Signalkonditionierung

Signalkonditionierung bezeichnet die Gesamtheit von Verfahren, die ein Sensorsignal so aufbereiten, dass es von Mess- oder Datenerfassungssystemen zuverlässig verarbeitet werden kann. Ziel ist die Reduktion von Störungen, die Anpassung des Dynamikbereichs und die Kompatibilität der Signale mit Eingängen von Analog-Digital-Wandlern (AD-Wandlern), SPS oder Informationssystemen. Typische Herausforderungen sind geringe Pegel, Rauschen, Offset, Nichtlinearitäten, Impedanzunterschiede und Erdungsschleifenrisiken.

Typische Maßnahmen umfassen Verstärkung (Instrumentenverstärker bei differenziellen Sensoren), Impedanzanpassung, galvanische Trennung zum Schutz gegen Erdungsschleifen, Filtration (Rauschunterdrückung, Anti-Aliasing), Gleichrichtung oder Linearisation, Temperaturkompensation, Kalibrierung sowie Umwandlung in den passenden ADC-Bereich.

Signalkonditionierung kann als eigenständige Einheit, Modul in Messgeräten oder als Funktion in SPS/DAQ-Systemen realisiert sein. Moderne Konditionierer integrieren oft Analog-Digital-Wandlung, Diagnostik, Temperaturüberwachung und Schutz gegen Überspannung.

Anwendungsgebiete sind industrielle Prozesssteuerung, Umweltüberwachung, Labor- und Medizintechnik sowie Datenerfassung in der Forschung. Typische Sensoren, die Konditionierung benötigen, sind Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Drucksensoren, Strömungs- und Positionssensoren.

Wichtige Designkriterien sind Dynamik, Auflösung, Umgebungsbedingungen, EMI/RFI, Versorgungsspannung, Stabilität und Kalibrierbarkeit. Hersteller beachten Normen und Empfehlungen zur Isolation, Überspannungsschutz und Zuverlässigkeit.