Sensoren machen aus reiner Hardware intelligente und auf die Umgebung abgestimmte Systeme.
Sensoren haben die Elektronik revolutioniert, da sie die Erfassung von Daten in Echtzeit ermöglichen und die Geräte reaktionsschneller und intelligenter machen. Ob in Smart-Home-Anwendungen, im Gesundheitswesen, in der Robotik oder bei der Wetterüberwachung, Sensoren ermöglichen es elektronischen Systemen, Daten aus der realen Welt zu erfassen und zu verarbeiten, was zu mehr Funktionalität und Effizienz führt. Durch die Integration von Sensoren in Ihre Projekte können Sie Systeme erstellen, die Temperatur, Bewegung, Luftfeuchtigkeit und vieles mehr erkennen, und damit die Tür zu unendlichen Möglichkeiten öffnen.
Globaler Sensormarkt
Der globale Sensormarkt wird von 2023 bis 2032 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,40 % auf rund 508,64 Mrd. US-Dollar wachsen.
Laut Statista steigen die Anforderungen an Sensoren und Aktoren nach Genauigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit, da immer mehr Verbraucher ihren Betrieb durch Echtzeit-Daten und -Rückmeldungen optimieren wollen. Auch der Bedarf an IoT-Sensoren und -Aktoren steigt, da die Technologie des Internets der Dinge (IoT) die Integration und Kommunikation mit anderen Systemen und Geräten erleichtert. Dabei stehen vor allem kompakte, kostengünstige und energieeffiziente Produkte hoch im Kurs.
„Einer der wichtigsten Trends auf dem Markt für Sensoren und Aktuatoren ist die zunehmende Verwendung von Sensoren und Aktoren in der Automobilindustrie. Mit dem Aufstieg von Elektrofahrzeugen und autonomer Fahrtechnik wächst der Bedarf an Sensoren und Aktoren, die verschiedene Parameter wie Temperatur, Druck und Position genau messen und steuern können.“
Sensoren & Aktoren – weltweit, Statista
10 Arten von Sensoren und ihre Anwendungen
Es gibt unzählige Arten von Sensoren, die jeweils auf bestimmte Umgebungsfaktoren oder Benutzeranforderungen zugeschnitten sind. Die folgenden Sensortypen gelten als die gängigsten.
1. Temperatursensoren
Temperatursensoren erfassen Temperaturschwankungen in der Umgebung und wandeln Wärme in elektrische Signale um. Sie werden häufig in industriellen Steuerungen, bei der Wetterüberwachung und in HLK-Systemen eingesetzt.
Temperatursensortypen
- Thermistor: Der Widerstand ändert sich mit der Temperatur; wird häufig in HLK-Systemen verwendet.
- Thermoelement: Misst die Temperatur über die Spannungsdifferenz zwischen zwei verschiedenen Metallen.
- LM35: Ein Präzisions-Temperatursensor mit integrierter Schaltung und einem zur Temperatur proportionalen Analogausgang.
2. Feuchtigkeitssensoren
Feuchtigkeitssensoren messen den Feuchtigkeitsgehalt der Luft und liefern wichtige Informationen für Anwendungen wie Wettervorhersage, Landwirtschaft und Klimamanagement.
Feuchtigkeitssensortypen
- Kapazitiver Feuchtigkeitssensor: Misst die durch die Luftfeuchtigkeit verursachte Kapazitätsänderung.
- Resistiver Feuchtigkeitssensor: Erkennt die Feuchtigkeit durch Änderungen des elektrischen Widerstands.
3. Drucksensoren
Drucksensoren berechnen den Druck, den Flüssigkeiten oder Gase ausüben. Sie sind wichtige Bestandteile von Industriemaschinen, Wetterstationen und Automobilsystemen.
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Drucksensortypen:
- Barometrischer Drucksensor: Misst den Luftdruck; wird häufig in Wetterstationen eingesetzt.
- Piezoelektrischer Drucksensor: Erzeugt als Reaktion auf den ausgeübten Druck eine elektrische Ladung.
4. Bewegungssensoren
Bewegungssensorenerkennen physische Bewegungen oder Positionsänderungen und werden häufig in Robotern, Smartphones und Sicherheitssystemen eingesetzt.
Bewegungssensortypen:
- PIR-Sensor (passiv-infrarot): Erkennt Infrarotlicht, das von warmen Objekten abgestrahlt wird; findet häufig in Sicherheitssystemen Anwendung.
- Ultraschallsensor: Misst die Entfernung, indem er Ultraschallwellen aussendet und die Zeit berechnet, die die Wellen brauchen, um zurück zu reflektieren.
- Beschleunigungssensor: Erkennt Geschwindigkeits- und Orientierungsänderungen; wird häufig in Smartphones und Wearables verwendet.
5. Berührungssensoren
Berührungssensoren erkennen physischen Kontakt oder Druck und werden häufig in Touchscreens und interaktiven Geräten wie Smartphones und Tablets eingesetzt.
Berührungssensorarten
- Kapazitiver Berührungssensor: Erkennt Berührungen durch die Messung von Kapazitätsänderungen; wird häufig in Touchscreens verwendet.
