Mit Sensorik zum intelligenten Licht IoT des Lichts

Die Vernetzung bietet viele Möglichkeiten: Von der Küchenmaschine, die das Frühstück serviert, bis hin zur Wachmaschine, die rote Socken in der Weißwäsche verhindert. Selbst das Licht wird smart und passt sich jeder Gegebenheit an – egal ob im Haus, im Einkaufszentrum oder auf der Straße.

Mit der Einführung der LED hat sich ein enormer Wandel vollzogen. Neue Kenntnisse in der Elektronik mussten erlernt werden, um effizienter steuern und regeln zu können. Doch die gesamten Möglichkeiten des Lichts sind noch lange nicht ausgeschöpft. Leuchten gibt es in jedem Raum und oftmals an zentralen Punkten. Sie eignen sich als ideale Sensor-Knoten. Da ist es ein leichtes Unterfangen, weitere Intelligenz hinzuzufügen – z.B. Lichtqualität, Temperatur, Feuchtigkeit, Luftqualität oder Präsenz. Die Daten können zentral gesammelt und an die weiteren vernetzten Geräte im Haus verteilt und verarbeitet werden. Nur wenn die richtigen Daten gesammelt werden, kann das System entsprechend darauf reagieren.

Doch auf die richtige Kombination kommt es an: Wie kann die Brücke zwischen der physischen Welt und dem digitalen Raum errichtet werden? Welcher Voraussetzungen bedarf es bei der Implementierung von Sensorik in Leuchten?

Daten erfassen und intelligent nutzen

Gebäude umfassen viele Bestandteile: Wände, Türen, Fenster, Möblierung oder Ausstellungsflächen, Klima- oder Lüftungsanlagen und Leuchten. In Anbetracht der elektrischen Vernetzung und der Tatsache, dass Leuchten sich üblicherweise in jedem Raum befinden, eignen sie sich als natürliche Hotspots für Sensorik (Bild 1). Was dabei alles detektieren werden kann und soll, obliegt allein der Fantasie der Hersteller.

Luftqualität und Feuchtigkeit sind ideale Parameter, die an die Gebäudeautomation weitergeben werden können, um somit Energie zu sparen und effizienter zu haushalten. Doch auch eine aktive Lichtregelung kann dafür sorgen, dass Mitarbeiter über den kompletten Arbeitstag aktiv und fit und somit motiviert sind. Gerade in Anbetracht der vielen Normen und internationalen Standards erlangen intelligente Sensor- und Steuerungskonzepte immer mehr an Bedeutung.

Natürlich erhöht die Implementierung von Sensorik die Stückliste einer Leuchte. Doch hier sollte man sich fragen, welcher Mehrwert geschaffen wird und welche Features neue Märkte eröffnen können. Das Detektieren von flüchtigen organischen Verbindungen in der Luft, Frühwarnsysteme bei Bränden und das gesamte Spektrum des Human Centric Lighting (HCL) sind nur wenige der bestehenden Möglichkeiten.

Detektieren: Daten sammeln

Um überhaupt intelligente Geräte kreieren zu können, bedarf es des richtigen Detektors. Erst wenn die Daten erfasst wurden, die auch weiterhin genutzt werden sollen, kann man mit einem Steuerungskonzept darauf reagieren. ams hat hier eine intuitive Lösung parat: den Smart Light Manager/Director (Bild 2). Mit Hilfe des Sensormoduls ist es möglich, Licht zu detektieren und individuell auf Farbunterschiede und Helligkeit zu reagieren. Zugleich dient das System auch als Kommunikationsbrücke und ermöglicht es, weitere Sensoren anzuschließen – wie z.B. die erwähnten Optionen zur Temperaturmessung, Präsenzmessung, Feuchtemessung, Luftqualitäts- oder Luftdruckmessung. Einige der Daten können direkt vom Lichtsystem verwendet und genutzt werden: Aktive Helligkeitsregelung basierend auf gemessenen Sensorwerten ermöglicht es, das Licht zu dimmen, wenn genug Sonneneinstrahlung vom Fenster aus eintritt. Auch die Farbtemperatur kann aktiv gemessen und geregelt werden, um eine aktive Tageslichtsteuerung zu ermöglichen. Andere Daten wiederum werden an angeschlossene Geräte weitergeleitet und von der Gebäudeautomation genutzt: Luftqualitätsdaten werden an die Belüftungsanlage weitergegeben.

Um eine simple Anbindung und Erweiterung des Systems zu ermöglichen, sind Industriestandards wie I²C-Schnittstellen oder UART-Anbindungen erforderlich. Mittels UART kann sehr schnell auch ein RS-485-Netzwerkstecker als Datenkommunikationsschnittstelle fungieren. Somit wird eine einfache Lösung mit einer Zentrale ermöglicht, die die Daten sammelt und weiterverarbeitet.