Wie im menschlichen Körper gibt es auch in einem Kraftfahrzeug Organe, die für die Wahrnehmung der Umwelt oder des eigenen „Körpers“ notwendig sind. Während sich der Mensch mit Augen, Ohren, Haut, Nase und Mund zufrieden geben muss, kann ein Fahrzeug auf unzählige Sensoren zugreifen, die für seine Funktion notwendig sind.
Sensoren messen grundsätzlich verschiedene chemische und physikalische Messgrößen und leiten diese oft auch über weitere Zwischenstufen in elektrische Signale um. Für elektronische Regel- und Steuerungssysteme sind die elektrischen Signale ein wesentlicher Bestandteil und für die Sicherheit und den Komfort des Fahrzeuges unverzichtbar. Die elektrischen Größen, die von den Sensoren ausgesandt werden, umfassen dabei nicht nur Strom und Spannung, sondern auch weitere Größen wie Frequenz und Periode, Phase oder Pulsdauer einer Schwingung ebenso wie Widerstände, Kapazität und Induktivität. Die Verarbeitung der vom Sensor aufgenommenen elektrischen Signale erfolgt dabei durch einen Microcomputer, einem Steuergerät, welches wiederum die für die Ausgabe zuständigen Aktoren ansteuert.
Die Welt der Sensoren
Die Welt der Sensoren ist in den letzten Jahren auch dank eines steigendem Sicherheits- und Komfortbedürfnis und damit steigenden Anforderungen an Fahrzeuge immer größer geworden. Mittlerweile erwarten wir in jedem neuen Fahrzeug die allerneueste Technik, von Kollisionswarnern bis hin zu
Spurwechselhaltern. Und besonders diese neue Art der Sensoren, die sich um das äußere Umfeld kümmert, ist in den letzten Jahren stetig gewachsen. Dazu gehören Radarsensoren, Ultraschallsensoren oder Bildsensoren, welche Verkehrsschilder lesen und interpretieren können.
Früher kamen im Auto vor allem Sensoren zum Einsatz, die sich auf den Antrieb oder das Fahrwerk konzentrierten. So sind in modernen Autos mittlerweile bis zu 50 Sensoren verbaut. Der weltweit führende Hersteller von sogenannten MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System)Sensoren ist das Unternehmen Bosch. Die vielseitig einsetzbaren MEMS besitzen in ihrem Inneren feine Strukturen aus Silizium, welche sich bei der Bewegung des Gehäuses ein winziges Stück verschieben. Die elektrischen Eigenschaften ändern sich durch die Verschiebung, werden gemessen und in Datenstrom umgewandelt. Sie können Beschleunigung, Drehraten, Druck, Massenfluss und das Erdmagnetfeld in allen drei Achsen messen.
Sensoren – Bauarten und Funktionen
Neben der elektronischen Logik enthalten die MEMS winzige mechanische Elemente. Die einzelnen Teile in diesen Sensoren sind dabei so winzig, dass manche von ihnen um das 17-fache dünner sind als ein menschliches Haar. MEMS können dabei viele Funktionen einnehmen: So sind sie für die Parkassistenzsysteme oder für die Auslösung der Airbags zuständig und können ebenso die Sitzbelegung überprüfen und bei Bedarf ein Signal für das Anschnallen ausgeben. In einem Fahrzeug kann man die Sensoren in drei Kategorien einteilen: Der Antriebsstrang vereint alle Sensoren, welche für die Funktion des Fahrzeuges unabdingbar sind, zum Beispiel Lambda-Sonde, Drehzahlsensor, Drucksensor oder Winkel-/ Positionsgeber. Sensoren, die für den Komfort im Auto und besonders für die Passagiere wichtig sind, sind Luftgütesensor, Drucksensor für Zentralverrieglung oder die Regensensoren für die Scheibenwischersteuerung. Die dritte Kategorie betrifft die Fahrsicherheit: Lenkradwinkelsensor, Beschleunigungssensoren für den Airbag oder ESP und ABS gehören zu den Sicherheitssensoren eines Fahrzeuges.
Weiterhin gibt es unterschiedliche Arten von Sensoren: Die einfachste Art eines Sensors ist ein Schalter mit zwei Bedienstufen: „Ein“ und „Aus“. Passive Sensoren sind meist einfache Widerstände oder Kondensatoren, beispielsweise ein Temperatursensor. Sie geben die Signale meist als analoge Spannung aus. Aktive Sensoren werden dagegen mit Strom betrieben und senden meist ein Rechtecksignal aus, beispielsweise der Hall-Sensor.
Addendum:
Quellen: Text green car magazine , Video: green car magazine
Titelbild: Klimasensoren im Auto – Copyright Syda Productions @ fotolia.com
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