Sensoren

Sensoren sind Komponenten, die in der Lage sind, physikalische Größen in elektrische Signale umzuwandeln, die dann gemessen, interpretiert oder weiterverarbeitet werden können..

Gerade beim Neubau oder Renovieren stellt man sich die Frage: Was muss ich alles berücksichtigen um für die Zukunft alle Anwendungsfälle abdecken zu können. Nachfolgend eine Ansammlung von Sensoren die in einem SmartHome sinnvoll sein können.

Detaillierungsgraden von Sensor-Beschreibungen

Die Beschreibung von Sensoren kann auf unterschiedlichen Detaillierungsstufen stattfinden. Hier wir ein 3-stufiges Konzept zur Beschreibung angewendet.

1. Überblick: Sensor-Verzeichnis / Sensor-Landkarte. Hier erfolgt eine Auflistung aller IT-Sensortypen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit kann eine Verdichtung, Gruppierung und Filterung nach mehreren Klassifizierungskriterien zweckmässig sein.
2. Einblick: Sensor-Steckbriefen. Diese "Gedankenstützen" beschrieben die wesentlichen Merkmale eines Sensors in einer kompakten Form, im Umfang von ca. 1 bis 2 DIN-A4-Seiten. In der Regel werden die Eckdaten, der Nutzen, die (Haupt-)Funktionalität, die zentralen Leistungseigenschaften beschrieben.
3. Durchblick: Sensor-Spezifikation. Eine Spezifikation ist eine detaillierte Beschreibung diverser Aspekte.

Sensoren-Struktur nach Ebenen

Jeder Sensortyp ist auf eine bestimmte Art von Messung oder Erfassung spezialisiert. Ein Sensortyp bezieht sich auf eine spezifische Kategorie oder Klasse von Sensoren, die bestimmte physikalische Eigenschaften oder Zustände messen oder erfassen können. Zum Beispiel gibt es Temperatursensoren, die die Temperatur der Umgebung oder eines Objekts messen können, Bewegungssensoren, die Bewegungen oder Veränderungen in der Position erkennen, und Drucksensoren, die den Druck von Flüssigkeiten oder Gasen messen können.

Das Ebenenmodell unterstützt den systematischen und hierarchischen Aufbau des Sensor-Kataloges. Ganz nach dem Motte "Vom Groben ins Detail" werden für diesen Sensorenkatalog folgende Layer angewendet.

Ebene	Beschreibung
1.Ebene	Die Sensorenbereiche (sensor domains) bilden die Grundlage für die strukturierung. Die Sensoren werden in verschiedene Bereiche bzw. Kategorien unterteilt, um die Services logisch zu gruppieren. Hier wird der ausschließlich der Smarthome-Sensorenbereich betrachtet,
2.Ebene	Die Sensorgebiete (sensor areas) dienen als Ordnungsrahmen und zur Navigation im Sensor-Katalog. Sensorgebiete beinhalten Sensorgruppen. In Gebieten werden Sensoren mit ähnlichen Funktionen und Eigenschaften zusammengefasst. Die Organisation und die Administration wird dadurch effizienter. Diese Gebiete helfen den Benutzern, die gewünschten Sensoren leichter zu finden.
3.Ebene	In den Sensorengruppen (sensor groups) werden zusammengehörige Sensoren zu einer Art- Funktionsgruppe zusammengefasst. IT-Servicegruppen beinhalten Hauptsensoren. Die Gruppen dienen u.a. zu Klärung von Zuständigkeiten und dienen zur Beschreibung der Ausprägungen einzelner Sensoren. Diese Gruppen helfen den Benutzern, die gewünschten Sensor leichter zu finden.
4.Ebene	Die **Sensor **(sensor) werden in Form eines Sensor-Steckbriefes beschrieben. Es ist eine Art kompakte "Gedankenstütze". Der Sensor-Steckbrief verweisen auf detaillierte Sensor-Spezifikationen.
5.Ebene	Die Sensor-Spezifikationen (sensor specification) beinhalten eine detaillierte Beschreibung der Funktionalität (Utility) und der nichtfunktionalen Leistungsversprechen (Warranty) der jeweiligen Sensoren. Die Spezifikation verweist auf die einzelnen Bausteine bzw. Komponenten. (Datenblätter, Referenzblätter,...)

