IoT-Sensoren von Farnell element 14 Die Qual der Wahl

Die Frage ist nicht was gemessen werden kann, sondern welche Information tatsächlich benötigt wird.
Die Frage ist nicht was gemessen werden kann, sondern welche Information tatsächlich benötigt wird.

Das Internet der Dinge ermöglicht Geräten, intelligente Entscheidungen zu treffen, die helfen, das Leben der Menschen zu verbessern. Dazu verlassen sich moderne Systeme auf Sensoren, die Informationen sammeln und so die Entscheidungen beeinflussen. Doch welcher Sensor ist der Richtige?

Mit einem Blick auf das Angebot der Distributoren wie Farnell element14 wird deutlich, dass heutzutage eine große Auswahl an verschiedenen Sensoren zur Verfügung steht. Dabei das passende Bauteil für ein entwickeltes IoT-Gerät zu finden, kann kompliziert sein. Die richtige Messgröße festzulegen ist noch relativ einfach, schwieriger wird es bei der Definition der Parameter: Wie genau und in welchem Bereich wird gemessen, unter welchen Druckverhältnissen operiert der Sensor oder wo ist dessen ideale Position.

Zur Vertiefung des Themas folgt ein Überblick, welche Messgrößen es gibt, welche Schlüsselparameter wichtig sind sowie zwei Anwendungsbeispiele.

Was kann gemessen werden?

  • Physische Position und Bewegung – einschließlich Näherungssensorik, Linear- und Winkelsensorik, Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Bewegung und Ausrichtung (z. B. in Mobiltelefonen) und Positionssensoren für Motorsteuerungen und Roboteranwendungen.
  • Lichtsensoren und Scanner für ein breites Anwendungsspektrum – vom einfachen Ein- und Ausschalten von Licht in einem Gebäude oder einem Fahrzeug bis hin zu anspruchsvollen Bildverarbeitungssystemen für die Fertigungsautomation.
  • Fluid- und Gassensoren einschließlich der Messung von Parametern wie Füllstand, Druck und Durchfluss sowie der Erkennung potenzieller Fehlerzustände in industriellen Prozessleitsystemen.
  • Temperatursensoren, die wiederum die Prozessüberwachung und -steuerung in einer Vielzahl von Branchen sowie Heizungs- und Lüftungssystemen in Haushalts-, Automobil- und Gebäudeautomationsumgebungen abdecken.
  • Kraft, Schock, Vibration usw. bei einer Reihe von Anwendungen in industriellen Überwachungs- und Kontrollsystemen – aber auch sehr gut anwendbar für die Bordprüfung in Automobil-, Transport- und Luftfahrtanwendungen.
  • Ultraschallsensoren, die häufig für die Entfernungsmessung verwendet werden, wobei die Robotik eine naheliegende Anwendung ist.
  • Elektrik – Stromsensoren zur Optimierung des Wirkungsgrades von Stromversorgungen oder der Leistung von Motorsteuerungen sowie zur Erkennung von Problemen in Motoren und Antriebssystemen.
  • Magnetik – Geräte wie Hall-Sensoren, die Positions- und Umdrehungsinformationen in rauen Umgebungen im Automobilbereich liefern.

Diese Faktoren beeinflussen das Messergebnis

  • Sensitivität: definiert als Steigung der Ausgangskennlinie oder, allgemeiner ausgedrückt, die minimale Eingabe des physikalischen Parameters, der eine nachweisbare Ausgangsänderung erzeugt.
  • Sensitivitätsfehler: eine Abweichung von der idealen Steigung der Kennlinie.
  • Bereich: die Maximal- und Minimalwerte der angewendeten Parameter, die gemessen werden können.
  • Dynamikbereich: der Gesamtbereich des Sensors vom Minimum zum Ma­ximum.
  • Präzision: der Grad der Reproduzierbarkeit einer Messung.
  • Auflösung: die kleinste feststellbare inkrementelle Änderung des Eingangsparameters, die im Ausgangssignal festgestellt werden kann.
  • Genauigkeit: die maximale Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert (gemessen von einem primären oder einem guten sekundären Standard) und dem angezeigten Wert am Ausgang des Sensors.
  • Offset: die Ausgabe, die vorhanden ist, wenn sie Null sein muss, oder alternativ die Differenz zwischen dem tatsächlichen Ausgabewert und dem spezifizierten Ausgabewert unter wenigen bestimmten Bedingungen.
  • Linearität: das Ausmaß, in dem die tatsächliche Messkurve eines Sensors von der Idealkurve abweicht.
  • Dynamische Linearität: das Maß für die Fähigkeit eines Sensors, schnellen Änderungen des Eingabeparameters zu folgen.
  • Hysterese: die Maßzahl, wie gut ein Wandler die Änderungen des Eingangsparameters verfolgen kann, unabhängig von der Richtung, aus der die Änderung erfolgt.
  • Reaktionszeit: die Zeit, die ein Sensorausgang benötigt, um von seinem vorherigen Zustand zu einem endgültig feststehenden Wert innerhalb eines Toleranzbereichs zu wechseln.