Grundlage der Sinne sind also Sensoren. Wie funktionieren aber Sensoren ? Als Beispiel wird in den nächsten Kapiteln hauptsächlich die optische Datenerfassung und Auswertung benutzt, die ja praktisch eine der wichtigsten Informationskanäle unserer Wahrnehmung darstellt. Wie bereits erwähnt, sind die dafür zuständigen Wahrnehmungsorgane die Augen. Die Gesamtheit der wahrgenommenen Reize wird als Licht bezeichnet. Das wahrgenommene Licht macht aber nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums aus. Aufgrund der beschränkten Bandbreite der Sensoren wirken die Augen quasi wie Selektionsfenster im Gesamtspektrum.  Abbildung 1.3.1 - sichtbares und gesamtes elektromagnetisches Spektrum Die eigentlichen Elementarsensoren in den Augen werden als Stäbchen und als Zäpfchen bezeichnet. Die Zäpfchen sind für das Farbsehen wichtig und es existieren pro Auge etwa 6,3-6,8 Millionen davon. Die Anzahl der Stäbchen liegt bei etwa 110-125 Millionen und sie sind für die schwarz/weiß Erkennung da. Biochemisch gesehen, beruht Sehen auf chemischen Umwandlungen des Sehpurpurs. Das Rhodopsin der Stäbchen besteht aus den Eiweißen Opsin und dem Retinin. Bei Belichtung geht das Opsin aus der Cis-Form in die Trans-Form über. Gleichzeitig zerfällt der Retinin-Komplex in seine Bestandteile. Das erst löst die (elektrischen) Potentiale aus, die als optische Erregungen weitergeleitet werden. Alle über diese Sensoren hereinkommenden Daten werden nicht direkt zum Gehirn gesendet, sondern durchlaufen ein dreischichtiges Synapsennetz (im Auge), bevor sie zum jeweiligen Sehnerv gelangen. Die Anzahl der Sehnerv-Fasern pro Auge liegt bei etwa einer Millionen. Was aber nichts anderes bedeuten kann, als das hier eine Datenkromprimierung vorliegt, die etwa das Verhältnis 1:100 umfasst. Hinzu kommt, das die Datenweiterleitung ja nicht mehr auf optischem Wege stattfindet. Die vorhandenen Elementarsensoren geben ihre Informationen in Form elektrochemischer Impulse bzw. Impulsfolgen weiter. Es findet also auch noch eine Datentransformation statt. Sensoren leisten also folgendes: Sie filtern aus den äußeren Daten eine gewisse Menge heraus und transformieren diese in innere Informationssignale. Genau genommen läßt sich dieser Vorgang in zwei Stufen unterteilen: 1.3.1 - SignalerfassungDas äußere Signal wird in einen inneren Sensorzustand übersetzt. Dies geschieht im eigentlichen Elementarsensor auch Meßwertaufnehmer genannt. Wichtig ist, das ein reproduzierbares äußeres Signal einen reproduzierbaren inneren Sensor-Zustand erzeugt. Dieses garantiert Überprüfbarkeit und Quantisierbarkeit.1.3.2 - SignalumformungDer Elementarsensor-Zustand wird über eine Umformungseinheit in ein systeminternes Informations- signal transformiert. Der Umformungsprozeß wiederum kann aus den folgenden Teilen bestehen:a) Umformung des inneren Sensor-Zustandes in ein Signal b) Signalaufbereitung z.B. durch Filterung, Inversion, Integration c) Signalvorverarbeitung z.B. durch Kompensation, Nivellierung d) Signalverarbeitung z.B. durch Digitalisierung, Impulsformung  Abbildung 1.3.2 - physikalische Struktur eines Sensors  Abbildung 1.3.3 - Blockschaltbild der Funktionen eines Sensors Aufgrund der bisherigen Betrachtungen kann jetzt die Grundlage für elementare Wahrnehmungsvorgänge bzw. elementare Sensorik erstellt werden. Dazu sind einige Begriffsbestimmungen notwendig. |
