热门搜索:

  • /?44
  • 下载费用:10 金币 ?

SSP501_汽车传感器原理 德文版.pdf

关?键?词:
SSP501_ 汽车 传感器 原理 德文
资源描述:
Service Training Selbststudienprogramm Technik 501 Fahrzeugsensorik Physikalische Grundlagen2 Das Selbststudienprogramm stellt die Konstruktion und Funktion von ? Neuentwicklungen dar! ? Die Inhalte werden nicht aktualisiert. Aktuelle Prüf-, Einstell- und Reparaturanweisungen entnehmen Sie bitte der dafür vorgesehenen Service-Literatur. Achtung Hinweis Immer h?here Ansprüche an Sicherheit, Bedienung und Komfort führen im Fahrzeugbau zu immer komplexeren Systemen. Je nach Aufgabe ben?tigen diese Systeme eine Vielzahl von Informationen, die ihnen durch Sensoren geliefert werden. Folge ist eine fast unüberschaubare Vielfalt an unterschiedlichen Sensortypen und Sensorbezeichnungen. Alle diese Sensoren und ihre Wirkungsweise beruhen jedoch auf einer begrenzten Anzahl von physikalischen Grundlagen und physikalischen Messverfahren. Die Selbstudienprogramme zur Fahrzeugsensorik haben zum Ziel, diese unterschiedlichen Messverfahren und ihre physikalischen Grundlagen einfach und anschaulich zu vermitteln und sie den verschiedenen Sensortypen zuzuordnen. Die Systematik dieser Hefte soll es Ihnen erleichtern, die in den Fahrzeugsystemen verbauten Sensoren zu erkennen und zu beurteilen, welche Informationen sie dem System auf Basis der unterschiedlichen physikalischen Gesetze liefern. Die Selbstudienprogramme zur Fahrzeugsensorik sind damit als zentrales Nachschlagewerk gedacht, das Sie bei dem Verstehen komplexer Fahrzeugsysteme und in der Fehlersuche unterstützen soll. Mit diesem Selbststudienprogramm zu den physikalischen Grundlagen in der Fahrzeugsensorik kann das zu Schulzeiten schon einmal Gewusste entstaubt werden. Dabei tauchen unter anderem wiederholt Begriffe zu zentralen Theorien der Physik auf, wie Quantenmechanik oder Relativit?t, die in der Schule, wenig oder nicht berücksichtigt werden. Es geht hier jedoch nicht darum, diese Theorien mathematisch exakt zu erl?utern, denn dieses würde sowohl den Umfang als auch den Sinn dieses Heftes sprengen. Es geht darum, das Wissen zu vermitteln, dass es diese wichtigen Theorien gibt und welche zentralen Bedeutungen diese oft sehr abstrakten Gedankengeb?ude für die Technik, die uns umgibt, haben.3 Inhaltsverzeichnis Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 ? ? Was sind Bewegungen?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6? ? Was ist Energie? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 ? ? Was ist Materie? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 ? ? Was ist Magnetismus? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 ? ? Was sind elektromagnetische Wellen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 ? ? Was ist Schall? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 ? ? Was bedeuten U, I, R und C? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 ? ? Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414 Einleitung Der Aufbau der Reihe Fahrzeugsensorik Die Selbststudienprogramme zur Fahrzeugsensorik werden voraussichtlich drei Hefte umfassen: - Fahrzeugsensorik - Physikalische Grundfragen - Fahrzeugsensorik - Messmethodik - Fahrzeugsensorik - Sensortechnik Diese drei Hefte bauen aufeinander auf und bilden in ihrer Gesamtheit ein Nachschlagewerk zum Thema Fahrzeugsensorik bzw. Sensoren in der Kfz-Technik. ? Die Dreiteilung erfolgte, um die Seitenzahl eines Heftes auf einen überschaubaren Umfang zu beschr?nken. Zu den Inhalten der Reihe Fahrzeugsensorik In diesem ersten Heft der Reihe Fahrzeugsensorik ? werden physikalische Grundlagen vermittelt, die zum Verstehen der Funktionsweise der unterschiedlichen Sensoren