgrad D = t_ein / T · 100 %

Beispiel: Bei 100 Hz beträgt die Periodendauer 10 ms. Bei 30 % Tastgrad ist das Signal 3 ms lang auf dem definierten aktiven Pegel.

Wichtig: Ein Tastgrad beschreibt einen zeitlichen Anteil. Er beweist weder eine bestimmte Stromaufnahme noch die tatsächliche mechanische Stellung eines Aktors. Bei invertierter Ansteuerung muss der aktive Pegel ausdrücklich definiert werden.

Flanken und Signalstörungen

Aufnahme eines prellenden Schalters. Mehrere schnelle Pegelwechsel können trotz nur einer Betätigung auftreten.

Eine Flanke kennzeichnet den Übergang zwischen Spannungspegeln. Auffällige Flanken können auf reale Schaltvorgänge, Störungen oder Messartefakte zurückgehen.

Ein Trigger legt fest, bei welchem Ereignis die Anzeige synchronisiert wird. Das erleichtert den Vergleich wiederkehrender Signalformen.

Anwendungsaufgabe A1: Ein fiktiver PWM-Datensatz zeigt T = 8 ms und t_ein = 2 ms. Berechne Frequenz und Tastgrad.

Begründetes Feedback: f = 1 / 0,008 s = 125 Hz. D = 2 / 8 · 100 % = 25 %. Eine Angabe von 75 % beschreibt die Gegenphase und wäre nur bei anders definiertem aktiven Pegel passend.

Lerneinheit 3: Fahrzeugvernetzung und CAN

Vernetzte Steuergeräte

In modernen Fahrzeugen kommunizieren Steuergeräte über Datenbusse. Ein verbreitetes System ist der CAN-Bus.

Prinzip einer Bustopologie: Mehrere Teilnehmer nutzen eine gemeinsame Kommunikationsverbindung.

Schematische CAN-Netzwerkdarstellung. Betrachte die Verbindung der Teilnehmer und die Busstruktur.

Bei einem klassischen linearen High-Speed-CAN-Aufbau befinden sich typischerweise an beiden Busenden Abschlusswiderstände von 120 Ohm. Zwei solche Widerstände ergeben parallel einen Widerstand von ungefähr 60 Ohm.

Achtung: Diese Werte sind kein allgemeiner Sollwert für jeden Fahrzeugbus. Andere CAN-Varianten, Topologien, Gateways und Betriebszustände können abweichen. Ein Widerstandstest ist nur am freigeschalteten, spannungslosen und dafür vorgesehenen Lernnetz sinnvoll.

CAN_H, CAN_L und Differenzsignal

Typische Signalpegel des klassischen High-Speed-CAN. Die Werte sind Orientierungswerte und keine universellen Grenzwerte.

Buszustand	CAN_H gegen GND	CAN_L gegen GND	Differenz H − L
Rezessiv	ca. 2,5 V	ca. 2,5 V	ca. 0 V
Dominant	ca. 3,5 V	ca. 1,5 V	ca. 2,0 V

Merksatz: CAN_H steigt im dominanten Zustand typischerweise an, während CAN_L abfällt.

Das entscheidende Nutzsignal ist die Spannungsdifferenz zwischen CAN_H und CAN_L. Gemeinsame Spannungsverschiebungen beider Leitungen müssen deshalb von Veränderungen des Differenzsignals unterschieden werden.

Video: CAN-Signale auf dem Oszilloskop

Pico Automotive Diagnostics: An Introduction to CAN Bus. Beobachte die beiden Signalverläufe und die Zoomfunktion.

Zeitauflösung von CAN-Signalen

Reale Oszilloskopaufnahme eines CAN-Frames mit Dekodierung. Diese Aufnahme ist kein Datensatz des folgenden Ausbildungsfalls.

Bei einer fest angenommenen Bitrate von 500 kbit/s beträgt die nominelle Bitdauer:

1 / 500.000 s = 2 µs.

