Mit Radarsensoren Technik berührungslos bedienen –
Automatisierte Steuerung von technischen Geräten.
Radar ist eine berührungslose Messtechnik, die elektromagnetische Wellen nutzt, um Objekte im Raum zu lokalisieren. Dabei sendet eine Antenne Impulse in Lichtgeschwindigkeit aus, die beim Auftreffen auf Personen und Gegenstände reflektiert werden. Die empfangenen und ausgewerteten Daten geben Aufschluss über Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Entfernung und Winkelposition des detektierten Objekts. Diese Informationen gibt das Radargerät weiter, um daraufhin eine technische Funktion auszulösen.
Mit Radarsensoren erhalten Technikprodukte und Maschinen eine Art künstliches Sinnesorgan, um ihre Umgebung wahrzunehmen. Dadurch ist es möglich, dass sie auf Ereignisse innerhalb des Erfassungsbereichs reagieren. Diese Eigenschaft machen wir uns auf zwei Arten zunutze: Die passive und aktive Steuerung. Während bei der passiven Steuerung eine technische Funktion nur unbewusst ausgelöst wird, entspricht die aktive Steuerung einer gezielten berührungslosen Bedienungsart.
Hinweis: Das Attribut „passiv“ bezieht sich in diesem Artikel nur auf die Steuerungsart, die durch das Verhalten des detektierten Ziels (Menschen, Tiere Fahrzeuge oder andere Objekte) bestimmt wird. Das Ziel löst aktiv/bewusst oder passiv/unbewusst das Ansteuern von technischen Geräten aus. Das Messverfahren Radar wird aufgrund der gezielten Aussendung von Signalen als aktiv bezeichnet.
Die passive Steuerung von Technik hat sich seit Langem etabliert. Die Automatisierung bringt Komfort in den Alltag, den wir nicht mehr missen möchten. Ohne unser Zutun übernimmt die Technologie eine Aufgabe für uns. Häufig basieren diese Anwendungen auf Bewegungsdetektion. Radar bietet jedoch aufgrund der umfangreichen Datenerhebung auch andere Möglichkeiten der Automatisierung, beispielsweise in Abhängigkeit der Entfernung.
Die vier nachfolgenden Anwendungsfälle der passiven Steuerung mittels Radartechnologie veranschaulichen deren Nützlichkeit und Funktion.
Passive Interaktion: Home Automation
Hierfür kommen meist klassische Bewegungsdetektoren zum Einsatz. Ein Sensor reagiert auf die Bewegung einer Person und löst dabei eine zuvor festgelegte Funktion aus – von der Aktivierung eines Displays bis zum Einschalten einer Kamera. Völlig kontaktlos öffnen sich seit Jahren schon Türen für uns und das Licht geht an, sobald wir einen Raum betreten. Insbesondere im Smart Home nehmen die Einsatzmöglichkeiten stark zu. Multimedia-Anlagen oder sogar Küchengeräte wechseln von Standby in den aktiven Betrieb oder kommunizieren mit uns, sobald sie über Bewegungen informiert sind. In Verbindung mit einer übergeordneten Steuerung sind nicht nur kleine Bereiche und einzelne Geräte, sondern Funktionen im ganzen Haus übergreifend automatisierbar. Beispielsweise die Heizungs- und Klimaanlage sowie Rollläden lassen sich in Abhängigkeit der Bewegungsdetektion ohne aktives Zutun von Personen regulieren. Die Automatisierung ist eine kontaktlose Interaktionsmöglichkeit, die unseren Alltag bequemer, effizienter und manchmal sogar sicherer macht.
Passive Interaktion: Security
Ein verwandtes Anwendungsbeispiel für die passive Steuerung mit Radartechnik sind die klassischen Alarmsysteme. Denn auch hier sind Bewegungsdetektoren im Einsatz. Die Geräte sollen von potenziellen Kriminellen unbemerkt bleiben, sodass diese durch ihre Bewegung unbewusst auslösen. Hierzu senden die Sensoren kontinuierlich Impulse aus, um heranschleichende Personen sofort aufzuspüren und bereits vor der Tat zu ertappen – auch bei Dunkelheit. Passiv steuern bewegte Objekte oder Menschen Sicherheitsanwendungen wie Signal-, Licht-, sowie Kamera-Anlagen an und lösen beispielsweise einen akustischen Alarm aus oder starten die Videoaufzeichnung.
Je nach Anforderung des Verwendungszwecks ist die funktionale Ausstattung der Systeme einfacher als auch umfangreicher. Diese bietet dem Nutzer individuelle Anpassungsmöglichkeiten, die dazu beitragen die Performance zu verbessern. Das Ziel dabei ist, nur bei sicherheitsrelevanten Bewegungen Alarm zu schlagen: Zum Beispiel bei einem herumschleichenden Einbrecher, aber nicht bei einem streunenden Hund oder vorbeifahrenden Auto.