unverzichtbar sind. Es wird versucht, dies m?glichst bildlich zu vermitteln und auf eine Wiedergabe der der Physik zugrunde liegenden Mathematik soweit wie m?glich zu verzichten. Die dabei verwendeten Modellvorstellungen beschreiben die aktuellen Erkenntnisse in der Physik gr??tenteils stark vereinfacht und damit unvollst?ndig. Wer bereits über ein umfassendes physikalisches Grundwissen verfügt, mag diesen ersten Teil überspringen oder zum Auffrischen des vorhandenen Wissens verwenden. Das Heft ?Fahrzeugsensorik - Messmethodik“ befasst sich mit den unterschiedlichen Messverfahren, die von den Sensoren angewendet werden. Die Beschreibungen in dem zweiten Heft setzen die Kenntnis der Grundlagen aus diesem Heft voraus. Das Heft ?Fahrzeugsensorik - Sensortechnik“ ? schlie?lich gibt einen überblick über die unterschiedlichen Sensortypen, die zur Zeit im Fahrzeugbau verwendet werden und ordnen diese den im zweiten Heft vorgestellten Messverfahren zu. Für jeden Sensor wird beschrieben, wofür sein Signal verwendet werden kann, wie der Sensor aufgebaut ist und wie er bezogen auf das Messverfahren funktioniert. 5 Was bedeutet Sensorik? Sensorik ist aus technischer Sicht das Wissen und die Anwendung von Sensoren, um technische Systeme zu ? kontrollieren und zu regeln. Ein Sensor ist ein Messfühler, um bestimmte physikalische Eigenschaften zu erfassen und in ein elektronisch verwertbares Signal umzuwandeln. Ein Sensor ist damit die Schnittstelle zwischen der ? ?u?eren Welt und dem Systeminneren für eine bestimmte Messgr??e. Die Sinne des Autos Um sich die Bedeutung von technischer Sensorik im Automobilbau zu verdeutlichen, ist ein Vergleich mit der physiologischen Sensorik eines biologischen ? Systems, wie dem Menschen, vertretbar. Wir nennen u. a. sechs Sinne unser eigen und besitzen für jeden dieser Sinne spezifische Messfühler. Für den optischen Sinn (Sehen) haben wir zwei Augen mit photoempfindlichen Sensoren, die das Erkennen von Farben und Helligkeiten erm?glichen. Die einzelnen Sensoren sind dabei bereits im Auge ? so verschaltet, dass sie sich hervorragend zur Mustererkennung eignen. Eine altersabh?ngige, erfahrungsbasierte Auswertung der optischen Daten im Gehirn erm?glicht es uns, Entfernungen, Geschwindigkeiten und Bewegungen von Objekten in unserer Umgebung grob abzusch?tzen. Unser akustischer Sinn (H?ren) erfasst Schallwellen. Der Gleichgewichtssinn erm?glicht es uns, u. a. ? aufrecht zu gehen und liefert uns als Nebenprodukt ein Empfinden von Beschleunigung. Mit den druckempfindlichen Messfühlern des Tastsinns erfassen wir im wahrsten Sinne des Wortes unsere Umgebung. Temperaturfühler in unserem Inneren sowie in unserer Haut bilden unseren ? Temperatursinn und warnen uns vor zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen, die unseren Organismus sch?digen k?nnen. Für elektromagnetische Wellen au?erhalb des infraroten oder sichtbaren Lichts haben wir kein Empfinden und auch für Elektrizit?t, Radiaktivit?t oder Luftdruck, um nur einige physikalische Gr??en zu nennen, fehlen uns die erforderlichen Sensoren. Viele Sinneseindrücke unserer Umwelt erhalten wir indirekt als Interpretationsleistung unseres Gehirns, ohne diese konkret quantifizieren zu k?nnen. Wir k?nnen unser Empfinden als stark, weniger stark oder schwach einstufen, konkrete und damit vergleichbare Messdaten haben wir nicht. Die Aussagekraft der physiologischen Sensorik eines biologischen Systems ist also sehr individuell gepr?gt und schwer mit anderen zu vergleichen. ? Ganz anders sieht es in der technischen Sensorik aus. Ein modernes Automobil mit seiner Vielzahl von Regelsystemen und Fahrassistenzsystemen verfügt über erheblich mehr Sinne, als sie uns in die Wiege gelegt sind. Es werden Temperaturen, Drehzahlen, Abst?nde, Geschwindigkeiten, Drehmomente, Drücke, Strecken, Stoffmengen und vieles mehr über technische Sensoren erfasst und in konkrete, vergleichbare Messergebnisse gewandelt. ? Sie erm?glichen es den Systemen, Messgr??en auszuwerten und daraus Regelvorg?nge abzuleiten. 