Sicherheit

Posted by Stoner

August 28, 2007

Altbekannt sind die Sensoren des Antiblockiersystems, die die Drehbewegung der Räder überwachen und bei Blockieren für Sekundenbruchteile die Bremse lösen. So bleibt das Fahrzeug lenkbar. Mit einer intelligenten Verknüpfung dieser Sensoren zur Drehbewegung an allen vier Rädern, kann das Schleudern eines Fahrzeuges erkannt werden. Die Elektronik kann aus den Meldungen der vier Sensoren errechen, welches Rad gezielt abgebremst werden muss, damit das Schleudern schon im Ansatz erstickt wird. Bei manchen Fahrzeugen ist dieses Antischleuderprogramm sogar für einen Anhänger wirksam.

Dabei erkennt das Auto automatisch, ob ein Anhänger am Fahrzeug angekuppelt ist. Die gleichen Sensoren an den Rädern werden auch zur Verhinderung von durchdrehenden Rädern verwendet. Die Sensoren melden der Motorsteuerung das beginnende Durchdrehen und die Elektronik verringert automatisch die abgegebene Leistung. Sie nimmt sozusagen Gas weg. Auch hier wird aktiv Energie gespart und die Umwelt geschont. Drucksensoren im Inneren der Reifen können über Funk dem Bordcomputer gefährlichen Druckverlust melden.

Ein sehr bekannter Sensor ist die Lambdasonde im Auspuff. Sie ermittelt mit ihrem Sensor die Abgaswerte des Motors und meldet die Ergebnisse der Motorsteuerung. Diese kann damit den Zündzeitpunkt und die Gemischaufbereitung für die Verbrennung genau steuern. So wird der Verbrennungsvorgang optimal für höchste Leistungsausbeute und geringste Umweltbelastung geregelt.

