Z1, Steuern, Regeln, Schrittmotoren

• Ein grosses Zahnrad auf Lenksäule, zwei kleine Räder mit unterschiedlicher Zähnezahl
• Auf den Zahnrädern hat es Art von Hallgebern, welche das Signal der Zahnräder aufzeichnen.
• Da unterschiedliche Zähnezahl, wird das Signal der beiden Räder verschoben aufgezeichnet, was die genaue Lenkradstellung angibt.
• Nach ca. 1480 Umdrehungen ist das Signal wieder am exakt selben Ort.

• Doppel-Stimmgabel aus Silizium-Kristall, Wobei Taille mit Siliziumelement verbunden ist.
• Erreger-Stimmgabel = 11 kHz
• Mess-Stimmgabel = 11.33 kHz
• Die Erreger-Stimmgabel wird mit einer Wechselspannung in Schwingung versetzt. Dadurch reagiert sie auch Krafteinwirkung träger
• Bei Krafteinwirkung auf Sensor/Fahrzeug verdreht sich nun die Doppelstimmgabel wie ein Korkenzieher, was zu einer Änderung der Ladungsverteilung führt.
• Dies kann durch die Sensorelektrik erfasst und ausgewertet werden.

• Drehkraft die benötigt wird, um eine Drehbewegung um 90 Grad drehen zu können. 
• Gyroskop

• Angelegte Wechselspannung an Schwingmasse mit ingetrierten Leiterbahnen
• Wikt nun Drehbeschleunigung auf Masse, weicht Masse aufgrund Trägheit von Schwingung ab
• Änderung des el. Verhaltens der Leiterbahnen  
• (Coriolis-Kraft)

• Spule wird bestromt
• Durch Einführen eines Eisenkerns ändert sich nun die Spannung (Milli-Henry) in der Spule
• Verschleisslos

• Ultraschall
• Zündspulen
• Einspritzventile
• Radar

• Zwei temperaturabhängige Widerstandelemente
• Das Messelement wird kurzzeitig aufgeheizt und durch das Öl wieder abgekühlt
  • Öl kühlt schneller als Luft
• Die Zeit welche es benötigt um den Sensor wieder abzukühlen gibt Auskunft über den Ölstand
• Am Sensorboden befindet sich dazu ein zusätzlicher Temperatur-Sensor
• Kennfeld sind die Zeiten zur Abkühlung abgelegt.

• Kapazitiver Sensor
• Zwei Röhren-Kondensatoren übereinander
• Öl fungiert als Dielektrikum
• Links und rechts hat es jeweils eine positive bzw. negative Platte.
  1. Kondensator unten (Ölqualität): Öl dazwischen als Dialektrikum, durch Änderung ändert sich die Kapazitiver Spannung im Kondensator
  2. Kondensator oben (xÖlstand): Öl benetzt nur teilweise den Kondensator. Der Ölstand wird ebenfalls durch Änderung der Kapazität bestimmt.

•  steuern, schalten und regeln technische Prozesse
• bilden die Schnittstelle zwischen elektrischer Signalverarbeitung (Informationsverarbeitung) und Prozess (Mechanik)
• wandeln sie die in elektrisch-digitaler oder analoger Form vorliegenden Stellbefehle des Steuergeräts in mechanische Arbeit (Kraft x Weg) um

• Elektrodynamisches Prinzip
  • Die zwei Energiespeicher (je einer auf dem festen und bewegten Teil) erzeugen durch Stromrichtungs umkehr in der Anker- bzw. Erregerspule zwei aktive Kraftrichtungen. 
• Elektromagnetisches Prinzip
  • Das elektromagnetische Prinzip hat nur eine aktive Wirkrichtung.
  • Der elektromagnetische Steller benötigt deshalb ein Rückstellelement  

1. Schaltmagnet (Einspritzventil)
2. Einwicklungs-Drehsteller
3. Gleichstrommotoren (Reihenschluss, Nebenschluss, Permanent)
4. Schrittmotoren

1. Tauchspulensteller 
2. Kurzhub-Linear-Motor
3. Drehsteller

1. Piezo-Injektor

1. Airbag
2. Gurtstraffer
3. Motorhaubenanhebung

1. Schaltventile
2. Druckbegrenzungsventile
3. Druckminderungsventile
4. Hydraulikzylinder

• Schrittmotoren sind überall dort zuständig, wo man keine Kraft benötigt. 

• Durch ein elektrisches Signal nehmen Sie eine vordefinierte Stellung ein, ohne dass die Stellung durch einen Sensor überprüft werden muss

• Kann vorwärts sowie rückwärts angesteuert werden. 

• Vollschritte oder Halbschritte möglich 

1. Bipolarer Schrittmotor

• Änderung der Stromrichtung durch eine externe Umpolung des Stromflusses an der jeweiligen Spule erreicht.

