Berufsbild Elektrotechnik - Sensorik

Sensorik... Voraussetzung für die Intelligenz in der Technik

Die Sensorsystemtechnik ist innovativ, interdisziplinär und praxisnah. Jeder kennt die menschlichen Sinne "sehen, hören, riechen, und fühlen". Wenn man einen Moment lang darüber nachdenkt, wird einem sofort klar, welche geniale Schöpfung dahinter stecken muss. Die Sensorsystemtechnik ist die Umsetzung dieser menschlichen Sinne in die Technik und somit ein hochinteressantes, höchst innovatives Betätigungsfeld.

Folgender Überblick soll zunächst aufzeigen, dass Sensoren aus nahezu keinem Bereich der Technik mehr wegzudenken sind. Man findet sie z.B. in:

  • Bewegungsmeldern und Sicherheitssystemen (Zutrittsüberwachung, toxische und explosive Gase)
  • Autos (z.B. im ferngesteuerten Türöffner, in Sicherheitssystemen wie ABS und EPS, in der Abgasreinigung und Motorsteuerung)
  • der Medizintechnik (z.B. Ultraschalluntersuchungen, Kernspintomographie) der Umwelttechnik (z.B. zur Überwachung von Gewässern, Böden und der Luft, Schadstoffüberwachung)
  • der Automatisierung der Prozess- und Fertigungstechnik (z.B. in Industrierobotern) der Biotechnologie (z.B. Überwachung von Bakterienkulturen)
  • der chemischen und biotechnologischen Prozesstechnik der Gebäude- und Anlagentechnik


Sensoren wandeln nichtelektrische Messgrößen wie Temperatur, Druck, akustische und optische Größen oder Schadstoffkonzentrationen in elektronisch auswertbare Größen wie elektrischer Strom oder Spannung. Betrachten wir das allseits bekannte Beispiel Airbag, so registriert der hier eingesetzte Sensor die Messgröße "Beschleunigung des Autos" (Beschleunigungssensor).

Der Sensor der die eigentliche Messgröße aufnimmt, reicht aber noch nicht aus. Wir müssen dem System Intelligenz verleihen. Diese Aufgabe wird von Mikroprozessoren mit entsprechender Software übernommen.

Oft kommt es nun vor, dass die Intelligenz zum Schluss kommt, dass irgendetwas passieren muss. Nehmen wir das Beispiel Airbag. Es kommt ein Aktor ins Spiel, wodurch ein Prozess ausgelöst wird. Beim Airbag ist es das Zünden einer Explosion, die den Airbag aufbläst und Leben retten kann.

Aber wie erhält der Aktor die Information? Wir brauchen hierzu, eine Informations- oder Kommunikationstechnik (Informatik), die dafür sorgt, dass ein Informationsfluss im technischen System erfolgen kann. In unserem Beispiel wäre dies also die Informationsübertragung vom Prozess zum Aktor. Im Auto geschieht dies beispielsweise über sogenannte Daten-Bussysteme (CAN-Bus).

Die Sensorsystemtechnik vereinigt die genannten Schwerpunkte in einem Studiengang und erreicht dadurch eine neue Qualität zur Realisierung von "Intelligenten technischen Systemen".

Vielfältige Betätigungsfelder

Durch die breitgefächerte Ausbildung gibt es ein umfangreiches Tätigkeitsspektrum für die Absolventen des Studiums der Sensorsystemtechnik. Beispiele hierfür sind:

Forschung und Entwicklung in den Bereichen Sensorik, Mikrostrukturtechnik, Mikrooptik, Elektronik, Software, Fahrzeugsensorik (im Besonderen in Kraftfahrzeugen), Umwelttechnik, Intelligente Gebäude- und Sicherheitstechnik, Medizintechnik, Automation der Prozess- und Fertigungstechnik

Sensoren nehmen Messgrößen (z.B. Temperatur, Druck, akustische und optische Signale, Konzentration) auf und wandeln sie in elektrische Signale um. Mit deren Hilfe können Aktoren eine entsprechende Reaktion hervorrufen (z.B. Einschalten des Lichts durch einen Bewegungsmelder). Die Entwicklung und Anwendung solcher intelligenter Sensor- und Aktorsysteme ist Gegenstand der Sensortechnik. Dabei liegt der Schwerpunkt im Bachelorstudiengang Sensorik deutlich auf der Seite der Sensorik, Messtechnik, Mikroprozesstechnik und Informatik, weniger auf dem Gebiet der Aktorik.

