Joachim Herz Stiftung
Modellversuch
Bei vielen modernen Autos schaltet ein Regensensor die Scheibenwischer ein, sobald Regen auf die Windschutzscheibe fällt. Sogar die Geschwindigkeit der Scheibenwischer wird häufig automatisch über den Sensor reguliert.
Ein Modellversuch zeigt das Grundprinzip des Regensensors: In einen Plexiglaskörper (das Modell für die Windschutzscheibe) mit halbkreisförmigem Querschnitt wird Licht so eingestrahlt, dass es an der ebenen Grenzfläche Glas-Luft zur Totalreflexion kommt. Die Intensität des reflektierten Lichtes wird mit einem Sensor (z.B. Fotodiode oder Solarzelle) registriert.
Ein Video mit der Versuchsdurchführung ist hier verfügbar.
Aufgabe
1.) Bestimme den Grenzwinkel der Totalreflexion für den Übergang Plexiglas-Luft. Verwende dazu das Diagramm aus der Grundwissen-Seite.
2.) Bestimme den Grenzwinkel der Totalreflexion für den Übergang Plexiglas-Wasser. Verwende dazu wieder das Diagramm aus der Grundwissen-Seite. Erkläre damit die rechte Abbildung.
Der reale Regensensor
Der reale Regensensor wird innen an der Frontscheibe des PKW befestigt und arbeitet nach folgendem Prinzip: Das Licht der Sendediode wird über ein Prisma in die Scheibe eingekoppelt, darin weitergeleitet und zur Empfangsdiode geführt. Die empfangene Lichtmenge hängt von der Regenintensität ab, weil Regentropfen die Totalreflexion an der Glasoberfläche z.T. aufheben. Ein Elektronikmodul erzeugt aus der Veränderung der Lichtmenge ein Signal zur Steuerung des Wischerbetriebes (manchmal auch zur Schließung des Schiebedaches). Um Fehlinterpretationen durch Kondensationsfeuchte vorzubeugen, hält eine integrierte Heizung den Messbereich von innen trocken. Meist ist der Regensensor in die Halterung für den Rückspiegel eingebaut, die von Innen auf die Windschutzscheibe geklebt ist.
