1.1.2. Digitale Informationen

Digitale Informationenen, also beispielsweise Messwerte oder Signale, können nur endlich viele Werte annehmen. Das bedeutet, dass die Werte- und Zeitbereiche in endlich viele Intervalle aufgeteilt werden und somit quantisiert bzw. diskretisiert werden.

Trotz dieses Nachteils gegenüber analogen Informationen, gibt es eine Vielzahl von Vorteilen:

• einfache und schnelle Vervielfältigung und Übertragung

• hohe Flexibilität bei der Speicherung und Darstellung

• einfache (Weiter-) Verarbeitung

• Möglichkeit der Validierung und Verschlüsselung

Umwandlung analoger zu digitaler Signale

Um aus analogen Werten, z.B. aus einem Experiment, digitale Werte für die Auswertung zu gewinnen, werden Analog-Digital-Wandler (ADC) genutzt. Einfach gesagt, tastet ein ADC ein Signal mit einer vorgegebenen (endlichen) Abtastrate ab. Dabei wird der Signalwert einem der (endlich vielen) vorgegebenen Werteintervalle zugeordnet. Folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die Umwandlung eines analogen Signals (blaue Kurve) in ein digitales (rote Punkte). Hier ist das Abtastintervall im Zeit- und Wertbereich jeweils Eins, in der Abbildung durch das graue Gitter veranschaulicht. Damit kann die vom ADC ermittelte Folge von Werten nur Punkte auf dem Gitter enthalten.

Fig. 1.6 Digitales und analoges Signal.

Beispiel Temperaturmessung

Eine einfache Möglichkeit zur digitalen Messung der Temperatur bieten Bauelemente wie das DS18B20.

Fig. 1.7 Bild: DS18B20

Die beiden unteren Abbildungen zeigen eine Beispielmessung mit dem DS18B20. In der vergrößerten Darstellung wird der quantisierte Wertebereich deutlich.

Fig. 1.8 Beispiel einer Temperaturmessung - gesamter Bereich.

Fig. 1.9 Beispiel einer Temperaturmessung - vergrößerter Bereich.