Digitalaufnehmer

Digitalaufnehmer, auch als digitale Sensoren bezeichnet, sind Sensoren, die eine Messgröße in digitaler Form ausgeben. Im Gegensatz zu analogen Aufnehmern liefern sie typischerweise direkt digitale Signale, oft nach einer digitalen Verarbeitung. Viele Digitalaufnehmer integrieren den Messsensor, Signalaufbereitung, einen Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) und eine digitale Schnittstelle.

Funktionsweise: Die Messgröße wird vom Sensorelement erfasst, danach wird das Signal durch Konditionierung angepasst, quantisiert und in digitale Daten umgewandelt. Die Ausgabe erfolgt über Schnittstellen wie I2C, SPI, UART, USB oder CAN, häufig ergänzt durch Firmware, die Kalibrierung, Fehlererkennung oder lokale Verarbeitung ermöglicht.

Typen umfassen digitale Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitssensoren, digitale Beschleunigungs- und Gyroskopmodule (IMUs), Encoder mit serieller Ausgabe sowie intelligente Sensoren in Maschinen, die eine Vorverarbeitung durchführen. Viele Digitalaufnehmer enthalten eine kleine Recheneinheit, die die Messwerte kompensiert, filtert und in nutzbare Daten überführt.

Vorteile sind bessere Störfestigkeit bei der Signalübertragung, einfache Integration in digitale Systeme, Skalierbarkeit, sowie Möglichkeiten zur Kalibrierung, Firmware-Updates und Datentransformation direkt im Sensor. Nachteile können größerer Platzbedarf, höherer Energieverbrauch und Latenz durch Verarbeitung und Kommunikation sein.

Entscheidend sind Leistungsparameter wie Auflösung, Genauigkeit, Linearität, Hysterese, Abtastrate und Temperaturdrift. Die Wahl der Kommunikationsschnittstelle, Versorgungsspannung und Kompatibilität mit bestehenden Steuerungen beeinflussen Integration, Kosten und Zuverlässigkeit.

Anwendungen finden Digitalaufnehmer in der industriellen Automatisierung, Robotik, Fahrzeugtechnik, Medizintechnik und Consumer-Electronics.