Sensoren erklärt Was ist ein Sensor | Induktiver und kapazitiver Sensor

Bei einem Sensor handelt es sich um die Umkehrung eines Aktors. Das Prinzip besteht darin, eine physikalische Größe oder aber einen chemischen Effekt aufzunehmen und in ein analog-elektrisches Signal umzumünzen. Wesentliche physikalische Größen sind unter anderem Drehzahl, Gewicht, Lichtstärke, Druck, Temperatur uvm.

Abbildung eines induktiven Sensor, kapazitive Sensoren sind äußerlich identisch

Wie funktioniert ein Sensor?

Das Prinzip eines Sensors ist leicht zu verstehen, Sensoren sind aber durchaus komplexe elektronische Geräte, denen eine große Bedeutung im Alltag zukommt. Zunächst erfasst der Sensor die physikalische Größe und wandelt diese in eine spezifische elektrische Spannung um, wobei diese in proportionalem Verhältnis zur Eingangsgröße steht.

Der Sensor bedient sich dabei sogenannter Wandler, welche das Herzstück des Sensors bilden. Sensorische Wandler arbeiten auf unterschiedliche Art und Weise und können magnetisch, radioaktiv, ladungstechnisch, feldstärkengesteuert, magnetisch, piezoelektrisch, induktiv oder kapazitiv sein.

Sensoren sorgen somit für eine Skalierung der Eingangssignale, sodass die Ausgabe für das angeschlossene Verwertungsgerät interpretierbar wird. Ein Sensor lässt sich im übertragenen Sinne als Übersetzer bezeichnen, denn er münzt die ankommenden Signale in interpretierbare Größen um. Ein Geigerzähler analysiert beispielsweise die radioaktive Strahlung mittels Sensor und gibt den standardisierten Wert im Display wieder. Sensoren können sowohl kabelgebunden als auch funktechnisch arbeiten. Häufig sind sie - wie beim Geigerzähler - mit einem Mikrosystem verbunden, wodurch sie zu einer eigenen Einheit, einem Bauelement, werden.

Sensoren sorgen für eine Skalierung der Eingangssignale

Hauptsächlich werden Sensoren in mechanische und nicht-mechanische Sensoren unterteilt. Ein mechanischer Sensor erfasst unter anderem Kraft oder Druck, sein nicht-mechanisches Gegenstück ist für die Rezeption von Licht, Temperatur, Magnetfeldern und chemischen Stoffen zuständig.

Abbildung eines Lego Mindstorms NXT Helligkeitssensor

Aktive und passive Sensoren

In der Physik werden Sensoren in passive und aktive Sensoren eingeteilt. Ein aktiver Sensor nimmt ein elektrisches Signal direkt auf und benötigt keine elektrische Hilfsenergie. Es erfolgt dadurch keine Umwandlung der Energie, während bei einem passiven Sensor die Parameter durch die Messgröße umgeformt wird. Das Ausgangssignal des passiven Sensors ist also nicht elektrischer Natur und wird erst durch den Sensor in ein elektrisches Signal verwandelt.

Während aktive Sensoren keine externe Energie benötigen, weil sie die ankommenden elektrischen Signale direkt nutzen, benötigen passive Sensoren für die Umformung eine Hilfsenergie, zum Beispiel Strom.

In der Physik werden Sensoren in passive und aktive Sensoren eingeteilt

Wo werden Sensoren eingesetzt?

Ein Sensor ist ein äußerst vielseitig einsetzbares Gerät und wird in nahezu allen Bereichen unseres Lebens verwendet. In der Technik sowie den Lebenswissenschaften Biologie und Medizin wird der Begriff sehr häufig gebraucht. Vor allem in der Technik fungieren Sensoren als Signalgeber bei automatisierten Prozessen.

Bekannt sind Sensoren aus optischen Netzen, DVD-Laufwerken, Scannern, Camcordern und Digitalkameras. Rauchmelder, Regenmesser und Bewegungsmelder sind weitere Beispiele für Sensoren. Zu den wichtigsten Sensor - Arten zählen resistive Sensoren. In Abhängigkeit der Messgröße ändert sich der Widerstand des Sensors. Der daraus resultierende Spannungsabfall kann registriert und interpretiert werden. Wägezellen, die in Waagen zum Einsatz kommen, arbeiten nach diesem Prinzip.

Eine umfangreiche  Übersicht von smarten Rauchmeldern  finden Sie auch bei Amazon.

 

Im Alltag sind häufig Temperatursensoren anzutreffen. Die meisten dieser Sensoren arbeiten im Kontakt zum Messobjekt, können aber auch indirekt die Wärmestrahlung des Objekts messen. Ein typisches Beispiel dafür sind Bewegungsmelder und Thermografie-Geräte. Optoelektronische Sensoren setzen optische Informationen in elektrische Signale um.

