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Induktive
Sensoren
(Induktivgeber)
arbeiten, wie es der Name bereits verrät, nach dem
Induktionsgesetz. Dazu ist grundsätzlich eine Spule (Wicklung), ein
Magnetfeld und "Bewegung" erforderlich. Durch dieses Messprinzip
lassen sich berührungslos und somit verschleißfrei
Winkel,
Wege
und Geschwindigkeiten messen.
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Induktivgeber
werden in den Schaltplänen der Hersteller recht uneinheitlich dargestellt. Ich
verzichte deshalb hier auf eine Skizze des Schaltzeichens.
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Einsatzmöglichkeiten
des Induktivgebers
- Drehzahlerfassung - z.B. an
Kurbelwelle oder Getriebe
- Kurbelwellenstellung
- Impulsgeber für die
Zündauslösung
- Drosselklappenstellung -
Lastsignal
- Erfassung des Lenkwinkels - z.B.
für ESP, "steer by wire"
- Fahrpedalgeber - E-Gas,
Fahrerwunsch,
- Bremspedalsensor - elektrisch
betätigte Bremse
- Niveausensor - z.B.
Fahrwerksregelung, Leuchtweitenregelung
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Erklärung
am Beispiel des Kurbelwellensensors
Der Kurbelwellensensor misst die
Motordrehzahl.
Er besteht aus einem Dauermagneten
und einer Induktionsspule mit Weicheisenkern. Als Impulsgeber (Bewegung!)
wird ein Zahnkranz am Schwungrad angebracht. Zwischen Induktivgeber und
Zahnkranz befindet sich nur ein kleiner Luftspalt.
Der
magnetische Fluss durch die Spule hängt davon ab, ob dem Sensor eine Lücke
oder ein Zahn gegenübersteht. Ein Zahn bündelt den Streufluss des
Magneten, eine Lücke dagegen schwächt den Magnetfluss.
Wenn sich das
Schwungrad und somit der Zahnkranz dreht, wird durch jeden einzelnen Zahn
eine Magnetfeldänderung bewirkt. Die Änderung des Magnetfeldes erzeugt
in der Spule eine Induktionsspannung.
Die Anzahl der Impulse pro
Zeiteinheit sind ein Maß für die Drehzahl des Schwungrades. Durch
bewusste Zahnlücken im Zahnkranz kann das Steuergerät auch die
momentane Stellung (Position) des Motors erkennen.
Bei
Magnetventil gesteuerten Motormanagement-Systemen werden Impulsräder mit
60er-Teilung verwendet, wobei ein oder zwei fehlende Zähne die
Bezugsmarke definieren.
Die Drehzahl des Motors
ist eine Hauptsteuergröße für die Gemischberechnung und für die
Zündverstellung.
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1 Dauermagnet, 2
Induktivgebergehäuse, 3 Motorgehäuse, 4 Weicheisenkern, 5
Induktionswicklung 6 Luftspalt, 7 Zahnlücken
1
Zahn, 2 Zahnlücke, 3 Bezugsmarke
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Bei Ausfall
des Sensors
- kann der Motor aussetzen
- kann der Motor stillstehen
- wird ein Fehlercode
abgespeichert
mögliche Ursachen:
- Kurzschluss der Wicklung
- Leitungsunterbrechung oder
Kurzschluss
- Mechanische Beschädigung des
Zahnkranzes
- starke Verschmutzungen
- Luftspalt zu groß
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Fehlersuche
- durch Auslesen des
Fehlerspeichers
- Anschlüsse prüfen
- auf Verschmutzung oder
Beschädigung prüfen
Messung mit
Ohmmeter
Wichtig: Die direkte
Überprüfung des Kurbelwellensensors mit einem Ohmmeter sollte nur dann
vorgenommen werden, wenn man sich auch wirklich sicher ist, dass es sich
um einen Induktivgeber und nicht um einen Hallgeber handelt. Das Ohmmeter
könnte die Elektronik des Hallgebers zerstören! Die Gefahr beseht bei
Gebern mit 3 Anschlüssen und selbst bei 2-poligen Steckern kann man nicht
ganz sicher sein, dass es kein Hallgeber ist. Aktive Raddrehzahlsensoren
(Hallgeber) des ABS haben auch nur einen 2-poligen Stecker. Auch hier ist
Vorsicht geboten.
- Innenwiderstand: 200 - 1000 Ohm
(je nach Sollwert)
- Kurzschluss bei 0 Ohm,
Unterbrechung bei sehr hohen Werten
- Masseschluss (Anschlusspin gegen
Masse) Soll: > 30 M Ohm
Messung des
Signalbildes
ein deutliches Signalbild
(Sinusform) muss vorhanden sein. Ist ein Signal vorhanden, aber zu
schwach, so deutet dies auf einen zu großen Luftspalt (Abstand
Zahnkranz/Sensor). |
links: Signalbild i.O. rechts:
Luftspalt zu groß
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Einsatz des Induktivgebers
in der Zündanlage der TSZ-i
Im Zündverteiler befindet sich
ein Stator (stillstehender Teil), aufgebaut aus Dauermagneten, Kern und
Induktionswicklungen, sowie ein umlaufender Rotor. Häufig besitzen Stator
und Rotor ebensoviele Finger, wie der Motor Zylinder hat. Der Rotor sitzt
auf der Zündverteilerwelle, d.h. er dreht mit halber
Kurbelwellendrehzahl.
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Der magnetische Fluss der Magnete ändert sich je nach Stellung des Rotors. Die Magnetfeldänderung
induziert in der Wicklung ein Wechselspannungssignal, das vom Steuergerät
ausgewertet wird.
Die Spannung steigt an, wenn sich der Rotorfinger dem Statorfinger nähert.
Vergrößert sich der Abstand wieder, wechselt die Spannung schlagartig
ihr Vorzeichen. Je schneller die Verteilerwelle sich dreht, desto mehr
Impulse entstehen im vorgegebenen Zeitraum und desto höher werden sie.
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Das folgende Beispiel zeigt zwei Möglichkeiten für Raddrehzahlsensoren am
Golf 2 (ABS von Teves):
Die Drehzahlfühler erfassen die Drehzahländerungen der Räder und geben sie
als Drehzahlsignal an das Steuergerät weiter.
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 Impulsrad
Die Drehzahlfühler an den Vorderrädern sind axial zu den
Impulsrädern angeordnet. |
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 Impulsrad
Die Drehzahlfühler an den Hinterrädern sind radial zu den
Impulsrädern angeordnet. |
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Durch die Drehbewegung des Rades wird das Impulsrad am Drehzahlfühler
vorbeibewegt. Zwischen Zahn und Lücke werden die magnetischen
Feldlinien verändert. Es wird eine sinusförmige Wechselspannung
induziert. Ihre Frequenz ist abhängig von der Drehzahl. Wichtig ist auch
die richtige Einstellung des Luftspaltes.
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Quellen: Hella, VW, Akademiebericht
Dillingen 2003
Johannes
Wiesingerbr
bearbeitet:
07.10.2010
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