Free Press

Med ethvert projekt eller eksperiment, som du påbegynder, vil de data, som det producerer, i sidste ende bestemme frugten af dit arbejde. Uden data ville vi ikke være i stand til at forstå, hvordan et system rent faktisk fungerer.
Hvis du f.eks. ønsker at opsætte en varmespole, der kan hjælpe genstanden med at nå en bestemt temperatur, kan du ikke forstå dens succesniveau uden at måle temperaturen. En simpel opgave som måling og registrering af temperaturen er som Data Acquisition. Et andet eksempel er at måle og registrere strømforskellen over en modstand.
I det væsentlige er dataindsamling en proces, der indebærer indsamling af oplysninger for at forstå det elektriske eller fysiske fænomen ved hjælp af sensorer, måleapparat og en computer. Tilsammen udgør disse komponenter et dataindsamlingssystem eller DAQ-system.
I denne vejledning lærer du om:

• Hvad er et DAQ-system?
• Grundlæggende komponenter i et DAQ-system
• Hvordan måler man med en DAQ-enhed?
• Faktorer, der påvirker målenøjagtigheden
• Fordelene ved at bruge DAQ-enheder
• Vigtige anvendelser af DAQ-systemet

Så, lad os komme i gang.

Hvad er et DAQ-system?

Som allerede nævnt omfatter DAQ eller dataindsamling et målesystem og en computer, der kan måle elektriske eller fysiske egenskaber og registrere dem med henblik på yderligere analyse.
Begrebet DAQ blev introduceret i 1963, hvor det primært drejede sig om overvågning eller styring af en fysisk enhed med software. IBM var den første til at annoncere en computer, der udelukkende var lavet til dataindsamlingsopgaver, kaldet IBM 7700 Data Acquisition system.
I 1964 blev IBM 7700 erstattet af et mere kraftfuldt IBM 1800 Data Acquisition and Control System. Med den teknologiske udvikling har computerkapaciteterne ændret sig drastisk i dag, så vi hurtigt kan behandle og lagre data på mange forskellige måder.
DAQ-systemer er et glimrende eksempel på dette. Disse enheder er i stand til at opsamle data fra et faktisk system og lagre disse data i et let genfindeligt format til yderligere teknisk eller videnskabelig gennemgang.
I betragtning af DAQ-systemernes intuitivitet er disse computerbaserede målesystemer af afgørende betydning i en række vertikale sektorer, der har brug for præcision, såsom byggeri, elektronik, produktion og fremstilling for blot at nævne nogle få.
DAQ-systemer er enten håndholdte eller kan betjenes eksternt. Håndholdte DAQ-systemer er nyttige, når det er nødvendigt at foretage aflæsninger af en prøve, som man kan interagere fysisk med. DAQ-målinger på afstand foretages, hvor menneskelig tilstedeværelse er uforenelig.
Grundlæggende komponenter i et DAQ-system IBM-maskinerne fra 1960 var gigantiske 6-fodshøje computere. Heldigvis er de moderne DAQ-systemer kompakte, men mange gange mere kraftfulde end deres forgængere.
Årtiers teknologiske fremskridt inden for elektronik har gjort det muligt at få så slanke maskiner, der ikke går på kompromis med målenøjagtigheden.
Et grundlæggende DAQ-system består af fire dele:
Sensorer
Sensorer eller transducere interagerer med det målte emne, enten direkte eller indirekte (kontakt eller berøringsfri). De omdanner de fysiske værdier til elektriske signaler. Typen af sensorer, der anvendes i et DAQ-system, varierer afhængigt af anvendelsesformålet.
For eksempel kræver måling af temperatur en temperatursensor, mens en solcelle-sensor er nyttig til måling af lys. Deres fælles funktion er at omdanne analoge signaler som lys, temperaturer, hastighed osv. til digitale signaler til computeren. DAQ-systemer anvender sensorer af høj kvalitet, der giver nøjagtige aflæsninger med minimal eller ingen støj.
Transmission/Signalkonditionering
De elektriske signaler, der kommer fra sensorerne, kan ikke udnyttes direkte, da de skal modificeres. Denne ændring er nødvendig, fordi signalerne ofte indeholder støj eller kan være så svage, at DAQ-systemet ikke kan måle dem.
Der anvendes derfor et ekstra kredsløb til at optimere signalerne, der betegnes som en signalkonditioneringsenhed. Processen med at optimere signalerne kaldes signalkonditionering.
Signalkonditioneringsenheden bruger filterkredsløb til at adskille støjen fra det reelle signal og bruger et forstærkningskredsløb til at forstærke svage signaler. Dette er to af de fælles funktioner, som de påtager sig.
Der er endnu flere processer som kalibrering, linearisering og excitering, der kan opnås med et passende signalkonditioneringskredsløb. Valget af signalkonditioneringskredsløb afhænger i høj grad af sensorens egenskaber.
DAQ-hardware
DAQ-hardware er den hardwareenhed, der er forbundet mellem computeren og sensorerne. DAQ-hardwaren er enten tilsluttet computeren via USB-portene eller via PCI-Express-slottene på bundkortet.
DaQ-hardwaren modtager de analoge signaler fra sensorerne og konverterer dem til digitale signaler, der kan læses af computerne. Men dette er blot en af DAQ-hardwarens funktioner.
Nogle af de almindelige funktioner i et DAQ-system er:
ADC: Konverterer analoge signaler til digitale signaler
Digital-til-analog-konverter: Understøtter ind- og udskrivning af binære signaler
RS232, RS485: Grænsefladebusser, der bruges til at kommunikere med andre enheder
Single-ended input: Der findes endda en standalone DAQ-hardware, som kan fungere alene uden at kræve tilslutning til en computer. Dette er muligt gennem en processor og computerenhed, der er indbygget i DAQ-hardwaren. Standalone DAQ-hardware er i stand til at hjælpe brugerne med datarepræsentation i realtid.
Standalone oscilloskoper og dataloggere er gode eksempler på DAQ-systemer, der kan fungere uden en computer.
Computer
Endstykket i DAQ-kæden er en computer, der samler alle de data, der kommer gennem DAQ-hardwaren, til videre analyse. Det er imidlertid ikke nok at tilslutte DAQ-hardwaren til en computer for at give dataene mening.
Det kræver en DAQ-software, der bruger dataene fra DAQ-hardwaren til at skabe læsbare og meningsfulde resultater. DAQ-softwaren fungerer med andre ord som et lag mellem brugeren og DAQ-hardwaren. Computere er afgørende for at udføre beregninger af højere orden med de data, der er indsamlet fra DAQ’en.