Sensorik: Die Technologie, die IoT möglich macht

Sensorik: Die Technologie, die IoT möglich macht

Internet of Things, Industrial Internet of Things, Industrie 4.0, die Digitale Fabrik: Megatrends, die ohne ein gewisses Detail nicht realisierbar wären - Sensorik. Sensoren sind die Schnittstellen zur Außenwelt, die IoT überhaupt erst möglich machen. Moderne Industrieanlagen, Smart Home oder Mobilität der Zukunft? Ohne Sensoren undenkbar, denn sie spielen eine oft unauffällige, dafür umso wichtigere Rolle: Sie sammeln Daten und damit Informationen, durch deren Analyse Produkte, Services oder komplette Industriebereiche erst „smart“ bzw. intelligent und digital werden. In unserem aktuellen Blogartikel erläutern wir, wie Sensoren funktionieren und welche Rolle sie in unterschiedlichen Anwendungsbereichen spielen.

 

Sensorik – Definition und Funktionsweise

Mit Sensorik wird üblicherweise der Einsatz von Sensoren zur Messung verschiedener physikalischer oder chemischer Eigenschaften bezeichnet. Ein Sensor ist zunächst einmal ein technisches Bauteil, das an einer geeigneten Messstelle einen Messwert im Ist-Zustand aufnimmt. Diese Daten werden dann an ein Datenverarbeitungssystem weitergeleitet. Er ist also die Schnittstelle zwischen der Datenverarbeitung und der Außenwelt eines kompletten Anwendungssystems. Ein Sensor ist normalerweise auch immer Bestandteil eines sogenannten Regelkreises, der selbstständig Maßnahmen ergreift, wenn ein Ist-Wert zu stark von einem Soll-Wert abweicht – beispielsweise Ausgleich, Alarm oder auch Abschalten. In unserem Alltag sind wir bereits ständig von Sensoren umgeben: Rauchmelder, automatische Türen, in Automobilen, in Smartphones: Es gibt zahlreiche Arten und Funktionsweisen von Sensorik.

 

Unterschiedliche Arten von Sensoren

In der Welt der Sensorik gibt es für so gut wie jeden physikalischen Zustand einen passenden Sensor:

  • Kraftmessung: Dehnungssensoren, Gewichtskraftsensoren

  • Volumen: Füllstand

  • Licht: Lichtstärke, Bildschärfe, Opazität

  • Geschwindigkeit: Drehgeschwindigkeit, Fluggeschwindigkeit, Beschleunigung

  • Magnetismus: Näherungssensoren

  • Elektromagnetismus: Ortung von Funksignalen

  • Akustik: Schallsensoren

  • Lage: Neigung, Position

  • Klima: Feuchtigkeit, Druck, Temperatur

 

Einsatz von Sensoren: Beispiel Automobil

Eine ausgefeilte Sensorik ist mittlerweile in so gut wie allen elektrotechnischen Konstruktionen vorhanden. Die Vielfalt der innerhalb eines normalen Automobils eingesetzten Sensoren zeigt, wie wichtig Sensorik mittlerweile für das optimale Funktionieren eines komplexen technischen Systems geworden ist:

  • Geschwindigkeitssensor

  • Drehzahlsensor

  • Füllstandssensor (Kraftstoff)

  • Ladesensor Batterie

  • Luftmassensensor im Ansaugtrakt

  • Gewichtssensoren

  • Neigungssensoren

  • Temperatursensor

  • Abstandssensoren

Die Sensorik übernimmt dabei die Rolle eines leistungsstarken Immunsystems zum Schutz und zum optimalen Betrieb des Hauptsystems. Sie beugt Schäden und Verschleiß vor, steigert die Effizienz, mindert den Verbrauch von Kraft- und Rohstoffen und hält den zuverlässigen Betrieb aufrecht. Und genau dies leisten die passenden Sensoren auch im Rahmen von IoT-Projekten. 

 

Passende Sensoren finden für IIoT: Der Einsatzzweck bestimmt die Auswahl

Die größte Herausforderung bei der Wahl der passenden Sensorik ist immer die Komplexität des Gesamtsystems und die Empfindlichkeit der einzelnen Sensoren. Je mehr Messwerte in einem zentralen System verarbeitet werden müssen, desto anspruchsvoller und wichtiger ist dieser Schritt. Die Sensoren selbst sind die Schnittstelle zur Außenwelt. Ihr direkter Kontakt zu anderen Baugruppen, zu Außenluft und Witterung oder anderen physikalischen Größen trägt auch immer zu ihrem Verschleiß bei. Deswegen gehört bei der Auswahl der passenden Sensorik die nötige Überwachung und der zu erwartende Austausch sensibler Komponenten zwingend mit dazu. 