Die vollständige Nachrichtenlänge ist jedoch nicht einfach eine feste Anzahl von Bits: Rahmenformat, Nutzdaten und gegebenenfalls Bit-Stuffing beeinflussen die Dauer.

Basisaufgabe B2: Erkläre, weshalb eine Zeitbasis von 1 s/div ungeeignet wäre, um einzelne Bits bei 500 kbit/s sauber zu unterscheiden.

Feedback: Einzelne Bits dauern nur Mikrosekunden. Eine sehr lange Zeitdarstellung lässt die Bitwechsel zusammenschrumpfen; zusätzlich muss die Abtastrate hoch genug sein.

Lerneinheit 4: Messbezug und sichere Messung

Der Tastkopf und seine Einstellung

Beispiel eines Oszilloskop-Tastkopfs.

Vor jeder Auswertung prüfst Du:

Messpunkt: Wo wird das Signal erfasst?
Bezugspotential: Gegen welchen elektrischen Bezug wird gemessen?
Tastkopf: Stimmen Dämpfungsfaktor und Geräteeinstellung überein?
Zeitbasis: Ist das interessierende Ereignis zeitlich erkennbar?
Abtastrate: Können die Flanken ausreichend genau aufgezeichnet werden?
Trigger: Wird ein passendes, wiederkehrendes Ereignis erfasst?

Ein x10-Tastkopf teilt die Eingangsspannung für das Messgerät entsprechend seinem Dämpfungsfaktor. Eine falsch konfigurierte Anzeige kann dadurch einen zehnfach falschen Spannungswert liefern.

Differenziell messen

Prinzipschaltbild eines differenziellen Tastkopfs.

Bei einer geeigneten Zweikanalmessung mit gleichem geprüften Bezugspotential lässt sich mathematisch bilden:

U_diff = U_CAN_H − U_CAN_L

Ein geeignetes differentielles Messsystem kann diese Spannungsdifferenz direkt erfassen.

Sicherheit: Masseanschlüsse verschiedener Oszilloskope sind nicht automatisch galvanisch getrennt. Ein falsch angeschlossener Masseclip kann einen Kurzschluss verursachen. Vor dem Anschließen Gerätehandbuch, Eingangskategorie, Spannungsgrenzen und Bezugspotential prüfen. Niemals durch bloßes Abklemmen eines Schutzleiters eine scheinbar potentialfreie Messung herstellen.

Mini-Fall: Beide CAN-Leitungen verschieben sich am Lernprüfstand gemeinsam um 0,3 V. Ihre Spannungsdifferenz bleibt unverändert.

Feedback: Eine gemeinsame Pegelverschiebung ist nicht automatisch eine Störung des Differenzsignals. Zuerst Messbezug, Messaufbau und zulässigen Gleichtaktbereich prüfen.

Lerneinheit 5: Ausbildungsfall – Kommunikationsstörung eingrenzen

Der Werkstattauftrag

Situation: Ein fiktives Ausbildungsmodell meldet sporadische Kommunikationsaussetzer zwischen einem CAN-Sender und einem CAN-Empfänger.

Deine Aufgabe: Grenze die Ursache anhand vorbereiteter Oszillogramm-Messwerte ein. Nenne einen nächsten sinnvollen Prüfschritt und begründe ihn.

Lernumgebung: Isolierter Niedervolt-CAN-Prüfstand mit autorisierten Testknoten. Alle Daten sind synthetisch. Die Störung wird im Modell durch einen zuschaltbaren erhöhten Übergangswiderstand im CAN_L-Zweig simuliert. Du sollst die Störstelle zunächst ohne Kenntnis dieser internen Modellvorgabe aus den Messdaten herleiten.

