Sensortechnik. In diesen Branchen findet sie Anklang - wissenschaft.de
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Sensortechnik. In diesen Branchen findet sie Anklang

Sensoreneinsatz
Sensorgestützte Abläufe sind nicht nur in der Industrie 4.0 Gang und Gäbe, sondern kommen auch in anderen Branchen zum Einsatz. (Bild: pixabay.com, geralt (CC0))
Sensoren haben einen heimlichen Spitzennamen, denn oft werden sie als Schnittstellen zur Außenwelt bezeichnet, die smarte Funktionen überhaupt erst ermöglichen. Das heißt auch, dass Sensoren vornehmlich in der Industrie zu finden sind? Möglich, aber nicht ausschließlich, wie ein Exkurs am Ende dieses Beitrag zeigen wird.

Im industriellen Bereich sind Sensoren gut greifbar und ebenso transparent lässt sich auch beschreiben, was Sensoren können: Sie sammeln Daten, um Unternehmen smarter und smarter zu machen. Reserviert für die Industrie 4.0 ist die Sensortechnik übrigens nicht, denn jede Automatiktür, jeder Rauchmelder und sogar Smartphones sind mit Sensoren ausgestattet, die für smarte Funktionen sorgen.

Die Wissenschaft der Sensorik

Rein wissenschaftlich betrachtet bezeichnet die Sensorik den Vorgang, Sensoren dazu zu nutzen, chemische und physikalische Eigenschaften zu messen. Damit wird der Sensor ein Instrument, um Messwerte zu generieren. Beim simplen Messen lässt ein Sensor es jedoch nicht bewenden, stattdessen werden die erhobenen Daten weiter verarbeitet, in aller Regel mit Hilfe eines IT-gestützten Datensystems. So erklärt sich auch, warum Sensoren als Schnittstellen zur Außenwelt bezeichnet werden, denn sie holen Messwerte in der Realität ab und lassen sie zu Daten werden, die IT-gestützt zum Auslöser für weitere Mechanismen werden können.

Grundvoraussetzung für eine funktionierende Sensorik ist eine gut durchdachte Steuerung und deren Abfolge, denn nur wenn die Messwerte, die die IT-Technik aufnimmt, auch die richtige Konsequenz bedingen, funktioniert der Sensor so, wie sich die Wissenschaft dies wünscht. In der Praxis muss der erhobene Messwert nicht zwingend direkt eine Aktion auslösen. Praktiziert wird häufig auch ein Abgleich, der nicht zwingend eine Aktion zur Folge haben muss. Das wiederum bedeutet, dass diese Abfolge zu beobachten ist:

  • Ein erhobener Messwert wird im IT-System abgeglichen.
  • Liegt der Messwert im Normbereich, passiert nichts.
  • Liegt der Messwert außerhalb des Normbereichs, sind unterschiedliche Eskalationsstufen denkbar, wie etwa der harmlose Ausgleich des Messwerts, der Alarm des Systems sowie die Abschaltung.

Sensortechnik ohne Berührung – Ultraschallsensoren machen es möglich

Eben diese Technik ist eine Spezialität der Firma elobau, die sich auf berührungslose Sensortechnik spezialisiert hat und über diesen Teilbereich des Fachgebiets Lösungen, Systeme und Komponenten für Füllstandsmessung, Maschinensicherheit und Nutzfahrzeuge konzipiert und auf den Markt bringt. Die Spezialisten für berührungslose Sensortechnik weisen diverse Teil-Bereiche aus, auf die sie sich konzentrieren – und zwar stets mithilfe von Ultraschallsensoren.

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Der Grund: Beim Einsatz von Ultraschallsensoren steht eine hohe Messgenauigkeit sowie eine unkomplizierte und effektive Technologie sowie Anwendung im Fokus. Die Funktionsweise dahinter lässt sich einfach erklären: Ein Sensor sendet Ultraschallwellen aus. Das Zielobjekt reflektiert diese. Der Sensor empfängt sie wieder. Anwendung findet diese Sensorik immer dann, wenn Abstände zu bemessen und Positionen zu erfassen sind.

Hier sind mögliche Anwendungsbeispiele:

  • Die Objekterkennung ist ein Beispiel für den Einsatzbereich von Ultraschallsensoren. Der Vorteil liegt darin, dass die Ultraschallsensortechnik weitestgehend unabhängig von weiteren Einflussfaktoren ist und damit sehr genaue Messergebnisse liefern kann. Anwendung findet diese Form der Sensortechnik beispielsweise in der Logistikbranche. Via Sensor und in Zusammenarbeit mit einer Reflexionsschranke kann der Sensor hier das Zählen von Objekten übernehmen.
  • Auch bei der Positionserfassung – beispielsweise wenn eine Rolle mit Papier oder Folie sich automatisiert bewegt – scheint der Einsatz von Ultraschallsensoren geeigneter als viele andere Messverfahren, denn die Genauigkeit der Ultraschallsensoren verringert die Standzeiten der Anlage.
  • Füllstandmessung. Füllstandhöhen sind für viele Branchen ein wichtiger Messwert – sowohl für den Landwirt als auch für Chemiebetriebe. Da Ultraschallsensoren unabhängig von unterschiedlichen Stoffeigenschaften valide Messwerte liefern, finden sie auch häufig Anwendung in Mineralstoffbetrieben oder in Molkereien.
  • Auch die Funktion der präzisen Abstandsmessung nützt beispielsweise einem Landwirt, der beim Bestellen des Feldes nicht nur unterschiedliche Pflanzenhöhen sondern auch Unebenheiten auf dem Feld überwinden muss und trotzdem ein möglichst genaues Messergebnis erhalten will.

Sensortechnik ist branchenübergreifend ein Thema

Sensortechnik macht vor keiner Branche halt. Praktische Anwendungsbeispiele sind beispielsweise zuhauf aus der Medizin bekannt. Das Fraunhofer-Institut hat einen Sensor entwickelt, der den Augeninnendruck automatisch misst und meldet, wenn Medikamente nötig sind, um den Augendruck zu lindern, um der Zerstörung der Nervenfasern im Auge vorzubeugen. Ein Forscherteam der Universität in Dublin hat einen Sensor entwickelt, der mithilfe einer simplen Messmethode binnen einer halben Stunde eine Aussage darüber treffen soll, ob das Risiko besteht, dass die Testperson an Mukoviszidose erkranken könnte. Britische Ingenieure haben hingegen geforscht, um einen Sensor zu entwickeln, der Herztöne ohne direkten Körperkontakt zu messen vermag. Genauer und für spezielle Krankheiten schonender könnte dieses Verfahren sein, erklärten die Wissenschaftler.

Neben der Medizin halten Sensoren auch in diesen Branchen Einzug:

  • Im Bereich der Klimatechnik werden Messwerte zu Druck und Feuchtigkeit erhoben.
  • In der Akustik wird mit Schallsensoren gearbeitet.
  • Im Magnetismus finden Näherungssensoren eine Anwendung.
  • Im Elektromagnetismus finden Sensoren zur Ortung von Funksignalen Anwendung.
  • Lichtstärke, Opazität und Bildschärfe werden über Lichtsensoren
  • Die Kraftmessung bedient sich an Sensoren, die Gewichtskraft und Dehnung dokumentieren.

AMA, der Verband für Sensorik und Messtechnik e.V., informiert regelmäßig über die neuesten Anwendungsbereiche der Senorik und Messtechnik.

12.11.2019

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