Ein trivialer Sonderfall, dessen praktische Bedeutung man allerdings nicht unterschätzen soll, ist der Schalter als Grob-Sensor für die verschiedensten Messgrössen. Da sich in der Sensorik meistens die Spannung besser auswerten lässt als der Strom, verwendet man die Schalter hier meistens als variablen Teil eines Spannungsteilers. Je nach Schaltzustand ist der variable Widerstand Null oder Unendlich. Verfügt der Schalter über einen Umschaltkontakt, kann man ihn auch als Sensor mit Spannungausgang einsetzen.

Andere Sensortypen wie Fototransistoren sind in ihrer physikalischen Natur Halbleiterbauelemente mit nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinien, die den externen Widerstand als Lastwiderstand benötigen. Bei modernen Sensortypen handelt es sich in Wirklichkeit häufig um integrierte Schaltungen, bei denen z.T. raffinierte Eich-, Fehlerkompensations- und Liniearisierungsmassnahmen eingebaut sind. Sensoren in integrierter Schaltungs- Technologie erkennt man häufig daran, dass sie einen Anschluss für positive Betriebsspannung haben. Diese Schaltungen nutzen den externen Lastwiderstand vor allem als flexibles Medium zur Anpassung des Ausgangs an unterschiedliche Übertragungstechniken ("open collector").

Der Lastwiderstand ist – vor allem wenn sich der Sensor- Widerstand um mehr als eine Zehnerpotenz ändert – als geometrisches Mittel zu bestimmen: Wurzel aus (Sensor- Widerstand am Messbereichsanfang mal Sensor- Widerstand am Messbereichsende). Als Faustregel kann man meistens etwa 5 Kiloohm für den Lastwiderstand ansetzen.

Um die hier beschriebenen Sensoren praktisch einsetzbar zu machen, muss ein Widerstand zum Sensorbauteil geschaltet werden und das Anschlusskabel zur Sensorbox, wie an anderer Stelle beschrieben, am Sensor angebracht werden. Die Anwendung ist somit kaum komplizierter als bei den Sensoren mit Spannungsausgang.

In manchen Fällen reicht es aus oder kann sogar günstiger sein, den Eingangswiderstand der Sensorbox als Lastwiderstand zu verwenden. Der Eingangswiderstand der Analogeingänge beträgt 220 Kiloohm zwischen Signaleingang und Masse. Der Eingangswiderstand der digitalen Eingänge beträgt etwa 50 Kiloohm zwischen Signaleingang und +5 Volt Betriebsspannung. In der Regel wird man mit einem externen, kleineren Lastwiderstand eine bessere Störsicherheit erreichen.

Um Einzelexemplare der Sensorschaltungen problem-angepasst aufzubauen empfiehlt es sich, eine Lochrasterplatte als Montagebasis zu verwenden. Die Geometrie kann dabei sehr unterschiedliche, zur jeweiligen Aufgabenstellung optimierte Formen annehmen.

einfacher Feuchtigkeits-Sensor, Hautwiderstands-Sensor

Dieses ist wahrscheinlich der überhaupt am einfachsten zu realisierende Sensortyp: Es wird nur ein Draht für die positive Betriebsspannung (rot) und für den Analogeingang (gelb) benötigt. Da der Lastwiderstand sehr hochohmig sein muss, hat der Eingangswiderstand des A/D- Wandlers (220 Kiloohm) gerade den richtigen Wert, es ist also kein zusätzlicher Lastwiderstand nötig. Die Länge der Drähte ist unkritisch (bis einige Meter ohne Abschirmung).
Programmierung:
$B0 $30 $1 (dezimal 176 48 1) -- aktiviert automatische Meldungen des Analogeingangs Nr. 0
Nun die beiden abisolierten Enden der Drähte mehr oder weniger fest anfassen.

