Hvordan finder man ud af, om der er for mange vibrationer i en kæmpe hængebro? Om der er for fugtigt eller varmt inde i et lagerrum? Eller om din bil er ved at være for tæt på den bil, der kører foran?
Man kan bruge sensorer, som kan "sanse" og sende deres indtryk tilbage til en computer, der vurderer, om der er fare på færde, eller om alt er normalt.
Der findes mange forskellige slags sensorer, som bruges til vidt forskellige ting.
Du kender en del af dem fra hverdagen.
Termometre, mikrofoner og kameraer er eksempler på sensorer, der måler temperatur, lyd eller lys.
Men der findes også sensorer, der kan registrere tryk, acceleration, atmosfærisk tryk, vibrationer, fugtighed og biokemiske ændringer inde i kroppen.
Derfor kan sensorer bruges alle mulige steder; lige fra tyverialarmer, termostater, flyvemaskiner, biler, robotter, fabrikker til hospitaler.
For at en computer kan få gavn af en sensor, skal den kunne lave et analogt signal fra den virkelige verden om til et digitalt signal.
For eksempel skal de lydbølger, som opfanges af en mikrofon, omdannes til bits, der kan forstås af computeren.
Computeren kan nu reagere på dét, sensoren fortæller. Måske skal der tændes en alarm, skrues op for varmen eller slukkes noget lys.
Bliver ikke trætte
Sensorer har bl.a. den fordel, at de kan sanse ting, dér hvor vi mennesker ikke kan komme til - eller hvor det er for farligt.
Sensorerne har også den fordel, at de kan sanse i timevis - eller ugevis - uden at blive trætte.
På den måde kan de hente informationer, som det ellers ville være meget svært at hente med almindelige øjne, ører eller hænder.
De kan også være meget mere præcise end vores sanser.
Sensorer og robotter
Sensorer er helt centrale i robotter.
Det er sensorer, der gør robotten i stand til at føle, se og opfange lyde, så den kan bevæge sig det rigtige sted hen eller flytte en ting fra et sted til et andet.
Eksempler på forskellige typer af sensorer:
. Lyssensorer
. Lydsensorer
. Fugt- og temperatursensorer
. Biosensorer
Lyssensorer
Du kender bl.a. lyssensorer - eller fotosensorer - fra digitalkameraet og scanneren.
Lyssensorer måler styrken (intensiteten) af det lys, der rammer dem.
Sensoren laver lyssignalet om til et elektrisk signal, som computeren kan bruge.
Derfor bruges lyssensorer mange andre steder end i kameraer.
Når kassedamen checker dine varers stregkoder, så bruger hun en optisk stregkodelæser, som fungerer ved hjælp af laserlys.
Her aflæses bl.a., hvor der er sort og hvidt, og hvor brede stregerne er.
Nogle redningshelikoptere har et varmesøgende kamera med sensorer, som kan sanse infrarødt lys. Det kan for eksempel finde mennesker i et koldt hav. Og når kameraet har sendt sine informationer videre til helikopterens computer, bliver kursen automatisk lagt om, så helikopteren flyver i retning af det menneske, der skal reddes.
Når man rejser ind i visse lande, skal man have scannet sit fingeraftryk.
Scanneren belyser din finger, og en masse små fotosensorer fanger lyset og laver det om til elektriske signaler. Og ud fra det sammensætter computeren et færdigt billede af mønstret på din fingerspids.
I nogle opvaskemaskiner sidder der en lille optisk sensor, som checker, hvor beskidt vandet er.
Når vandet bliver for grumset, bliver det skiftet ud.
Lydsensorer
Lydsensorer fungerer ved at omsætte bølger i luft til elektriske signaler. En mikrofon er en lydsensor.
Den består af en membran, der svinger, når den bliver ramt af lydbølger. Membranens svingning bliver omsat til et elektrisk signal, og dét signal kan derefter omsættes til en stribe tal, som kan bearbejdes i en computer.
Som skud-detektor
I visse byer i USA bruger man "skud-detektorer", som sender alarm til politiet, hvis der er blevet affyret et skud. Så kan politiet rykke meget hurtigere ud, end hvis de skulle tilkaldes af folk, der havde hørt skuddet.
I den slags systemer sætter man flere lydsensorer op. Hver sensor kan fange en skudlyd inden for 3 km. Når et skud bliver affyret, vil lyden blive fanget af flere forskellige sensorer.
De sensorer, der sidder tæt på, modtager lyden før de sensorer, der sidder langt væk. Man ved, at lyd bevæger sig med 340 m i sekundet. Ud fra de forskellige sensorers målinger kan man også finde frem til, hvorfra skuddet er blevet affyret.
Der findes også lydsensorer, der kan høre lyden under vand og i hvilken retning, den kommer fra. Det kan man bruge i militæret til at opdage, om et fjendtligt fartøj er på vej henimod dit skib eller u-båd.
Fugtigheds- og temperatursensorer
Meget moderne teknik kan kun fungere, hvis temperaturen og fugtigheden er stramt styret.
Det kræver udstyr, som hele tiden kan måle, hvor varmt/koldt og fugtigt, der er. Her bruger man digitale fugt- og temperatursensorer.
Både de digitale fugt- og temperatursensorer virker ved at omsætte ændringer i temperatur og fugt til ændringer i elektriske signaler.
