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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Umweltsensoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 4 Hersteller von Umweltsensoren und deren Firmenranking.
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Umweltsensoren sind Sensoren, die zur Erkennung und quantitativen Messung von Umweltinformationen in der Umgebung eingesetzt werden.
Umweltsensoren messen verschiedene Umweltparameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichtintensität, CO²-Konzentration, Luftdruck und Lärm sowie menschliche Sensoren zur Erkennung menschlicher Körper. In letzter Zeit haben einige Produkte mehrere Umweltsensoren in ein kleines USB-Gehäuse integriert, um die Auswertung zu erleichtern.
Umweltsensoren werden manchmal allein zur Anzeige von Informationen verwendet, häufiger jedoch werden sie zur Erfassung externer Umgebungsinformationen für die Steuerung anderer Anlagen oder Geräte eingesetzt.
Beispiele für spezifische Anwendungen sind Geräte, die eine Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung erfordern, automatische Türen und Beleuchtung, die durch sich nähernde Menschen aktiviert werden, Autos, Flugzeuge, Abgasemissionen und die Erkennung von Insassen. In Kraftfahrzeugen dienen sie zur Messung der Außenluft, der Innentemperatur und -feuchtigkeit sowie der Sonneneinstrahlung, um die Temperatur und den Luftdurchsatz der Klimaanlage zu bestimmen.
Sie werden auch in Flugzeugen eingesetzt, um die Fluglage zu kontrollieren.
Die Funktionsweise der Umweltsensoren besteht darin, die zu erfassenden Informationen, wie z. B. Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung, anhand verschiedener physikalischer Phänomene in elektrische Signale umzuwandeln und als quantitative Werte zu ermitteln. Umweltsensoren zielen im Allgemeinen auf externe Eingänge ab (z. B. Wetterinformationen, Licht, Hindernisse, Schall usw.), und viele Sensoren haben die Fähigkeit, schwache Signale zu verstärken und auszugeben oder Messeinheiten umzuwandeln.
Typische Umweltsensoren, die sehr vielseitigen Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, sind oft als ein Gerät integriert, aber Temperatur und Feuchtigkeit werden getrennt gemessen, und die Temperatur wird im Allgemeinen durch Thermoelemente oder Thermistoren erfasst. Thermoelemente nutzen die Potenzialdifferenz zwischen zwei verschiedenen Metalldrähten. Thermistoren können die Temperatur mit einem Widerstandselement erfassen, das aus einem Metalldraht und einem Metalloxid-Halbleiter besteht.
Unter diesen sind NTC-Thermistoren weit verbreitet, da sie eine negative Korrelation aufweisen, bei der die Beweglichkeit der Elektronen zunimmt und der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, so dass die Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand leicht zu verstehen ist. Feuchtigkeitssensoren messen die Wasserdampfmenge in der Luft und wandeln sie in Luftfeuchtigkeit um, und zwar im Verhältnis zur maximalen Wasserdampfmenge, die in der Luft vorhanden sein kann. Es gibt zwei Typen: einen, der Änderungen der Halbleiterkapazität misst, und einen, der Änderungen des Halbleiterwiderstands misst. Der Widerstandsnachweis ist billiger, aber es ist zu beachten, dass die Messgenauigkeit geringer ist als die des kapazitiven Typs.
Zu den anderen Arten von Umweltsensoren gehören optische Sensoren und Beleuchtungsstärkesensoren, die Licht wie Infrarot- und Ultraviolettstrahlung erfassen. Diese Sensoren verwenden Fotodioden, die den fotoelektrischen Effekt nutzen, und Fotowiderstände, die mit verschiedenen Wellenlängen kompatibel sind, um die Lichtintensität zu erfassen. Die meisten dieser Sensoren erkennen auch die vom menschlichen Körper ausgehende Infrarotstrahlung.
CO2-Sensoren, die eine Art von Umweltsensoren sind, werden manchmal als Indikator für die Erregung in einem Raum verwendet. Sie messen hauptsächlich die Konzentration des durch die menschliche Atmung erzeugten Kohlendioxids und können an Orten eingesetzt werden, an denen sich viele Menschen aufhalten, wie z. B. in Konferenzräumen und Wartezimmern von Krankenhäusern.
Der Kohlendioxidgehalt ist auch als einer der Luftqualitätsstandards in den Standards für das Sanitärmanagement in Gebäuden und anderen Standards festgelegt. Die Norm sieht vor, dass der Kohlendioxidgehalt in Innenräumen unter etwa 1000 ppm gehalten werden sollte. Da die Bedingungen, unter denen sich viele Menschen versammeln, nicht festgelegt sind, muss die Belüftung nach eigenem Ermessen erfolgen.
An Orten, an denen sich viele Menschen versammeln, wie z. B. in Schulen und Klassenzimmern, soll eine zu hohe Kohlendioxidkonzentration die Konzentration der Menschen beeinträchtigen und somit die Arbeitseffizienz verbessern.
Die Sensortechnologien haben sich in den letzten Jahren weiterentwickelt, und auch die Umweltsensoren werden immer kleiner. Einige der kleinsten Umweltsensoren sind weniger als 1 cm groß und können in verschiedenen Bereichen wie Medizin, Landwirtschaft und Fertigung eingesetzt werden.
Es gibt auch Umweltsensoren vom Typ USB. Sie sind kleiner als ein Standard-USB-Speicherstick, können über USB mit Strom versorgt werden, um kontinuierlich zu arbeiten, und können über USB oder Bluetooth an ein Netzwerk angeschlossen werden, um Messdaten zu übertragen.
Beim Anschluss an den USB-Port eines PCs besteht jedoch die Gefahr, dass die Werte des Temperatursensors aufgrund der Hitze des PCs selbst nicht korrekt gemessen werden.
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