どのようなプロジェクトや実験でも、それが生み出すデータによって、最終的に成果が決まります。 データなしには、システムが実際にどのように機能するかを理解することはできません。
たとえば、対象物を特定の温度に到達させることができる加熱コイルを設定したい場合、温度を測定しなければ、その成功のレベルを理解することはできません。 温度を測定して記録するという単純な作業をデータ収集といいます。 また、抵抗に流れる電流の差を測定して記録することもデータ収集の一種です。 このガイドでは、次のことを学びます。
- DAQ システムとは何ですか。
- DAQ システムの基本コンポーネント
- DAQ デバイスで測定する方法
- 測定精度に影響する要因
- DAQデバイスを使用するメリット
- DAQシステムの重要なアプリケーション
DAQ システムの基本コンポーネント DAQ システムの基本コンポーネント DAQ デバイスで測定する方法 DAQ システムの基本コンポーネントDAQ システムの基本コンポーネントDAQ システムの基本コンポーネントDAQ システムを構成する要素について学びます。
それでは、はじめましょう。
DAQ システムとは何ですか。
すでに述べたように、DAQ またはデータ収集は、電気的または物理的特性を測定し、さらなる分析のためにそれらを記録できる測定システムとコンピュータで構成されています。
DAQ という概念は、主にソフトウェアで物理エンティティを監視または制御することに関連していた 1963 年に発表されました。 IBMは、IBM 7700 Data Acquisition Systemと呼ばれるデータ取得タスクのためだけに作られたコンピュータを最初に発表した。
DAQ システムの直感性を考慮すると、これらのコンピューター ベースの測定システムは、建設、エレクトロニクス、生産、製造など、精密さを必要とするさまざまな垂直分野で極めて重要なものとなっています。
DAQ システムには、携帯型と遠隔操作が可能なものがあります。 ハンドヘルド型DAQシステムは、物理的に対話できる試料の読み取りが必要な場合に便利です。 DAQシステムの基本コンポーネント1960年のIBMマシンは、高さ6フィートの巨大なコンピュータでした。
基本的な DAQ システムは、次の 4 つの部分で構成されています。
センサー
センサーまたはトランスデューサーは、直接または間接的に (接触または非接触) 測定対象物と相互作用します。 物理的な値を電気信号に変換する。 DAQシステムで使用されるセンサーの種類は、アプリケーションの性質によって異なります。
たとえば、温度の測定には温度センサーが必要ですが、光の測定には光電池センサーが便利です。 これらの共通の機能は、光、温度、速度などのアナログ信号をコンピュータのためのデジタル信号に変換することです。 DAQシステムは、ノイズを最小限に抑え、正確な測定値を得ることができる高品質なセンサーを採用しています。 信号にはノイズが含まれていたり、DAQシステムが測定できないほど弱かったりすることが多いため、この修正が必要です。
そこで、信号を最適化するために追加の回路が使用されます。 信号を最適化するプロセスは、シグナル・コンディショニングとして知られています。
シグナル・コンディショナーは、フィルタ回路を使用して実際の信号からノイズを分離し、増幅回路を使用して弱い信号を強化します。
シグナル・コンディショナーは、フィルタ回路を使用して実際の信号からノイズを分離し、増幅回路を使用して弱い信号を強化します。これらは、それらが行う共通の機能のうちの2つです。 信号調整回路の選択は、センサーの特性に大きく依存します。
DAQハードウェア
DAQハードウェアは、コンピューターとセンサーの間に接続されるハードウェア・エンティティです。 DAQハードウェアは、USBポートを使用してコンピュータに接続するか、マザーボード上のPCI-Expressスロットを介して接続します。
DAQハードウェアは、センサーからアナログ信号を取り込み、コンピュータが読み取れるデジタル信号に変換します。 しかし、これはDAQハードウェアの機能の1つに過ぎません。
DAQシステムに共通する機能は次のとおりです。
ADC：アナログ信号をデジタル信号に変換
Digital to Analog Converter：2値信号の入力と出力をサポート
RS232, RS485：他のデバイスと通信するために使用するインターフェースバス
Single-ended input: シングルエンド線からの入力のサポート
コンピュータとの接続を必要とせず、単独で動作するスタンドアロンDAQハードウェアもあります。 これは、DAQハードウェア内に組み込まれたプロセッサとコンピューティング・ユニットによって実現されています。 スタンドアロン DAQ ハードウェアは、リアルタイムのデータ表示でユーザーを支援することができます。
スタンドアロン オシロスコープとデータロガーは、コンピュータなしで動作する DAQ システムの代表例です。
コンピュータ
DAQチェーンの最後の部分は、さらなる分析のためにDAQハードウェアを介して来るすべてのデータを収集するコンピュータです。 しかし、DAQハードウェアをコンピュータに接続するだけでは、データの意味を理解することはできません。
読み取り可能で意味のある結果を作成するために、DAQハードウェアからのデータを使用するDAQソフトウェアが必要です。 言い換えれば、DAQソフトウェアは、ユーザーとDAQハードウェアの間の層として機能します。 コンピュータは、DAQから収集したデータで高次の計算を実行するために重要です。
- DAQ システムでの測定方法
- DAQ システムの利点