Signalerne kan blive oversat til tal på et display, så du kan se , hvor mange grader sensoren har målt, eller hvor høj fugtigheden i luften er.
Signalet kan også bearbejdes af en computer, som f.eks. tænder eller slukker for varmen i et hus eller starter en alarm for at melde, at der er for meget fugt i et lagerlokale med værdifulde genstande.
Der er mange andre steder, hvor det er vigtigt at styre temperaturen eller fugt meget præcist.
Det gælder f.eks. i rum, hvor der står computerservere. Det gælder også i ventilationsanlæg og airconditionanlæg, hvor fugtigheds- og temperatursensorer holder øje med, om luften er behagelig.
Temperaturen er også helt afgørende på fabrikker, hvor man producerer madvarer eller medicin. Den er også afgørende i køle- og varmebokse til transport af mad.
I drivhuse skal grøntsager eller frugt helst have bestemte temperaturer og luftfugtigheder for at vokse optimalt.
Og på store forbrændingsanlæg er både temperatur og fugtighed afgørende for, at forbrændingen foregår på den rette måde.
Der findes allerede programmérbare termostater, som kan sættes til at give huset en særlig døgnrytme, så det er mere koldt om natten end om dagen.
Og i fremtidens huse vil der sikkert komme meget mere præcise temperatur- og fugtfølere, som gør det muligt at styre indeklimaet meget bedre end i dag.
Biosensorer
Fremtidens læger kommer sandsynligvis til i høj grad at stille diagnoser ved hjælp af biosensorer, som kan måle, hvordan din krop har det.
Der findes mange forskellige biosensorer.
De fungerer ved at skabe et elektrisk signal, når de møder et bestemt biologisk eller kemisk stof eller f.eks. en bakterie. Biosensorer kan både bruges inde i kroppen og udenfor. Der findes allerede sensorer, som kan måle f.eks. blodtryk, hjerterytme, temperatur, puls og blodsukker.
Der findes også biosensorer, som kan opdage giftige stoffer eller bakterier. Når deres signaler bliver behandlet i en computer, slår den alarm, så man kan nå at komme væk eller bruge beskyttelsesudstyr.
Biosensorer bliver mindre og mindre. Forskerne arbejder bl.a. på at udvikle bitte små sensorer, som kan sprøjtes ind i blodet. Her kan sensorerne måle, hvordan de enkelte celler har det.
Mange sygdomme opstår netop i kroppens celler. Med biosensorer kan man måske opdage sygdomme, før de bliver alvorlige.
Sensoren i kroppen skal så forbindes til en modtager udenfor kroppen. Her kan data om patienten sendes videre til en computer, som arbejder videre på de forskellige oplysninger.
Sensorer kan samarbejde via små computere
En særlig type computere på størrelse med pilleæsker er udstyret med sensorer og små radiosendere og -modtagere.
De kan bruges til at lave en slags "sensor netværk", som kan bruges til at overvåge maskinerne på fabrikker, supermarkeder og økosystemer. Forestil dig f.eks., at du er ude at køre i meget glat føre.
Måske vil din bil så have en sensor, som mærker, at vejen er glat. Det har flere biler allerede. Og engang vil sensoren samtidig kunne sende besked til andre biler på vejen, om at man skal passe på.
Sensorer kommunikerer trådløst
Sensorer kan være så små, at de sidder på en lille mikrochip. Sådan en mikrochip kan sættes i meget småt udstyr, som også rummer en lille minicomputer og en radiosender - man kalder hele pakken en "mote".
Alle disse "motes" kan nu sættes ud i verden, hvor de hver især opfanger signaler.
De indsamlede data kan aflæses trådløst fra hver enkelt "mote", eller man kan lave et netværk af dem, hvor mange sensorer arbejder sammen ved at sende informationer til hinanden og samle alle data et centralt sted.
Samarbejdet bliver til overblik
Når man kobler mange sensorer sammen, kan de f.eks. bruges til at give et overblik over et virvar af ting på én gang.
Her er sensorerne en slags "makroskop" - altså næsten det modsatte af en mikroskop.
Forskere i USA har f.eks. placeret 150 sensorer ved den ubeboede ø Great Duck Island for at finde ud af, hvordan stormsvaler vælger det rette sted til at lægge æg. Disse informationer kan bruges til at lægge bedre planer for, hvordan man bevarer gode levebetingelser for vilde fugle.
Måler klimaet i en fyrreskov
Et andet sted har forskere placeret 120 sensorer i en fyrreskov med redwood-træer.
Her sidder sensorerne og samler oplysninger om, hvordan skyggen forandrer sig i skoven i løbet af dagen, eller hvordan vandet flytter rundt i jordbunden.
Overblik over fabrikken
De små motes kan sandsynligvis også bruges til at holde øje med, om alt er, som det skal være på store fabriksanlæg.
Her er ingeniører nødt til at checke maskinerne en gang imellem for at vedligeholde produktionsanlægget. Men det bliver som regel kun særlige dele af maskinerne, der bliver checket. Og det sker f.eks. kun hver anden måned.
I stedet kunne man placere en hel masse sensorer, som hver eneste time sender besked om, hvordan maskinerne har det. På den måde kan man med det samme sætte ind, hvis der er noget galt - og det betyder at man meget bedre kan undgå ulykker.