Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Hoewel de functionaliteiten de voorbije decennia toenamen, daalden de prijzen. Meer waar voor minder geld dus. Dat iedereen data wil en de sensor een massaproduct geworden is, heeft daar alles mee te maken. Sensors bepalen niet alleen het aangezicht van de moderne geconnecteerde industrie. Ze zijn intussen ook in het dagdagelijkse leven gemeengoed.
Wie pretendeert van een slim apparaat op de markt te zetten, heeft meestal wel minstens een sensor aan boord. Volgens onderzoek van Deloitte groeit de markt voor slimme sensoren elk jaar met ongeveer 19%. Hoe dat komt? Sensortechnologie ontpopte zich de voorbije jaren als bijzonder betaalbaar. “Toen VEGA 25 jaar geleden zijn eerste radars lanceerde, moest je er minimaal 200.000 frank (+/- 5.000 euro) voor neertellen. Vandaag gaan ze voor een tiende over de toonbank en kunnen ze bovendien veel meer”, vertelt Peter Leemans, managing director VEGA.
Voortgedreven door automotive
Verschillende evoluties culmineren in deze prijsdaling. Ten eerste is er de trend naar miniaturisatie. “Een toestel toen had een hoogte van 50 cm, met een elektronicabehuizing van ongeveer 20 cm breed. Je hebt dus vanzelf al minder materiaal en dus ook minder coating, als de sensor daar om vraagt. Ten tweede verschoof radartechnologie naar een hoger frequentiebereik, waardoor de procesaansluitingen kleiner werden en het dus eveneens met een stuk minder metaal konden stellen.”
Maar het is door de grotere vraag naar chips, die toch het hart van de sensor vormen, dat de prijsdaling is ingezet. En dan moeten we naar de autoconstructeurs kijken. “Neem nu adaptive cruise control, waarbij de wagen zijn snelheid zelf aanpast aan zijn voorligger. Dit is in wezen niets meer of minder dan een afstandsmeting waar een sensor voor nodig is. Dat is maar een voorbeeld van wat er allemaal aan sensortechnologie in een wagen zit. Het aanpassen van de lichten in bochten, het regelen van de temperatuur in de verbrandingsmotor, het meten van de uitstoot … Automotive heeft van chips een massaproduct gemaakt.”
Chips slachtoffer eigen populariteit
Wagens, smartphones, tablets, ja zelfs de nieuwste koffiemachines … alles digitaal heeft eigenlijk chips nodig. De toenemende populariteit heeft echter een keerzijde. Nog voor er sprake was van een coronapandemie sloeg de toevoer van chips (vooral uit Azië) aan het sputteren. “De levertermijnen liepen steeds hoger op.
Het noopte het hoofdkwartier van VEGA in Duitsland al om voortaan zelf de productie van zijn chips te verzorgen. Geen aanvoermoeilijkheden meer. Bovendien kan je de chips dan beter afstemmen op je uiteindelijke toepassing, in ons geval niveaumeting. Wanneer iedereen dezelfde chips in zijn sensoren steekt, is het moeilijker je te onderscheiden in kwaliteit en betrouwbaarheid”, vertelt Leemans.
Samenspel hardware en firmware
Al is een sensor uiteraard meer dan zijn chip alleen. Zoals bij alle moderne technologie is het een kwestie van hardware en software. De evoluties in bandbreedte en in dynamisch bereik zijn belangrijk geweest in de verbetering van de prestaties van sensoren. Leemans: “Miniaturisatie heeft ook zijn invloed op de mechanische vooruitgang van een sensor gehad. Hoe kleiner en hoe dunner de microgolf die de sensor uitzendt, hoe beter het signaal te onderscheiden zal zijn van andere.
De hogere frequentie en bandbreedte die met miniaturisatie gepaard gaat, heeft met andere woorden ook de kwaliteit van de metingen vooruit geholpen. Vergelijk het met moderne televisies. Hoe hoger de resolutie, hoe minder hard de ogen moeten werken om het beeld te zien.” Wat software of firmware daaraan toevoegt is de ervaring van de fabrikant om de resultaten verder te verbeteren. Het signaal dat de sensor weer ontvangt moet immers nog geïnterpreteerd worden. Dat samenspel maakt de kwaliteit van de sensor.
Intelligentie achter de schermen
De grotere betaalbaarheid wil in geval van sensoren niet zeggen compromissen doen inzake functionaliteit. Integendeel. Het signaal dat uit de sensor komt is eigenlijk al sinds de jaren 80 bijna nog uitsluitend slim te noemen. Van dan al wordt er overgeschakeld naar een digitaal signaal dat wordt geëxtrapoleerd bovenop de nog onmisbare 4...20 mA standaard. “Volledig digitale sensoren blijven voorlopig de uitzondering, maar ze zijn zeker in opmars.
Het is vooral de intelligentie die de klant niet merkt die vandaag het verschil maakt. Vroeger moest de technieker met een zware oscilloscoop met de ladder op een tank kruipen om het signaal uit te lezen. Nu gaan inbedrijfstelling, configuratie, kalibratie, verificatie allemaal van op afstand en al dan niet gekoppeld aan personal tools zoals de smartphone of de tablet. Een app voor sensoren staat gewoon tussen je favoriete spelletjes en nieuwsapps. Die laagdrempeligheid, dat gebruiksgemak maakt dat sensoren voor veel meer toepassingen in aanmerking komen”
Nog meer toepassingen, nog lagere prijzen
Op korte termijn ziet Leemans de markt voor sensoren nog verder exploderen door een breder toepassingsveld. “Veel bedrijven beseffen nog niet hoe betaalbaar sensortechnologie is geworden, hoe kort de mogelijke ROI. Van zodra ze daar achter komen, hebben ze instrumenten in handen die hen zullen helpen om efficiënt, preventief en predictief te werken.” Wat de prijs betreft, zal de daling zich nog verderzetten. Althans voor de gemiddelde prijs van sensoren. “Je zal misschien geen prijsdaling merken, maar er wel nieuwe sensoren voor in de plaats krijgen met veel extra’s aan boord.”
En wat met de toekomst?
De R&D-teams van sensorfabrikanten blijven dus zeer actief. Ze voeren overigens nog steeds fundamenteel onderzoek uit om de grenzen van sensortechnologie te verleggen. Leemans: “In de eerste plaats om te garanderen dat een signaal werkt onder alle omstandigheden en voor alle producten. Anderzijds wordt er gekeken hoe we met een betrouwbaar sensorsignaal een 3D-profiel kunnen maken. Ook dit zal een samenspel tussen hardware en software vergen.”
Maar sensorfabrikanten lonken eveneens naar start-ups. “De markt verandert snel. Je moet echt bijblijven met nieuwe technologie, als je niet hetzelfde wil tegenkomen als Nokia. Vanuit de universiteiten kunnen er bijvoorbeeld ontwikkelingen komen die alles opengooien. Als je aan de top wil blijven, moet je soms een stap achteruit durven zetten die tegen je business ingaat om dan dubbel zo hard vooruit te gaan.”
Door Valérie Couplez