6 Was sind Bewegungen? Neben der einfach erscheinenden Frage, was Bewegung denn eigentlich sei, ist vor allem der Grund oder Anlass für eine Bewegung von Bedeutung. Hier kommen die Begriffe Kraft, Beschleunigung und Drehmoment ins Spiel. Absolute und relative Bewegungen Von einer absoluten Bewegung spricht man im physikalischen Sinn heute nicht mehr. ? Man verstand darunter die Bewegung eines Objektes bezogen auf den umgebenden, absoluten Raum (Universum). Aber auch das ist nach heutiger Anschauung eine relative Bewegung: die eines Objektes relativ zum Bezugssystem Universum. Bewegung l?sst sich aber nicht nur durch den Bezug auf den umgebenden Raum, sondern auch bezogen auf den Beobachter oder relativ zu einem anderen Objekt beschreiben. Je nachdem, welches Bezugssystem (Inertialsystem) man verwendet, ergeben sich unterschiedliche Beobachtungen der Bewegung. Eine auf dem Tisch in einem fahrenden Zug stehende Kaffeetasse befindet sich für den Zugpassagier im Zug in Ruhe, für einen Beobachter auf dem Bahnsteig befindet sie sich in Bewegung. Für einen weiteren Beobachter im Zentrum der Milchstra?e sind Tasse, Passagier und erster Beobachter ziemlich flott ? (mit ca. 961.200 km/h) in unserer Galaxie unterwegs. Auf die Frage, welche Geschwindigkeit die Tasse hat, würde der erste mit 0 km/h, der zweite z. B. mit 250 km/h und der dritte mit ca. 961.200 km/h antworten. Das sind drei unterschiedliche Aussagen, die alle überprüfbar und gleichzeitig wahr sind. ? Deshalb ist es wichtig, bei der Beschreibung einer Bewegung das Bezugssystem mit zu nennen. Für den Beobachter im Bezugssystem ?Zug“ bleibt die Tasse in Relation zum Beobachter und zum Bezugssystem in Ruhe. Für den Beobachter auf dem Bahnsteig ist die Tasse samt Zug und Zugpassagieren in Relation zu ihm und einem anderen Bezugssystem ?Bahnhof“ in Bewegung. s501_001 s501_0027 Kraft und Drehmoment Als Ursache für eine Bewegung treten u. a. Kr?fte oder Drehmomente auf. Eine Kraft ist eine gerichtete physikalische Gr??e, die einen K?rper verformen oder beschleunigen kann. Erfolgt die Krafteinwirkung an einem Hebelarm, also bezogen auf einen Drehpunkt, erh?lt man als physikalische Gr??e das Drehmoment. Bilden Kraftrichtung und Hebelarm dabei einen rechten Winkel, so l?sst sich das Drehmoment ? vereinfacht als Produkt aus Kraft und L?nge des Hebelarms beschreiben. Die Beschleunigung durch eine Kraft bzw. ein Drehmoment bewirkt, dass sich der Bewegungszustand, also seine Geschwindigkeit oder seine Richtung ?ndert. Mathematisch wird eine Kraft beschrieben als das Produkt aus der Masse des K?rpers, auf den sie wirkt und der Beschleunigung, die dieser durch die Kraft erf?hrt (2. Newtonsche Gesetz). Der K?rper befindet sich in Ruhe und es wirkt keine Kraft (F). Durch eine lineare Kraft (F), die auf den K?rper wirkt, kann dieser beschleunigt und/oder verformt werden. s501_003 s501_004 Wirkt eine Kraft (F) über einen Hebelarm, entsteht ein Drehmoment (M). s501_005 Es gibt eine Reihe von Kr?ften, die als feste Begriffe verwendet werden und bei der Beschreibung von Sensoren eine Rolle spielen. Im Folgenden wollen wir: - die Gravitationskraft, -d i e T r ? g h e i t s k r a f t , - die Zentrifugalkraft, - die Zentripetalkraft und - die Corioliskraft kurz betrachten. 