W przypadku każdego projektu lub eksperymentu, który podejmujesz, dane, które produkuje, ostatecznie określą owoce twojej pracy. Bez danych, nie bylibyśmy w stanie zrozumieć, jak system faktycznie działa.
Na przykład, jeśli chcesz ustawić cewkę grzewczą, która może pomóc obiektowi osiągnąć określoną temperaturę, nie można zrozumieć jego poziom sukcesu bez pomiaru temperatury. Tak proste zadanie jak pomiar i rejestracja temperatury jest nazywane Akwizycją Danych. Innym przykładem jest pomiar i rejestracja różnicy prądu przez rezystor.
W istocie, pozyskiwanie danych jest procesem, który obejmuje zbieranie informacji w celu zrozumienia zjawiska elektrycznego lub fizycznego przy użyciu czujników, urządzeń pomiarowych i komputera. Razem te komponenty tworzą system akwizycji danych lub system DAQ.
W tym przewodniku dowiesz się:
- Co to jest system DAQ?
- Podstawowe komponenty systemu DAQ
- Jak dokonywać pomiarów za pomocą urządzenia DAQ?
- Faktory wpływające na dokładność pomiaru
- Korzyści z używania urządzeń DAQ
- Ważne zastosowania systemu DAQ
Zacznijmy więc.
Co to jest system DAQ?
Jak już wspomniano, DAQ lub Data Acquisition obejmuje system pomiarowy i komputer, który może mierzyć właściwości elektryczne lub fizyczne i rejestrować je w celu dalszej analizy.
Koncepcja DAQ została wprowadzona w 1963 roku, gdzie głównie obracała się wokół monitorowania lub kontrolowania jednostki fizycznej za pomocą oprogramowania. IBM był pierwszym, który ogłosił komputer, który został stworzony wyłącznie do zadań akwizycji danych, nazwany IBM 7700 Data Acquisition system.
Podstawowe komponenty systemu DAQMaszyny IBM z 1960 roku były gigantycznymi komputerami o wysokości 6 stóp. Na szczęście współczesne systemy DAQ są kompaktowe, ale wielokrotnie bardziej wydajne niż ich poprzednicy.
Lata postępu technologicznego w elektronice umożliwiły posiadanie tak zgrabnych maszyn, które nie zmniejszają dokładności pomiarów.
Podstawowy system DAQ składa się z czterech części:
Czujniki
Czujniki lub przetworniki oddziałują z mierzonym obiektem bezpośrednio lub pośrednio (kontaktowo lub bezkontaktowo). Przetwarzają one wartości fizyczne na sygnały elektryczne. Typ czujników używanych w systemie DAQ różni się w zależności od charakteru jego zastosowania.
Na przykład pomiar temperatury wymaga czujnika temperatury, podczas gdy czujnik fotowoltaiczny jest przydatny do pomiaru światła. Ich wspólną funkcją jest przekształcanie sygnałów analogowych, takich jak światło, temperatura, prędkość itp. na sygnały cyfrowe dla komputera. Systemy DAQ wykorzystują wysokiej jakości czujniki, które dają dokładne odczyty z minimalnym lub żadnym szumem.
Transmisja/Kondycjonowanie sygnałów
Sygnały elektryczne pochodzące z czujników nie mogą być wykorzystane bezpośrednio, ponieważ wymagają modyfikacji. Ta modyfikacja jest konieczna, ponieważ sygnały często zawierają szumy lub mogą być słabe do punktu, w którym system DAQ nie może ich zmierzyć.
W związku z tym dodatkowy obwód jest używany do optymalizacji sygnałów, określany jako kondycjoner sygnału. Proces optymalizacji sygnałów jest znany jako kondycjonowanie sygnału.
Kondycjoner sygnału używa obwodów filtrujących do oddzielenia szumu od prawdziwego sygnału i używa obwodu wzmacniającego do wzmocnienia słabych sygnałów. Są to dwie z powszechnych funkcji, które podejmują.
Jest jeszcze więcej procesów, takich jak kalibracja, linearyzacja i wzbudzanie, które można osiągnąć za pomocą odpowiedniego obwodu kondycjonowania sygnału. Wybór obwodu kondycjonowania sygnału zależy w dużej mierze od charakterystyki czujnika.
Sprzęt DAQ
Sprzęt DAQ jest jednostką sprzętową połączoną pomiędzy komputerem a czujnikami. Sprzęt DAQ jest podłączany do komputera za pomocą portów USB lub poprzez gniazda PCI-Express na płycie głównej.
Sprzęt DAQ pobiera sygnały analogowe z czujników i konwertuje je na sygnały cyfrowe, które mogą być odczytywane przez komputery. Ale jest to tylko jedna z funkcji sprzętu DAQ.
Kilka wspólnych cech systemu DAQ to:
ADC: Konwertuje sygnały analogowe na cyfrowe
Konwerter cyfrowo-analogowy: Wsparcie dla wprowadzania i wyprowadzania sygnałów binarnych
RS232, RS485: Szyny interfejsu używane do komunikacji z innymi urządzeniami
Wejście single-ended: Wsparcie dla pobierania danych wejściowych z przewodów single-ended
Istnieją nawet samodzielne urządzenia DAQ, które mogą działać samodzielnie, nie wymagając połączenia z komputerem. Jest to możliwe dzięki procesorowi i jednostce obliczeniowej wbudowanym w sprzęt DAQ. Samodzielny sprzęt DAQ jest w stanie pomóc użytkownikom w reprezentacji danych w czasie rzeczywistym.
Oscyloskopy i rejestratory danych firmy Standalone są pierwszorzędnymi przykładami systemów DAQ, które mogą pracować bez komputera.
Komputer
Końcowym elementem łańcucha DAQ jest komputer, który zbiera wszystkie dane przychodzące przez sprzęt DAQ do dalszej analizy. Podłączenie sprzętu DAQ do komputera nie jest jednak wystarczające, aby nadać sens tym danym.
Wymagane jest oprogramowanie DAQ, które wykorzystuje dane ze sprzętu DAQ do tworzenia czytelnych i znaczących wyników. Innymi słowy, oprogramowanie DAQ działa jako warstwa pomiędzy użytkownikiem a sprzętem DAQ. Komputery są krytyczne dla wykonywania obliczeń wyższego rzędu z danymi zebranymi z DAQ.
- How to Measure with a DAQ System
- Benefits of a DAQ System
.