Berührungslose Sensoren
Anwendungsbereiche
In vielen Bereichen der Technik sind berührungslose Sensoren notwendig: Möchte man z.B. die Drehgeschwindigkeit eines Zahnrads (z.B. für die Tacho-Anzeige im Auto) messen, würde ein mechanischer Sensor stören. Dieser würde die Reibung am Zahnrad erhöhen, so dass dieses gebremst werden würde. Dies würde die Maschine verschleißen und ihre Effizienz verringern.
Auch in der Musik spielen solche Sensoren eine wichtige Rolle: Bei E-Gitarren überträgt die Saite den gespielten Ton über einen Sensor in einen Verstärker. Auch dieser Sensor ("Tonabnehmer") muss berührungslos funktionieren, um die Akustik der Gitarre nicht zu verzerren.
Aufbau eines Tonabnehmers
Modellversuch
Vor ihnen finden Sie einen Modellversuch eines Tonabnehmers. Vergleichen Sie den obigen Aufbau eines echten Tonabnehmers mit dem Modellversuch!
Identifizieren Sie die einzelnen Bauteile: Was sollen der Nagel bzw. das Eisenplättchen darstellen? Was soll das Voltmeter darstellen?
Versuch
Nehmen Sie sich nun das Plättchen und schwingen damit vor der Spule hin und her. Dies soll die schwingende Saite simulieren. Variieren Sie ihre Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude. Beobachten Sie, wie sich dies auf die Anzeige am Voltmeter auswirkt.
Erklären Sie die Funktionsweise des Tonabnehmers ("Wie erkennt die E-Gitarre den Ton und die Lautstärke einer Schwingenden Saite?") mit einer schlüssigen Argumentationskette! Erstellen Sie dazu ein Blockschema und vergleichen dieses mit der Musterlösung.
Wiederholen Sie nun den Versuch mit dem Nagel statt mit der Eisenplatte! Begründen Sie kurz, warum die Spannungswerte beim Nagel nicht so groß sind. Folgern Sie daraus außerdem eine technische Anforderung an das Voltmeter in einer E-Gitarre!
Zahnradsensoren
Übertragen Sie mit Hilfe des folgenden Aufbaus ihr erworbenes Wissen auf Zahnradsensoren!
Erklären Sie kurz, wie der Zahnradsensor die Drehzahl des Zahnrades messen kann!
Fertig?
Sind Sie mit allem Fertig? Alles verstanden? Dann haken Sie diesen Bereich auf ihrem Laufzettel ab und machen Sie bei den anderen Anwendungen weiter. Haben Sie alle Anwendungen durch? Dann machen Sie sich an die Aufgabe für Schnelle.
(Auf Seite 122 im Buch finden weitere Informationen zu berührungslosen Sensoren)