Sensoren

UNTERSCHEIDUNG NACH ART DER MESSGRÖSSE

1. POSITIONSSENSOREN (MESSGRÖSSE: WEG ODER WINKEL)

Messprinzipien:

a) mittels Potentiometer – herkömmliches Prinzip; vergleiche etwa „Elektrizität/Widerstand“ mit dem Beispiel des „klassischen“ Tankgebers; weitere „klassische“ Beispiele: Stauscheiben-Potentiometer bei der KE- und L-Jetronic (Bosch), Drosselklappenwinkel-Sensor bei der M-Motronic (Bosch), Fahrpedalsensor (bei Systemen ohne herkömmliche direkte mechanische Kopplung von Fahrpedal zum Motor)

b) magnetisch induktive Sensoren

• Wirbelstromsensoren
• Kurzschlussringsensoren
• Tauchankersensoren

c) magnetostatische Sensoren

• Galvanomagnetische Sensoren
  •  Hall-Schalter
  • Spinning-Current-Sensoren
  • Differenzial-Hall-Sensoren
  • Hall-Winkel-Sensor (Movable Magnet)
    • bis 180 Grad
    • über 180 Grad (anderer Aufbau)
• „Feldplatten-Differenzial-Sensoren“; Anwendung auch bei der Drehzahlmessung
• Magnetoresistive „Ni-Fe-Dünnschichtsensoren“; AMR-Prinzip = Anisotrop Magneto Resistive; Anwendung: sehr genaue Lenkwinkelerfassung
• Magnetoresisitive Sensoren in Nanotechnologie; GMR-Prinzip = Giant Magneto Resistive; Eindeutige Winkelmessung auch über 360 Grad
• „Kompass-Sensoren“ (Erdfeldsonden); verwendet beim Navigationssystem

d) Wellenausbreitungs-Sensoren

• Akustische Sensoren (Ultraschall); für Abstandsmessungen zu Hindernissen und vorausfahrenden Fahrzeugen
• Elektromagnetische Sensoren (RADAR); für Abstandsmessungen vorzugsweise zu vorausfahrenden Fahrzeugen (sogar mehreren!)

2. DREHZAHL- UND GESCHWINDIGKEITSSENSOREN (MESSGRÖSSE: WINKEL BZW. WEG/ZEIT

Messprinzipien:

a) herkömmliche Sensoren: magn. Induktion (vergleiche 1.b); keine weitere Elektronik im Sensor erforderlich; z. B.: induktive Drehzahlsensoren an der Kurbelwelle oder an der Nockenwelle), induktiver Raddrehzahlsensor, Nadelbewegungssensor (Dieseleinspritzdüse)

b) modernere Sensoren: Magnetostatik (vergleiche 1.c); mit elektronischer Verstärkung oder Aufbereitung im Sensor;

• Hall-Effekt
• „Gradienten-Sensoren“
  • Differenzial-Hall-Sensoren
  • Differenzial-Feldplatten-Sensoren
• Tangential-Sensoren
• „Giant magnetoresisitive Elemente“ (= GMR-Elemente)

c) Ausnutzung der Corioliskraft bzw. Coriolisbeschleunigung zusammen mit dem Piezoeffekt bei Schwingungsgyrometern; verwendet bei Fahrzeug-Navigationssystemen

d) Ausnutzung des Doppler-Effekts bei speziellen Radar-Sensoren für die Messung langsamer Fahrgeschwindigkeiten bei Ackerschleppern

3. BESCHLEUNIGUNGS- UND VIBRATIONSSENSOREN (MESSGRÖSSE: BESCHLEUNIGUNG)

Messprinzipien:

a) Messung eines Weges

• rein „ausschlagmessend“
• „lagegeregelte Systeme“

b) Messung einer Spannung mittels Piezoeffekt; z. B. Hall-Beschleunigungssensoren; Klopfsensoren

4. DRUCKSENSOREN (MESSGRÖSSE: DRÜCKE ALLER ART)

Messprinzipien:

a) Direkte Druckmessung

b) Einsatz einer Membran als mechanische Zwischenstufe

• mit Dehnwiderständen
• mit DMS-Abgriff (Dehn-Mess-Streifen)
• mit kapazitivem Abgriff

5. KRAFT- BZW. DREHMOMENTSENSOREN (MESSGRÖSSE: MEISTENS KRAFT, SPEZIELL AUCH BERÜHRUNGSLOSE MESSUNG VON DREHMOMENTEN

Messprinzipien:

a) bei Kraftsensoren:

• „Magnetoelastisches Prinzip“
• DMS-Prinzip (Dehnwiderstände) (vergleiche 4.b)
• Prinzip der „orthogonal gedrückten Widerstände“; z. B. – „Sitzmattensensor“ bzw. „Platzbelegungssensor“ (wichtig für Nichtauslösung des Airbags bei freiem Beifahrersitz oder die Erkennung eines dort vorhandenen Kindersitzes); magnetoelastischer Bremskraftsensor

b) bei Drehmomentsensoren:

• Messung einer Spannung mit DMS-Prinzip
• Messung eines Winkels:
  • Winkeldifferenzmessende Sensoren
  • Wirbelstromsensoren

6. DURCHFLUSSMESSER FÜR KRAFTSTOFF BZW. LUFT (MESSGRÖSSE: „MENGE“ ( = VOLUMEN ODER MASSE)

Messprinzipien:
(Hinweis: Die Produktion von Durchflussmessern für Kraftstoff ist ausgelaufen.)

a) Staudruckprinzip – Feste Messblenden in Ring- oder Scheibenform oder variabel („Stauklappen“); zusätzlich genutzt: Potentiometerprinzip, z. B. Stauklappenluftmengenmesser LMM“ (Bosch)

b) „Hitzdraht/Heißfilm-Anemometer“; z. B. „Hitzdrahtluftmassenmesser HLM“ und „Heißfilmluftmassenmesser HMF5“ (Bosch)

7. GASSENSOREN, KONZENTRATIONSSENSOREN

Messgrößen: verschiedenster Art, so zum Beispiel:

• Sauerstoffgehalt im Abgas (Lambdasonden); Verbrennungsregelung; Katalysatorüberwachung
• Kohlenmonoxid- und Stickoxydgehalt sowie Luftfeuchte im Innenraum (Luftgüte; Beschlagen der Fenster)
• Feuchte der Außenluft (Glatteiswarner)
• Rußkonzentration im Dieselabgas (noch nicht serienreif)
• Luftfeuchte im Druckluftbremssystem (LKW) Messprinzipien: bei Lambdasonden:
  a) Zweipunkt-Lambdasonden:
  • Fingersonden
    • unbeheizte Fingersonde
    • beheizte Fingersonde
  • Planare Lambdasonden; Prinzip: „galvanische Sauerstoffkonzentrationszelle mit Festkörperelektrolyt“

  b) Planare „Breitband-Lambdasonde“

8. TEMPERATURSENSOREN (MESSGRÖSSE: TEMPERATUR)

Messprinzipien:

a) Messung mit Berührung des Objekts: Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands (PTC- und NTC-Widerstände)

b) berührungslose Messung: Strahlungsmessung; Beispiele: Sensoren für Motortemperatur, Öltemperatur, Ansauglufttemperatur, Kraftstofftemperatur beim Diesel; Sensor zur Innenraumtemperaturregelung; Abgashochtemperatur-Sensor