- Resistiver Touchsensor: Reagiert auf Druck und wird in älteren Touch-Geräten verwendet.
6. Näherungssensoren
Näherungssensoren erkennen die An- oder Abwesenheit eines Objekts, ohne dass ein physischer Kontakt hergestellt wird, und werden häufig in Automatisierungssystemen und berührungslosen Schnittstellen eingesetzt.
Näherungssensorarten
- Kapazitiver Näherungssensor: Erkennt die Anwesenheit von Objekten ohne physischen Kontakt durch Messung von Kapazitätsänderungen.
- Induktiver Näherungssensor: Erkennt metallische Objekte mithilfe elektromagnetischer Felder.
7. Lichtsensoren
Lichtsensoren werden in autonomen Beleuchtungssystemen, in der Fotografie und bei der Helligkeitssteuerung von Smartphones zur Bewertung der Lichtintensität eingesetzt.
Lichtsensorarten
- Fotodiode: Wandelt Licht in elektrischen Strom um; wird in der Lichterkennung eingesetzt.
- Fotowiderstand (LDR): Der Widerstand nimmt mit zunehmender Lichtintensität ab; wird häufig in automatischen Beleuchtungssystemen verwendet.
8. Gassensoren
Gassensoren und Rauchmelder sind für industrielle Anwendungen, Umweltüberwachung, Sicherheitssysteme und die Erkennung bestimmter Gase oder Schadstoffe unerlässlich.
Gassensorarten
- MQ-Serie (MQ-2, MQ-7): Erkennt bestimmte Gase wie Methan, Kohlenmonoxid oder Rauch. Ein Beispiel für die MQ-Sensoren ist der MQ-9B Halbleitersensor für Kohlenmonoxid, der Kohlenmonoxid (1,5 V) durch die Methode der zyklischen Hoch- und Niedrigtemperatur erkennen kann.
- Elektrochemischer Gassensor: Misst die Gaskonzentration, indem er einen zur Gasmenge proportionalen Strom erzeugt.
9. Füllstandssensoren
Füllstandssensoren werden häufig in der Wasserwirtschaft, bei der Kraftstoffüberwachung und in der Industrie eingesetzt, um den Füllstand von Flüssigkeiten oder Feststoffen in einem Behälter zu messen.
Füllstandssensorarten
- Ultraschall-Füllstandssensor: Misst den Füllstand einer Flüssigkeit oder eines Festkörpers, indem er Schallwellen aussendet und die Rücklaufzeit berechnet.
- Kapazitiver Füllstandssensor: Erkennt Kapazitätsänderungen, um den Füllstand von Materialien in einem Behälter zu bestimmen.
10. Infrarotsensoren
Infrarotsensoren werden für Fernbedienungen, Bewegungserkennung, Temperaturüberwachung und andere Anwendungen eingesetzt, bei denen sie Licht oder Wärme im Infrarotspektrum erkennen können.
Infrarotsensorarten
- Aktiver Infrarotsensor: Sendet und erkennt Infrarotstrahlung, um Entfernung oder Anwesenheit zu messen.
- Thermischer Infrarotsensor: Erkennt Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung.
Sensoren in der IoT-Ära
In den letzten zehn Jahren wurde die Verbreitung von IoT-Sensoren, d. h. von Geräten zur Erfassung und Übertragung von Daten über das Internet, durch Fortschritte in den Bereichen Drahtlostechnologie, Big Data und Cloud Computing vorangetrieben. IoT-Sensoren ermöglichen die Überwachung und Steuerung von Systemen und Prozessen in Echtzeit und spielen eine entscheidende Rolle im grösseren Ökosystem des Internets der Dinge, das es physischen Gegenständen ermöglicht, Daten auszutauschen, Aufgaben zu automatisieren und Aktivitäten mit zentralen Systemen und untereinander zu initiieren. Dank Fortschritten bei der Energieeffizienz, der Miniaturisierung und der drahtlosen Datenübertragung erhalten Einzelpersonen und Unternehmen heute mit Sensoren einen bisher unerreichten Einblick in ihre Umgebung.
Der wachsende Bedarf an Automatisierung, Echtzeitüberwachung und erhöhter Effizienz hat das exponentielle Wachstum der IoT-Sensorindustrie vorangetrieben. Schätzungen zufolge werden bis 2025 mehr als 43 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein, von denen viele durch IoT-Sensoren gesteuert werden.
Fazit
Technologie, die mit Sensoren ausgestattet wird, ist mehr als nur Hardware. Sie erlangt Wahrnehmung, Intelligenz und die Fähigkeit, auf ihre Umgebung zu reagieren. Mit der Weiterentwicklung der Sensortechnologie können Sektoren wie das verarbeitende Gewerbe, das Gesundheitswesen und die Automobilindustrie neue Dimensionen der Nachhaltigkeit, Sicherheit und Effizienz erreichen. IoT-Sensoren werden auch in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Entwicklung revolutionärer Lösungen und besserer Systeme weltweit spielen.
