Free Press

Minden projekt vagy kísérlet esetében, amelyet vállal, az általa előállított adatok végső soron meghatározzák a munka gyümölcsét. Adatok nélkül nem lennénk képesek megérteni, hogy egy rendszer valójában hogyan teljesít.
Ha például egy fűtőtekercset szeretne beállítani, amely segíthet a tárgynak elérni egy bizonyos hőmérsékletet, a hőmérséklet mérése nélkül nem értheti meg a siker szintjét. Egy olyan egyszerű feladat, mint a hőmérséklet mérése és rögzítése, mint az adatgyűjtés. Egy másik példa az ellenálláson átfolyó áramkülönbség mérése és rögzítése.
Az adatgyűjtés lényegében egy olyan folyamat, amely az elektromos vagy fizikai jelenség megértéséhez szükséges információk gyűjtését jelenti érzékelők, mérőeszköz és számítógép segítségével. Ezek az összetevők együttesen egy adatgyűjtő rendszert vagy DAQ rendszert alkotnak.
Ezzel az útmutatóval megtudhatja:

• Mi az a DAQ rendszer?
• A DAQ rendszer alapvető összetevői
• Hogyan mérhet egy DAQ eszközzel?
• A mérési pontosságot befolyásoló tényezők
• A DAQ eszközök használatának előnyei
• A DAQ rendszer fontos alkalmazásai

Szóval, kezdjük el.

Mi az a DAQ rendszer?

Amint azt már tárgyaltuk, a DAQ vagy adatgyűjtés egy mérőrendszert és egy számítógépet foglal magában, amely képes elektromos vagy fizikai tulajdonságok mérésére és azok rögzítésére további elemzés céljából.
A DAQ fogalmát 1963-ban vezették be, ahol elsősorban egy fizikai egység szoftveres megfigyelése vagy vezérlése körül forgott. Az IBM volt az első, amely bejelentette a kizárólag adatgyűjtési feladatokra készült számítógépet, amelyet IBM 7700 Data Acquisition systemnek neveztek el.
Az IBM 7700-at 1964-ben egy nagyobb teljesítményű IBM 1800 adatgyűjtő és vezérlő rendszer váltotta fel. A technológia fejlődésével a számítástechnikai lehetőségek mára drasztikusan megváltoztak, lehetővé téve számunkra az adatok gyors feldolgozását és tárolását számos módon.
Az adatgyűjtő rendszerek kiváló példái ennek. Ezek az eszközök képesek adatokat rögzíteni egy tényleges rendszerből, és ezeket az adatokat könnyen visszakereshető formátumban tárolni a további mérnöki vagy tudományos felülvizsgálathoz.
A DAQ-rendszerek intuitivitását figyelembe véve ezek a számítógép-alapú mérőrendszerek kritikus jelentőségűek számos olyan vertikális területen, ahol pontosságra van szükség, mint például az építőipar, az elektronika, a termelés és a gyártás, hogy csak néhányat említsünk.
A DAQ-rendszerek vagy kézben tarthatók, vagy távolról is működtethetők. A kézi DAQ-rendszerek akkor hasznosak, ha olyan mintán kell méréseket végezni, amellyel fizikailag kapcsolatba lehet lépni. A távoli DAQ-méréseket ott végzik, ahol az emberi jelenlét nem kompatibilis.
A DAQ-rendszer alapvető összetevőiAz 1960-as IBM-gépek gigantikus, két méter magas számítógépek voltak. Szerencsére a modern DAQ-rendszerek kompaktak, mégis sokszor nagyobb teljesítményűek, mint elődeik.
Az elektronika terén elért többéves technológiai fejlődés tette lehetővé, hogy ilyen karcsú gépek legyenek, amelyek nem kötnek kompromisszumot a mérési pontosság terén.
Egy alapvető DAQ-rendszer négy részből áll:
Az érzékelők
Az érzékelők vagy transzducerek közvetlenül vagy közvetve (érintkező vagy nem érintkező) kapcsolatba lépnek a mérendő tárggyal. A fizikai értékeket elektromos jelekké alakítják át. A DAQ-rendszerben használt érzékelők típusa az alkalmazás jellegétől függően változik.
A hőmérséklet méréséhez például hőmérsékletérzékelőre van szükség, míg a fény méréséhez hasznos a fotovoltaikus érzékelő. Közös funkciójuk az analóg jelek, például a fény, a hőmérséklet, a sebesség stb. digitális jelekké alakítása a számítógép számára. A DAQ-rendszerek kiváló minőségű érzékelőket alkalmaznak, amelyek minimális zajjal vagy zaj nélkül adnak pontos leolvasásokat.
Továbbítás/jelkondicionálás
Az érzékelőkből érkező elektromos jelek nem használhatók fel közvetlenül, mivel módosításra van szükség. Erre a módosításra azért van szükség, mert a jelek gyakran tartalmaznak zajt, vagy olyan gyengék lehetnek, hogy a DAQ-rendszer nem tudja mérni őket.
Ezért egy további áramkört használnak a jelek optimalizálására, amelyet jelkondicionálónak neveznek. A jelek optimalizálásának folyamatát jelkondicionálásnak nevezik.
A jelkondicionáló szűrőáramkörökkel választja el a zajt a valódi jeltől, és erősítő áramkörrel erősíti a gyenge jeleket. Ez a két közös funkció, amelyet vállalnak.
Még több olyan folyamat van, mint a kalibrálás, a linearizálás és a gerjesztés, amely egy megfelelő jelkondicionáló áramkörrel elérhető. A jelkondicionáló áramkör kiválasztása nagymértékben függ az érzékelő jellemzőitől.
DAQ hardver
ADAQ hardver a számítógép és az érzékelők között összekapcsolt hardveregység. A DAQ hardver vagy az USB portok segítségével, vagy az alaplap PCI-Express slotjain keresztül csatlakozik a számítógéphez.
A DAQ hardver veszi az érzékelők analóg jeleit, és átalakítja azokat a számítógépek által olvasható digitális jelekké. De ez csak az egyik funkciója a DAQ hardvereknek.
A DAQ rendszer néhány általános jellemzője:
ADC: Analóg jeleket alakít át digitális jelekké
Digitális-analóg átalakító: Bináris jelek be- és kiadásának támogatása
RS232, RS485: Más eszközökkel való kommunikációra használt interfész buszok
Egyszeres bemenet: Egyvégű vezetékekről történő bemenetvétel támogatása
Létezik még önálló DAQ hardver is, amely önállóan, számítógéphez való csatlakozás nélkül képes működni. Ez a DAQ hardverbe ágyazott processzor és számítóegység révén lehetséges. Az önálló DAQ hardver képes segíteni a felhasználókat a valós idejű adatok megjelenítésében.
A standalone oszcilloszkópok és az adatgyűjtők kiváló példái a számítógép nélkül is működő DAQ rendszereknek.
Számítógép
A DAQ lánc végdarabja a számítógép, amely összegyűjti a DAQ hardveren keresztül érkező összes adatot a további elemzéshez. A DAQ hardver számítógéphez való csatlakoztatása azonban nem elegendő az adatok értelmezéséhez.
Szükség van egy DAQ szoftverre, amely a DAQ hardver adatait felhasználva olvasható és értelmes eredményeket hoz létre. Más szóval, a DAQ szoftver a felhasználó és a DAQ hardver közötti rétegként működik. A számítógépek kritikus fontosságúak a magasabb rendű számítások elvégzéséhez a DAQ-ból gyűjtött adatokkal.