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ams AG

Wie Sensoren den digitalen Wandel vorantreiben

13. Juli 2018, 13:00 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Herausforderungen bei der Implementierung des Sensorsystems – und wie man sie meistert

Die neue Allgegenwart der Sensoren verändert alles. Wenn vernetzte Sensoren in fast allen Gegenständen eingesetzt werden sollen – in Leuchten, in Kleidung, in Lebensmittelverpackungen, auch im menschlichen Körper oder unter der Haut – dann müssen sie mehrere anspruchsvolle Anforderungen erfüllen:

•   Extreme Miniaturisierung
•   Ultra-geringer Stromverbrauch
•   Bereitstellung einer Netzwerkschnittstelle
•   Anwendungsspezifische Signal- oder Datenausgänge

Und die neue Generation von Sensoren muss für den Einsatz in "intelligenten Geräten" aller Art geeignet sein, von Glühbirnen über Medikamentenabgabegeräte und Türschlösser bis zu traditionell elektronischen Geräten. In vielen dieser Anwendungen interessiert sich der Hersteller nicht so sehr für die elementare Ausgangsgröße eines Sensors – Kapazität, Widerstand, Ausgangsspannung. Stattdessen will er ein anwendungsspezifisches Sensorsystem, das einfach an ein Netzwerk angeschlossen und mit einem Prozessor oder via Bluetooth LE (Low Energy) mit einem Host verbunden werden kann.

Der neue Sensor von morgen besteht typischerweise aus drei getrennten Technologie-Ebenen:

•   Eine Sensorsystem-Ebene, die ein reales Phänomen in eine elektrische Größe abbildet. Sensoren von ams sind in vier Bereichen zu finden: Imaging, optische Sensorik, Umwelt- und Audiosensorik.
•   Eine Miniaturisierungs- und Integrationsebene – die Implementierung der Sensortechnologie als Silizium-IC oder modulare Lösung (Mehrchip-Gehäuse). Diese Ebene stellt auch die Algorithmen zur Verfügung, die Sensormessdaten in einen linearen Signalstrom umwandeln, den ein Prozessor verarbeiten kann.
•   Eine Systemtechnologie-Ebene – integrierte Software, die eine Verbindung zu gängigen Netzwerken wie BLE (Bluetooth Low Energy) oder Wi-Fi®-Technologien ermöglicht. Die Sensorsystem-Software unterstützt auch Endbenutzeranwendungen, z.B. um optische Sensorsignale in einem Fitness Armband in eine Messung von Herzschlägen pro Minute umzuwandeln.

Bei den Sensorsystemen der nächsten Generation werden alle drei Ebenen – also sämtliche Hard- und Softwareelemente – in Form eines einzigen, kompakten Bauteils an den Endprodukthersteller geliefert. Miniaturisiert, einfach anzuschließen und einfach in die Anwendung zu integrieren: Diese Eigenschaften sind der Schlüssel zur massenhaften Verbreitung von Sensoren.

Die digitale Transformation ist nicht nur eine Frage…

...der Einbettung von mehr Sensoren in mehr Gerätetypen: Sie findet auch deshalb statt, weil die Sensorhersteller, mit ams an der Spitze, die Leistungsfähigkeit von Sensoren immer weiter steigern. So können Produkthersteller das Benutzererlebnis drastisch verbessern oder sogar völlig neue Erfahrungen schaffen, die bisher nicht möglich waren.

Dieser radikale Wandel im Sensoreinsatz soll im Folgenden an einigen Beispielen für neue Anwendungen verdeutlicht werden.