Sensoren-Struktur nach physikalischen Eigenschaften

Sensorengebiet im Smarthome-Sensorenbereich

1. S1:Klima-Sensoren - KHLS-Sensoren
2. S2:Sicherheitssensoren - Komfortsensoren
3. S3:Steuerungssensoren
4. S4:Verbrauchssensoren - Zähler
5. S9-Sonstige-Sensoren

Diese Klassifizierungsparameter werden in Form von TAGs für die Filterung und Gruppierungen herangezogen.

Sensorengruppen im Sensorengebiet Klima-Sensoren

1. S1T:Temperatursensoren
2. S1F:Feuchtigkeitssensoren
3. S1H-Helligkeitssensoren
4. S1W:Wettersensoren
5. S1L:Luftqualitätssensoren
6. S1D:Drucksensoren
7. S1A:Andere-HKLS-Sensoren

Sensoren in der Sensorengruppen Temperatursensoren

1. S1T1:Raumluft-Temperatursensoren Anwendungsfälle: Heizung / Lüftung steuern
2. S1T2:Anlege-Temperatursensoren an Leitungen und Bauteilen, Boilern, Solaranlagen: Anwendungsfälle: Fußboden unabhängig von der Raumtemperatur anwärmen.
3. S1T3:Infrarotsensoren erfassen Infrarotstrahlung und werden in Temperaturmessungen, Fernbedienungen und Sicherheitssystemen ohen Berührung verwendet. Anwendungsfälle: Hygiene (Corona)

Verzeichnis von Sensorentypen

Sensorengebiet Klima-Sensoren

Temperatursensoren

Messen die Temperatur der Umgebung oder eines Objekts.

• Raumluft-Temperatursensoren Anwendungsfälle: Heizung / Lüftung steuern
• Anlege-Temperatursensoren an Leitungen und Bauteilen: Anwendungsfälle: Fußboden unabhängig von der Raumtemperatur anwärmen.
• Infrarotsensoren erfassen Infrarotstrahlung und werden in Temperaturmessungen, Fernbedienungen und Sicherheitssystemen verwendet.

Feuchtigkeitssensoren

Messen die Feuchtigkeit der Umgebung oder von Materialien.

• Raumluftfeuchtigkeitssensoren. Anwendungsfälle: Heizung / Lüftung steuern, Präsenz über Luftfeuchtigkeit im Bad erkennen, Lüfter steuern
• Anlage-Feuchtigkeitssensoren bei Bauteilen. Bodenfeuchtigkeitssensor Anwendungsfälle: Gartenbewässerung, Wasserschaden.

Helligkeitssensoren

• Lichtsensoren in den Räumen (meistens in Präsenzmelder integriert). Erfassen Lichtintensität und -qualität. Sie kommen in Automatiklichtschaltern, Helligkeitsregelungen und optischen Sensoren vor. Anwendungsfälle: Steuerung der Beleuchtung.

Wettersensoren

• Windrichtung, Außentemperatur, Außenluftfeuchtigkeit, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Niederschlag, Niederschlagsmenge, Dämmerungssensor, Sonneneinstrahlung Anwendungsfälle: Raffstoren Windschutz, ...

Luftqualitätssensoren

Messen die Qualität der Luft, indem sie Parameter wie VOCs (flüchtige organische Verbindungen) und Partikel erfassen. VOC Sensoren zur Messung der Luftqualität und von Schadstoffe in der Raumluft in den Aufenthaltsräumen wie Kinderzimmer, Schlafzimmer und Wohnzimmer.

