SensorikSysteme

Sensoriksysteme bezeichnen integrierte Systeme, die aus Sensoren, Signalkonditionierung, Datenerfassung, Verarbeitung, Speichern und Kommunikation bestehen und in vielen Fällen auch Aktoren oder Stellglieder integrieren. Ziel ist das Messen, Überwachen oder Steuern physikalischer Größen sowie das Bereitstellen aussagekräftiger Informationen für Automatisierung, Regelung oder Diagnose.

Typische Komponenten sind Sensoren als Transduzenten (Wandler), Signalkonditionierung (Rauschunterdrückung, Verstärkung, Linearisation), Datenerfassungseinheiten, Mikrocontroller oder Embeddedprozessoren, Energieversorgung sowie Kommunikationsschnittstellen (I2C, SPI, CAN, LIN, Ethernet, drahtlos wie Bluetooth/WiFi). Viele Systeme nutzen Sensorfelder oder Sensor-Netzwerke, bei denen mehrere Sensoren Daten gemeinsam auswerten (Sensorfusion).

Wichtige Sensorarten umfassen Temperatursensoren (RTD, Thermoelemente), Drucksensoren, Beschleunigungs- und Gyrosensoren, optische Sensoren (Fotodioden, Kameras), relative Feuchte, Gas- und chemische Sensoren.

Architektur: Sensoriksysteme können dezentral als Edge-Geräte arbeiten oder Daten zentral in der Cloud verarbeiten. Speicher, Kalibrierung, Rechenleistung, Sicherheit und Datenformate sind wichtige Designaspekte. Typische Industriestandards und Protokolle (CAN, Modbus, MQTT, OPC UA) unterstützen Interoperabilität.

Anwendungen: Automatisierung, Fahrzeugtechnik, Luftfahrt, Medizintechnik, Umwelt- und Gebäudetechnik, Konsumgüter.

Herausforderungen: Langzeitgenauigkeit, Kalibrierung, Temperatur-/Alterungsdrift, Umweltbedingungen, Energieeinsparung, Datenschutz und Sicherheit, Robustheit und Zuverlässigkeit, Anschlusskompatibilität.

Ausblick: MEMS-Technologie, Sensorfusion, flexible und hochauflösende Sensorik, drahtlose Netze und Energieerzeugung an der Sensorstelle führen zu kleineren, effizienteren Systemen; künstliche Intelligenz unterstützt die Interpretation der Messsignale.