Systembild des Ausbildungsfalls

Sender	Messpunkt P1	Störstrecke F	Messpunkt P2	Empfänger
CAN-Testknoten	CAN_H und CAN_L	steckbarer Leitungsabschnitt	CAN_H und CAN_L	CAN-Testknoten

Rahmenbedingungen: Klassischer High-Speed-CAN, 500 kbit/s, zwei geeignete Endabschlüsse, gemeinsamer geprüfter Signalbezug und gleich konfigurierte Messkanäle. Der reale Aufbau wird ausschließlich durch die ausbildende Fachkraft vorbereitet.

Diagnose-Datensatz: Drei Aufnahmen

Alle Zahlen in der folgenden Tabelle sind fiktive, vereinfachte Simulationswerte. „R“ bezeichnet den rezessiven und „D“ den dominanten Zustand.

Aufnahme	Messstelle	CAN_H R / D	CAN_L R / D	U_diff D	Bitdauer
A: Referenz	P1	2,5 / 3,5 V	2,5 / 1,5 V	2,0 V	2 µs
B: Fehler	P1	2,5 / 3,5 V	2,5 / 1,5 V	2,0 V	2 µs
B: Fehler	P2	2,5 / 3,4 V	2,5 / 2,3 V	1,1 V	2 µs
C: Nacharbeit	P2	2,5 / 3,5 V	2,5 / 1,5 V	2,0 V	2 µs

Arbeitsauftrag:

Messdatenanalyse: Vergleiche die fehlerhafte Aufnahme B an P1 und P2.
Differenzsignal: Überprüfe rechnerisch die dominanten Differenzwerte.
Fehlerhypothese: Welcher Leitungszweig ist auffällig?
Prüfstrategie: Welchen nächsten sicheren Prüfschritt wählst Du?
Reparaturkontrolle: Was zeigt die Aufnahme C?

Gestufte Hilfen

Nutze jeweils nur so viele Hilfen, wie Du benötigst.

Hilfe 1 – Beobachten: Vergleiche zuerst CAN_H an P1 und P2. Vergleiche anschließend CAN_L an beiden Messpunkten.

Hilfe 2 – Rechnen: Im dominanten Zustand ergibt sich an P2 während des Fehlers 3,4 V − 2,3 V = 1,1 V.

Hilfe 3 – Eingrenzen: Wenn P1 weitgehend unauffällig und P2 deutlich verändert ist, untersuche den Leitungsweg und den Messaufbau zwischen den Punkten. Eine solche Messung liefert einen Verdacht, noch keinen endgültigen Beweis.

Musterlösung mit begründetem Feedback

Beobachtung	Schlussfolgerung	Feedback
P1 zeigt das Referenzbild.	Signalbildung am Sender ist zunächst plausibel.	Ein sofortiger Steuergerätetausch wäre unbegründet.
CAN_L erreicht an P2 dominant nur 2,3 V.	CAN_L ist gegenüber der Referenz deutlich auffällig.	Der Vergleich beider Messstellen ist aussagekräftiger als ein Einzelwert.
Die dominante Differenz sinkt auf 1,1 V.	Die Differenzsignalhöhe ist im Modell deutlich reduziert.	Aus 1,1 V allein folgt noch nicht zwingend ein Empfangsausfall.
Nur die Strecke zu P2 zeigt eine deutliche Veränderung.	Ein Leitungs- oder Kontaktproblem ist eine plausible Hypothese.	Auch Messkontakt, Bezug und Eingangsschaltung müssen ausgeschlossen werden.
Nach Beseitigung der modellierten Störung stimmt C wieder mit der Referenz überein.	Die Hypothese wird durch den Vorher-Nachher-Vergleich gestützt.	Erst das kontrollierte Nachprüfen bestätigt die Fehlerbehebung im Ausbildungsmodell.

Sichere Überprüfung: Am spannungsfreien, vom Ausbilder freigegebenen Lernaufbau wird die simulierte Störstrecke untersucht. Ein gesonderter Vergleich mit korrekt eingesetzter Ersatzstrecke und anschließender neuer Signalaufnahme liefert eine zusätzliche Bestätigung.

