“Sensoren sind die Augen der Fabrik – als Schnittstelle zur Außenwelt sammeln sie Daten, die für eine moderne Anlage notwendig sind”. Heutzutage ist eine moderne Industrieanlage ohne Sensoren kaum mehr denkbar. Sowohl für die Digitalisierung als auch für die Industrie 4.0 sind sie unabdingbar, denn sie übernehmen eine sehr wichtige Aufgabe: Sie sammeln Daten, aufgrund derer eine Fabrik intelligent wird.

Allgemein bezeichnet Sensorik in der Technik die Wissenschaft und die Anwendung von Sensoren zur Messung und Kontrolle von Veränderungen von umweltbezogenen, biologischen oder technischen Systemen. Sensorik ist eine Zusammenfassung der Begriffe Sensoren, Mess- und Regeltechnik. Wie Sensoren genau funktionieren und wie sie eingesetzt werden erfahrt ihr im folgenden Blogartikel.

Was ist Sensorik?

Ein Sensor ist ein technisches Bauteil und wird auch „Messwert-Aufnehmer“ genannt. Er sitzt an einer geeigneten Messstelle und ist damit die Schnittstelle zwischen der Datenverarbeitung und der Außenwelt des Systems. Der Sensor misst einen Ist-Wert und leitet ihn an eine Datenverarbeitung weiter. Er arbeitet nie alleine, da er immer Bestandteil eines Regelkreises ist. Ein Regelkreis ist ein sich selbst steuerndes System und gleicht daher permanent einen Ist-Wert mit einem Soll-Wert ab. Wenn der Ist-Wert zu stark abweicht ergreift das System Gegenmaßnahmen. Entweder das System versucht eigenständig den Soll-Wert wieder herzustellen oder ein Alarm wird ausgelöst damit eine Fachkraft entscheiden kann was passiert. Die dritte Gegenmaßnahme ist, dass sich das System komplett abschaltet um Folgeschäden zu vermeiden.

Welche Art von Sensoren gibt es?

Die gängigsten Sensoren messen meist Werte, die wir auch mit unseren Sinnesorganen wahrnehmen oder die zumindest unsere Umwelt unmittelbar beeinträchtigen. Es wird dabei unterschieden zwischen aktiven und passiven Sensoren. Erstere werden durch Anlegen einer Versorgungsspannung aktiviert. Das heißt, Sie senden Energie aus und messen die Reaktion der Umgebung. Die passiven Sensoren hingegen arbeiten ohne Versorgungsspannung und nutzen die Energie aus der Umgebung. Im Folgenden sind einige Anwendungsgebiete für Sensoren aufgelistet:

  •    Thermometer und Drucksensoren messen Temperatur und Druck
  •     Mikrofone erfassen Schall
  •   CO-Sensoren erfassen die Konzentration von Kohlenstoffmonooxid in der Luft
  •    Fotozellen und Fotodioden registrieren Licht

So vielfältig doch die Anwendungen für einen Sensor sind, so einfach ist doch die Konstruktion des einzelnen elektronischen Bauteils.

Wie funktioniert ein Sensor?

Die meisten Sensoren arbeiten nach dem elektromagnetischen Prinzip. Eine Spule wird unter einer definierten Spannung, mit einem exakten Magnetfeld aufgeladen. Die Störung dieses Magnetfeldes ist der äußere Einfluss, welcher als Signal an das Steuergerät weitergegeben wird. Werden besonders feine Messwerte benötigt, wird statt der Spule und einem Eisenkern ein Piezo-Kristall eingesetzt. Dieser erzeugt bei einer Verformung starke Spannungen, die leicht ausgelesen werden können.

Vorteile und Herausforderungen bei der Sensorik

Die Sensorik ist ein leistungsstarkes System zum Schutz und zum optimalen Betrieb eines geregelten Systems. Es bewahrt vor Schaden, steigert die Effizienz, mindert den Verbrauch von Kraftstoff, beugt Verschleiß vor und hält den zuverlässigen Betrieb einer Baugruppe aufrecht. Die Komplexität des Systems und die Empfindlichkeit der einzelnen Sensoren stellen eine Herausforderung dar. Je mehr Messwerte es gibt, desto anfälliger ist das System gegenüber Störungen.