Sensoren

Sensoren sind Geräte, die physikalische Größen, chemische Eigenschaften oder biologische Zustände erfassen und in messbare Signale umwandeln. Sie bilden die Schnittstelle zwischen der realen Welt und Mess- bzw. Regelungssystemen. Typischer Aufbau: ein Messprinzip, ein Sensor-Körper, eine Signalumwandlung und eine Schnittstelle zur Verarbeitung, oft ergänzt durch Kalibrierung und Temperaturkompensation.

Man unterscheidet grob physikalische Sensoren (Temperatur, Druck, Feuchte, Beschleunigung, Winkel, Schall, Licht), chemische Sensoren (Gasmessung, pH-Wert, Konzentrationen) und biologische Sensoren. Optische Sensoren wandeln Licht in elektrische Signale, magnetische Sensoren erfassen Magnetfelder und sind häufig in Positions- oder Wegmessung eingebunden. Sensoren liefern analoge Signale, digitale Signale oder beides, und nutzen Schnittstellen wie analog, I2C, SPI, UART oder PWM.

Wichtige Kenngrößen sind Genauigkeit, Auflösung, Empfindlichkeit, Messbereich, Linearität, Hysterese, Reaktionszeit, Drift und Kalibrierungsbedarf. Umweltbedingungen, Temperatur, EMV und Alterung beeinflussen Leistung; daher sind Kalibrierung, Temperaturkompensation und Zuverlässigkeit zentrale Aspekte.

Anwendungen finden sich in der Industrieautomatisierung, der Fahrzeugtechnik, Umwelt- und Gebäudeüberwachung, der Medizintechnik sowie in Konsumgüter- und Mobilgeräten. In vielen Systemen arbeiten Sensoren zusammen (Sensorfusion), unterstützt durch Edge-Computing oder Cloud-Dienste. Die Entwicklung zielt auf kleinere, energieeffizientere und genauere Sensoren sowie auf robuste Kommunikationsstandards, um Sensornetze zuverlässig zu betreiben.