Was ist ein passiver Sensor?

Autor: Li Ai
Quelle: Ulink Media

Was ist ein passiver Sensor?

Passive Sensoren werden auch als Energieumwandlungssensoren bezeichnet. Wie das Internet der Dinge benötigt auch dieser keine externe Stromversorgung. Das heißt, es handelt sich um Sensoren, die keine externe Stromversorgung benötigen, sondern Energie über einen externen Sensor beziehen können.

Wir alle wissen, dass Sensoren je nach physikalischen Wahrnehmungs- und Erfassungsgrößen in Berührungssensoren, Bildsensoren, Temperatursensoren, Bewegungssensoren, Positionssensoren, Gassensoren, Lichtsensoren und Drucksensoren unterteilt werden können. Bei passiven Sensoren sind die von Sensoren erfasste Lichtenergie, elektromagnetische Strahlung, Temperatur, menschliche Bewegungsenergie und Vibrationsquelle potenzielle Energiequellen.

Es versteht sich, dass passive Sensoren in die folgenden drei Kategorien unterteilt werden können: passiver Glasfasersensor, passiver Oberflächenwellensensor und passiver Sensor auf Basis von Energiematerialien.

• Optischer Fasersensor

Der Glasfasersensor basiert auf den Eigenschaften optischer Fasern und wurde Mitte der 1970er Jahre entwickelt. Er ist ein Gerät, das einen gemessenen Zustand in ein messbares Lichtsignal umwandelt. Er besteht aus Lichtquelle, Sensor, Lichtdetektor, Signalaufbereitungsschaltung und Glasfaser.

Es zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, starke elektromagnetische Störfestigkeit, gute elektrische Isolierung, starke Umweltanpassung, Fernmessung und geringen Stromverbrauch aus und wird zunehmend für die Anwendung im Internet der Dinge eingesetzt. Beispielsweise ist das Glasfaserhydrophon eine Art Schallsensor, der die Glasfaser als empfindliches Element verwendet, und der Glasfasertemperatursensor.

• Oberflächenwellensensor

Der Oberflächenwellensensor (SAW) nutzt ein Oberflächenwellengerät als Sensorelement. Die gemessenen Informationen spiegeln sich in der Geschwindigkeits- oder Frequenzänderung der Oberflächenwelle im Oberflächenwellengerät wider und werden in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt. Es handelt sich um einen komplexen Sensor mit einer breiten Palette an Sensoren. Dazu gehören hauptsächlich Oberflächenwellen-Drucksensoren, Oberflächenwellen-Temperatursensoren, Oberflächenwellen-Biogensensoren, Oberflächenwellen-Chemiegassensoren und intelligente Sensoren.

Neben dem hochempfindlichen passiven Glasfasersensor, der Distanzmessungen ermöglicht und einen geringen Stromverbrauch aufweist, nutzen passive Oberflächenwellensensoren Hui-Frequenzänderungen zur Geschwindigkeitsmessung. Dadurch ist eine hochpräzise Messung der Geschwindigkeitsänderung möglich. Gleichzeitig ermöglichen die geringen Abmessungen, das geringe Gewicht und der geringe Stromverbrauch gute thermische und mechanische Eigenschaften und läuten eine neue Ära drahtloser Kleinsensoren ein. Sie finden breite Anwendung in Umspannwerken, im Schienenverkehr, in der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen.

• Passiver Sensor auf Basis von Energiematerialien

Passive Sensoren auf Basis von Energiematerialien nutzen, wie der Name schon sagt, alltägliche Energie, um elektrische Energie wie Lichtenergie, Wärmeenergie, mechanische Energie usw. umzuwandeln. Passive Sensoren auf Basis von Energiematerialien bieten die Vorteile eines breiten Bandes, hoher Entstörungsfähigkeit, minimaler Störungen des Messobjekts und hoher Empfindlichkeit und werden häufig in elektromagnetischen Messfeldern wie Hochspannung, Blitzschlag, starker Strahlungsfeldstärke, Hochleistungsmikrowellen usw. eingesetzt.

Kombination passiver Sensoren mit anderen Technologien

Im Bereich des Internets der Dinge werden passive Sensoren immer häufiger eingesetzt, und es wurden verschiedene Arten passiver Sensoren veröffentlicht. Beispielsweise sind Sensoren entstanden, die mit NFC, RFID und sogar WLAN, Bluetooth, UWB, 5G und anderen drahtlosen Technologien kombiniert sind. Im passiven Modus bezieht der Sensor über die Antenne Energie aus Funksignalen in der Umgebung. Die Sensordaten werden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt, der auch bei ausgeschalteter Stromversorgung erhalten bleibt.

Drahtlose passive Textil-Dehnungssensoren auf Basis der RFID-Technologie. Sie kombinieren RFID-Technologie mit textilen Materialien zu Geräten mit Dehnungssensorfunktion. Der RFID-Textil-Dehnungssensor nutzt den Kommunikations- und Induktionsmodus der passiven UHF-RFID-Tag-Technologie, arbeitet mit elektromagnetischer Energie, bietet Miniaturisierungs- und Flexibilitätspotenzial und eignet sich ideal für tragbare Geräte.

Am Ende

Das passive Internet der Dinge ist die zukünftige Entwicklungsrichtung des Internets der Dinge. Als Teil des passiven Internets der Dinge beschränken sich die Anforderungen an Sensoren nicht mehr nur auf Miniaturisierung und geringen Stromverbrauch. Das passive Internet der Dinge wird auch eine Entwicklungsrichtung sein, die es wert ist, weiter ausgebaut zu werden. Mit der zunehmenden Weiterentwicklung und Innovation der passiven Sensortechnologie wird deren Anwendung immer umfassender.