Als Eingangssignal wird entweder sichtbares Licht, ultraviolettes Licht oder Infrarotstrahlung verwendet. Ein optoelektronischer Sensor macht sich dabei die hochkomplexen quantenmechanischen Effekte des Lichts zunutze. Dieser Sensor wird sehr häufig in Foto- und Videokameras (als CCD- oder CMOS-Sensor) sowie in der Mustererkennung (Barcodescanner) eingesetzt.

Vor allem in der Medizin kommt den Magnetfeldsensoren eine große Bedeutung zu. Ohne sie wären die heute üblichen Untersuchungsmethoden nicht durchführbar. Es handelt sich dabei um magneto-resistive Sensoren, die durch Magnetfelder aktiviert werden. Magnetfeldsensoren sind nahezu verschleißfrei und nutzen unter anderem den Zeeman-Effekt, um Spektrallinien aufzuspalten. Deshalb sind diese Sensoren zuverlässige Erfasser, die in der Magnetresonanztomografie (MRT) und Kernspinresonanztomografie eingesetzt werden.

Das Auge ist ein typischer Sensor

Übertragen auf den menschlichen Körper wäre ein typisches Beispiel für einen Sensor unser Auge. Licht wird dabei von der Netzhaut erfasst und in elektrische Signale umgewandelt, die vom Gehirn interpretiert werden. Interessanterweise findet sich für viele Sensoren im technischen Bereich eine natürliche Entsprechung am menschlichen Körper, z.B. der Tastsinn, der mechanische Reize (Berührung) in elektrische Impulse umsetzt und an das Gehirn weiterleitet.

homeandsmart.de Redaktion

Selbständiger Service-Designer und Webseiten-Betreiber. Liebt sein Smart Home. Interessiert sich für Internet-Technologie, Wirtschaft, Technik, Internet of Things – einfach alles Digitale. Passionierter Macher. Entwickelt, baut und berät Internet-Portale. Der erste Tweet am Morgen: sicherlich von Kai. Das Thema: sicherlich das Neueste aus der Smart Home Welt.

Mehr zu Sensoren
Der Z-Wave-Fensterkontakt von Fibaro lässt sich sehen
Vergleich von Version 1.0 und 2.0

Fibaro bringt eine neue Version des Z-Wave Fensterkontakts auf den Markt. Auf den ersten Blick hat sich nicht viel getan: Das Design ist leicht verändert, das…

Das Team von Controme ist überzeugt von der zentralen und vernetzten Heizungsregelung Smart-Heat
Controme Smart-Heat

Smarte Heizungssteuerung erfolgt meist im Rahmen eines Smart Home-Systems über Heizkörperthermostate, die per App bedient werden. Controme reicht das nicht:…

Die imagno-Klötze sind aus Holz und magnetisch - der größte von ihnen ist außerdem ein Mini-Hub
Smartes Spielzeug

Natur und Technik – das beste aus beiden Welten bringen die zwei Gründerinnen von matoi in ihrem ersten Produkt zusammen. Wenn es nach Kerstin Rudat und…

Das Bienensterben betrifft uns direkt: Rund 35% der Nahrungsproduktion weltweit hängt von der Bestäubung durch Insekten ab
Roboterbienen und smarte Bienenstöcke

Das Bienensterben ist real: Parasiten und menschliche Einwirkung auf ihre Lebensräume lassen die Population der nützlichen Insekten rapide schwinden. Die…

Team otego: Das Karlsruher Start-up stellt massenproduzierbare TEGs her
Mit TEGs zur Energiewende

Komponenten wie Smart Meter und Smart Plugs sollen im Smart Home beim Energiesparen helfen, verbrauchen jedoch im Betrieb selbst Strom. Dieses Paradoxon löst…

GROHE Sense: Smarter Sensor zur Gefahrenerkennung in Keller, Bad und Küche
Wasserschaden-Warnsystem

Wasserrohrbrüche, tropfende Spülsiphons, überlaufende Badewannen – Wasser ist neben Feuer eine der größten Gefahren für das Eigenheim. Das…

Smarte Kameras, intelligente Überwachungssensoren und Systeme sorgen für Sicherheit
forsa-Umfrage

Im Rahmen einer forsa-Umfrage im Auftrag der CosmosDirekt Versicherung wurden 1000 Deutsche über 18 Jahren zum Thema "Smartes Wohnen" befragt. 58 Prozent von…

Smarte Sensoren verjagen Einbrecher, bevor sie das Haus betreten
Überwachungssensoren made in Germany

Der deutsche Hersteller Blaupunkt erweitert seine Q-Serie um gleich vier verschiedene Smart Home Komponenten. Ab sofort sollen zwei Multifunktionsmelder, ein…

