Sensoren sind überall. Sie befinden sich in unseren Wohnungen und an unseren Arbeitsplätzen, in Einkaufszentren und Krankenhäusern. Sie sind in Smartphones integriert und ein wesentlicher Bestandteil des Internets der Dinge (IoT). Sensoren gibt es schon seit langer Zeit. Der erste Thermostat wurde in den späten 1880er Jahren eingeführt, und Infrarotsensoren gibt es seit den späten 1940er Jahren. Das IoT und sein Gegenstück, das industrielle Internet der Dinge (IIoT), heben die Nutzung von Sensoren auf ein neues Niveau.
Allgemein gesprochen sind Sensoren Geräte, die Veränderungen in einer Umgebung erkennen und darauf reagieren. Die Eingaben können von einer Vielzahl von Quellen wie Licht, Temperatur, Bewegung und Druck stammen. Sensoren geben wertvolle Informationen aus, und wenn sie an ein Netzwerk angeschlossen sind, können sie Daten mit anderen angeschlossenen Geräten und Managementsystemen austauschen.
Sensoren sind für den Betrieb vieler heutiger Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Sie können Sie vor potenziellen Problemen warnen, bevor sie zu großen Problemen werden, ermöglichen Unternehmen, vorausschauende Wartung durchzuführen und kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden. Die von den Sensoren gelieferten Daten können auch auf Trends hin analysiert werden, so dass Unternehmen Einblicke in wichtige Trends erhalten und fundierte, auf Fakten basierende Entscheidungen treffen können.
Sensoren gibt es in vielen Formen und Größen. Einige sind speziell mit vielen eingebauten Einzelsensoren ausgestattet, so dass Sie viele Datenquellen überwachen und messen können.
Es gibt viele Arten von IoT-Sensoren und eine noch größere Anzahl von Anwendungen und Anwendungsfällen.
Im Folgenden werden 8 der gängigsten IoT-Sensortypen und einige ihrer Anwendungsfälle vorgestellt.
1.Temperatur-Sensoren:Temperatursensoren messen die Menge an Wärmeenergie in einer Quelle, so dass sie Temperaturänderungen erkennen und diese Änderungen in Daten umwandeln können. Maschinen, die in der Fertigung eingesetzt werden, müssen oft bestimmte Umgebungs- und Gerätetemperaturen aufweisen. Auch in der Landwirtschaft ist die Bodentemperatur ein wichtiger Faktor für das Wachstum der Pflanzen.
2. Luftfeuchtigkeitssensoren: Diese Art von Sensoren misst die Menge an Wasserdampf in der Luft oder in anderen Gasen. Feuchtigkeitssensoren sind in der Regel in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Industrie- und Wohnbereichen zu finden. Sie sind auch in vielen anderen Bereichen zu finden, z. B. in Krankenhäusern und Meteorologiestationen, um das Wetter zu melden und vorherzusagen.
3. Drucksensoren: Ein Drucksensor misst Veränderungen in Gasen und Flüssigkeiten. Wenn sich der Druck ändert, erkennt der Sensor diese Änderungen und teilt sie den angeschlossenen Systemen mit. Häufige Anwendungsfälle sind Lecktests, die durch Verfall verursacht werden können. Drucksensoren sind auch bei der Herstellung von Wassersystemen nützlich, da sich Druckschwankungen oder -abfälle leicht feststellen lassen.
4. Füllstandssensoren: Füllstandssensoren werden verwendet, um den Füllstand von Substanzen wie Flüssigkeiten, Pulvern und Granulaten zu erkennen. Viele Branchen, darunter die Ölherstellung, die Wasseraufbereitung und die Getränke- und Lebensmittelherstellung, verwenden Füllstandssensoren. Ein häufiger Anwendungsfall sind Abfallentsorgungssysteme, bei denen Füllstandssensoren den Füllstand von Abfällen in einer Mülltonne oder einem Müllcontainer erfassen können.
5 . Beschleunigungssensoren: Beschleunigungssensoren erfassen die Beschleunigung eines Objekts, d. h. die Änderungsrate der Objektgeschwindigkeit im Verhältnis zur Zeit. Beschleunigungsmesser können auch Änderungen der Schwerkraft erfassen. Zu den Anwendungsfällen von Beschleunigungsmessern gehören intelligente Schrittzähler und die Überwachung von Fahrzeugflotten. Sie können auch als Diebstahlschutz verwendet werden, indem sie das System warnen, wenn ein Objekt, das eigentlich stillstehen sollte, bewegt wird.
6 . Gyroskop-Sensoren: Gyroskop-Sensoren messen die Winkelrate oder Geschwindigkeit, die oft als Messung der Geschwindigkeit und Drehung um eine Achse definiert wird. Zu den Anwendungsfällen gehören die Automobilindustrie, z. B. Autonavigation und elektronische Stabilitätskontrolle (Antischlupfsysteme). Weitere Anwendungsfälle sind die Bewegungserfassung für Videospiele und Systeme zur Erkennung von Kameraverwacklungen.