• Messen die Qualität der Luft, indem sie Parameter wie VOCs (flüchtige organische Verbindungen) und Partikel erfassen. CO2-Gehalt, O3-Gehalt. Anwendungsfälle: Steuerung der Lüftung

Drucksensoren

• Messen den Druck von Flüssigkeiten oder Gasen. Anwendungsfälle: Alarme bei Lecks, Heizungssystem-Druckabfall.
• Gewichtsmessungen.

Sicherheitssensoren - Komfortsensoren

Zutrittssensoren

• Zugangskontrolle über Fingerprint, RFID, NFC, i-Button. Anwendungsfälle: Zuordnung von Personen. i-Button kann auch als Schlüsselbrett verwendet werden.
• Zugangsüberwachung per Handy. Benachrichtung wenn Endgerät in WLAN eingeloggt ist.
  Anwendungsfälle: Steuerung von Smarthome Geräten und Szenarien.
• Objekterkennung per Video-Analyse, Biometrische-Erkennung oder Stimmerkennung.

Verschlußsensoren - Reedkontakte

In Fenstern und Außentüren Reed Kontakte zur Verschlussüberprüfung und oder Öffnungsüberwachung. Hierbei richtet sich die Anzahl der benötigten Kontakte pro Fensterflügel nach den Anforderungen. Anwendungsfälle: Alarm auslösen bei Abwesenheit, deaktivieren der Rollläden bei offener Terrassentür, Steuerung der Rolläden zur Lüftung beim Fensteröffnen, Steuerung der Heizung beim Lüften

• Passend dazu gibt es die Möglichkeit Glasbruchsensoren einzubauen Anwendungsfälle: Alarm auslösen.
• In Türzarge und Tür bei Innentüren eingebaut. Anwendungsfälle: Präsenzmelder Ersatz?
• Briefkasten Einwurf/Entnahme registrieren.

Präsenzsensoren - Bewegungsmelder

Anwesenheitssensoren erfassen Geräuschen und Bewegungen oder Veränderungen in der Position.

• Innenpräsenzmelder in eigentlich jedem Raum, optimalerweise übermittelt der Präsenzmelder auch die Helligkeit im Raum. Anwendungsfälle: Alarm auslösen, Beleuchtung steuern, Mutliroomsound schalten, Heizung / Lüftung steuern, Rolläden steuern, Umwälzpumpe steuern. Bewegungsmelder unter den Betten zusätzlich Anwendungsfälle: Nachtbeleuchtung steuern weil Nachts der Präsenzmelder über dem Bett kein Licht schalten sollte. Bewegungsmelder an Treppenzugängen (IR oder HF auch möglich) Anwendungsfälle: Treppenbeleuchtung, Alarm-Messung von Bewegungen.
• Außenbewegungsmelder Anwendungsfälle: Außenbeleuchtung, z.B. Eingang und Terrasse.
• Infrarot-Bewegungsmelder
• Beschleunigungs-Bewegungsmelder
• Locations-Präsenzmelder durch WLAN-Login.
• Mikrofone und Audio-Sensoren- Erfassen Schallwellen und Geräusche, die in Kommunikationsgeräten, Sprachassistenten und Audioaufnahmen verwendet werden.

Magnetsensoren - RFID-Sensoren

• Erfassen magnetische Felder und können in Kompassen, Industriemaschinen und Fahrzeugen eingesetzt werden.

Dualsensor - Rauchmelder

am besten mit Dualsensor (Rauch + Hitze) Anwendungsfälle: Alarm auslösen bei Feuer, Lüftung deaktivieren, Licht einschalten

Gassensoren

Detektieren spezifische Gase in der Luft, wie Kohlenstoffmonoxid (CO) bei Kamin, Gasthermen oder Keller, Methan (CH4) oder Kohlendioxid (CO2). In Anwendungen wie Gaslecksuche und Umweltüberwachung. Anwendungsfälle: Alarm auslösen bei CO.

Wassersensoren

bei Küchenabfluss und Waschmaschine, Aquarium Anwendungsfälle: Alarm auslösen bei Wasserschäden.

