Messwerterfassung: Analog vs. Digital

Messwerterfassung: Analog vs. Digital

8. Juni 2017

Messdaten sicher übertragen

Analoge oder digitale Messwerterfassung? Im Gegensatz zu analoger Technik wird bei der digitalen Kommunikation ein vollständiger Messwert übertragen, also Zahlenwert und Maßeinheit, z.B. „127 μS„. Das ist eindeutig. Der analoge Messwert wird durch ein Stromsignal repräsentiert, z.B. 13,73 mA. Um den richtigen Messwert zu erhalten, muss diesem Stromsignal der Messwert richtig zugeordnet werden. Dies lässt sich durch sorgfältige Arbeit gewährleisten. Eine potentielle Fehlerquelle bleibt es trotzdem. Zahlenwert und Einheit gehören nun mal zusammen.

Messwerterfassung

Hochohmige analoge Signale, wie bei der pH-Messung, können leicht durch elektromagnetische Einstreuungen, Feuchtigkeit oder Korrosion unerwünscht beeinflusst werden, wobei der Einfluss eben auch analog, d.h. schleichend sein kann. Wenn dies passiert, ist das also nicht immer offensichtlich. Auch das lässt sich durch sorgfältige Arbeit vermeiden. Eine potentielle Fehlerquelle bleibt auch das trotzdem. Durch ein galvanisch getrenntes System, wie es digitale Übertragungstechnik darstellt, lässt sich dies vermeiden.

Das Kupferkabel und die Kontakte zwischen dem Sensor und dem Analysator haben dann nur geringen Einfluss, insbesondere, wenn es sich um hochwertige Bauteile handelt. Der Stecker hat bei der Kalibrierung aus Versehen in einer Pfütze gelegen? Trocken wischen und weitermachen. Die Unterschiede zu anderen Übertragungsmöglichkeiten verschwinden.

Bedeutet „digital“ auch „gut gemessen“?

Die digitale Technik erzeugt keine Daten; mit ihr werden Daten übertragen, gesammelt, gespeichert, strukturiert, visualisiert und ausgewertet – gute und schlechte. Das ist wie beim Übersetzen von Texten: Aus einem schlechten Originaltext wird durch das Übersetzen kein guter Text.

Die Datenquelle beim Messen ist der eigentliche Messaufnehmer, in der Regel ein analog arbeitendes Element, z.B. eine pH-Elektrode. Bei solchen hochohmigen Systemen kommt es auf ein stabiles Bezugspotenzial an. Ein mit dem zu messenden Medium in Kontakt stehender Erdungsstift, der einen Potenzialausgleich zur Flüssigkeit schafft („Flüssigkeitserde“), kann dies gewährleisten. In diesem Fall, um die Messung stabiler zu machen. So entsteht „analoge“ Qualität, auch beim SC25F.

pH-Elektrode SC25F mit Erdungsstift aus Titan

pH-Elektrode SC25F mit Erdungsstift aus Titan

Von der „analogen“ zur „digitalen“ Qualität

Da wir nun qualitativ gute Messdaten haben, können wir mit der Übersetzung, also der Verarbeitung und Übertragung anfangen.

Kalibrierdaten müssen sicher und richtig übernommen werden. Wenn die Kalibrierung eines digitalen Sensors durchgeführt wird, muss das System automatisch erkennen, dass neue Kalibrierdaten vorliegen, und dass vorhergehende Daten nicht mehr gültig sind. Dies muss zuverlässig erfolgen, denn eine nicht erfolgte Übernahme ist schwer zu erkennen.

Aber auch der richtige Zeitpunkt der Übernahme ist wichtig. pH-Sensoren messen nach dem Eintauchen, z.B. in eine Kalibrierlösung, nicht sofort richtig. Der Sensor braucht Zeit, um mit der neuen Umgebung in ein Gleichgewicht zu kommen. Die Messwerte verändern sich immer langsamer auf einen Stabilitätspunkt zu, bis die Veränderungen verschwindend gering werden. Erst dann dürfen die Kalibrierdaten übernommen werden. Bei den digitalen wie auch den analogen Analysatoren von Yokogawa  und bei der Yokogawa-Kalibriersoftware ist die entsprechende Empfindlichkeit einstellbar, sodass die Genauigkeit der Kalibrierung  damit beeinflusst werden kann. Dies ist wertvoll, weil manche Sensoren, nach einer kurzen Stabilitätspause, ein zweites Mal leicht driften. Zu früh übernommene Daten führen zu einem schwer zu entdeckenden Kalibrierfehler.

Dies passiert nicht, wenn die entsprechende „digitale“ Qualität stimmt. Für die Kalibrierung und deren Qualität, auch im Labor, ist deshalb eine geeigente Software aussschlaggebend. Bei Yokogawa ist diese Software im Start-up-Paket inklusive.

Wenn „dicke Finger“ mit dünnem Glas „kommunizieren“

pH-Einstab-Messketten sind empfindliche Sensoren aus dünnem Glas. Wie kann man sie unempfindlich gegen eine mechanisch raue Umgebung machen? Durch Einpacken: Kombinationselektroden wie z.B. unsere FU20F werden wegen ihrer Robustheit zunehmend geschätzt. ein stabiler Schaft aus Ryton oder PVDF schützt die Messelektrode und die Referenzelektrode vor Beschädigungen durch mechanische  Belastung (nicht nur durch dicke Finger). Die Elektrode dankt es mit einer langen Lebensdauer.

Kombinationselektrode FU20F

Kombinationselektrode FU20F

Analog oder digital? Welche Messwerterfassung bevorzugen Sie? Haben Sie Fragen zu analogen und digitalen Sensoren? Oder über unsere Produkte? Dann schreiben Sie uns.

1 Kommentar

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  1. AH99
    #1 AH99 27 September, 2017, 14:59

    Toller Artikel! Beste Gruesse, Andreas Helget

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