Rossignol und PIQ Robot analysieren die Performance mit Sensoren im Ski
Pistenheld des digitalen Zeitalters

Es war lediglich eine Frage der Zeit, bis das digitale Zeitalter auch die Skiwelt erreicht. Skihersteller Rossignol sieht einen Markt und integriert jetzt den…

Smappee zeigt den Verbrauch aller Geräte im Smart Home an - Gas, Wasser, Strom
Energiemesse E-World

Beim Energy App Award, der während der Energiemesse E-World in Essen verliehen wurde, gewann die Smappee App in der Jury Category. Diese Auszeichnung wird von…

d-link-mydlink-home-sirene-z-wave
D-Link-Sirenen im Vergleich

Sicherheitskomponenten stellt D-Link in seinem Do-It-Yourself-Smart Home in den Vordergrund. Wer sich für eine vernetzte Sirene interessiert, steht beim…

Insteon Hub mit einem iPhone und einer Apple Watch - Smart Home
Unerschöpfliche Möglichkeiten

Mit Insteon geht die Hausautomation (Home Automation) zwar keine unbedingt sensationell neuen Wege. Dafür wird das Smart Home aber auch für diejenigen…

HomeMatic Funk Zentrale
Smart Home Steuerung

Heutzutage vernetzen wir mehr und mehr Geräte miteinander. Damit dies problemlos und übersichtlich bleibt hat HomeMatic die neue Funkzentrale CCU2…

D-Link Bewegungssensor: Einstecken, Taste drücken – fertig
Bewegungssensor von D-Link

Für viele ist ein Smart Home ein Ort, an dem sie jedes technische Gerät über eine App auf ihrem Smartphone steuern können. Lampen ein- und ausschalten,…

Visor Tech Überwachungskamera
Günstige Alarmanlage

Mit der neuen PX-3939-919 Alarmanlage hat VisorTech ein Produkt auf den Markt gebracht, das sich flexibel vernetzen lässt. Auch offline nutzbar und mit einem…

Vivint-produkte
Vivint – Smart Home für Airbnb-Anbieter

Auf der CES in Las Vegas hat der Smart Home-Anbieter Vivint mehrere Kooperationen mit Unternehmen verkündet. Die vielleicht Wichtigste besteht ab sofort mit…

Smartvest Alarmsystem von ABUS
Plug&Play Sicherheitstechnik

Mit dem Einzug vernetzter Geräte in private Haushalte ist es viel einfacher und vor allem günstiger geworden, moderne Alarmsysteme im eigenen Zuhause zu…

Der smarte Tapdo Button in der schwarzen Version
Per Handbewegung das Smart Home im Griff

Gestensteuerung ist ein heißes Thema im Smart Home und inspiriert Entwickler zu immer neuen, praktischen Ideen. Das 2016 gegründete Start-up Tapdo…

Velux meets Netatmo
Smarte Raumklimalösung

Dachfenster- und Rollladenhersteller Velux steigt ins Smart-Home-Geschäft ein: Auf der CES 2017 wurde die Kooperation mit Netatmo verkündet. Die geplante…

Fibaro-Sensoren für Apple Homekit: Flut-, Bewegungs- und Tür-/Fenstersensoren
Neue Sensoren für das Smart Home

Smart-Home-Pionier Fibaro kooperiert mit Apple und bringt drei Sensoren für das Apple HomeKit auf den Markt. Mit den Flut-, Tür-/Fenster- und…

innogy Smarthome App @innogy.com
Innovative Hausautomations-Lösung

Die innogy Smarthome Software ist eine innovative Hausautomations-Lösung, die das Konzept eines intelligenten Zuhauses optimal abrundet. Die Smart…

Das Sphero Force Band ein Gadget von Sphero
May the force be with you!

Der Markt der Smart Home-Geräte wächst stetig und immer mehr Hersteller bringen einzelne Komponenten und ganze Systeme auf den Markt. Doch da sich die…

 Samsung SmartThings funktioniert mit vielen Geräten
Von Komfort bis hin zu Zeitersparnis

Die Welt der Smart Home-Geräte eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten und Ideen. Auch Samsung SmartThings hat mit seiner Serie ein System auf den Markt…

FRITZ!Box 7580 Router mit Mu-MIMO WLAN Technologie
Neue Router-Version von AVM

Mit FRITZ!OS 6.80 wird die FRITZ!Box 7580 mit einer Reihe neuer Funktionen ausgestattet. Smart Home-Funktionen, die Nutzeroberfläche MyFRITZ! und diverse…

Smappee Energiemonitor
NILM 2.0-Technologie

Das belgische Unternehmen Smappee hat sich mit seinen Smappee Energiemonitoren bereits vor einigen Jahren einen Namen gemacht. Nun erfährt der smarte…