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Aus analog wird digital
Grundlagen der Digitalisierung
Unser Autor: Thomas Birus, Kulmbach
Fast täglich berichten Zeitungen
oder Nachrichtenportale von der
Digitalisierung. Der Begriff steht
synonym für viele Bereiche des
technischen oder öffentlichen Lebens
und wird oft mit der Automatisierung vermischt.
Manche denken bei Digitalisierung
an Fortschritt im positiven Sinne, andere
verknüpfen es mit Rationalisierung und Arbeitsplatzverlust.
Manche verbinden damit
die komplette Kontrolle über ihr Leben und
Big Data. Es gilt also, ein wenig Licht in das
Dunkle zu bringen. Sicher ist nur eines: die
digitale Welle rollt und sie erfasst alle Bereiche
des industriellen, wirtschaftlichen,
des öffentlichen und privaten Lebens.
Was ist „Digitalisierung“?
Allgemein versteht man unter Digitalisierung
das Umwandeln von analogen Werten
in digitale Formate. Diese Daten lassen
sich speichern, verarbeiten und in anderen
Zusammenhängen nutzen. Beispielsweise
10 7 2019 | moproweb.de
kann man durch Auswertungen in statistischer
Form eine genauere Aussage über
das Auftreten von Anlagenfehlern oder
das Verhalten der Mitarbeiter machen.
Nicht umsonst werden Daten als das „Gold
des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet
Man darf nicht vergessene, dass harte
Mathematik und komplexe Programme
hinter der Digitalisierung stehen. Die Digitalisierung
wird in drei Schritten vorgenommen:
• Diskretisierung
• Quantisierung
• Codierung
Im stetigen Analogsignal werden diskrete,
also genau festgelegte Zustände auf der
x-Achse (Zeit-Achse) beispielsweise 100 mal
pro Sekunde erzeugt. Diesen werden wiederum
durch Quantisierung als Mittelwert
in jedem Intervall exakte Größen auf der y-
Achse zugeordnet. Anschließend wandelt
ein Prozessor nach einem vorgegebenen
Schema in einen binären Code (0010 usw.)
um. Diese Darstellung ist eindeutig, allerdings
ergeben sich Rundungsfehler durch
die Intervallbildung. In sehr vielen Fällen
spielt das praktisch keine Rolle. Oft werden
solche Daten als Digitalisate bezeichnet.
Die zu digitalisierende Größe kann vielfältig
sein. Beispiele sind
• der Schalldruck bei Tonaufnahmen mit
einem Mikrofon,
• Bild- und Videoaufnahmen mit einem
CCD-Sensor,
• mit Hilfe von Programmen auch Text aus
einem gescannten Dokument heraus,
• Temperatur usw.
Beispiel aus einem Betrieb: Ein Temperatursensor
(Pt 100) liefert je nach Temperatur
ein stetiges Stromsignal von typischerweise
4 bis 20 mA. Durch einen A-D-Wandler
(Analog-Digital-Wandler) wird ein digitales
Signal erzeugt und mit einer Adresse über
Abb. 1: Die digitale Welle rollt….. (Quelle: Richard Schick; Bizerba Balingen)