Z1, Steuern, Regeln, Schrittmotoren

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

• Oszi anhand der Zähne des Sensorringes einstellen.
• Nur wenn man alle Zähne auf dem Oszi-Bild siehst, kannst du einen Fehler erkennen.
• Wenn das Signalbild zu klein ist, unbedingt den Luftspalt des Sensor zum Rad prüfen.
• Radlagerspiel und Verschmutzungen (Abrieb) prüfen

• Vorteil: Signalspannung liegt auch bei stehendem Rad bereits an.
• Kleinste Fahrgeschwindigkeiten können schon erfasst werden.
• Auf Abschirmung kann verzichtet werden, da Störempfindlichkeit Signalleitung sehr klein.
• Mit 2 Messzellen kann Vorwärts und Rückwärts erkannt werden. (Signale versetzt)
• Oder auch mittels Signallänge Vorwärts und Rückwärts erkennbar möglich.

• Hallgeber lassen sich mit Metallen sowie Magneten reizen
• Dazu Schaltung aufbauen, bestromen, 100 Ohm Widerstand und darüber das KO anhängen.

• Diese Bauform von aktiven Drehzahlsensoren ersetzt zunehmend den herkömmlichen, induktiven Sensor. Permanentmagnete übernehmen dabei die Funktion der Zähne des Impulsrades. 
• Vorteil: 
  • Die Messung der Raddrehzahl ist bis zum Radstillstand möglich.
  • Der Luftspalt darf laut Bosch zwischen 01....2,5 mm liegen. 

• Sensor nur mittels Magnet prüf- bzw. reizbar

• Kapazitives Prinzip
• 2 hintereinander geschaltete Kondensatoren mit Seismischer Masse
• Federbelastetes Gewicht, welches sich in Flüssigkeit bewegt
• Bewegung gibt sowohl die Richtung wie auch die Geschwindigkeit der Beschleunigung an.
• Zwei Kammern, welche sich gegenseitig überprüfen.

• Induktiver Beschleunigungssensor
• Eisenkern in Silikon-Öl als Magnetkern
• Primärspule gibt Eingangs-Spannung
• 2 Sekundärspulen (eine links gewickelt, eine rechts gewickelt)
• + Spannung = Beschleunigung (je nach Spannung über Spule andere Geschwindigkeit)
• - Spannung = Verzögerung

• Lichtschrankentechnik
• Links und rechts vom Pendel hat es Sende- und Empfangsdioden
• "Codierte" Pendelscheibe 
• Je nach Schwingung des Pendels erkennt die Empfängerdiode verschiedene Lichtphasen
• Einigermassen Intelligenter Sensor, da der Sensor bereits einen Code schreibt.
• Gemäss Pfeil, sieht er zuerst eine längere Dunkelphase gefolgt von 3x hell/dunkel, etc.

• Seismische Masse (Dauermagnet) in Ruhelage in der Mitte
• Bewegt sich durch Beschleunigung das Magnet zeichnet es ein Plus oder Minus Spannung auf.

• Zwei Verschiedene Metalle aufeinander, welche ein Spannungsunterschied ausgeben.
• Durch die Verformung (eine dehnt sich aus, eine wird zusammengequetscht) ändert sich der Spannungsunterschied der beiden Materialien
• Zum Verständnis, ähnliche Funktionsweise wie eine Batterie.

• Codierte Blenden auf dem Sensorrad, LED und Empfänger links und rechts
• 9 Lichtschranken, 2 Mikrorechner
• Auflösung 2.5° Lenkraddrehung
• Beim Drehen am Lenkrad wird je nach Hell/Dunkel-Phasen ein Code beschrieben, welcher klar die Lenkbewegung über 360° definiert.

• Oben Magnete, unten Hallsensoren, Blendenrad dazwischen
• Anhand der Scheibenlücken, schreiben die Sensoren einen Code
• Zusätzlich hat es unten ein Zahnrad: Zuständig für die Zählung der Lenkradumdrehungen

• 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.