Wie funktionieren Sensoren? -Fotowiderstand-

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1 Wie funktionieren Sensoren? -Fotowiderstand- Sinnesorgane und Sensoren erfüllen die gleichen Aufgaben Wir Menschen können mit Hilfe unserer Sinnesorgane Umwelteinflüsse (Reize) wahrnehmen. Unsere Augen reagieren auf Licht, unsere Ohren auf Schallwellen und Temperaturschwankungen fühlen wir über die Haut. Unsere Wahrnehmung lässt sich jedoch leicht beeinflussen. Die menschlichen Sinne können z.b. Temperaturen nur vergleichen, aber nicht exakt messen. Hierfür werden Maschinen benötigt. Sollen nun Maschinen bestimmte Aufgaben von Menschen übernehmen, benötigen sie ein Gefühl (lat. sensus) für äußere Reize. Diese Messfühler bezeichnet man als Sensoren. Sensoren können genaue Messwerte erstellen. Sie sind elektronische Bauteile, die auf Umweltgrößen reagieren und diese in elektrische Signale umwandeln. Sensoren werden z.b. bei Rauchmeldern, Feuermeldern und Alarmanlagen verwendet. Es gibt auch Sensoren, für die der Mensch keine Sinne hat, wie z.b. für Radioaktivität oder Magnetfelder. Wie funktioniert ein Fotowiderstand? Ein Fotowiderstand (Lichtsensor) besteht aus einem Halbleitermaterial. Der Widerstand des Halbleiters wird durch die Helligkeit beeinflusst. Je mehr Licht auf ihn fällt, desto kleiner ist sein Widerstand und desto mehr Strom lässt er durchfließen. Wenn Licht auf den Fotowiderstand fällt, leuchtet das Lämpchen und der Amperemeter zeigt eine hohe Stromstärke an. Fällt nicht soviel Licht auf den Widerstand, fließt weniger Strom und das Lämpchen leuchtet weniger. Sobald die Lichtquelle entfernt wird, steigt der Widerstand auf den ursprünglichen Wert an. Solche Sensoren werden LDR (Light Depentent Resistor, engl. für lichtabhängiger Widerstand) genannt. Ein Beispiel für die Verwendung von Lichtsensoren sind die Straßenlaternen. In vielen Städten wird die Straßenbeleuchtung unabhängig von der Zeit gesteuert. Sobald es dunkel wird, schalten die Laternen ein. Ein Lichtsensor erfasst dabei die Helligkeit und gibt diese Information an eine Steuerung weiter. Man verwendet LDRs auch in Beleuchtungsmessern von Fotoapparaten oder Lichtschranken von Fahrtüren.

2 Bearbeite folgende Aufgaben mit Hilfe des Informationstextes: 1. Nenne die Sinnesorgane des Menschen. Welche Umwelt Einflüsse nehmen sie jeweils wahr? 4. Wie funktioniert ein Fotowiderstand? 5. Erkläre anhand eines Beispiels wo und wie Fotowiderstände eingesetzt werden. 6. Vervollständige den Merksatz: Je schwächer der Lichteinfall auf einen Fotowiderstand ist, desto

