Adc Module Hersteller

Adc-Module wandeln kontinuierliche analoge Signale in digitale Werte um und verbinden Sensorik mit der digitalen Elektronik eines übergeordneten Mikrocontroller- oder Controller-Systems. Sie erfassen physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Strom oder Spannung und übergeben sie zur weiteren Datenerfassung an das Elektroniksystem. In der Praxis binden Entwickler die Module in Prüfgeräte, Steuerungen und Messketten ein, ohne den diskreten Wandler neu zu entwickeln.

Funktionsprinzip der Analog-Digital-Wandlung

Der Arbeitsablauf umfasst Abtastung, Quantisierung und Codierung. Beim Sampling wird das Eingangssignal periodisch erfasst. Die Abtastrate wird in Samples per Second (SPS) oder bei schnellen Geräten in Giga-Samples per Second (GSPS) angegeben. Die Quantisierung ordnet jedem Sample einen diskreten Wert zu, bevor die Codierung das Ergebnis in ein Binärwort überführt, das der digitale Rechner verarbeiten kann.

Signalpfad und modulare Bauformen

Wandlermodule integrieren oft analoge Vorstufen wie Verstärker, Anti-Alias-Filter und wählbare Eingangsbereiche (z. B. 0–5 V oder ±10 V). Für Brückensensorik stehen Brückenverstärker und ein spezifischer Wägezelleneingang zur Verfügung, teils mit „Bridge“-Klemmung. Adapter, Zusatzmodul oder selektiver „Blocker”-Filter erweitern das Messspektrum. Solche Bauformen beschleunigen die Prototypenentwicklung und reduzieren das Softwaredesign auf die geräteseitige Initialisierung und Datenübernahme.

Leistungsparameter und Auswahlkriterien

Die Auflösung beschreibt die Bitbreite des Digitalworts. Präzise Wandler erreichen 24 Bit. Die Genauigkeit wird über Integrale Nichtlinearität (INL) und Differentielle Nichtlinearität (DNL) spezifiziert, während die Effektive Anzahl von Bits (ENOB) das Rauschniveau kennzeichnet. Die Abtastrate, inklusive geläufiger Schreibvariante Abtastrate, legt die zeitliche Auflösung fest. Die höchste nutzbare Frequenz orientiert sich am Nyquist-Kriterium. Wichtige Spezifikationen sind darüber hinaus Rauschdichte, Referenzstabilität, Anzahl der Kanäle und Eingangsspannungsbereich.

• Eingangsart: Spannungsmessung, Strommessung und differentieller Bridge-Zugang bestimmen den geeigneten Signalpfad.
• Timing: Abgleich von Abtastrate, Latenz und gewünschtem Übertragungsintervall für das Zielprotokoll.
• Trigger: Impulszählung bei Drehgebern zur Umdrehungserfassung und ereignisbasierte Erfassung.
• Ausgänge: Rückführung für Ausgangssteuerung oder geschlossene Regelschleifen.
• Umgebung: Temperaturdrift, Vibration sowie Schirmung gegen Feuchte und elektromagnetische Störer.
• Skalierung: Anzahl der Kanäle, Synchronisationsbedarf und spätere Erweiterbarkeit durch Zusatzmodule.

Schnittstellen und Softwareeinbindung

Die Schnittstelle zu Host-Systemen erfolgt über SPI (Serial Peripheral Interface), I2C (Inter-Integrated Circuit), UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), USB (Universal Serial Bus) oder Ethernet. In Netzumgebungen hängen Durchsatz und Latenz von der Topologie und vom eingesetzten Switch ab. Die Konfiguration umfasst Taktung, Referenzquellen und Kanalzuordnung, häufig per Registerzugriff oder gerätespezifischer API.

Für Anwendungsentwickler zählen gerätespezifischer Support, Referenzcode, Entwicklerboard und gegebenenfalls Entwicklungsdienstleistung. Rückmeldungen vom Modul, etwa Status-Flags oder Feedback aus Selbsttests, sichern die Verlässlichkeit der Messkette. Solche Bausteine lassen sich in eine verteilte Netzwerklösung mit zentralem Controller und Mikrocontroller-Knoten integrieren.

• SPI/I2C: deterministisches Timing bei kurzer Leitungslänge.
• UART: einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindung für moderate Datenraten.
• USB: Hot-Plug und Treibermodelle für PC-basierte Messtechnik.
• Ethernet: verteilte Erfassung mit Zeitstempeln und PoE-Option.

Anwendungsfelder

In der Industrie erfassen Module Signale in Prüfgeräten, Maschinen oder Feldboxen: Distanzsensor, Beschleunigungsmesser, Luftdrucksensor/Barometer und Feuchtigkeitssensor liefern Messwerte zu Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Weg und Umdrehung. Ausgewertete Daten unterstützen die Ausgangssteuerung in geschlossenen Regelkreisen, planbare Übertragung ermöglicht ein definiertes Übertragungsintervall.

Im Energiesektor überwacht die Elektronik Ströme und Spannungen an Solarmodulen, Batteriespeichern und Systemen mit Lithiumbatterie. Gebäudeüberwachung bindet Sensorik zur Früherkennung eines Wasserlecks ein. In der Hochfrequenzmesstechnik unterstützen schnelle Wandler die Analyse von Signalgenerator- und Signalgeber-Signalen, bei denen die spektrale Frequenzcharakterisierung im Fokus steht.

Für robuste Einsätze in Raumfahrt, Luftfahrt und Verteidigung sind Varianten mit Strahlungsfestigkeit verfügbar, die spezielle Vorschriften erfüllen. Mechanische Stabilität, Temperaturbereich und zertifizierte Bauteilfreigaben adressieren Vibration und Lastwechsel. Ergänzende Blocker-Filter und HF-gerechte Adapter verbessern die Selektivität bei starken Störern.

Architekturen im Überblick

Verschiedene Wandlerarchitekturen adressieren unterschiedliche Anforderungen an Geschwindigkeit und Auflösung. Die folgende Tabelle ordnet typische Stärken komprimiert ein.

Beschaffung, Normen und Logistik

Bei der Bestellung zählen korrekte Warennummer und deklarierte Herkunft für die Zollabwicklung zwischen Mitgliedstaaten und Dritt­ländern. RoHS- und REACH-Konformität schließen problematische Stoffe wie Cadmium aus. Anbieter nennen Optionen zur Zahlungsart, Lieferbedingungen und Versandspektrum. Öffentliche Beschaffer, etwa eine Universität, dokumentieren die Beteiligung von Partnern. Für Ethernet-basierte Messracks mit ringförmiger Feldbus-Topologie („Elektronikring”) sind passende Adapter und die Integration in bestehende Netzwerklösung zu berücksichtigen. In Spezifikationen sollten zudem Schnittstelle, Leistungsaufnahme, Temperaturbereich, Kalibrierkonzept und Servicefristen eindeutig festgehalten sein.