Viel Physik im Hintergrund – der Tacho

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18.02.2014
von Frederik Kesting | Klett MINT | #mintmagazin

Viel Physik im Hintergrund – der Tacho

Ein rotes Blitzen, ein Klicken und hundert Euro weniger im Portemonnaie: Radarfallen spielen Autofahrern übel mit, wenn sie den Tachostand nicht im Blick haben. Doch wie kann eigentlich die Geschwindigkeit eines Autos mit einem Tacho gemessen werden?

Vor rund 100 Jahren gehörten Tachometer in Autos noch zur Luxusausstattung. Eine Geschwindigkeitskontrolle war noch nicht nötig, da die Fahrzeuge ohnehin relativ langsam fuhren. Als jedoch immer mehr Autos mit immer höherer Geschwindigkeit auf den Straßen unterwegs waren, häuften sich die Unfälle. Dem wirkte man mit Geschwindigkeitsbegrenzungen entgegen, sodass heute jedes Auto mit einem Tacho ausgestattet sein muss.

 

Wirbelstrom-Tachometer

Es gibt viele Möglichkeiten die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu messen. Du könntest zum Beispiel die Umdrehungen der Reifen zählen oder die Bewegung der Kolben im Motor beobachten. Eine Messung im Getriebe, wo die Motorenbewegung auf die Räder übertragen wird, funktioniert jedoch am zuverlässigsten: Die Drehbewegung eines bestimmten Zahnrads im Getriebe wird mithilfe einer Welle weitergeleitet. Der Draht der Welle ist besonders gut dehnbar und kann daher bis zur Steuerkonsole geführt werden. Je schneller das Auto fährt, desto schneller dreht sich das Zahnrad und mit ihm auch dieser Draht.

Die Fahrtgeschwindigkeit kann aus der Drehgeschwindigkeit des Drahts bestimmt werden. Dazu wird an einem der Enden ein Permanentmagnet befestigt, der sich in einem metallenen Becher befindet. Dreht sich nun der Draht mit dem Magneten, entsteht ein räumlich variierendes Magnetfeld. Dieses Feld induziert einen Wirbelstrom auf der Oberfläche des Bechers, wodurch dieser eine Kraft erfährt: Normalerweise würde er sich in Stromrichtung mitdrehen. Damit der Becher aber nicht einfach rotiert, ist zusätzlich eine Feder befestigt, die ihn in die entgegengesetzte Richtung zurückzieht.

Fährt das Auto nun mit konstanter Geschwindigkeit, so erfährt der Becher wie bereits erwähnt, durch den Magneten eine Kraft, die ihn dreht. Der Becher bewegt sich jedoch nur so weit, bis die Federkraft so stark wie die induzierte Kraft ist. In dieser Stellung verharrt der Becher. Beim Beschleunigen des Autos wird die induzierte Kraft stärker, sodass sich der Becher ein Stück weiter dreht; beim Bremsen geht der Becher wieder zurück. Diese Bewegung ist proportional zur Fahrtgeschwindigkeit.

Nun kann die Tachonadel direkt am Becher befestigt werden. Natürlich muss der Tacho geeicht werden, das heißt, man ordnet den Positionen der Tachonadeln bestimmte Geschwindigkeiten zu. Je genauer die Eichung ist und je besser die Mechanik des Tachos funktioniert, desto genauer funktioniert am Ende die Geschwindigkeitsbestimmung.

 

Zukunftsvision

Kontrolliert ein Autofahrer den Tachostand während der Fahrt, muss er einen kurzen Moment lang seinen Blick von der Straße abwenden. Um diesem Sicherheitsrisiko entgegen zu wirken, gibt es sogenannte „Head-up-Displays“. Diese projizieren die Geschwindigkeitsanzeige auf die Windschutzscheibe. So entsteht für den Fahrer der Eindruck, die Anzeige schwebe oberhalb der Motorhaube. Wer weiß, vielleicht gehört diese Technik schon bald zur Serienausstattung unserer Autos. 

 

   Weitere Informationen:

   Funktion zum Tachobetrug ab Werk

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