Ratgeber
Wissenswertes zu Sensorik-Bausätzen
Sensoren umgeben die Menschen überall, begonnen im Smart Home über die Selbstregulation von Maschinen in Unternehmen bis hin zu komplexen Anwendungen in Forschung und Lehre. Bei Conrad finden Sie Bausätze rund um Sensoren, die Ihre Projekte realisieren. Vorab beantworten wir die wichtigsten Fragen.
Es handelt sich um Baukästen, die alle Elemente enthalten, um selbst Sensoren zu nutzen. Diese messen physikalische Größen wie die Temperatur und geben die Daten als digitale Informationen an ein System weiter. Das ist wichtig, da Maschinen mit der Umwelt nur angemessen interagieren können, wenn sie über Sensoren mit Informationen versorgt werden.
Zusammenspiel mit Robotik und Elektronik
Robotik, Elektronik und Sensorik sind eng verwandte Wissenschaftsbereiche. Die Robotik entwickelt und konstruiert mechanische Apparaturen, die wiederkehrende Arbeiten übernehmen sollen.
Dahingegen widmet sich die Sensortechnik als Teilgebiet der Messtechnik allen Aspekten rund um Sensoren. Auch Wissen der Elektronik fließt ein, denn das Ziel ist, über Schaltungen elektrischen Strom gezielt zu steuern.
Was brauche ich zum Start?
Wer erstmals mit Sensorikbausätzen arbeiten möchte, benötigt ein Grundverständnis für die Thematik.
Es reicht nicht, nur Sensoren zu kaufen, denn diese müssen in ein elektronisches System integriert werden. Für die Umsetzung eines Projekts wird daher neben dem gewünschten Kit meist ein Mikrocontroller, kurz MCU für Micro Controller Units, eingesetzt.
Es handelt sich um Boards, die programmierbar sind und die von Sensoren übermittelten Daten auswerten. Häufig im Einsatz sind Arduino-Boards mit digitalen und analogen Anschlüssen.
Bei der Arbeit mit einem Sensorbausatz können verschiedene Teilaufgaben ausgearbeitet und umgesetzt werden. Die wichtigsten Sensoren im Überblick:
Lichtschranken
Mit ihrer Hilfe können ohne physische Berührung Signale gesendet werden.
Wenn ein Lichtstrahl vor einer Einfahrt erstrahlt und durch ein Auto unterbrochen wird, kann ein elektrisches Signal erzeugt werden und ein Motor übernimmt das Öffnen des Garagentors.
Diese Strahlen liegen wahlweise als IR-LED im Infrarotbereich und sind damit für das menschliche Auge unsichtbar.
Tipp: Gern werden Lichtschranken auch als Bewegungsmelder mit einer Alarmanlage gekoppelt.
Feuchtigkeitssensoren
Sie sind praktisch, um etwa ein Dachfenster bei Regen automatisch zu schließen. Dafür sind die Sensoren mit dem Motor der Fenster gekoppelt.
Weitere Einsatzbereiche sind das Betätigen von Markisen oder das Aktivieren von Heizelementen, um Schnee zu schmelzen.
Füllstandsanzeigen
Hier erfassen und übermitteln Sensoren die Menge vorhandener Flüssigkeit.
Das kann praktisch sein, um mit dem Erreichen eines Minimal- oder Maximalstandes die gekoppelte Mechanik zu aktivieren oder zu deaktivieren; also beispielsweise eine Pumpe zu steuern oder ein Ventil zu regulieren.
Temperatursensoren
Sie helfen dabei, aktuelle Werte schnell ablesbar zu machen und können bei entsprechender Programmierung ebenfalls Signalgeber sein, beispielsweise zur Aktivierung der Heizung.
Dämmerungssensoren
Oft spricht man auch vom Dämmerungsschalter (englisch Twilight Switch), denn die Sensoren registrieren die aktuelle Helligkeit und schalten bei zunehmender Dämmerung externe Lichtquellen ein oder bewegen die Rollläden vorm Fenster.
Weitere Bausätze ermöglichen das Arbeiten mit Intervall-Timern, Relaiskarten, Metalldetektoren oder Ultraschall-Abstandswarnern.
Das wichtigste Kaufkriterium ist das Finden eines Bausatzes, der die benötigte Betriebsspannung unterstützt. Ein Kit für Lichtschranken-Modelle arbeitet oft mit 9 bis 15 Volt als Betriebsspannung und bis zu 100 mA für die Stromaufnahme.
Im Regelfall wird kein Netzteil verbaut, sondern eine Batterielösung eingebaut, etwa ein 9-V-Block.
Achten Sie zudem bei jedem Set auf die angegebene maximale Reichweite der Sensoren. Kann ein Sensor nur Zentimeter oder wenige Meter überbrücken, muss der Controller entsprechend nah positioniert sein, während Reichweiten von bis zu 50 Metern sprichwörtlich viel Spielraum lassen.
Vorbereitungstipp:
Zwar sind beim Kauf von Sensorbausätzen alle nötigen Bauteile vorhanden, doch für variierende Versuchsaufbauten empfiehlt es sich immer, einen gewissen Vorrat an Widerständen, Schaltern, LEDs und Co. zu besitzen.
Muss ich die Bausätze selbst löten?
Ja, für die fixe Installation eines Systems werden die Bauteile auf eine Platine gelötet. Es empfiehlt sich allerdings, für Prototypen zunächst mit einem Steckbrett zu arbeiten. Da die Elemente dort über Buchsen gesteckt und nicht dauerhaft verbunden werden, können unzählige Änderungen getestet werden, bis das Wunschergebnis vorliegt. Die fertige Schaltung kann dann übers Löten umgesetzt werden.
Für welche Altersklassen sind die Sets geeignet?
Es handelt sich bei den Kits um Baukästen für Erwachsene oder ältere Kinder. Da mit kleinen Bauteilen sowie Lötkolben und Werkzeugen wie Seitenschneider gearbeitet wird, sollte über die entsprechende Reife verfügt werden. Manche Hersteller empfehlen das Arbeiten mit den Sets frühestens ab einem Alter von 14 Jahren.
Muss ich selbst programmieren können?
Um die Sensoren der Daten auszuwerten und Reaktionen zu verknüpfen, müssen Befehle über eine Programmierung hinterlegt werden. Wer einen Arduino nutzt, kann über eine Schnittstelle am Controller diesen mit einem Computer verbinden und über den PC programmieren.
Welche Software ist geeignet, um für Sensorik-Bausätze zu programmieren?
Arduino IDE ist die Entwicklungsumgebung, wenn die Bausätze über Arduino gesteuert werden sollen. Sie wird separat auf einem Computer installiert und dient als Umgebung zur Erstellung von Softwarecode.