Für die Anwendungs als Feuchtigkeits-Sensor ist folgendes Experiment möglich: Ein Stück Saugpapier von einer Küchenrolle auf den Tisch legen, beide abisolierte Anschlussdrähte im Abstand von einigen cm darauf legen, eventuell mit einer Münze beschweren. Nun in die Mitte zwischen den Drähten einige Tropfen Leitungswasser fallen lassen, warten. Wenn sich das Wasser verteilt hat, noch einige Tropfen Zitronensaft oder Essig dazu geben.

Die Anwendung von Mikroschaltern wurde bereits an anderer Stelle beschrieben. Viele Schaltertypen haben aber nur einen Arbeitskontakt.

Reed-Schalter: Geeignet als simple Magnetfeldsensoren.
In Einbruch- Alarmanlagen werden sie als Näherungssensoren eingesetzt: Magnete an die beweglichen Teile von Fenstern und Türen montiert, Reed-Kontakte an die feststehenden Teile.
Reed- Kontakte werden - z.B. in Anemometer- Windmessern auf Gebäuden - als Rotations-Sensoren eingesetzt: auf der rotierenden Achse sind einer oder mehrere Magnete befestigt, die dicht am Reed-Kontakt vorbei rotieren und dabei jedesmal einen Schaltimpuls auslösen. Diese Technik ist praktisch verschleissfrei und sehr reibungsarm.

Kontaktmatten: Häufig werden hierbei leitende Schaumstoffe eingesetzt, die bei Kompression ihren Widerstand verringern. Ganz einfache Kontaktmatten bestehen aus Kunststoffkissen, die innen zwei Metallfolien enthalten, die ohne Belastung durch das Kissen voneinander getrennt werden, aber beim Betreten zusammengedrückt werden. Hässlich aber praktisch. Gibt es bei Conrad Elektronik.

Bedienfelder können aus Tastschaltern konstruiert werden, diese Schalter haben in der Regel nur einen Arbeitskontakt. Insgesamt können an die Sensorbox bis zu 16 Schalter oder Taster direkt angeschlossen werden. Eine Bauanleitung für größere Schalter-Matrizen folgt.

Fotowiderstände sind gut geeignet für sehr unterschiedliche Lichtintensitäten, besonders auch als unkomplizierte Sensoren für niedrige Beleuchtungsstärke. Gerade bei wenig Licht sind sie aber recht träge, sie brauchen 1 Sekunde und mehr, um sich auf plötzliche Lichtwechsel einzustellen. Daher weniger geeignet für Lichtschranken.

NTC Widerstände (negative temperature coefficient) zeichnen sich aus durch relativ hohe Widerstandsänderung pro Grad, haben allerdings eine relativ geringe Langzeitstabilität und Reproduizierbarkeit. Ausserdem sind sie nur bei relativ niedrigen Temperaturen einsetzbar. Daher typischerweise geeignet für einfache qualitative Anwendungen. Fieberthermometer- Sensoren (z.B. Conrad Best.Nr. 18 85 06 - 11) regieren schnell auf Körperwärme (Berührung). Andere NTC-Typen haben eine Metallöse oder ein Gewinde und bieten guten Wärmekontakt bei der Temperaturmessung massiver Gegenstände.
Montage- und Anschlusstechnik Fieberthermometer-Sensor: wegen des hohen Eigenwiderstandes von ca. 100 Kiloohm: Sensor zwischen +5 Volt und Signaleingang schalten. Optimaler Lastwiderstand, zusätzlich parallel zum Eingangswiderstand der Sensorbox: 150 bis 220 Kiloohm.
Ansonsten: Montage- und Anschlusstechnik wie Fotowiderstand oder Magnetsensor.