1. Unipolarer Schrittmoor

• Änderung der Stromrichtung durch eine Mittelanzapfung der Erregerspule und die geeignete Wahl der Halbspule erreicht. 

Änderung der Polarität der Spule = Vollschritt

Elektrische abschaltung der Spule = Halbschritt

• Läufer kann man mehr Süd- / Nordpole aufdotieren
• Statorspulen können erhöht werden.

Es braucht immer einen Mess-Widerstand, an welchem ein Spannungsabfall gemessen werden kann. 

• Eingabe (Sensoren, Informanten)
• Verarbeitung (IC)
• Ausgabe (Aktoren)

1. Länge (Meter)
2. Masse (Kilogramm)
3. Zeit (Sekunde)
4. Stromstärke (Ampere)
5. Temperatur (Kelvin)
6. Stoffmenge (Mol)
7. Lichtstärke (Candela)

• Elementar Sensor
  • Sensors, der die nicht elektrische Größe aus der Umwelt aufnimmt und in ein elektrisch verwertbares Signal wandelt und dies Abgibt.
  • Sendet ein Signal ohne Spannungsversorgung (passiv)
• Integrierter Sensor
  • Zusätzlich übernimmt der Sensor Funktionen wie: Signalaufbereitung: Verstärkung, Filterung, Linearisierung, Normierung 
  • Braucht eine Spannungsversorgung um ein Signal zu senden (aktiv) 
• Intelligenter Sensor (Smart Sensor)
  • Zusätzlich besitzt der Sensor Funktionen wie: rechnergesteuerter Auswertung, Mustererkennung, Berechnung und Kompensation von Störgrössen, Kalibrierbar, stellt selber eine Diagnose. 
  • Braucht eine Spannungsversorgung um ein Signal zu senden. (aktiv)

Anhand der integrierten Elektronik in einem Sensor gibt es 4 Integrationsstufen 

• Analog
• Digital
• Binär
• PWM
• Spannungscodiert (mittels Widerständen andere Spannungen ausgeben über daselbe Kabel, um einen Wert zu definieren)

• Ausgangsgrösse:
  • i.d.R. Spannung
• Messgrösse: 
  • Winkel
  • Weg
  • Temperatur
  • Druck

• Kurbenwellendrehzahl 
• Nockenwellendrehzahl 
• Raildruck 

• Überprüfung von Sensor-Werten mit Werten aus anderen Sensoren 
  • z.B. Wassertemperatur mittels Sensoren wie 
    • Motoröl
    • Aussenluft
    • Getriebeöl
    • etc. 

q

• Magnetfeld wird erzeugt in Erreger, Übertragen und gespiegelt im Rotor und von Empfängerspule auf Stator erkannt. Je nach Drehbewegung ergibt es ein anderes Spannungsmuster.
  • Einsatzbereich: Siehe Hella-Webside (Überall dort, wo eine Winkelmessung relevant ist)

• Direkte Druckerfassung
  • Geeignet für sehr hohe Drücke
  • Mittels Messwiderstand
• Indirekte Druckerfassung, über Piezorestive Messbrücke
  • Tiefe Drücke: Grosse Membrane aus Kunststoff
  • Hohe Drücke: Kleine Membrane aus Stahl 

• Der Hall-IC (Halbleiterschicht) wird von Strom durchflossen. Es entsteht ein Magnetfeld und drückt die Elektronen auf die eine Seite. Dadurch haben wir ein Spannungspotenzial zwischen den beiden Seiten (5V).
• Schiebt sich nun eine Blende in das Magnetfeld, gleichen sich die Elektronen wieder aus und die Spannung fällt zusammen.

• Blende im Spalt = hohe Spannung
• Blende nicht im Spalt = tiefe Spannung

• Induktivgeber hat ein Dauer-Magnetverbaut, welcher sein Eigengewicht tragen kann.
• Ein induktiver Drehzahlsensor, der aus einem Weicheisenkern mit einer Geberspule und einem Dauermagneten besteht, tastet die Zahnfolge ab.  

• Induktiver Sensor (passiver Sensor, veraltet)
• Hallsensor (aktiver Sensor)
• Magnetoresistiver Sensor (aktiver Sensor)

• Magnetfeld im Sensor wird durch die vorbeilaufenden Zähne abgelenkt, dadurch ändert sich der Magnetfluss (hoch/tief)
• Mittels Spule im Sensor wird durch die Änderung der Magnetfeldes eine Spannung induziert.
• Impulsgeberrad besteht auf ferromagnetischem Werkstoff, Zähnezahl von 30 - 120

1. Frequenz
2. Spannung

• Problemaktik: 
  • Bei tiefen Geschwindigkeiten, liegt zu kleine Spannung an, dass das Steuergerät die Frequenz messen kann.
  • Unter 2.5V Spitze/Spitze kann nicht mehr erfasst werden