Sensoren sind ein wesentlicher Bestandteil des modernen Lebens. Wenn Sie diesen Artikel an einem Computer lesen, verwenden Sie höchstwahrscheinlich eine Maus, die einen optischen Sensor enthält. Wenn Sie ein Smartphone benutzen, verwenden Sie jedes Mal, wenn Sie den Bildschirm berühren, Berührungssensoren. Aber was genau ist ein Sensor?
Ein Sensor ist ein Gerät, das physikalische Eingaben aus seiner Umgebung misst und sie in Daten umwandelt, die entweder von einem Menschen oder einer Maschine interpretiert werden können. Die meisten Sensoren sind elektronisch (die Daten werden in elektronische Daten umgewandelt), aber einige sind einfacher, wie z. B. ein Glasthermometer, das visuelle Daten liefert. Menschen verwenden Sensoren, um die Temperatur zu messen, Entfernungen zu messen, Rauch zu erkennen, den Druck zu regulieren und eine Vielzahl anderer Anwendungen.
Es gibt zwei Arten von elektronischen Sensoren: analoge und digitale. Analoge Sensoren wandeln physikalische Daten in ein analoges Signal um. Analoge Sensoren sind viel präziser als digitale Sensoren, die auf eine endliche Anzahl möglicher Werte beschränkt sind. Die nachstehende Tabelle zeigt den Unterschied zwischen analogen und digitalen Signalen:
Da analoge Signale kontinuierlich sind, können sie die kleinste Änderung der physikalischen Variablen (wie Temperatur oder Druck) berücksichtigen. Digitale Signale folgen zwar dem allgemeinen Trend der Veränderung, sind aber auf feste Daten (Einsen und Nullen) beschränkt.
Es gibt eine Vielzahl von Sensortypen. Allein in einem durchschnittlichen Auto gibt es Dutzende von verschiedenen Arten von Sensoren. Reifendrucksensoren zeigen an, ob ein Reifen platt ist oder mehr Luft braucht. Selbstfahrende Autos wie der Tesla sind mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die mit Hilfe von Schallwellen den Abstand zwischen dem Fahrzeug und anderen Objekten in seiner Umgebung messen. Haussicherheitssysteme verwenden Bewegungssensoren, die die Bewegung vor allem größerer Objekte erkennen. Der am häufigsten verwendete Bewegungssensor für die Hausüberwachung ist ein so genanntes Passiv-Infrarot-System (PIR), das die Infrarotstrahlung in der Umgebung des Sensors erfasst.
Sensorik wird auch häufig in medizinischen Geräten eingesetzt. In der Prothesentechnik werden Eingangssensoren wie Myo-Elektroden verwendet. Myo-Elektroden erfassen elektrische Signale von den Muskelkontraktionen eines Patienten. Herzschlagsensoren überwachen und erkennen den Puls des Patienten, und Thermometer messen die Temperatur.
Die Zukunft der Sensortechnik
Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird der Einsatz von Sensoren in allen Bereichen unseres Lebens weiter zunehmen. Ingenieure und Wissenschaftler auf der ganzen Welt werden Sensoren einsetzen, um Transportsysteme, medizinische Verfahren, Nanotechnologie, mobile Geräte, virtuelle und erweiterte Realität und sogar künstliche Intelligenz (AI) zu verbessern.