Diese Sensoren haben - im Vergleich zu NTC-Sensoren - eine relativ geringe Widerstandsänderung pro Grad (ca. 0,385 % pro Grad), sind aber präziser und bei höheren Temperaturen einsetzbar. Häufig verwendet in der Chemieindustrie und bei elektronischen Messzählern zur Heizkostenabrechnung.
In ihrer klassischen Ausführung wurden die Sensoren aus dünnem Platindraht gewickelt und auf 100 Ohm abgeglichen; daher die Bezeichnung Pt100. Inzwischen werden die Sensoren in Mikrotechnik gefertigt und sind auch auf 1000 Ohm abgeglichen im Handel (Pt1000). Damit wird ein prinzipielles Problem von Widerstands-Temperatursensoren vermindert, nämlich die Selbstaufheizung des Sensors durch den Stromfluss. Zusammen mit der Sensorbox sollten auf jeden Fall 1000 Ohm Versionen verwendet werden, als Spannungsteiler mit einem 1 Kiloohm Lastwiderstand, temperaturstabiler Metallfilm- Widerstand. Montage- und Anschlusstechnik wie Fotowiderstand oder Magnetsensor. Anwendung auch als Brückenschaltung mit 2 Sensoren.
Für qualitative Temperaturmessungen wegen der geringen Empfindlichkeit weniger empfohlen.

Der Fotodioden-Effekt beruht auf der Zunahme des Sperrstroms einer Diode unter Lichteinfluss. Die Lichtempfindlichkeit einer Fotodiode ist wesentlich geringer als die eines Fotowiderstands oder eines Fototransistors, ihr Vorteil besteht dagegen in einer wesentlich höheren Schaltgeschwindigkeit bzw. Maximalfrequenz. Für die Sensorbox praktisch nutzbar wird eine Fotodiode nur in Kombination mit einem empfindlichen Verstärker. Heute werden solche Kombinationen im Gehäuse vergossen als Foto-ICs mit Spanungsausgang oder mit Frequenzausgang sowie als Bausteine für drahtlose Datenkommunikation (IrDA) angeboten.
Speziell für Infrarotfernbedienungen gibt es separate Verstärkerbausteine, die für besonders hohe Empfindlichkeit in einem schmalen Frequenzbereich (um 40 kHz) optimiert sind. Ähnlich funktioniert auch die hier vorgestellte Lichtschranke.

Fototransistor

Ein Fototransistor funktioniert ähnlich wie eine Fotodiode, allerdings wird der durch den Lichteinfluss ausgelöste Fotostrom zusätzlich durch den Transistoreffekt verstärkt. Fototransistoren gibt es mit 2 oder mit 3 Anschlüssen.
Bei der Ausführung mit 2 Anschlüssen ist die Basis nicht extern zugänglich, der Basisstrom wird ausschliesslich durch den Fotoeffekt erzeugt. Die Anschlussdrähte eines solchen Fototransistors sind unterschiedlich lang, der längere Draht muss mit mit der negativeren Spannung verbunden werden, der kürzere Draht (ist in der Diode mit der dickeren, trichterförmigen Elektrode verbunden, siehe Bild) mit der positiveren Spannung. Abgebildet ist der Fototransistor BP103B (Conrad Elektronik, Best. Nr. 18 40 47 -11), dessen Aufbau auch für andere Modelle mit 2 Anschlüssen typisch ist.

Ebenso ist der Anschluss des Fototransistors an einen digitalen Eingang möglich, dann muss er allerdings als Inverter geschaltet werden, d.h. der Digitaleingang der Sensorbox wird mit dem Kollektor des Fototransistors verbunden. Der Lastwiderstand muss zwischen Kollektor und +5 Volt eingefügt werden, der Emitter wird mit Masse verbunden.

Bei der Ausführung mit 3 Anschlüssen kann man die Empfindlichkeit in gewissem Umfang erhöhen, indem man extern einen geringen Basisstrom einspeist. Praktisch wird dies realisiert durch einen hochohmigen Widerstand - etwa 1 Megohm - vom Basisanschluss zum Schleifer eines Trimmpotentiometer 100 Kiloohm, das zwischen Masse und +5 Volt geschaltet ist. Der Widerstand muss so justiert werden, dass bei Dunkelheit gerade ein Kollektorstrom durch den Fototransistor zu fliessen beginnt, d.h. am Lastwiderstand ein Spannungsabfall sich aufzubauen beginnt. Diese Justagetechnik ist heute jedoch als überholt anzusehen, man erzielt mit guten Plastik-Fototransistoren ohne Basisanschluss und vor allem mit Foto-ICs bessere Ergebnisse.