7. Gas-Sensoren: Diese Art von Sensoren überwacht und erkennt Veränderungen der Luftqualität, einschließlich des Vorhandenseins von giftigen, brennbaren oder gefährlichen Gasen. Gassensoren werden unter anderem im Bergbau, in der Öl- und Gasindustrie, in der chemischen Forschung und im verarbeitenden Gewerbe eingesetzt. Ein häufiger Anwendungsfall für Verbraucher sind die bekannten Kohlendioxid-Detektoren, die in vielen Haushalten verwendet werden.
8. Infrarot-Sensoren: Diese Art von Sensoren erfasst Merkmale in ihrer Umgebung, indem sie entweder Infrarotstrahlung aussenden oder erkennen. Sie können auch die von Objekten abgestrahlte Wärme messen. Infrarotsensoren werden in einer Vielzahl verschiedener IoT-Projekte eingesetzt, unter anderem im Gesundheitswesen, da sie die Überwachung von Blutfluss und Blutdruck vereinfachen. Fernsehgeräte nutzen Infrarotsensoren, um die von einer Fernbedienung gesendeten Signale zu interpretieren. Eine weitere interessante Anwendung ist die Verwendung von Infrarotsensoren durch Kunsthistoriker, um verborgene Schichten in Gemälden zu erkennen und festzustellen, ob ein Kunstwerk ein Original oder eine Fälschung ist oder durch einen Restaurierungsprozess verändert wurde.
Geeignete Sensoren für das IIoT finden:
Die Anwendung bestimmt die Auswahl
Die größte Herausforderung bei der Auswahl der geeigneten Sensorik ist immer die Komplexität des Gesamtsystems und die Empfindlichkeit der einzelnen Sensoren. Je mehr Messwerte in einem zentralen System verarbeitet werden müssen, desto anspruchsvoller und wichtiger wird dieser Schritt.
Die Sensoren selbst sind die Schnittstelle zur Außenwelt. Ihr direkter Kontakt zu anderen Baugruppen, zu Außenluft und Witterung oder anderen physikalischen Größen trägt immer zu ihrem Verschleiß bei. Deshalb ist die notwendige Überwachung und der zu erwartende Austausch von empfindlichen Bauteilen ein wesentlicher Bestandteil der Auswahl der geeigneten Sensorik.
Ein kurzes Beispiel soll dies verdeutlichen: Soll die Sensorik zur Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades beitragen, indem sie die Position, den Weg oder die Relativlagen von bewegten Maschinenteilen ermittelt, ist die Wahl der geeigneten Messgröße entscheidend für den Erfolg. So hängt es beispielsweise bei der Füllstandsmessung in erster Linie vom Material der Behälterfüllung ab, welcher Sensor und damit welches Messverfahren letztlich gewählt wird.
Gerade im Bereich des Industrial Internet of Things (IIoT) ist es aufgrund der rauen Betriebsumgebung oft entscheidend, welcher Sensor seine Funktion über viele Jahre hinweg – möglichst ohne großen Wartungsaufwand – zuverlässig erfüllen kann. Für Produktionslinien und Industrieanlagen kommen beispielsweise nur robuste und industrietaugliche Sensorkonstruktionen in Frage, deren Design für den Einbau am jeweiligen Standort geeignet ist.
Auch die Umgebungsbedingungen im Einsatzszenario wie Staub, Schmutz, Öl, Feuchtigkeit und Temperatur haben einen großen Einfluss. Entscheidend für die Auswahl der richtigen Sensoren für IIoT-Anwendungen ist letztlich deren Konnektivität, also die Schnittstelle zu übergeordneten Systemen. Sollen beispielsweise bestehende Industrieanlagen für IIoT-Anwendungen fit gemacht werden, müssen die Konnektivitätseigenschaften der jeweiligen Sensoren nicht nur zum Datenvolumen des jeweiligen Sensors, sondern auch zur bestehenden Systeminfrastruktur innerhalb der Anlage passen.
Es ist klar, dass das IoT unglaublich populär geworden ist, und die aktuellen Trends zeigen, dass es die Zukunft ist. Es hilft einfach bei der Automatisierung verschiedener Prozesse und macht diese Systeme sowohl für normale Verbraucher als auch für Unternehmen sehr nützlich.
Das volle Potenzial dieser Technologie ist noch nicht ausgeschöpft, da die gesamte Plattform durch die Verschmelzung aller oben erwähnten Sensoren immer intelligenter wird. Wenn man bedenkt, dass alle gemessenen Daten gesammelt werden und analysiert werden können, ist es offensichtlich, dass das IoT in Zukunft noch intelligenter werden wird.
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Die Welt der Sensorik
Funkende IoT-Sensoren machen Container, Tanks oder Silos smart. Der batteriebetriebene Funkfüllstandsensor WILSEN.sonic.level findet vor allem in den Bereichen Smart City, Smart Logistics oder Smart Environment seinen Einsatz. Dabei wird der Füllstand, aber auch zusätzliche Parameter wie Geodaten und Zustandsdaten des Sensors, in einstellbaren Zeitintervallen erfasst. Die Datenübertragung erfolgt wireless über LoRaWAN. Durch Verwendung eines Mobilgeräts (iOS/Android) und der zum Sensor gehörigen App WILSEN, kann der Sensor umfassend parametriert werden.
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