Sensoren

Sensoren (lat. sentire: "fühlen", "empfinden") sind die "Sinnesorgane" eines Assistenzsystems (z.B. eines Smart-Home-Systems oder Sturzerkennungssystems). Sie sind technische Bauteile, die insbesondere physikalische Eigenschaften (z.B. Wärme, Temperatur, Feuchtigkeit, Helligkeit, Beschleunigung, Druck) seiner Umgebung qualitativ ("prüfen" oder "lehren") oder quantitativ ("messen") erfassen kann. (Weiterführend: Wikipedia - Sensor )

Messen

Messen liefert ein Ergebnis aus Messwert + Messgrösse. Nach Balzer und Brendel (2019, S. 109, 118–119) beinhaltet das Messen drei Grundbedingungen, die nachführend für verschiedene Sensoren erläutert werden.

• Eingriff in das bestehende System: Messen bedeutet immer auch einen Eingriff in das bestehende System.
• Messmodelle: Messmodelle enthalten spezielle Bedingungen der Eindeutigkeit. Ein hervorgehobener Aspekt wird durch Hypothesen eindeutig bestimmt.
• Masseinheit: Ein Messmodell enthält - implizit oder explizit - immer eine Masseinheit, ohne die eine praktische Durchführung der Messung nicht möglich ist.

Prüfen

Prüfen liefert ein logisches Ergebnis, z.B. Ja/Nein, Grösser/Kleiner. Prüfen kann als Messen verstanden werden, bei dem die Masseinheit eine Prüffrage ist: "Ist der Herd Ausgeschaltet?", "Sind die Fenster geschlossen?", "Ist die Tür abgesperrt"?

Ausgewählte Sensoren in Assistenzsystemen

• Prüfsensoren:
  • Schalter: Ist ein Schalter in Position "Ein": Ja/Nein - Der Schalter schliesst (bzw. öffnet) einen Stromkreis dauerhaft. "Ein" rastet im Gegensatz zum Taster ein.
  • Taster: Ist ein Taster in Position "Ein": Ja/Nein - Der Schliesser-Taster schliesst einen Stromkreis, solange er gedrückt wird. Der Öffner-Taster unterbricht einen Stromkreis, solange er gedrückt wird.
  • Reed-Kontakt: (Tür- und Fensterkontakt, Magnetschalter) Hält der Magnet den Kontakt in Position "Ein": Ja/Nein - Der Reed-Kontakt schliesst einen Stromkreis, solange er im Wirkungsbereich des bzw. eines Magneten ist. Es gibt auch Reed-Kontakte, die in Magnetnähe geschlossen sind.
  • Wechsler: Ist Kontakt 1 geschlossen UND kontakt 2 offen: Ja/Nein - Wechselschalter, Wechseltaster, Wechsel-Reedschalter schalten mechanisch gekoppelt zwei Kontakte, von denen praktisch immer einer offen UND der andere geschlossen sein muss.
  • Mehr-Positions-Schalter: Ist der Fenstergriff auf Position "geöffnet" Ja/Nein ODER "geöffnet" Ja/Nein ODER "gekippt" Ja/Nein?
  • Präsenzmelder (IR): Ist Wärmebewegung im Messfeld? "Ja/Nein" - Infrarot Präsenz/Bewegungsmelder prüfen, ob es Wärmeverschiebungen zwischen den einzelnen "Facetten" des Sensors gibt.
  • Melder/Schwellwert-Schalter: Ist ein Wert (Feuchtigkeit/Widerstand, Kapazität, Helligkeit, CO, CO2, Hitze...) über einer bestimmten Schwelle: Ja/Nein - Vergleicht einen Voreingestellten Wert mit einem gegebenen.
• Messsensoren:
  • Wasserstandsanzeiger: Welche Wasserhöhe ist im Blumentopf? [z.B. % auf einer Skala zwischen "Leer" und "Voll"]
  • Helligkeit: Wie viel Licht fällt auf einen Sensor? [z.B. % des Messspektrums (min/max), Lumen, Lux]
  • CO2/CO-Melder: Wie viele Partikel Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlenstoff-Monoxid befinden sich in der Luft? [z.B. ppm - Parts per Million]
  • Thermometer: Welche Temperatur misst der Sensor [z.B. °C]
  • GNSS (Global Navigation Satellite System): An welcher Position befindet sich mein Sensor [z.B. ° Länge/Breite] (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou)
  • Stromzähler: Wie viel elektrische Leistung wird in einem Stromkreis umgesetzt [z.B. Watt]
  • Mikrofon: In welcher Frequenz und Impulsivität treffen Schallwellen auf die Membran auf? [z.B. Elektrische Spannung]
  • Kamera: Mit welcher Intensität kommt Licht bei den einzelnen Sensorzellen (Rot/Blau/Grün) an? [z.B. RGB-Wert je Pixel]

Abgeleitete Schlussfolgerungen

Aus der physikalischen Aussage eines oder mehrerer Sensoren können in Verbindung mit weiteren Grössen, z.B. der Dimension "Zeit" weitere Informationen abgeleitet werden. Diese Informationen können jedoch auch trügerisch sein.

• Zeitpunkt: Wann wurde der Schalter gedrückt?
• Dauer: Wann und Wie lange wurde ein Taster gedrückt?
• Fehler: Kontakt gedrückt? Ist die mechanische erzwungene Logik erfüllt - oder gibt es eine Störung im Messsystem?
• Zwangshandlung: Durch die Verbindung von Sensoren können Zwangshandlungen ausgelöst werden: z.B. kann die Tür einer geschlossenen Einrichtung "nur" geöffnet werden, wenn ein entsprechender Taster gedrückt wird. Der Holzspalter agiert "nur", wenn beide Hände einen Kontakt bedienen.