Temperatursensor-IC

Es gibt verschiedene als IC mit 2 Anschlüssen aufgebaute Temperatursensoren. Entweder ist der durchfließende Strom proportional zur absoluten Temperatur (Typ AD592AN, für 5 Volt Stromversorgung recht ungeeignet) oder die anliegende Spannung ist proportional zur Temperatur (Typ LM135H, RS-Components Best.Nr. 264-147, siehe Bild). Diese Sensoren sind relativ teuer, liefern eine relativ geringe Änderung der Ausgangsspannung pro Grad Temperaturänderung, arbeiten aber ohne Justierung auf bis zu 0,5 Grad genau.

Preiswert sind PTC- Temperatursensoren auf Siliziumbasis (PTC =positive temperature coefficient). Ihre Widerstandsänderung ist proportional zur Abweichung der Ist-Temperatur von einer Referenz-Temperatur ( zum Beispiel KTY10 = Conrad Eletronik Best.Nr 18 34 40 -11, unbedingt die 1 % Ausführungen nehmen oder etwas schneller ansprechend KTY11-2A = Conrad Elektronik 18 34 82 -11 ).
Montage- und Anschlusstechnik wie Fotowiderstand, die Polung dieser Sensortypen ist beliebig. Optimaler Lastwiderstand für die Sensor-Box 2,2 Kiloohm (temperaturstabiler Metallfilm- Widerstand).
Diese Silizium- Temperatursensoren arbeiten genauer als NTC-Widerstände (ohne Abgleich reproduzierbare Genauigkeit bis zu 1 Grad Celsius), bieten aber einen stärkeren Ausgangseffekt als Widerstandsthermometer (im Schnitt knapp 1 % Widerstandsänderung pro Grad Temperaturänderung).

Diese Sensoren werden an die Sensorbox angeschlossen wie ein Fotowiderstand und liefern ähnlich über einen großen Bereich einwirkender Kräfte signifikante Widerstandsunterschiede.
Bei eigenen Versuchen hat sich vor allem die Reproduzierbarkeit der Kraftübertragung als problematisch erwiesen. Die Widerstandsänderung hängt relativ stark vom exakten Angriffspunkt der Kraft ab, von der Auflagefläche und Angriffsrichtung des kraftübertragenden Gegenstandes, Nachgiebigkeit (Härte) des kraftübertragenden Materials. Zum Beispiel liefern sie als Trittsensoren nur schwer reproduzierbare Daten.

Polung beachten: Mittlerer Anschluss=Masse rot= +5 Volt, gelb=Signalausgang Lastwiderstand ca. 10 Kiloohm

Hier wurde der Magnetfeldsensor Siemens "TLE4905L" (Conrad Elektronik, Best.Nr.14 75 08 -11) verwendet. Die bedruckte, trapezförmig abgeflachte Seite ist im Bild von der Bestückungsseite her zu sehen. Man beachte den Anschluss der Drähte an der Platinenunterseite: die Schaltdrähte zur gelben und schwarzen Anschlussader wurden über die Bestückungsseite geführt, um die Anschlussdrähte abreissfester zu machen. Die rote Ader wurde an den durchgesteckten Draht des Widerstands gelötet.
Dieser Sensor reagiert "unipolar", d.h. von einer Seite reagiert er nur auf Nordpole von in der Nähe befindlichen Magneten, auf der Rückseite nur auf Südpole. Da man beim alltäglichen Umgang Magnetismus meistens als Anziehung eiserner Gegenstände empfindet, ist die "bipolare" Version desselben Sensors, "TLE4935L", der auf jeden Magnetpol reagiert, wahrscheinlich einfacher einzusetzen (Anschlusstechnik wie oben).