Wie erkennt eine Ampel, dass ein Auto vorgefahren ist und darauf wartet, dass sich die Ampel ändert?

  • Jacob Hoover
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Bildergalerie: Batterien

-Die Ampeln haben etwas Exotisches, das "weiß", dass Sie da sind - sobald Sie vorfahren, ändern sie sich! Wie erkennen sie Ihre Anwesenheit??

Einige Lichter haben keine Detektoren. In einer Großstadt kann die Ampel beispielsweise einfach mit Zeitschaltuhren betrieben werden - egal zu welcher Tageszeit, es wird viel Verkehr geben. In den Vororten und auf Landstraßen sind Detektoren jedoch üblich. Sie können erkennen, wenn ein Auto an einer Kreuzung ankommt, wenn zu viele Autos an einer Kreuzung gestapelt sind (um die Länge des Lichts zu steuern) oder wenn Autos eine Abbiegespur betreten haben (um das Pfeillicht zu aktivieren)..

Es gibt alle Arten von Technologien zur Erkennung von Autos - von Lasern bis zu mit Luft gefüllten Gummischläuchen! Die bei weitem häufigste Technik ist die induktive Schleife. Eine induktive Schleife ist einfach eine Drahtspule, die in die Straßenoberfläche eingebettet ist. Um die Schlaufe zu installieren, legen sie den Asphalt und kommen dann zurück und schneiden mit einer Säge eine Nut in den Asphalt. Der Draht wird in die Nut gelegt und mit einer Gummimischung versiegelt. Sie können diese großen rechteckigen Schleifen oft sehen, die in den Bürgersteig geschnitten werden, weil die Verbindung offensichtlich ist.

Induktive Schleifen erfassen eine Induktivitätsänderung. Um den Prozess zu verstehen, schauen wir uns zunächst die Induktivität an. Die Abbildung auf dieser Seite ist hilfreich.

Was Sie hier sehen, ist eine Batterie, eine Glühbirne, eine Drahtspule um ein Stück Eisen (gelb) und einen Schalter. Die Drahtspule ist eine Induktivität. Wenn Sie gelesen haben, wie Elektromagnete funktionieren, werden Sie auch erkennen, dass der Induktor ein Elektromagnet ist.

Wenn Sie den Induktor aus diesem Stromkreis herausnehmen, haben Sie eine normale Taschenlampe. Sie schließen den Schalter und die Glühbirne leuchtet auf. Wenn der Induktor wie gezeigt in der Schaltung ist, ist das Verhalten völlig anders. Die Glühbirne ist ein Widerstand (der Widerstand erzeugt Wärme, um das Filament in der Glühbirne zum Leuchten zu bringen). Der Draht in der Spule hat einen viel geringeren Widerstand (es ist nur Draht). Wenn Sie also den Schalter einschalten, leuchtet die Glühbirne sehr schwach. Der größte Teil des Stroms sollte dem niederohmigen Pfad durch die Schleife folgen. Stattdessen brennt die Glühbirne beim Schließen des Schalters hell und wird dann dunkler. Wenn Sie den Schalter öffnen, brennt die Glühbirne sehr hell und geht dann schnell aus.

Der Grund für dieses seltsame Verhalten ist der Induktor. Wenn zum ersten Mal Strom in der Spule fließt, möchte die Spule ein Magnetfeld aufbauen. Während sich das Feld aufbaut, verhindert die Spule den Stromfluss. Sobald das Feld aufgebaut ist, kann der Strom normal durch den Draht fließen. Wenn der Schalter geöffnet wird, fließt das Magnetfeld um die Spule weiter in der Spule, bis das Feld zusammenbricht. Dieser Strom hält die Glühbirne für eine gewisse Zeit an, obwohl der Schalter geöffnet ist.

Das Kapazität eines Induktors wird durch zwei Faktoren gesteuert:

  • Die Anzahl der Spulen
  • Das Material, um das die Spulen gewickelt sind (der Kern)

Wenn Eisen in den Kern eines Induktors eingebracht wird, ist die Induktivität viel höher als bei Luft oder einem anderen nichtmagnetischen Kern. Es gibt Geräte, die die Induktivität einer Spule messen können, und die Standardmaßeinheit ist die Henry.

Also ... Nehmen wir an, Sie nehmen eine Drahtspule mit einem Durchmesser von vielleicht 5 Fuß, die fünf oder sechs Drahtschleifen enthält. Sie schneiden einige Rillen in eine Straße und platzieren die Spule in den Rillen. Sie schließen ein Induktivitätsmessgerät an die Spule an und sehen, wie hoch die Induktivität der Spule ist. Jetzt parken Sie ein Auto über der Spule und überprüfen die Induktivität erneut. Die Induktivität ist aufgrund des großen Stahlobjekts im Magnetfeld der Schleife viel größer. Das über der Spule geparkte Auto wirkt wie der Kern des Induktors, und sein Vorhandensein verändert die Induktivität der Spule.

Ein Ampelsensor verwendet die Schleife auf die gleiche Weise. Es testet ständig die Induktivität der Schleife auf der Straße, und wenn die Induktivität steigt, weiß es, dass ein Auto wartet!

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