3 Wie funktionieren Sensoren? -Heißleiter- Sinnesorgane und Sensoren erfüllen die gleichen Aufgaben Wir Menschen können mit Hilfe unserer Sinnesorgane Umwelteinflüsse (Reize) wahrnehmen. Unsere Augen reagieren auf Licht, unsere Ohren auf Schallwellen und Temperaturschwankungen fühlen wir über die Haut. Unsere Wahrnehmung lässt sich jedoch leicht beeinflussen. Die menschlichen Sinne können z.b. Temperaturen nur vergleichen, aber nicht exakt messen. Hierfür werden Maschinen benötigt. Sollen nun Maschinen bestimmte Aufgaben von Menschen übernehmen benötigen sie ein Gefühl (lat. sensus) für äußere Reize. Diese Messfühler bezeichnet man als Sensoren. Sensoren können genaue Messwerte erstellen. Sie sind elektronische Bauteile, die auf Umweltgrößen reagieren und diese in elektrische Signale umwandeln. Sensoren werden z.b. bei Rauchmeldern, Feuermeldern und Alarmanlagen verwendet. Es gibt auch Sensoren, für die der Mensch keine Sinne hat, wie z.b. für Radioaktivität oder Magnetfelder. Wie funktioniert ein Heißleiter? Ein Heißleiter (NTC, engl. negative temperature coefficient) besteht aus einem Halbleitermaterial. Der Widerstand des Halbleiters wird durch die Temperatur beeinflusst. Je höher die Temperatur ist die auf den Heißleiter wirktt, desto kleiner ist sein Widerstand und desto mehr Strom lässt er durchfließen. I Bei normaler Zimmertemperatur hat der Heißleiter einen sehr hohen Widerstand. Im Stromkreis fließt deshalb nur ein schwacher Strom und das Lämpchen leuchtet nicht. Der Amperemeter zeigt eine niedrige Stromstärke an. Steigt die Temperatur am Heißleiter beispielsweise dadurch an, dass er mit einem Kerze erwärmt wird, so sinkt sein Widerstand und die Stromstärke im Stromkreis steigt an. Das Lämpchen beginnt zu leuchten.

4 Ein Beispiel für die Verwendung von Heißleitern sind Wärmemelder. In ihnen ist ein Sensor eingebaut, der auf große Hitze reagiert. Sie schlagen Alarm, wenn die Raumtemparatur einen bestimmten Wert (ca. 60 C) überschreitet. Bearbeite folgende Aufgaben mit Hilfe des Informationstextes: 1. Nenne die Sinnesorgane des Menschen. Welche Umwelt Einflüsse nehmen sie jeweils wahr? 4. Wie funktioniert ein Heißleiter? 5. Erkläre anhand eines Beispiels wo und wie Heißleiter eingesetzt werden. 6. Vervollständige den Merksatz: Je niedriger die Temperatur ist, die auf einen Heißleiter einwirkt, desto

5 Bearbeite folgende Aufgaben mit Hilfe des Informationstextes: 1. Nenne die Sinnesorgane des Menschen. Welche Umwelt Einflüsse nehmen sie jeweils wahr? Auge Licht Nase Geruch Ohr/Gleichgewichtssinn Schall, Bewegung Haut Druck, Temperatur Zunge Geschmack Sie messen Objektiv und sind wesentlich genauer als menschliche Sinne. Manche Umweltgrößen können nur mit Hilfe von Sensoren erfasst werden Radioaktivität, elektrische und magnetische Felder Ultraschall Infrarotes Licht 4. Wie funktioniert ein Fotowiderstand? Ein Fotowiderstand verändert seinen elektrischen Widerstand je nach Menge des Einfallenden Lichts. Großer Lichteinfall kleiner Widerstand großer Stromfluss Kleiner Lichteinfall großer Widerstand kleiner Stromfluss 5. Erkläre anhand eines Beispiels wo und wie Fotowiderstände eingesetzt werden. 6. Vervollständige den Merksatz: Je schwächer der Lichteinfall auf einen Fotowiderstand ist, desto größer ist sein Widerstand und desto geringer die Stromstärke im Stromkreis. 7. Wie funktioniert ein Heißleiter? Die Größe des Widerstandes ist von der Temperatur abhängig Hohe Temperatur kleiner Widerstand große Stromstärke Kleine Temperatur hoher Widerstand kleine Stromstärke 8. Erkläre anhand eines Beispiels wo und wie Heißleiter eingesetzt werden. 9. Vervollständige den Merksatz: Je niedriger die Temperatur ist, die auf einen Heißleiter einwirkt, desto größer ist sein Widerstand und desto geringer die Stromstärke im Stromkreis.