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Aufgabe

Fahrradtachometer

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Bild: nach Realschule Immenstadt

a)Erläutere das physikalische Grundprinzip, das bei rotierendem Rad zu einem Signal im Sensor führt.

b)Für eine genaue Auswertung muss dem Computer der Umfang des Fahrradreifens eingegeben werden.

Beschreibe ein möglichst einfaches und genaues Verfahren, wie man den Fahrradumfang bestimmen kann.

c)Der Umfang des Rades sei 2,25m.

Wie oft wird in einer Minute bei einer Geschwindigkeit von 30km/h ein Signal vom Sensor zum Empfänger gesendet?

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a)An den Speichen wird ein Dauermagnet befestigt. Dieser rotiert bei jeder Radumdrehung einmal am Sensor vorbei.

Im Sensor kann sich eine kleine, eisengefüllte Spule befinden, in der beim Vorbeibewegen des Magneten eine Spannung induziert wird. Dieses Signal wird zum, an der Lenkstange befindlichen, Empfänger gesendet und durch den kleinen Computer weiterverarbeitet.

Hinweis: In einigen Sensoren befinden sich sogenannte Reed-Kontakte. Dies sind Schalter, deren Schaltzustand sich durch ein äußeres Magnetfeld beeinflussen lässt. Bewegt sich der Magnet am Sensor vorbei, so wird ein Stromkreis geschlossen (meist kann man sogar das Klicken des Schalters hören). Der entstehende Stromimpuls wird dann weiterverarbeitet.

b)Man dreht das Vorderrad so hin, dass sich z.B. das Ventil ganz unten befindet. Nun legt man ein Maßband beim Ventil beginnend aus und schiebt das Fahrrad entlang des Maßbandes so weit, bis der Reifen eine volle (besser mehrere volle) Umdrehungen gemacht hat (Ventil jeweils wieder am Boden). Je länger die Abrollstrecke ist, desto kleiner wird der relative Fehler bei der Bestimmung des Radumfanges.

c)Umrechnung der Geschwindigkeit in m/s: 30km/h = 30 : 3,6m/s = 8,3m/s . Bei einer Umdrehung kommt das Rad um 2,25m voran. Damit es in 1 Sekunde um 8,33m vorankommt, muss es sich 8,33 : 2,25 = 3,7 mal in der Sekunde drehen. In einer Minute kommen daher ca. 3,7·60 = 222 Signale beim Empfänger an.