Sensorik So finden Sie für jede Anwendung den passenden Sensor

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Sensoren werden immer komplexer und die Anwendungsbereiche vielschichtiger. So verlangt die Medizintechnik andere Sensoren als Smart Home oder Drohnen. Dieser Beitrag gibt Tipps zur richtigen Auswahl.

„Wir sehen bei Sensoren drei große Trends“, beschreibt Dalibor Bacic, Produktmanager Sensoren bei Heilind, die Richtung. „Für viele Anwendungen ist ein möglichst geringer Energieverbrauch entscheidend. Jeder Austausch von Batterien macht die Applikation teurer und kann die Nutzungszeit stark einschränken.“

Neben dem Energieverbrauch sieht Bacic als weiteren Trend die Kombination mehrerer Sensoren in einer Anwendung. Dies könne durch Multifunktionssensoren gelöst werden, die etwa Temperatur-, Druck- und Feuchtemessung verbinden. „Hier werden mehrere Sensoren auf kleinstem Raum kombiniert. Die Miniaturisierung erfordert aber Kompromisse bei der Messgenauigkeit. Außerdem werden hier nur digitale Schnittstellen bereitgestellt und keine analogen. Eine Alternative ist der Einsatz von Sensormodulen“, so Bacic. Eine kleine Platine werde standardmäßig mit den gebräuchlichsten Sensoren bestückt; zu einem bei großen Stückzahlen oft attraktiven Preis. Selbst wenn nur ein Teil der Sensorfunktionen gebraucht werde, lohne sich der Einsatz solcher Module.

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Als dritten Trend sieht der Produktmanager die stärkere Integration von Sensoren in komplette Funktionsabläufe. Hier würden sogenannte intelligente Sensoren nicht nur Informationen sammeln, sondern zusätzliche Funktionen übernehmen. Typisch sei die Prozessüberwachung oder die Automation. So messe ein Füllstandsensor nicht nur den Pegel eines Tanks, sondern löse beim Unterschreiten eines eingestellten Wertes eine Aktion aus. Das könne die Alarmierung eines Mitarbeiters sein oder die vollautomatische Nachbestellung des Tankinhalts. Bei solchen Funktionen sei die Verlässlichkeit und Sicherheit der Sensorinformation besonders wichtig. Das erfordere eine höhere Lebensdauer und umfasse häufig auch redundante Messeinheiten.

Die Lieferzeit hat sich verdoppelt

„Aus Sicht der Anwender stellen sich bei der Auswahl und Beschaffung von Sensoren etliche Herausforderungen. Dazu gehören die Lieferzeit, steigende Mindestbestellmengen und die fehlende Transparenz bei Produkten und Produktalternativen“, nennt der Produktmanager als die wichtigsten Punkte. Der Distributor berichtet von einer steigenden Nachfrage bei Sensoren. Die Lieferzeit typischer Sensoren sei innerhalb weniger Jahre von acht auf 16 Wochen gestiegen. Die rechtzeitige Verfügbarkeit stehe bei den Anwendern deshalb auf der Prioritätenliste ganz oben. Durch Anwendungen wie das Internet der Dinge oder Smart Home werde sich der Engpass in absehbarer Zeit auch nicht ändern.

„Als Distributor ist es uns bisher gelungen, die längere Lieferzeit durch eine größere Lagerhaltung zu einem guten Teil aufzufangen“, berichtet Bacic. Außerdem gebe es für fast jeden Sensor eine vergleichbare Alternative eines anderen Herstellers. Ein anderer Ausweg sei, auf einen Sensor mit größerer Messgenauigkeit zurückzugreifen. Er sei zwar etwas teurer, aber eventuell schneller lieferbar oder auf Lager. „Solche Alternativen findet ein Entwickler aber nicht über eine Suchmaschinenabfrage.

Das erfordert einen guten Marktüberblick und viel Erfahrung“, so Bacic. Außerdem werde ein Produkt am hiesigen Standort entwickelt und anschließend in Osteuropa oder Asien gefertigt. Auch dann sei es wichtig, dass der Sensor dort verfügbar ist. Wenn an einem Standort eine Sensortype nicht auf Lager sei, gebe es weltweit 40 weitere Standorte von Heilind, die aushelfen könnten. Auch die Forderung nach größeren Mindestbestellmengen sei für viele Produktentwicklungen eine Herausforderung. „Wenn unser Kunde nur 200 Sensoren braucht, die Packungseinheit aber 3000 Stück umfasst, nehmen wir die Restmenge bei uns aufs Lager. Im Interesse unserer Kunden haben wir unsere Lagerkapazität stark erweitert.“

Den Einsatz von Sensoren optimieren

Der Einsatz von Sensoren kann aus Sicht Heilinds deutlich optimiert werden. Oftmals fehle beim Produktentwickler das Wissen um neue, leistungsstärkere, energiesparende oder kompaktere Sensortypen. „Ich beschäftige mich jetzt seit zehn Jahren mit Sensoren und kann gut nachvollziehen, dass das Marktangebot für viele Entwickler wenig transparent ist“, benennt Bacic die Situation. So gebe es etliche Hersteller mit sehr spezifischen Lösungen, die kaum bekannt seien. Außerdem unterstütze der Distributor den Einsatz von Sensoren, indem er die passenden, leistungsoptimierten Stecker bereitstelle und auch die Kabel mit der richtigen Schirmung und in der richtigen Länge konfektioniere.

Im Trend: Medizintechnik, Drohnen und Smart Home

Heilind berichtet von sehr unterschiedlichen Trends in den Anwendungsbereichen. „Bei einer Infusionspumpe in der Medizintechnik kommt es beispielsweise auf die verlässliche und präzise Dosierung an. Da hat der Stromverbrauch eine geringere Bedeutung“, so Bacic. Auch die Überwachung von Temperatur- und Feuchtigkeitswerten in Säuglingsinkubatoren erfordere eine hohe Zuverlässigkeit. Demgegenüber müssen Sensoren, die ständig einer hohen Strahlung ausgesetzt sind, vor allem robust ausgelegtrobust ausgelegt sein. Außerdem nehme in der Medizintechnik die Regulierung noch zu und alle Komponenten müssten exakt dokumentiert werden.

Eine völlig andere Entwicklung gebe es bei Sensoren für Drohnen. Hier komme es auf die Kombination mehrerer Sensoren an, die zum Beispiel den Druck, die Temperatur, die Beschleunigung, den Standort und die Luftfeuchtigkeit messen. „Die Luftfeuchtigkeit hat großen Einfluss auf die Reichweite der Fernbedienung. Diese Information muss schnell erfasst und übermittelt werden. Eine schnelle Verarbeitung erfordert eventuell Abstriche bei der Genauigkeit bzw. Auflösung.“ Die Sensoren sollen zudem möglichst leicht sein und wenig Energie verbrauchen.

Bei Smart-Home-Anwendungen sieht Bacic sowohl die Kombination mehrerer Sensoren als auch komplexere Funktionsketten. „Mit Smart Home steigt der Bedarf für Automatisierungsfunktionen. Die Messwerte von Temperatur und Feuchtigkeit werden etwa genutzt, um die Lüftung automatisch zu regeln.“ Auch die Vernetzung der Sensoren untereinander sei im Trend. Wenn ein Rauchmelder im Erdgeschoss Alarm schlage, sei das im Dachgeschoss oft nicht zu hören. Deshalb könnten die Rauchmelder per Funksignal vernetzt werden und in allen Etagen gleichzeitig Alarm auslösen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis erschienen.

* Martin Ortgies ist Technikjournalist aus Hannover und arbeitet u.a. für Heilind.

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