Passive Interaktion: Automatisierung in der Industrie
Eine weitere Form der passiven Ansteuerung von technischen Funktionen findet man beispielsweise bei industriellen Anwendungen. Hier sind die Einsatzmöglichkeiten sehr vielfältig. In Lager- und Produktionsstätten öffnen sich Tore, Schranken, Drehkreuze und Türen automatisch bei ankommenden Fahrzeugen oder herantretenden Personen. Auch Rolltreppen sowie Transportbänder starten von alleine, wenn sie eine Bewegung oder eine Präsenz wahrnehmen, ohne dass ein Mensch einen Einschaltknopf betätigt. Komplexer, jedoch umso wichtiger sind Anwendungen, die nicht nur für mehr Komfort, sondern auch für Sicherheit sorgen. Sensoren bewahren uns vor Gefahren, indem sie die Anwesenheit oder Bewegungen von Personen und Objekten in der Umgebung erfassen. Kommen wir beispielsweise einem Gefahrenbereich unachtsam zu nahe, lösen wir unbewusst eine Sicherheitsmaßnahme aus (z. B. Maschinenstopp, Geschwindigkeitsregulierung, Absperrung oder Alarmsignal). Auf diese Weise schützt uns die Technik vor Zusammenstöße, Verletzungen oder Materialschäden. Die passive Interaktion mit Radarsensorik gewinnt für uns immer mehr an Bedeutung, da auch die Ansprüche an die Arbeitssicherheit wachsen.
Passive Interaktion: Monitoring
Für industrielle Anwendungen und im Security Bereich wird häufig das Monitoring-Prinzip genutzt. Dabei erheben die Radarsysteme verschiedenste Objektdaten, die dann für Statistiken, Grenzwertüberschreitungen als auch Zählungen verwendbar sind. Beispiele hierfür sind die Personenzählung, Füllstandkontrolle oder die Langzeitbetrachtung. Die Einsatzbereiche sind dabei sehr vielfältig – von der Verkehrs- oder Sicherheitsüberwachung bis hin zur anonymen Produktionsstättenanalyse.
An dieser Stelle möchten wir Ihnen allerdings einen Sonderfall der passiven Steuerung aufzeigen: Die Vitalparameterüberwachung mit Radar. Hier übernimmt die Sensortechnologie die Wächterfunktion und detektiert kontinuierlich die Bewegungen. Die Patienten oder Pflegebedürftige sind häufig nicht mehr in der Lage schnell oder rechtzeitig Hilfe zu holen. Auch eine personelle, andauernde Überwachung ist in der Regel – egal ob Home Care, Krankenhausaufenthalt oder in einer Pflegeeinrichtung – nicht umsetzbar. Doch eine passive Steuerung ist dennoch möglich. Erst bei Auffälligkeiten und Abweichungen schlägt es Alarm. An und für sich ist die maschinelle Vitalparametererhebung nichts Neues. Die Nutzung von Radartechnik bringt jedoch Innovation in die Anwendung – erstmals ist ein hochsensibles, berührungsloses Monitoringsystem verfügbar. Ohne Verkabelung haben pflegebedürftige mehr Bewegungsfreiheit. Die Detektion der Atembewegung ist zudem sehr feinfühlig und genau, sodass selbst kleinste Veränderungen erkennbar sind.
Diese Art von Beobachtung erhält ebenfalls im Automobil Einzug. Dort wird auf diese Weise die Anwesenheit von Personen im Fahrzeuginnenraum festgestellt. Die Child Presence Detection soll im Notfall das Handeln des Rettungspersonals erleichtern.
Bequem und sicher – die berührungslose Steuerung.
Radar bietet uns zahlreiche Möglichkeiten. Die passive Interaktion mit der Sensortechnologie verschafft uns Komfort- und Sicherheitsvorteile. Deswegen ist sie seit vielen Jahren in unserem Alltag angekommen – und manchmal sogar unverzichtbar. Sie erleichtern unter anderem in folgenden Situationen das Leben:
Wenn wir unachtsam sind, schützen sie uns vor Schäden.
Wenn wir nicht aktiv eine Funktion auslösen (z. B. keine Hand frei) können, übernimmt die Sensorik dies. Auch für Personen mit Handicap ist die berührungslose Automatik hilfreich.
Eine Übersicht der Vorzüge der radarbasierten, kontaktlosen Interaktion haben wir im Blogartikel „Ohne Berührung mit Technik interagieren“ bereitgestellt. Neben der passiven Auslösung von technischen Funktionen ist Radar ebenfalls für die bewusste und aktive Steuerung im Einsatz. Der Blogartikel “Mit Radarsensoren Technik steuern” befasst sich mit der gezielten, berührungslosen Bedienung.
Titelbild Quelle: © engel.ac by adobe stock
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Building Automation & Smart Home
Berührungslose und intelligente Steuerung für moderne Technik
Radarsensoren übernehmen für uns viele Aufgaben und machen auf diese Weise unseren Alltag leichter, sicherer und effizienter. Sie sind eine Art Sinnesorgan für Objekte zur Wahrnehmung ihrer Umgebung. Diese technischen Helfer eröffnen uns neue Möglichkeiten zur Bedienung von Geräten: Die berührungslose Interaktion zwischen Mensch und Technik. Die Sensoren sind das Bindeglied, um bestimmte Aktionen kontaktlos auszulösen oder zu automatisieren.