Lehrstuhl für Didaktik der Physik
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Induktive Drehzahlsensoren und Zündsteuerung

Induktive Drehzahlsensoren überwachen die Winkelgeschwindigkeit von Rädern und werden z.B. in ABS-Systemen verwendet. Ihr Aufbau ist relativ einfach und mit der Schulphysik erklärbar. Das Magnetfeld durch eine Spule hängt davon ab, ob sie vor weichmagnetischem Material eines Rades steht oder vor einer Lücke. Das Eisen bündelt das Magnetfeld, während die Aufstreuung bei einer Lücke größer ist. Die Änderungen bei Drehung des Rades führen zu Spannungsimpulsen.

Drehzahlsensoren

In der Fahrzeugtechnik sind besondere Vorteile induktiver Sensoren die robuste Bauweise und eine geringe Störungsempfindlichkeit (vor allem gegenüber Temperatureinflüssen). Allerdings hängt die Spannung des Signals von der Drehzahl ab. Dies ist beim ABS-Sensor speziell bei geringen Drehzahlen nachteilig.

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Zündsteuerung

Im Zündverteiler besteht der ruhende Teil (Stator) aus Dauermagneten und Spulen mit Eisenkern, die im Kreis angeordnet sind. Die Spulen sind in Reihe geschaltet. In der Regel entspricht die Spulenzahl der Anzahl der Zylinder im Motor. Der Rotor sitzt auf der Zündverteilerwelle und dreht beim 4-Takt-Motor mit halber Drehzahl der Kurbelwelle. Mit der Drehung des sternförmigen Rotors ändert sich das Magnetfeld in den Spulen und induziert ein wechselndes Spannungssignal zur Steuerung der Zündung.

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Versuche

Ein Dauermagnet sitzt vor einer Spule mit Weicheisenkern. Das Magnetfeld in der Spule ändert sich, wenn magnetische Materialien vor der Anordnung vorbeigeführt werden. Dann wird in der Spule eine Spannung induziert.

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Modellversuch zur Zünsteuerung

Vier Spulen mit Eisenkernen und angesetzten Magneten sind in Reihe geschaltet und kreuzförmig angeordnet. Der Rotor ist aus vier Stativstangen und einer Kreuzmuffe zusammengebaut; als Lager dient ein Tonnenfuß.

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