Wichtige Diagnosegrenze: Ein Oszillogramm der physikalischen Busleitungen identifiziert nicht allein das fehlerhafte Steuergerät oder die genaue Ursache einer Kommunikationsstörung. Dazu können zusätzliche Versorgungs-, Masse-, Leitungs- und Kommunikationsprüfungen notwendig sein.

Video: Reale CAN-Fehlerdiagnose zum Vergleich

Pico Automotive Diagnostics: Practical Pico – CAN bus diagnostics and serial data decoding.

Beobachtungsauftrag: Achte darauf, wie Referenzsignale, Leitungsfehler und mathematisch gebildete Differenzsignale miteinander verglichen werden. Übertrage keine im Video gezeigten Anschlussschritte ungeprüft auf ein reales Fahrzeug.

Lerneinheit 6: Kurze Werkstattfälle und Transfer

Kurzfall A: PWM-Ansteuerung

Ein gespeicherter, synthetischer Datensatz zeigt eine Periodendauer von 5 ms und einen aktiven Puls von 1 ms.

Frage: Ist die Aussage „Der Aktor arbeitet mit 20 Prozent seiner maximalen mechanischen Leistung“ bereits bewiesen?

Feedback: Nein. Der berechenbare Tastgrad beträgt zwar 20 %, jedoch kann aus der zeitlichen Ansteuerung allein weder die tatsächliche Stromaufnahme noch die mechanische Leistung sicher bestimmt werden.

Kurzfall B: Auffällige Flanke

Eine einzelne Aufnahme zeigt eine starke Spannungsspitze an einer Signalflanke. Die nächste Aufnahme mit verbessertem Messaufbau zeigt diese Auffälligkeit nicht mehr.

Frage: Soll deshalb sofort das Steuergerät ersetzt werden?

Feedback: Nein. Zuerst müssen Messartefakte ausgeschlossen werden. Ein schlecht gewählter Bezug, eine ungünstige Leitungsführung oder ungeeignete Messbedingungen können die Darstellung verfälschen.

Transferaufgabe mit Feedback

Ein Lernender beurteilt ausschließlich CAN_H und erklärt die gesamte Buskommunikation für fehlerfrei.

Deine Entscheidung: Ist diese Diagnose ausreichend?

Feedback: Nein. Ohne die zweite Leitung und die Differenzbetrachtung bleibt eine wesentliche Information über den physikalischen Kommunikationskanal offen. Zudem kann selbst ein plausibles physikalisches Signal eine inhaltlich fehlerhafte oder fehlende Nachricht nicht ausschließen.

Fachquellen und Medienrechte

Geprüfte technische Grundlagen

Pico Automotive – Scope School: Zeitachse, Spannungsachse und Messgeräteeinstellungen.
Pico Automotive – Timebase: Zeitbasis, Abtastrate und Messdauer.
Kvaser – CAN Protocol Tutorial: CAN-Signalzustände, Pegel und Buskommunikation.
Kvaser – CAN Termination: Abschlusswiderstände und Prüfung im spannungsfreien Zustand.
Pico Automotive – CAN Decoding: Differenzsignal, Messaufbau und Dekodierung.
Pico Automotive – CAN Communications: Fachliche Sicherheits- und Messhinweise.

Die angegebenen CAN-Pegel beschreiben ein typisches klassisches High-Speed-CAN-Signal. Für konkrete Fahrzeuge sind stets die Herstellerunterlagen maßgeblich.

Bildnachweise und Lizenzen

Alle eingebundenen Dateien wurden auf ihren Wikimedia-Commons-Dateibeschreibungsseiten recherchiert. Die nachstehenden Urheber- und Lizenzangaben beziehen sich auf die unverändert eingebundenen Dateien.

