PDF-Ausgabe herunterladen (32.6 MB) - elektronik industrie

Sensoren
Links:
Bild 3: Der Omron
A6SN verfügt über
eine interne
Knife-Edge-Hochdruck-Mechanik,
die
eine sichere und
beständige
Ausführung des
Kontaktbetriebs
gewährleistet.
Oben:
Bild 4: Energieeffiziente
Beleuchtungen
wie die Lumoluce
LED-Lampen von
Marl sehen blendend
aus – und verbrauchen
noch weniger
Strom, wenn sie,
falls nicht vonnöten,
gleich abgeschaltet
werden.
Unten:
Bild 5: Der
Erfassungsbereich
des D6T-44L-06.
Neue IR-Sensortechnologien zur Erkennung unbewegter Wärme
abstrahlender Objekte können stärker von den sich neu bietenden
Möglichkeiten und Chancen profitieren, da sie ein Territorium
besetzen, das herkömmlichen PIR-Meldern, die traditionell zur
Anwesenheitserkennung in Heim- und Gebäudeautomatisierungssystemen
eingesetzt werden, verwehrt ist.
Pyroelektrischen Effekt nutzen
Der Grund liegt darin, dass PIR-Detektoren den pyroelektrischen
Effekt zur Erkennung von Menschen und Tieren in ihrem Sichtfeld
nutzen. Hierbei handelt es sich um eine vorübergehende Änderung
der Struktur eines Materials als Folge von Erwärmung oder
Kühlung. Das Detektionsschaltschema hängt also von der Messung
eines Unterschieds im Wärmemuster ab. Es erkennt Bewegung,
nicht jedoch Präsenz.
Neue Thermosensoren auf der Basis mikroelektromechanischer
Systeme (MEMS) haben diesen Nachteil nicht. MEMS-Thermosensoren,
im Grunde Arrays im Nanomaßstab von Thermoelementen,
messen die Ist-Temperatur der Quelle anstelle eines Differenzwertes
und sind so in der Lage, Menschen in einem Raum zu
erkennen ohne dass diese sich bewegen müssen. Die Präsenzerkennung
eröffnet völlig neue Anwendungsgebiete, die pyroelektrischen
Sensoren verwehrt sind.
Beispielsweise lassen sich Präsenzerkenner in Beleuchtungssystemen
verwenden, um zuverlässig in den Energiesparmodus zu
schalten, wenn sich im erfassten Bereich niemand befindet. Tatsächlich
lassen sich die Anwendungsfelder auf Heizungs-, Klimaund
Sicherheitssysteme ausweiten, einschließlich einer Alarmzustandsanzeige,
falls Menschen sich in einem Areal gar nicht aufhalten
dürfen.
Array-Anordnung für akkuratere Positionserkennung
MEMS-Sensoren wie der neue D6T von Omron messen die Temperaturen
im gesamten Sichtfeld, im Gegensatz zu herkömmlichen
Thermosensoren, die auf Einzelpunktmessungen beschränkt sind.
Der als Array konfigurierte Sensor (derzeit in 1 x 8- und 4 x 4-Anordnung
erhältlich) kann die Temperaturinformation einer bestimmten
Zelle zuordnen, und so ihrem Temperaturwert eine Position
zuordnen. Dies erhöht die Genauigkeit, verringert Übersprechen
und erweitert das Sichtfeld.
Mehrere Sensoren in einem Raum multiplizieren diese Vorteile:
Mit einem Quad-4x4-Array-Sensormodul lässt sich eine höhere
Auflösung oder breitere Flächendeckung erzielen, zum Beispiel die
Positionserkennung einer Person innerhalb eines Quadratmeters
in einem 16 m² großen Bereich.
Die Technologie, die hinter diesen Thermosensoren steckt, kombiniert
eine MEMS-basierte Mikrospiegelstruktur für die effiziente
Erkennung von Infrarotstrahlung mit einer leistungsstarken Siliziumlinse,
um die IR-Strahlen auf die Thermoelemente zu richten.
Proprietäre ASICs nehmen dann die notwendigen Berechnungen
vor und wandeln die Sensorsignale dann in passende digitale Ausgänge
um. Da alle Komponenten in-house entwickelt und in Omrons
eigenen MEMS-Produktionsstätten hergestellt werden, ist das
Resultat eine hohe ±0,14 °C Genauigkeit mit einer äußerst guten
Störfestigkeit (gemessen als rauschäquivalente Temperaturdifferenz)
von 140 mK.
Größere 16 x 16 MEMS-Sensor-Arrays für eine noch feinfühligere
Lichtsteuerung vor allem in offenem Gelände befinden sich
derzeit in der Entwicklung.
Die Eingangsströme im Griff haben
Obwohl die Anwesenheitserkennung das größte Potenzial zur Verbesserung
der Beleuchtungsautomatisierung aufweist, eröffnen
sich Möglichkeiten auch durch Neuerungen bei Schaltern sowie
bei Relais.
Hohe Eingangsströme und die lange Lebensdauer moderner Beleuchtungseinrichtungen
stellen Schalter- und Sensorhersteller vor
neue Herausforderungen. Vor allem beim Schalten von Leucht-
28 elektronik industrie 04/2013
www.elektronik-industrie.de