En cualquier proyecto o experimento que emprenda, los datos que produzca determinarán en última instancia los frutos de su trabajo. Sin datos, no podríamos entender el rendimiento real de un sistema.
Por ejemplo, si quiere configurar una bobina de calentamiento que pueda ayudar al objeto a alcanzar una temperatura específica, no podrá entender su nivel de éxito sin medir la temperatura. Una tarea tan sencilla como medir y registrar la temperatura es como la Adquisición de Datos. Otro ejemplo es medir y registrar la diferencia de corriente a través de una resistencia.
En esencia, la adquisición de datos es un proceso que implica la recopilación de información para entender el fenómeno eléctrico o físico utilizando sensores, dispositivo de medición y un ordenador. Juntos, estos componentes forman un sistema de adquisición de datos o sistema DAQ.
En esta guía, aprenderá sobre:
- ¿Qué es un sistema DAQ?
- Componentes básicos de un sistema DAQ
- ¿Cómo medir con un dispositivo DAQ?
- Factores que afectan a la precisión de la medición
- Beneficios del uso de dispositivos DAQ
- Aplicaciones importantes del sistema DAQ
Así que, empecemos.
¿Qué es un sistema DAQ?
Como ya se ha comentado, el DAQ o Adquisición de Datos comprende un sistema de medición y un ordenador que puede medir propiedades eléctricas o físicas y registrarlas para su posterior análisis.
El concepto de DAQ se introdujo en 1963 donde giraba principalmente en torno a la monitorización o control de una entidad física con software. IBM fue la primera en anunciar un ordenador fabricado exclusivamente para tareas de adquisición de datos, llamado sistema de adquisición de datos IBM 7700.
El IBM 7700 fue sustituido por un sistema de control y adquisición de datos más potente, el IBM 1800, en 1964. Con el progreso de la tecnología, las capacidades informáticas han cambiado drásticamente en la actualidad, permitiéndonos procesar y almacenar rápidamente los datos de numerosas maneras.
Los sistemas de adquisición de datos son un excelente ejemplo de ello. Estos dispositivos son capaces de capturar datos de un sistema real y almacenar esos datos en un formato fácilmente recuperable para su posterior revisión ingenieril o científica.
Considerando la intuición de los sistemas DAQ, estos sistemas de medición basados en ordenador son de vital importancia en una variedad de sectores verticales que necesitan precisión, como la construcción, la electrónica, la producción y la fabricación, por nombrar algunos.
Los sistemas DAQ son portátiles o pueden manejarse de forma remota. Los sistemas DAQ manuales son útiles cuando se requiere tomar lecturas de una muestra con la que se puede interactuar físicamente. Las mediciones DAQ remotas se realizan cuando la presencia humana es incompatible.
Componentes básicos de un sistema DAQLas máquinas IBM de 1960 eran gigantescos ordenadores de 2 metros de altura. Afortunadamente, los sistemas DAQ modernos son compactos, pero mucho más potentes que sus predecesores.
Los años de avances tecnológicos en electrónica han hecho posible disponer de máquinas tan elegantes que no comprometen la precisión de las mediciones.
Un sistema DAQ básico consta de cuatro partes:
Sensores
Los sensores o transductores interactúan con el objeto medido, ya sea directa o indirectamente (con o sin contacto). Convierten los valores físicos en señales eléctricas. El tipo de sensores utilizados en un sistema DAQ varía en función de la naturaleza de su aplicación.
Por ejemplo, la medición de la temperatura requiere un sensor de temperatura, mientras que un sensor fotovoltaico es útil para medir la luz. Su función común es convertir las señales analógicas como la luz, las temperaturas, la velocidad, etc. en señales digitales para el ordenador. Los sistemas DAQ emplean sensores de alta calidad que proporcionan lecturas precisas con un ruido mínimo o nulo.
Transmisión/Acondicionamiento de la señal
Las señales eléctricas procedentes de los sensores no pueden utilizarse directamente, ya que es necesario modificarlas. Esta modificación es necesaria porque las señales a menudo contienen ruido o pueden ser débiles hasta el punto de que el sistema DAQ no puede medirlas.
Por lo tanto, se utiliza un circuito adicional para optimizar las señales, denominado acondicionador de señales. El proceso de optimización de las señales se conoce como acondicionamiento de señales.
El acondicionador de señales utiliza circuitos de filtrado para separar el ruido de la señal real y utiliza un circuito de amplificación para reforzar las señales débiles. Estas son dos de las funciones comunes que realizan.
Hay incluso más procesos como la calibración, la linealización y la excitación que se pueden conseguir con un circuito de acondicionamiento de señal adecuado. La selección del circuito de acondicionamiento de señales depende en gran medida de las características del sensor.
Hardware DAQ
El hardware DAQ es la entidad de hardware conectada entre el ordenador y los sensores. El hardware DAQ se conecta al ordenador mediante los puertos USB o a través de las ranuras PCI-Express de la placa base.
El hardware DAQ toma las señales analógicas de los sensores y las convierte en señales digitales legibles para los ordenadores. Pero ésta es sólo una de las funciones del hardware DAQ.
Algunas de las características comunes en un sistema DAQ son:
ADC: Convierte las señales analógicas en señales digitales
Convertidor de digital a analógico: Soporta la entrada y salida de señales binarias
RS232, RS485: Buses de interfaz utilizados para comunicarse con otros dispositivos
Entrada de un solo extremo: Soporte para tomar la entrada de cables de un solo extremo
Hay incluso un hardware DAQ independiente que puede funcionar por sí mismo sin requerir una conexión a un ordenador. Esto es posible gracias a un procesador y una unidad de computación integrados en el hardware DAQ. El hardware DAQ autónomo es capaz de ayudar a los usuarios con la representación de datos en tiempo real.
Los osciloscopios y registradores de datos estándar son ejemplos principales de sistemas DAQ que pueden funcionar sin un ordenador.
Ordenador
La pieza final de la cadena DAQ es un ordenador que recoge todos los datos que pasan por el hardware DAQ para su posterior análisis. Sin embargo, conectar el hardware DAQ a un ordenador no es suficiente para dar sentido a los datos.
Se necesita un software DAQ que utilice los datos del hardware DAQ para crear resultados legibles y significativos. En otras palabras, el software DAQ actúa como capa entre el usuario y el hardware DAQ. Los ordenadores son fundamentales para realizar cálculos de orden superior con los datos recogidos del DAQ.
- Cómo medir con un sistema DAQ
- Beneficios de un sistema DAQ