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Unser
Alltag würde ohne Sensoren nicht funktionieren. Wir sind
umgeben von technischen Geräten und Vorgängen, die
wir als selbstverständlich wahrnehmen. Erst wenn Defekte
auftreten, wird die Wichtigkeit der Sensoren deutlich. Weder im
Haushalt, noch im Auto kommen wir ohne sie aus. Der Verkehr
würde ohne Sensoren im Chaos versinken und das Wetter
wäre nicht vorhersagbar. Was leisten Sensoren genau und wie
machen sie das?
Verschiedene Arten von Sensoren
Es gibt viele Möglichkeiten für den Einsatz von
Sensoren. Entsprechend ihrer jeweiligen Aufgabe gibt es spezifische
Bauarten. Meistens handelt es sich um elektronische Bauteile, die ein
Signal erzeugen. Es gibt aber auch mechanische Sensoren, die
ähnliche Zweckbestimmungen haben. Ein solcher mechanischer
Sensor wäre zum Beispiel ein Füllstandsanzeiger in
einem Tank, welcher mit dem Füllstand auf und ab bewegt wird
und dabei sowohl oben als auch unten einen Kontakt auslöst. So
kann signalisiert werden, wann der Tank voll oder leer ist. Die weitaus
überwiegende Zahl der Sensoren ist aber elektronisch
aufgebaut. Es gibt Sensoren für Temperatur, Druck, Kraft,
Feuchtigkeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Luftdruck,
Säuregehalt, Drehzahl, Licht, Schall, Magnetismus usw. Die
Sensoren haben dabei generell die gleiche Aufgabe. Sie sollen einen
gewissen Zustand oder eine Menge melden. Mit der Zustandsmeldung des
Sensors werden dann weiterführende Reaktionen eingeleitet.
Damit lassen sich Vorgänge oder Prozesse steuern. Die
Einsatzbreite reicht von einfachen Einzelanwendungen, bis zu
komplizierten automatischen Betriebsabläufen.
Wärmesensoren im Alltag
Sie erkennen Wärmequellen oder ihre Veränderung. Je
nach Temperatur erhöht oder senkt sich der Widerstand eines
elektronischen Bauteiles und lässt mehr oder weniger Strom
fließen. Die Stromstärke hängt direkt mit
der herrschenden Temperatur zusammen. So können Temperaturen
in Flüssigkeiten, an Gegenständen oder der Luft
gemessen werden. Der altbekannte Bewegungsmelder funktioniert auf einem
anderen Wärmeprinzip. Er überwacht eine
Fläche von mehreren Quadratmetern und erkennt bewegliche
Wärmequellen darin. Eigentlich misst er also gar keine
Bewegung, sondern Wärmeabstrahlung. Wir finden
Temperatursensoren im Kühlschrank, wo sie den
Kühlkompressor bei Bedarf ein- und ausschalten. Die
Heizungsregelung misst die Raumlufttemperatur und regelt so lange die
Zufuhr von Heizleistung, bis der eingestellte Sollwert erreicht wird.
Im Auto informiert uns das Ergebnis des Sensors über die
Kühlwassertemperatur. Ein anderer Sensor überwacht
für die Klimaautomatik die Innenraumtemperatur und
hält sie durch Kühlen oder Heizen konstant. Eine
weitere Regelung als das Einstellen der Wunschtemperatur ist nicht
erforderlich. In der Spül- Waschmaschine arbeiten ebenfalls
Temperatursensoren. Sie überwachen die Aufheizung des
Waschwassers auf die eingestellte Temperatur. Backöfen und
Elektroherde werden ebenfalls über Wärmesensoren
gesteuert.
Optische Sensoren sind überall verbaut
Mit dieser Sensorart sind alle modernen Fotoapparate und Kameras
ausgestattet. Sie messen das vorhandene Licht und die Entfernung zum
Objekt. Mit den Messergebnissen können die Automatikprogramme
die optimalen Kameraeinstellungen herbeiführen. Verwendet
werden elektronische Bausteine, die ihren Widerstandswert entsprechend
der Lichtstärke verändern. Ähnlich wie die
Temperatursensoren sich bei Temperaturänderungen verhalten.
Mit den optischen Sensoren sind viele komfortable Automatismen im
Alltag möglich geworden. So schaltet sich bei einigen Autos
das Licht automatisch ein oder aus, wenn es zu dämmern
beginnt. Bildschirme von Bordcomputern oder Navigationsgeräten
schalten zwischen einem angenehmen Anzeigemodus für Tageslicht
oder Dunkelheit selbständig um. Mit einem Regensensor wird der
Scheibenwischer automatisch ein- oder ausgeschaltet. Er regelt auch die
Intervallhäufigkeit bei schwachem Regen automatisch. Der
Regensensor reagiert dabei nicht auf Feuchtigkeit, sondern er
beobachtet sozusagen ein kleines Stück der Frontscheibe und
misst den Lichtdurchlass. Anhand der Lichtmenge kann die Wassermenge
auf der Scheibe bestimmt werden. Auch im Haushalt hat diese Technik
Einzug gehalten. Bei modernen Wasch- und Spülmaschinen
kontrolliert ein optischer Sensor den Schmutzgehalt des Wassers. Er
misst dafür zwischen zwei Punkten die
Lichtdurchlässigkeit des Wassers. Ist es verschmutzt,
lässt es wenig Licht durch. Anhand dieses Messergebnisses
steuert der Sensor das Abpumpen des Schmutzwassers und lässt
frisches Wasser zulaufen. So wird wertvolles Wasser gespart, weil ein
Austausch nur bei Notwendigkeit vorgenommen wird. Optische Sensoren
sind auch in der Lage Farben zu erkennen. In modernen Backöfen