Die Sensortechnik ermöglicht:

  • eine effiziente Durchführung von Prozessen und eine Reduktion von Produktionskosten
  • höchste Effizienz im Umgang mit Rohstoffen und Energie
  • Qualitätssteigerung in Produktionsprozessen
  • zahlreiche Innovationen
  • Fortschritte in der medizinischen Diagnostik
  • die globale Umweltüberwachung im Verbund mit modernen Kommunikationsnetzwerken - eine Notwendigkeit bei zunehmender Industrialisierung und Umweltbelastung
  • eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit im Umgang mit der Technik, im Besonderen auch in der Automobil- und Verkehrsleittechnologie.

 

Die Entwicklung der Sensorsystemtechnik ist in den letzten Jahren sehr schnell vorangeschritten. So hat sich zusätzlich zu der Signalgewinnung und -auswertung durch die Sensorsysteme das große Feld der Informations- und Kommunikationstechnik einen wichtigen und festen Platz erobert. Im Besonderen ist dies auch im Zusammenhang mit Netzwerken wie Internet oder Blue Tooth usw. zu sehen. Umgekehrt sind natürlich die Informationssysteme erst in Kombination mit intelligenten Sensoren vollständig, weil diese die Voraussetzung zur Informationsgewinnung darstellen.

Diese neuen Inhalte der Sensorsystemtechnik werden selbstverständlich fortlaufend in die Lehrinhalte unseres Studienganges eingebunden.

Glänzenden Zukunftsperspektiven und hohe Wachstumsraten

Im Vergleich zum Entwicklungsstand der moderen Mikroelektronik besteht auf nahezu allen Gebieten der Sensorsystemtechnik ein erheblicher Nachholbedarf. Ihre Bedeutung wurde lange unterschätzt und der Entwicklungsaufwand ist vergleichsweise hoch. Dementsprechend wird heute in vielen Anwendungen die Qualität technischer Anlagen weniger von der Verfügbarkeit signalverarbeitender Intelligenz, sondern in erster Linie von der Realisierbarkeit sensorsystemtechnischer Aufgaben bestimmt.

Der Chemo- und Biosensorik wird wegen ihrer enormen Bedeutung für die Wachstumsbranchen Umweltmesstechnik, Medizintechnik, Agrar- und Biotechnologie das weitaus größte Entwicklungs- und Wachstumspotential eingeräumt. Bereits heute ist absehbar, dass bei zukünftigen Entwicklungen in intelligenten Sensorsystemen vermehrt moderne Basistechnologien aus der Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik zur Anwendung kommen müssen. Dieser technologische Wandel wird von den neuesten Erkenntnissen aus den Materialwissenschaften, der Chemie und Biochemie profitieren.

Die deutsche Sensorik stellt sich aufgrund der industriellen Strukturen, der großen Kundennähe und der applikationsspezifischen Ausrichtung sowohl national als auch im internationalen Wettbewerb sehr erfolgreich dar. Unter der Seite Sensormarkt wird dies - anhand der Zahlen zur Personal- und Umsatzentwicklung - eindrucksvoll aufgezeigt. Dabei wird auf Daten des AMA Fachverbandes zurückgegriffen. Unter Sensormarkt werden in einer Grafik der Firma Bosch außerdem die vielfältigen Anwendungsgebiete noch einmal verdeutlicht. In den Fallbeispielen werden einige ausgewählte Tätigkeitsfelder näher betrachtet.

Die an der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik angebotenen Sensorik-Studiengänge sind in ihrer Form in Deutschland einzigartig. Der Bachelorstudiengang Sensorik bietet eine breitgefächerte Ausbildung. Dadurch verfügen die Absolventen des Studienganges Sensorik über ein vielseitiges Anwendungsspektrum und zwar verbunden mit einem hohen Maß an interdisziplinären Denken und Arbeiten. Somit eröffnen sich glänzende Perspektiven für den Berufsstart. Weiterhin besteht die Möglichkeit mit Abschluss des Bachelorstudienganges ein Masterstudium zu absolvieren. Hierzu bietet die Fakultät für Elektro- und Informationstechnik den deutschsprachigen Masterstudiengang Sensorsystemtechnik und den englischsprachigen Masterstudiengang Sensor Systems Technology an.