Datei	Urheber	Lizenz
Oscilloscope sine square.jpg	Xato	Gemeinfrei
Duty Cycle Examples.png	Thewrightstuff	CC BY-SA 4.0
Switch bounce.JPG	Tomoldbury	Gemeinfrei
BusNetwork.svg	GW_Simulations	Gemeinfrei
Topology CAN protocol.png	Taras Babich	CC BY-SA 4.0
Canbus levels.svg	Plupp	CC BY-SA 3.0
SDS CAN frame.jpg	0o1337	CC BY-SA 4.0
Oscilloscope probe.jpg	Severino666	Gemeinfrei
Differential Probe 01.jpeg	Ge ²	CC BY-SA 3.0

Die eingebetteten YouTube-Videos stammen von Tektronix und Pico Automotive Diagnostics. Sie werden lediglich über die jeweiligen Original-Player eingebunden und nicht als frei lizenzierte OER ausgegeben. Für eine eigenständige Weiterverwendung gelten die Rechte der jeweiligen Anbieter.

Die Zahlen und die Ausbildungsfälle dieses Kurses sind eigens formulierte, fiktive Lernbeispiele. Sie sind keine veröffentlichten Fahrzeug- oder Kundendiagnosedaten.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was zeigt die horizontale Achse eines üblichen Spannungs-Oszillogramms? (Die Zeit) (!Die Stromstärke) (!Den Widerstand) (!Die Temperatur)

Welche Gesamtdauer zeigt ein Bildschirm mit zehn Rasterfeldern bei 5 ms/div? (50 Millisekunden) (!5 Millisekunden) (!500 Millisekunden) (!10 Sekunden)

Was beschreibt die Einstellung Volt pro Division? (Die vertikale Spannungsskalierung) (!Die zeitliche Auflösung) (!Die Netzwerkadresse) (!Die Busgeschwindigkeit)

Was ist eine wichtige Funktion des Triggers? (Die Synchronisierung der Signalaufnahme) (!Die Reparatur des Sensors) (!Die Erhöhung der Batteriespannung) (!Die Änderung der CAN-Adresse)

Welche Periodendauer besitzt ein Signal mit 100 Hz? (10 Millisekunden) (!100 Millisekunden) (!1 Mikrosekunde) (!1 Sekunde)

Welche typische Pegeländerung zeigt CAN_H im dominanten Zustand eines klassischen High-Speed-CAN? (Einen Spannungsanstieg) (!Einen Spannungsabfall auf null) (!Einen Wechsel zur negativen Batteriespannung) (!Grundsätzlich keinen Spannungswechsel)

Wie verändert sich CAN_L typischerweise im dominanten Zustand? (Die Spannung sinkt) (!Die Spannung steigt immer auf zwölf Volt) (!Die Spannung bleibt zwingend null) (!Die Leitung wird zum Massekabel)

Wie wird das CAN-Differenzsignal bei passender Kanalzuordnung berechnet? (CAN High minus CAN Low) (!CAN High plus CAN Low) (!CAN High mal CAN Low) (!CAN High geteilt durch die Zeit)

Welche nominelle Bitdauer gehört zu 500 kbit pro Sekunde? (2 Mikrosekunden) (!2 Millisekunden) (!500 Millisekunden) (!20 Sekunden)

Welche Maßnahme passt zur Fehlereingrenzung im Ausbildungsfall? (Die CAN Low Strecke zwischen beiden Messpunkten überprüfen) (!Das Steuergerät ohne weitere Prüfung ersetzen) (!Die gemessenen Differenzen ignorieren) (!Ungefragt Nachrichten in ein fremdes Fahrzeugnetz senden)

Memory

Ordne die Begriffe den passenden Erklärungen zu.

