Digitaler Sensor - Digital sensor

Ein digitaler Sensor ist ein elektronischer oder elektrochemischer Sensor , bei dem Daten digital konvertiert und übertragen werden. Sensoren werden häufig für analytische Messungen verwendet, z. B. zur Messung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten. Typische gemessene Parameter sind pH-Wert , Leitfähigkeit , Sauerstoff, Redoxpotentiale und andere. Solche Messungen werden in der industrialisierten Welt verwendet und liefern wichtige Informationen für die Prozesssteuerung .

Früher wurden analoge Sensoren verwendet, heute kommen immer mehr digitale Sensoren zum Einsatz. Dieser Artikel beschreibt den Unterschied zwischen ihnen und diskutiert den Grund für die Entwicklung digitaler Sensoren.

Allgemeine Aspekte

Digitale Sensoren sind die modernen Nachfolger analoger Sensoren. Digitale Sensoren ersetzen analoge Sensoren schrittweise, da sie die traditionellen Nachteile analoger Sensorsysteme überwinden (vgl. Kapitel 3).

Geschichte

Elektronische und elektrochemische Sensoren sind typischerweise ein Teil einer Messkette. Eine Messkette besteht aus dem Sensor selbst, einem Kabel und einem Messumformer. In den herkömmlichen analogen Systemen wandelt der Sensor den Messparameter (z. B. den pH-Wert) in ein analoges elektrisches Signal um. Dieses analoge elektrische Signal ist über ein Kabel mit einem Sender verbunden. Der Sender wandelt das elektrische Signal in eine lesbare Form um (Anzeige, Stromausgänge, Busdatenübertragung usw.).

Der Sensor und das Kabel sind oft nicht dauerhaft verbunden, sondern über elektrische Anschlüsse. Dieses klassische Design mit Steckverbindern und Übertragung kleiner Ströme über ein Kabel weist vier Hauptnachteile auf: a) Feuchtigkeit und Korrosion des Steckverbinders verfälschen das Signal. b) Das Kabel muss abgeschirmt und von sehr hoher Qualität sein, um zu verhindern, dass das Messsignal durch elektromagnetische Störungen verändert wird. c) Der Sensor kann nur im eingebauten Zustand kalibriert oder eingestellt werden, da der Einfluss des Kabels (Länge, ohmscher Widerstand, Impedanz) nicht vernachlässigt werden kann. d) Die Kabellänge ist begrenzt.

Nutzung und Gestaltung

Digitale Sensoren wurden entwickelt, um die traditionellen Nachteile analoger Sensoren zu überwinden. Digitale Sensoren werden hauptsächlich in Wasser- und Industrieprozessen eingesetzt. Sie messen Parameter wie pH, Redoxpotential , Leitfähigkeit , gelöster Sauerstoff , Ammonium , Nitrat , SAK, Trübung . Ein digitales Sensorsystem besteht auch aus dem Sensor selbst, einem Kabel und einem Sender. Die Unterschiede zu analogen Sensorsystemen sind: a) Der Sensor besitzt einen elektronischen Chip. Das Messsignal wird im Sensor direkt in ein digitales Signal umgewandelt. Die Datenübertragung über das Kabel erfolgt ebenfalls digital. Diese digitale Datenübertragung ist unempfindlich gegenüber Kabellänge, Kabelwiderstand oder Impedanz und wird nicht durch elektromagnetische Störungen beeinflusst. Standardkabel können verwendet werden. b) Die Verbindung zwischen Sensor und Kabel kann berührungslos sein und durch induktive Kopplung erfolgen. Feuchtigkeit und damit verbundene Korrosion sind kein Thema mehr. Alternative Glasfaserkabel können auch eine Option für lange oder elektromagnetisch feindliche Verbindungen sein. c) Der Sensor kann außerhalb des Systems kalibriert werden.

Verweise

• H. Galster: pH-Messung, VCH Verlagsgesellschaft mbH, ISBN  3-527-27836-2
• CH Hamann, W. Vielstich: Elektrochemie I, Verlag Chemie, ISBN  3-527-21039-3
• Schröter / Lautenschläger / Bibrack: Taschenbuch der Chemie, Verlag Harri Deutsch , ISBN  3-8171-1472-9
• U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer Verlag, ISBN  978-3-642-01621-9