كيف التحويل من تناظري (Analog) إلى رقمي (Digital)؟

يتم تحويل الإشارة التناظرية analog إلى إشارة رقمية digital بوساطة محول يرمز له اختصارا بالرمز (ADC (ِAnalog to Digital converter ويقوم بتحويل الإشارة التناظرية مثل الفولتية إلى شكل رقمي أو ثنائي يتكون من العديد من الأصفار والواحدات 0 و 1 بحيث يستطيع الكمبيوتر أو المتحكم الدقيق قراءة هذه الإشارات ومعالجتها، أي أنّه يجعل الأجهزة الإلكترونية قادرة على التفاعل مع العالم التناظري الذي نعيش فيه.

الإشارات التناظرية لا حصر لها  فجميع المقادير القابلة للقياس من حولنا كدرجة الحرارة والضغط والضوء والصوت هي مقادير تناظرية ومن الإشارات التي يتم استقبالها من قبل محول الإشارة التناظرية الصوت والفيديو، وبعض المتغيرات الطبية التي تساهم في تشخيص الأمراض والمتغيرات المناخية، ومجموعة من الإشارات الصناعية. وبعض هذه الإشارات لها تردد منخفض جدًا مثل درجات الحرارة، فيما يكون لبعضها الآخر ترددات مرتفعة جدًا مثل إشارات الفيديو عالي التردد.

مثلًا في نظام مراقبة درجات الحرارة لا يمكن الحصول على درجات الحرارة من أجهزة الاستشعار وتحليلها ومعالجتها من قبل أجهزة الكمبيوتر والمعالجات الرقمية مباشرة، لا بد من وسيط، وهذا الوسيط هو جهاز يقوم بتحويل درجة الحرارة التناظرية أي درجة الحرارة بالمقاييس التي نعرفها إلى بيانات رقمية يتم إدخالها إلى أجهزة الكمبيوتر ويتم التعامل معها من قبل المعالجات الرقمية

تحتوي بعض وحدات التحكم الدقيقة أو المعالجات على محولات الإشارة ADC وتكون مُتَضمنة فيها، ومن الممكن أيضا أن يتم وصل محول الإشارة التناظرية ADC الخارجي بأي نوع من أجهزة الكمبيوتر أو المتحكمات الدقيقة إذا دائما توجد المحولات ضمن بيئة متكاملة وتخضع دائما لتحكم الكمبيوتر ويطلق على هذه البيئة اسم نظام الحصول على البيانات .

في محول الإشارة التناظرية ADC  يقوم المحول بالتقاط الإشارة التناظرية و يقيسها عدة مرات خلال فترات زمنية ثابتة ويحولها إلى قيمة رقمية ثم يقوم بتحويل المخرجات الرقمية أو البيانات الرقمية إلى سلسلة من القيم الرقمية من خلال تقريب الإشارة بدقة ثابتة وتكون الإشارة الرقمية الناتجة عبارة عن تقريب رقمي للإشارة التناظرية (أي أنها لاتكون طبق الأصل تماماً).

وفي المحول ADC يتم تحديد القيمة الرقمية التي تلتقط الإشارة التناظرية الأصلية وهي عبارة عن مستوى كمي (quantization) أو معدل البتات (bit rate) ومعدل أخذ العينات، حيث يحدد معدل البت دقة المخرجات الرقمية.

يمكن للكمبيوتر بمساعدة ADC القيام بتحويل الإشارات ولكن هذا التحويل قد يتطلب بعض الوقت قد تصل إلى عدة أجزاء من الثانية أو بشكل أدق بعضاً من الميكروثانية وعند انتهاء التحويل فإن المحول يصدر الإشارة وتكون البيانات المستخرجة قابلة للقراءة.

ومن أهم فوائد أجهزة تحويل الإشارة التناظرية إلى رقمية ADC هو الحصول على كمية أكبر من البيانات الدقيقة لذلك

تعتبر محولات ADC مفيدة جدًا في تطبيقات التحكم والمراقبة وذلك لأن معظم أجهزة الاستشعار (مثل مستشعر درجة الحرارة ومستشعر الضغط ومستشعر القوة) تنتج جهد خرج تناظري تتم معالجته بدقة من قبل المحول وقراءته بشكل جيد من قبل الكمبيوتر.