oder Mikrowellen wird so die Funktion der Bräunungsautomatik
ermöglicht. Der Sensor beobachtet die
Speisenoberfläche und meldet den erreichten
Bräunungsgrad an die Heizelemente. Diese arbeiten dann
stärker oder schwächer, bis das gewünschte
Ergebnis erreicht ist.
Sensoren in der Industrie haben viele Einsatzgebiete
Produktionsprozesse in der Industrie können hohe
Komplexität besitzen. Viele Kombinationen aus Sensoren
überwachen die Zustände der einzelnen Zwischenstadien
der Produktion. Viele Vorgänge können so automatisch
aufeinander abgestimmt werden. So werden in der Automobilindustrie die
Geschwindigkeiten von Fließbändern auf die
Abarbeitungsgeschwindigkeit auf dem Band abgestimmt. Benötigte
Bauteile werden über Sensoren in ihrem Bestand erfasst und bei
zu geringer Stückzahl automatisch neu angefordert. Die
benötigten Teile fahren auf selbststeuernden Wagen an die
richtige Stelle. Mittels Sensoren können sie Markierungen am
Hallenboden lesen und sich so orientieren. Die Genauigkeit der Montage
einzelner Karosserieteile wird von Sensoren kontrolliert und bei Bedarf
eine Korrektur angefordert. Die Überlastung von
Maschinenteilen durch zu hohe Temperatur, zu hohen Materialdruck oder
zu hohe Drehgeschwindigkeit wird mit Sensoren überwacht. Zum
Schutz der Maschine können, ausgelöst durch den
jeweiligen Sensor, Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. In
großen Hallen für Lager oder in endlosen
Bürofluren, steuern Sensoren die Beleuchtung. Es wird nicht
immer die gesamte Beleuchtung verwendet, sondern dort wo sich gerade
ein Mensch entlang bewegt, wird die Beleuchtung eingeschaltet. Hinter
ihm geht das Licht wieder automatisch aus. So tragen Sensoren auch in
diesem Bereich zu spürbarer Energieeinsparung bei.
Für viele Prozesse der chemischen Industrie sind Sensoren
für die Überwachung und Steuerung von
Drücken, Säuregehalten,
Sauerstoffsättigungen, Luftfeuchtigkeiten und
natürlich Temperaturen zuständig. Viele Anlagen
laufen völlig autark und werden von Technikern lediglich
gewartet und überwacht. Sensoren in Kraftfahrzeugen dienen der
Sicherheit und dem Umweltschutz
Wie schon erwähnt, sorgen Sensoren für Wohlbefinden
im Innenraum oder geben Informationen über
Kühlmitteltemperaturen. Auch der Regensensor oder das
automatische Steuern des Lichtes wurden beschrieben. Eine weitere
Sensorart im Kraftfahrzeug ist der Beschleunigungssensor. Er misst
sowohl Beschleunigung als auch Verzögerung.
Verzögerung wird in der Physik auch als negative
Beschleunigung bezeichnet. Überschreitet eine Beschleunigung
einen bestimmten Wert, löst dieser Sensor einen Impuls aus und
steuert so zum Beispiel das Öffnen eines oder mehrerer Airbags
zum Schutz der Insassen vor einem Aufprall. Dabei werden nur die
Airbags ausgelöst, die der Beschleunigungsmeldung entsprechend
auch zur Anwendung kommen müssen. Neuere Entwicklungen von
optischen Sensoren beobachten den Fahrer. Sie messen das Augenblinzeln
und können an der Häufigkeit und Dauer erkennen, ob
der Fahrer müde ist oder sich gar einem gefährlichen
Sekundenschlaf nähert. Andere Sensoren blicken auf die
Straße und erkennen die aufgemalten Linien. Verlässt
das Fahrzeug seine Fahrspur, wird es automatisch auf die Spur
zurückgelenkt oder der Fahrer gewarnt. Altbekannt sind die
Sensoren des Antiblockiersystems, die die Drehbewegung der
Räder überwachen und bei Blockieren für
Sekundenbruchteile die Bremse lösen. So bleibt das Fahrzeug
lenkbar. Mit einer intelligenten Verknüpfung dieser Sensoren
zur Drehbewegung an allen vier Rädern, kann das Schleudern
eines Fahrzeuges erkannt werden. Die Elektronik kann aus den Meldungen
der vier Sensoren errechen, welches Rad gezielt abgebremst werden muss,
damit das Schleudern schon im Ansatz erstickt wird. Bei manchen
Fahrzeugen ist dieses Antischleuderprogramm sogar für einen
Anhänger wirksam. Dabei erkennt das Auto automatisch, ob ein
Anhänger am Fahrzeug angekuppelt ist. Die gleichen Sensoren an
den Rädern werden auch zur Verhinderung von durchdrehenden
Rädern verwendet. Die Sensoren melden der Motorsteuerung das
beginnende Durchdrehen und die Elektronik verringert automatisch die
abgegebene Leistung. Sie nimmt sozusagen Gas weg. Auch hier wird aktiv
Energie gespart und die Umwelt geschont. Drucksensoren im Inneren der
Reifen können über Funk dem Bordcomputer
gefährlichen Druckverlust melden. Ein sehr bekannter Sensor
ist die Lambdasonde im Auspuff. Sie ermittelt mit ihrem Sensor die
Abgaswerte des Motors und meldet die Ergebnisse der Motorsteuerung.
Diese kann damit den Zündzeitpunkt und die Gemischaufbereitung
für die Verbrennung genau steuern. So wird der
Verbrennungsvorgang optimal für höchste
Leistungsausbeute und geringste Umweltbelastung geregelt.

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