Sensoren für das IoT Wenn Qualität entscheidend ist

Auch wenn Clouds, Apps und Gateways beim IoT-Trend oft im Vordergrund stehen: Das Wissen über die Umwelt steckt in erster Linie in der Intelligenz der angebundenen Sensoren.

Bei der Auswahl der passenden Sensor-Plattformen mit IoT-Anbindung ist deshalb die Qualität entscheidend. Präzise Empfehlungen zur Auswahl gibt es vom Halbleiterspezialisten EBV Elektronik.

Das Internet der Dinge verändert unser Leben in vielerlei Hinsicht: Wir können zum Beispiel unsere Heizung über das Smartphone steuern, und Straßenlaternen erkennen, ob sich in ihrer Nähe Menschen befinden. Ansonsten dimmen sie ab. Dünge- und Bewässerungsmaschinen wissen auf den Zentimeter genau, wo die Saat ausgebracht wurde.

Die für IoT-Applikationen eingesetzte Sensorik wird zudem zunehmend intelligenter. War es für die Heizkörpersteuerung früher lediglich entscheidend, ob ein Fenster offen oder geschlossen ist, will man heute auch wissen, ob das Fenster gekippt oder ganz geöffnet ist. Diese Daten sind nämlich auch für die Sicherheitsanlage wichtig. War es bei der Laterne früher lediglich von Bedeutung, ob sie funktioniert oder nicht, um Instandhaltung on Demand zu machen, will man heute auch Verbrauchskosten sparen. Beispielsweise durch das Dimmen der Laternen bei leeren Straßen oder durch die Helligkeitsmessung bei Nacht.

Bei Vollmond reicht nämlich wesentlich weniger Licht. Hat man damals auf Basis von Bilddaten aus Geoinformationssystemen erkannt, wo der Boden mehr Düngung erfordert, wird heute zentimetergenau gemessen und das Saatgut auf den Punkt genau versorgt. Das Ergebnis: eine wesentlich effizientere sowie auch schonendere und damit nachhaltigere Landwirtschaft. Diese Beispiele lassen sich noch beliebig komplexer darstellen, und unzählige weitere gibt es.

Höherwertige Sensorinformationen
 
Ein Trend ist jedoch bereits bei diesen wenigen Beispielen klar zu erkennen: Wir brauchen nicht nur mehr, sondern vor allem auch präzisere und höherwertige Sensorinformationen, die zudem auch eine höhere Zuverlässigkeit und optional auch integrierte Sicherheitsfunktionen bieten müssen. Diese sollten zudem so effizient wie möglich zur Verfügung gestellt werden. Sensoren sind deshalb heute zunehmend performant, haben eine integrierte Intelligenz für die Signalverarbeitung und die selektive Bereitstellung von relevanten Daten und bieten standardisierte Kommunikationsschnittstellen in Richtung IoT und Cloud.

Sie sind als integrierte Sensor-Plattformen also im Grunde ganz winzige Mini-Computer, die nur eine Handvoll an Schnittstellen brauchen. Werden sie über Energy-Harvesting-Module mit Strom versorgt, können sie zudem auch über Jahre hinweg wartungsfrei im Einsatz bleiben und konstant die gewünschten Big Data liefern, die IoT-angebundene Applikationen brauchen – eine qualitativ hochwertige, industriegerechte und zugleich auch effiziente Auslegung vorausgesetzt.

Das gilt für alle Aufgabenstellungen eines IoT-angebundenen Sensors: von der Erfassung des Sensors über die Digitalisierung und Auswertung der Daten bis zur Kommunikation in Richtung lokaler Steuerung bzw. IoT-Gateway und -Cloud. Bei Sensoren für Neigung, Beschleunigung, Drehzahlen, Schock und Vibration setzen sich beispielsweise zunehmend MEMS durch (Micro Electro Mechanische Systeme). Als hochintegrierte Sensoren nehmen sie nicht nur die Umweltinformationen auf, sondern wandeln sie zugleich auch in digitale Signale um. Sie ersetzen dabei Legacy-Technologien wie Piezo-Elektronik in der Maschinenzustandsüberwachung oder faseroptische Gyroskope in Ortungs- und Navigationsanwendungen. Durch die Digitalisierung der Messdaten stehen direkt verwertbare Signalinformationen zur Verfügung, und der hohe Integrationsgrad spart sowohl Platz als auch Energie.

Analog Devices’ MEMS für Inertialsensorik (IMUs / Inertial Measurement Unit) haben neben der eingebetteten Frequenzkompensation und Signalverarbeitung sogar ein programmierbares Interface (SPI), mit dem die Register der User- und Output-Daten individuell konfiguriert werden können. Es ist also bereits die erste frei konfigurierbare Intelligenz integriert. Analog Devices nennt sie deshalb auch iSensors.