Zeitbasis	Zeit je horizontalem Rasterfeld
Spannungsachse	Vertikale Darstellung des Signalpegels
Trigger	Synchronisierung der Messanzeige
CAN_H	Typischer dominanter Spannungsanstieg
CAN_L	Typischer dominanter Spannungsabfall
Differenzsignal	Spannung zwischen zwei Signalleitungen
Tastkopffaktor	Berücksichtigung der Sondendämpfung
Terminierung	Verringerung von Reflexionen an Busenden

Drag and Drop

Ordne jedem Diagnosebegriff seine Funktion zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion
Oszilloskop	Zeitliche Darstellung elektrischer Signale
Tastgrad	Verhältnis aktiver Pulsdauer zur Periodendauer
Flanke	Übergang zwischen Signalpegeln
Messbezug	Bezugspotential einer Spannungsmessung
Fehlerhypothese	Überprüfbare Vermutung zur Störungsursache

Kreuzworträtsel

Zeitbasis	Welche Einstellung bestimmt die Zeit pro horizontalem Rasterfeld?
Trigger	Welche Funktion synchronisiert wiederkehrende Signalereignisse?
Tastkopf	Wie heißt das Messzubehör zwischen Signalquelle und Oszilloskop?
Differenz	Wie heißt das Ergebnis der Subtraktion zweier Spannungswerte?
Terminierung	Wie heißt der fachliche Begriff für den elektrischen Busabschluss?
Rezessiv	Wie heißt der CAN-Buszustand ohne dominant getriebenes Differenzsignal?

LearningApps

Lückentext

Die horizontale Achse eines Oszillogramms stellt die

dar.

Die vertikale Achse zeigt bei der üblichen Spannungsmessung die

.

Die Zeit pro horizontalem Rasterfeld wird als

bezeichnet.

Die Synchronisation wiederkehrender Signalereignisse erfolgt über den

.

Das Verhältnis der aktiven Pulsdauer zur Periodendauer bezeichnet man als

.

Im dominanten Zustand steigt CAN_H typischerweise auf ungefähr

Volt.

Im dominanten Zustand sinkt CAN_L typischerweise auf ungefähr

Volt.

Das Nutzsignal des klassischen High-Speed-CAN wird durch die Spannungs-

beschrieben.

Ein falsch eingestellter Tastkopffaktor führt zu einem fehlerhaften angezeigten

.

Eine Diagnosehypothese sollte durch eine weitere gezielte

überprüft werden.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben mit fiktiven Datensätzen, eigenen Zeichnungen, sicheren Offline-Simulationen oder am freigegebenen Lernprüfstand. Verwende für Dokumentationen ausschließlich eigene beziehungsweise freigegebene Medien ohne personenbezogene Kundendaten.

Leicht

Oszillogramm: Zeichne ein einfaches Rechtecksignal mit beschrifteter Zeit- und Spannungsachse.
Zeitbasis: Erstelle drei Aufgaben zur Berechnung von Signalperioden und jeweils eine Musterlösung.
Pulsweitenmodulation: Stelle mit einer eigenen Zeichnung die Tastgrade 25 %, 50 % und 75 % dar.
CAN-Bus: Erstelle eine beschriftete Skizze mit CAN_H, CAN_L, Sender, Empfänger und Abschlusswiderständen.

Standard

Messprotokoll: Entwickle eine Tabelle für Messpunkt, Bezug, Zeitbasis, Spannungsbereich, Abtastrate und Auffälligkeiten.
Signalanalyse: Vergleiche zwei frei erfundene CAN-Oszillogramme und beschreibe ihre Unterschiede.
Werkstattdiagnose: Verfasse einen kurzen Diagnosebericht zum Ausbildungsfall mit Befund, Hypothese, Prüfentscheidung und Ergebnis.
Medienkompetenz: Erstelle ein zweiminütiges Erklärvideo zur Berechnung von PWM-Tastgrad und Frequenz mit selbst erstellten Zeichnungen.