8 Was sind Bewegungen? Gravitationskraft Für uns auf der Erde wird die Gravitationskraft vorwiegend von der Masse unseres Planeten verursacht. Die Gravitation wirkt in Richtung auf den Erdmittelpunkt. Jedes Objekt, dass sich im Einflussbereich der Erde befindet, erf?hrt diese Kraft. Allerdings nimmt sie mit dem Quadrat des Abstandes von der Erde ab. Aus der Gravitationskraft l?sst sich nach dem zweiten Newtonschen Gesetz mathematisch die Beschleunigung ableiten, die ein fallender K?rper erf?hrt. Diese Beschleunigung ist 9,81 m/s 2 . Im freien Fall zur Erde werden wir also in jeder Sekunde um eine Geschwindigkeit von 9,81 m/s schneller, wenn wir andere Einflussgr??en wie Reibung oder Auftrieb unberücksichtigt lassen. Nach Newton spüren wir die Gravitationskraft, ? wenn wir auf der Erde stehen, weil eine gleich gro?e entgegengerichtete Kraft von unten gegen unsere Fü?e drückt. Dieses formulierte er als ?actio = reactio“ bzw. ?lex tertia“ (drittes Newtonsche Gesetz). Mit Hilfe der Newtonschen Mechanik l?sst sich die Gravitation, so wie wir sie erfahren, mit einer ausreichenden Genauigkeit beschreiben und mathematisch herleiten. Erst bei der Beschreibung des Verhaltens von sehr gro?en Massen, wie sie bei Neutronensternen oder schwarzen L?chern auftreten, lassen sich die Beobachtungen nicht mehr hinreichend genau mit der Newtonschen Auffassung beschreiben. Newton konnte auch nichts darüber aussagen, wie Gravitation entsteht und nach welchen Regeln sie funktioniert. s501_006 Nach dem Newtonschen Gravitationskraftbegriff wirkt auf der Erde auf einen K?rper mit 1 kg Masse eine Gravitationskraft von 9,81 N. Nach dem 3. Newtonschen Gesetzt treten Kr?fte immer in entgegengesetzten Paaren auf. Da wir (normalerweise) nicht in den Boden einsinken oder grundlos zu schweben anfangen, muss der Gravitationskraft (grüner Pfeil) eine gleich gro?e Kraft (roter Pfeil) entgegenwirken. s501_0089Auf Basis der allgemeinen Relativit?tstheorie von Albert Einstein betrachtet man die Gravitation nicht als Kraft, die auf einen K?rper im freien Fall wirkt, sondern als geometrische Eigenschaft des vierdimensionalen Raumes (Raumzeit). Diese Modellvorstellung von der grundlegenden Struktur des Universums wird durch die drei Raumrichtungen und die Zeit gebildet. Neu an dieser Betrachtungsweise war, dass nicht alle Objekte untereinander auf einer unver?nderlichen statischen Bühne, d. h. dem uns umgebenden Raum, wechselwirken, sondern, dass die Objekte auch die Bühne beeinflussen, so wie auch die Bühne die Objekte beeinflusst. Sehr stark vereinfacht bedeutet dies: Alle Objekte, die eine Masse besitzen, erzeugen an ihrem Aufenthaltsort eine St?rung bzw. Krümmung in der Struktur dieser Raumzeit. Je gr??er die Masse, desto st?rker wird die Raumzeitstruktur ?verbogen“. ? Ist der Masseunterschied zwischen zwei Objekten sehr gro?, so f?llt der Einfluss des Leichteren auf den Schwereren kaum messbar ins Gewicht. Das bedeutet, gegenüber dem Einfluss, den die Erde auf ein Flugzeug ausübt, ist der des Flugzeuges auf die Erde vernachl?ssigbar klein. Erreicht ein anderes Objekt bei seinem Weg durch das Universum solch einen gekrümmten Bereich, ? so wird es durch die Krümmung der Raumzeitstruktur zu dem massereichen Objekt hin abgelenkt. Reichen St?rke und Richtung der Eigenbewegung des Objektes aus, um die Krümmung zu durchlaufen, ? so kann das Objekt den gekrümmten Bereich wieder verlassen. Reichen St?rke und Richtung der Eigenbewegung nicht aus, so stürzt das leichtere Objekt in das massereichere Ob
? 汽车智库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:SSP501_汽车传感器原理 德文版.pdf
链接地址:http://www.autoekb.com/p-2944.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2008-2018 mywenku网站版权所有
经营许可证编号:京ICP备12026657号-3?

收起
展开