Wofür braucht man Sensoren?

SensorPhoto by Jorge Ramirez on Unsplash

Bei der Entwicklung von Sensoren hat sich die moderne Wissenschaft einiges von der Natur abgeschaut, denn auch dort gibt es Sensorik. Tatsächlich nutzen wir unsere körpereigenen Sensoren permanent – unsere Sinnesorgane. Während die Augen beispielsweise auf Lichtreize reagieren, reagiert unsere Nase auf Gerüche oder unsere Haut auf mechanische Reize sowie auf Hitze oder Kälte. Sensoren sind also unsere Schnittstelle zur Außenwelt. Auch die Funktion künstlicher Sensoren funktioniert nach diesem Prinzip.

Was versteht man unter Sensorik?

Bei der Sensorik handelt es sich um die Anwendung von Sensoren mit dem Ziel, bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften zu erfassen und zu messen. Im Grunde genommen ist ein Sensor nichts anderes als ein technisches Bauteil, welches Reize aufnimmt und deren Stärke misst. Aus diesem Grund nennt man Sensoren auch „Messwert-Aufnehmer“.

Die ermittelten Werte können dann entweder durch Fachpersonal manuell ausgewertet werden oder aber im Rahmen der digitalen Datenverarbeitung weiterverarbeitet werden. Wie das Auge die Schnittstelle zwischen unserem Sehzentrum und der Außenwelt darstellt, so ist der Sensor also die Schnittstelle zwischen Datenverarbeitung und Außenwelt.

Verschiedene Arten von Sensoren

Sensoren begegnen uns im Alltag immer wieder – und damit sind nicht nur die Sinnesorgane gemeint. Besonders gängig sind dabei die folgenden Arten von Sensor:

Sensoren, die die Luftfeuchtigkeit oder die Temperatur messen, kennt jeder von uns. Sie begegnen uns nämlich ständig, beispielsweise beim Blick auf das Thermometer.

Andere bekannte Sensoren sind Drucksensoren, Sensoren für die Messung von Fließgeschwindigkeiten oder auch Sensoren, die auf spezielle Gase reagieren. Letztere sollte mittlerweile jeder in der Wohnung haben, denn auch Feuermelder funktionieren so: Über einen CO2-Sensor nimmt das Brandschutz-Tool erreichte Grenzwerte wahr und schlägt bei Bedarf Alarm. Sensirion bieten neben diesen gängigen Sensoren auch individuelle Sensor-Lösungen für Kunden.

Ebenso gibt es Sensoren, die messen können, wie viel Feuchtigkeit in Sand oder Erde steckt – gerade für die Landwirtschaft eine tolle Erfindung.

So funktionieren Sensoren

Wie aber funktionieren die kleinen High-Tech Geräte? Sensoren sind immer Bestandteil von einem sogenannten Regelkreis. Dabei handelt es sich um ein System, das sich selbst steuert. Dieses System führt laufend Vergleiche zwischen einem Ist-Wert und einem vorgegebenen Soll-Wert durch, indem es Reize der Außenwelt aufnimmt. Unterscheiden sich Ist- und Soll-Wert zu stark voneinander, leitet der Sensor eine Gegenmaßnahme ein. Manche Systeme sorgen dabei für einen Ausgleich, andere – zum Beispiel Feuermelder – schlagen Alarm.

Einsatzbereiche von Sensoren

Die Einsatzbereiche der Sensorik ist enorm breit. Je weiter die Technologie voranschreitet, desto mehr Anwendungsgebiete ergeben sich. Mikrofone sind ein Beispiel für die Sensortechnik: Sie erfassen Tonsignale und Frequenzen, die teilweise sogar die des menschlichen Ohres übersteigen.

Weitere Einsatzbereiche sind Thermometer, Hygrometer oder Barometer – also Sensoren, mithilfe derer man die Witterung beurteilen kann in Hinblick auf Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit. Auch im Auto begegnen uns Sensoren – beispielsweise bei der Einparkhilfe oder bei der SRS. Auch viele Sicherheitssysteme für Häuser und Wohnungen bedienen sich der Sensorik.

High-Tech Sensoren

Während manche Sensoren relativ einfach zu programmieren sind, gibt es Bereiche in der Sensorik, die deutlich komplexer sind. Dazu zählen vor allem Funk- und Radarsensoren. Weil die gängigen High-Tech Sensoren sich aber in allerlei Branchen und Anwendungsgebieten großer Beliebtheit erfreuen, sind sie mittlerweile einigermaßen kostengünstig zu haben. Doch wo genau begegnen uns diese smarten Sensoren überhaupt?

Im Warenversand

Die Sensorik ist aus dem modernen Warenversand nicht mehr wegzudenken, denn sie hilft dabei, Abläufe zu automatisieren und Prozesse zu straffen. Damit Pakete so effizient wie möglich gelenkt werden können, sind Tracking-Systeme nötig. Um das Tracking allerdings so reibungslos wie möglich zu gestalten, bedarf es eines Funksystems.

In Abhängigkeit vom verwendeten System kann dann eine Sensor-Lösung entwickelt und an den konkreten Bedarf angepasst werden. Gut etabliert haben sich dabei die sogenannten RFID-Chips, die stromlos funktionieren.

Rückfahrkamera im Auto
Foto von Erik Mclean von Pexels

Im Auto

Einer der Sensoren, die viele Personen täglich nutzen, ist die Einparkhilfe am Auto. Diese Technologie arbeitet in der Regel mit Radar- oder Ultraschallsensoren. Ist der Sensor aktiv, wird permanent der Abstand des Fahrzeuges zu potenziellen Hindernissen gemessen – kommt ein Hindernis zu nahe, alarmiert das Auto den Fahrer. Besonders moderne Autos bremsen in solch einem Fall sogar automatisch, um beispielsweise Auffahrunfälle zu vermeiden.

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