Schwer

Fehlerdiagnose: Entwickle für den fiktiven CAN-Ausbildungsfall mindestens drei konkurrierende Fehlerhypothesen und passende Unterscheidungsprüfungen.
Messunsicherheit: Untersuche anhand erfundener Vergleichsdaten, wie ein falscher Tastkopffaktor oder ein ungeeigneter Messbezug zu Fehldiagnosen führen kann.
Fahrzeugvernetzung: Entwirf ein sicheres Offline-Lernexperiment, das intakte, gedämpfte und gestörte Signalformen vergleicht, ohne reale Fahrzeugsysteme anzusteuern.
Unterrichtsprojekt: Produziere einen eigenen interaktiven Mini-Lernkurs mit Systembild, synthetischem Diagnose-Datensatz, Hilfestufen und begründeten Rückmeldungen.

Lernkontrolle

Beantworte die folgenden Aufgaben schriftlich. Bewertet werden Deine Begründungen und die fachlich nachvollziehbare Auswahl weiterer Prüfungen.

Diagnosestrategie: Ein CAN-Signal ist an einem Messpunkt auffällig, an einem zweiten unauffällig. Erkläre, weshalb der Ortsvergleich bei der Fehlereingrenzung hilft und welche Alternativerklärungen überprüft werden müssen.
Messfehler: Ein Oszilloskop zeigt einen unerwartet hohen Spannungswert. Entwickle eine Prüfreihenfolge, mit der Du einen Geräte- oder Bezugsfehler von einer tatsächlichen Signalabweichung unterscheiden kannst.
Signalbewertung: Zwei CAN-Leitungen verändern ihren Pegel gemeinsam, das Differenzsignal bleibt jedoch annähernd gleich. Erkläre die Bedeutung für die physikalische Kommunikation und die Grenzen der Aussage.
Transfer: Eine PWM-Ansteuerung verändert sich von 20 % auf 80 %. Begründe, weshalb daraus nicht unmittelbar auf die mechanische Wirkung eines angeschlossenen Aktors geschlossen werden kann.
Qualitätssicherung: Entwirf eine Vorher-Nachher-Messung für eine simulierte Leitungsstörung. Lege fest, welche Messparameter identisch bleiben müssen und welches Ergebnis die Fehlerbehebung stützen würde.
Datenschutz und Sicherheit: Eine andere Lerngruppe bietet Dir ein aufgezeichnetes Busprotokoll unbekannter Herkunft an. Erläutere, welche Fragen Du vor der Verwendung klären musst und weshalb synthetische Datensätze die sicherere Wahl sein können.

Lernnachweis

Für einen vollständigen Lernnachweis reichst Du ein Diagnoseportfolio ein.

Systemverständnis: Eine beschriftete Skizze des verwendeten Lernnetzwerks mit Messpunkten und Messbezug.
Messdatenauswertung: Mindestens zwei korrekt ausgewertete Signalbeispiele mit Zeit- und Spannungswerten.
Berechnung: Nachvollziehbare Berechnung einer Periodendauer, eines Tastgrades und einer CAN-Spannungsdifferenz.
Fehlerhypothese: Eine begründete Hypothese mit mindestens einer Alternative.
Prüfentscheidung: Einen sicheren Folgeprüfschritt mit erwarteten Ergebnissen für unterschiedliche Fehlerursachen.
Ergebniskontrolle: Einen dokumentierten Vergleich der simulierten Signalaufnahmen vor und nach der Korrektur.
Reflexion: Eine Erklärung, welche Schlussfolgerungen durch die Messdaten unterstützt werden und welche offenbleiben.
Quellenarbeit: Die Angabe der verwendeten fachlichen Quellen und Medienlizenzen sowie die Kennzeichnung sämtlicher fiktiver Messdaten.

Bewertungskriterien: Fachliche Richtigkeit, korrekte Messbezüge, nachvollziehbare Berechnungen, begründete Fehlereingrenzung, sichere Vorgehensweise und verständliche Dokumentation.

OERs zum Thema

Wikipedia: Controller Area Network

Wikipedia: Oszilloskop

Weiterführende freie Lerninformationen: Die verlinkten Wikipedia-Artikel erläutern die Grundlagen. Beachte bei einer Weiterverwendung die Lizenz- und Quellenangaben der jeweiligen Inhalte.