Ein kurzes Beispiel zur Veranschaulichung: Wenn die Sensorik durch die Bestimmung von Lage, Weg oder relativen Positionen von beweglichen Maschinenteilen zur Verbesserung der Anlageneffizienz beitragen soll, entscheidet die Wahl der passenden Messgröße über den Erfolg. So hängt es bei der Füllstandsmessung in erster Linie vom Material der Behälterfüllung ab, für welchen Sensor und damit für welches Messverfahren man sich am Ende entscheidet. 

Gerade im Bereich des Industrial Internet of Things (IIoT) gibt häufig die raue Einsatzumgebung vor, welche Sensorenauswahl in der Lage ist, jahrelang zuverlässig ihre Funktion zu erfüllen - möglichst ohne viel Wartung. So kommen für Fertigungsstraßen und Industrieanlagen nur industrietaugliche, robuste Sensorausführungen in Frage, deren Bauform sich für die jeweilige Montage am Einsatzort eignet. Umgebungsbedingungen innerhalb des Einsatzszenarios wie Staub, Schmutz, Öl, Feuchtigkeit und Temperatur haben dabei ebenfalls einen großen Einfluss. Final entscheidend bei der Auswahl der passenden Sensoren für IIoT-Anwendungen ist dann deren Konnektivität, sprich die Schnittstelle zu übergeordneten Systemen. Wenn zum Beispiel bestehende Industrieanlagen für IIoT-Anwendungen fit gemacht werden sollen, müssen die Konnektivitätseigenschaften der jeweiligen Sensoren nicht nur zum Datenaufkommen des jeweiligen Sensors passen, sondern auch zur bestehenden Systeminfrastruktur innerhalb der Anlage. 

 

Sensoren für IoT-Projekte: Auswahl und ROBIOTIC Eigenentwicklungen

Den speziellen „IoT-Sensor“ gibt es nicht. Denn vom Prinzip her können alle Sensorarten mit der Cloud verbunden werden, um die gesammelten Daten zu analysieren. Die Gretchenfrage lautet vielmehr: Welche Sensoren brauche ich für welche IoT-Anwendungen? ROBIOTIC berät den Kunden dabei, den richtigen Sensor für sein individuelles IoT-Projekt am Markt zu finden, um damit die richtigen Daten valide ermitteln und analysieren zu können. Dabei können die Sensoren vom Kunden selbst kommen oder von anderen Herstellern wie vom ROBIOTIC-Partnerunternehmen Hoffmann+Krippner (H+K). 

H+K bietet eine breite Palette an sogenannten Folien- und Polymer-Potentiometern, die als ideale Lösung speziell für Weg- und Winkelmessungen geeignet sind. Die gedruckte Widerstandsbahn liefert präzise Messergebnisse und überzeugt mit einer langen Lebensdauer und flachen Bauform. Egal ob linear, kreisförmig oder individuell geformt – nahezu jede Kundenanforderung kann einfach und schnell realisiert werden. Die Technologie überzeugt mit einer Lebensdauer von bis zu 20 Millionen Bewegungen bei Einsatztemperaturen von bis zu 105°C – für Industrieanwendungen, Medizintechnik und viele weitere Branchen.

 

Fazit: Erfolgreiche IoT-Projekte durch passende Sensorik

mit ROBIOTIC als Generalunternehmer

Die richtige Sensorwahl hängt im Rahmen eines IoT-Projekts immer vom geplanten individuellen Anwendungsbereich ab. So ist es bei einigen Projekten wichtig, Sensoren mit einem möglichst geringen Stromverbrauch zu finden, um eine möglichst hohe Lebensdauer zu erreichen. Kunden legen darüber hinaus besonderen Wert auf eine kurzfristige Verfügbarkeit sowie eine langfristige Wiederbeschaffungsmöglichkeit der Komponenten und Geräte, je nach Skalierung in großen Mengen oder auch in Kleinststückzahlen.

ROBIOTIC als erfahrener IoT-Dienstleister nimmt dem Kunden diese Arbeit ab und findet für ihn die richtige Sensorik. Mit dem innerhalb des Partnernetzwerkes kombinierten Know-how arbeitet ROBIOTIC wie ein Generalunternehmer und liefert alle nötigen Services aus einer Hand: Von der passenden Sensorauswahl über passende I/O- und Steuerungssysteme bis hin zu den benötigten Cloudanbindungen und der erforderlichen Netzwerktechnik.


veröffentlicht am : 2020-11-18 10:00


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