Steuerungssensoren

Taster als Sensor

Ein Taster kann als Sensor betrachtet werden, wenn er dazu dient, eine Berührung oder Betätigung zu erkennen und diese Information an ein Steuerungssystem weiterzugeben. In diesem Fall erfasst der Taster die physische Interaktion, ähnlich wie ein Sensor, der Licht, Bewegung oder andere physikalische Eigenschaften erfasst. Ein Taster-Sensor erkennt, wann er gedrückt oder betätigt wird, und sendet ein Signal an ein Steuerungssystem, das dann eine bestimmte Aktion auslösen kann. Ein Beispiel hierfür wäre ein Drucktaster, der die Betätigung einer Türklingel erfasst und einen Klingelton auslöst. Taster sind grundlegende Komponenten in der Elektronik und werden überall dort eingesetzt, wo eine manuelle Steuerung von elektrischen Schaltungen oder Funktionen erforderlich ist. Je nach ihrem Design, ihrer Funktion und ihrem Einsatzgebiet können Taster verschiedene Formen, Größen und Eigenschaften aufweisen.

Anwendungsfälle: Steuerung der Beleuchtung

Touchscreen

Ein Touchscreen, auch Berührungsbildschirm genannt, ist ein elektronisches Display, das es Benutzern ermöglicht, direkt mit dem Bildschirm zu interagieren, indem sie ihn mit den Fingern oder einem speziellen Eingabestift berühren. Die Interaktion erfolgt durch Berühren, Wischen, Tippen oder sogar durch mehrere Fingerbewegungen gleichzeitig. Touchscreens haben die Art und Weise, wie wir mit elektronischen Geräten umgehen, grundlegend verändert. Anwendungsfälle: Steuerung des Gebäudes an zentraler Wand pro Etage, Video, Türkommunikation

Kapazitive Sensoren

unter Fliesen / Holz Anwendungsfälle: Steuerung in Küche, Naßbereich, Dusche, Wanne, Pool.

Audiosensoren - Mikrofone

Mikrofone werden verwendet, um Audio aufzunehmen oder zu übertragen, sei es für Sprachbefehler oder Anweisungen.

Anwendungsfälle: Steuerung über Sprache (Alexa,Siri), Türklingel. Haussprechanlage.

Videosensoren

• Intercom/Türsprechstation Sprache/Video integrieren.
• Videokameras innen/außen

IR-Sensoren - Empfänger

Anwendungsfälle: Steuerung über Fernbedienung.

Verbrauchssensoren - Zähler

Stromzähler

• Strom-Netzbezugszähler vom Netzbetreiber, Smartmeter.
• Strom-Netzeinspeisezähler für PV-Überschuss.
• Stromverbrauchszähler für Unterverteiler Anwendungsfälle: Abrechnung von Wohneinheiten, Aufzeigen des Stromverbrauchs.
• Stromverbrauchszähler für Starkstrom Anwendungsfälle: Kontrolle Herd, Heizung.
• Stromverbrauchszähler für einzelne Stromkreise wie Beleuchtung/Licht, HKLS, e-Heizungen, Media,... Anwendungsfälle: Kontrolle Herd, Heizung, Waschmaschine Anwendungsfälle: z.B. Beeeinflussung des Verwendung fertig.
• Strommessung für einzelne unsmarte Verbraucher Anwendungsfälle: z.B. Meldung Waschmaschine/Trockner/Geschirrspüler fertig.

Wasserzähler

• Wasseranschluss.
• Volumsmessungen.
• Wärmemengenzähler Wärmepumpe.
• Strommessung für einzelne unsmarte Verbraucher Anwendungsfälle: z.B. Meldung Waschmaschine/Trockner/Geschirrspüler fertig.

Gaszähler

• Gas-Netzbezugszähler vom Gasnetzbetreiber, Smartmeter.

Internetzähler

• Datenvolums-Messung des IP-Traffices des Up-/Downloads zum Internet-Provider