Dans sa forme la plus simple, un technicien qui note la température d'un four sur une feuille de papier effectue une acquisition de données. Dans un exemple plus complexe, l'acquisition de données peut impliquer la surveillance et la collecte de données provenant d'un processus industriel à grande échelle avec plusieurs capteurs et variables interconnectés.
Aujourd'hui, les systèmes DAQ jouent un rôle essentiel dans diverses applications, notamment dans la fabrication, le traitement industriel, l'automatisation industrielle, l'IIoT, le contrôle qualité et la recherche scientifique. En utilisant des capteurs et des appareils de mesure, un système DAQ sert de point central dans un système, reliant une grande variété de produits, tels que des capteurs qui indiquent la température, Débit, Niveau et Pression.
Caractéristiques d'un système DAQ
Un système DAQ de base se compose de quatre parties :Capteurs
Les capteurs et/ou transducteurs interagissent avec le sujet mesuré, soit directement, soit indirectement (avec ou sans contact). Ils convertissent les valeurs physiques en signaux électriques. Le type de capteurs utilisés dans un système DAQ varie en fonction de la nature de son application. Par exemple, la mesure de la température nécessite un capteur de température, tandis qu'un capteur photovoltaïque est utile pour mesurer la lumière. Leur fonction commune est de convertir les signaux analogiques (comme la lumière, la température, la vitesse, etc.) en signaux numériques pour l'ordinateur. Les systèmes DAQ utilisent des capteurs de haute qualité qui fournissent des lectures précises avec un bruit minimal ou nul.Transmission/Conditionnement du signal
Les signaux électriques provenant des capteurs ne peuvent pas être utilisés directement, car ils doivent être modifiés. Cette modification est nécessaire car les signaux contiennent souvent du bruit ou peuvent être si faibles que le système DAQ ne peut pas les mesurer.C'est pourquoi un conditionneur de signal est utilisé pour optimiser les signaux. Le conditionneur de signal fonctionne à l'aide de circuits de filtrage qui séparent le bruit du signal réel et d'un circuit d'amplification qui renforce les signaux faibles. Ce sont là deux des fonctions courantes qu'il remplit.
Avec un circuit de conditionnement de signal adapté, d'autres processus sont possibles, tels que l'étalonnage, la linéarité et l'excitation. Le choix du circuit de conditionnement du signal dépend en grande partie des caractéristiques du capteur.
Matériel DAQ
Le matériel DAQ est l'entité matérielle connectée entre l'ordinateur et les capteurs. Le matériel DAQ est connecté à l'ordinateur via les ports USB ou les emplacements PCI-Express de la carte mère.Le matériel DAQ reçoit les signaux analogiques des capteurs et les convertit en signaux numériques lisibles par les ordinateurs. Mais ce n'est là qu'une des fonctions du matériel DAQ.
Voici quelques-unes des fonctionnalités communes d'un système DAQ :
- ADC : convertit les signaux analogiques en signaux numériques.
- Convertisseur numérique-analogique : prend en charge l'entrée et la sortie de signaux binaires.
- RS232, RS485 : bus d'interface utilisés pour communiquer avec d'autres appareils.
- Entrée asymétrique : prise en charge de l'entrée à partir de fils asymétriques.
Ordinateur
Le dernier maillon de la chaîne DAQ est un ordinateur qui recueille toutes les données provenant du matériel DAQ pour les analyser. Cependant, il ne suffit pas de connecter le matériel DAQ à un ordinateur pour donner un sens aux données. Il faut pour cela un logiciel DAQ qui utilise les données du matériel DAQ pour créer des résultats lisibles et significatifs. Le logiciel DAQ sert ainsi d'interface entre l'utilisateur et le matériel DAQ. Les ordinateurs sont essentiels pour pouvoir effectuer des calculs complexes à partir des données collectées par le DAQ.Que mesurent les systèmes DAQ ?
Les systèmes DAQ sont utilisés pour mesurer un large éventail de paramètres physiques et électriques. Voici quelques-unes des mesures couramment effectuées par un système DAQ :Mesure de la température
Les systèmes DAQ peuvent mesurer la température à l'aide de thermocouples, Des détecteurs de température à résistance (RTD) ou des thermistances.
Mesure de la pression
Les systèmes DAQ peuvent mesurer la pression à l'aide de transducteurs de pression ou de capteurs de pression.
Mesure de tension
Les systèmes DAQ sont capables de mesurer les niveaux de tension provenant de diverses sources de signaux de tension, telles que des capteurs, des alimentations électriques ou des courants électriques.
Mesure de courant
Les systèmes DAQ peuvent mesurer le courant électrique circulant dans un circuit à l'aide de capteurs ou de transducteurs de courant.
Mesure de la contrainte
Les systèmes DAQ peuvent mesurer la contrainte à l'aide de jauges de contrainte, couramment utilisées dans l'analyse structurelle ou les essais de matériaux.
Mesure de débit
Les systèmes DAQ peuvent mesurer les débits de fluide à l'aide de débitmètres ou de capteurs de débit.
Mesure de la force
Les systèmes DAQ peuvent mesurer la force ou la charge à l'aide de capteurs de force ou de cellules de charge, qui trouvent des applications dans les essais de matériaux et l'analyse des forces.
Mesure de l'accélération
Les systèmes DAQ mesurent l'accélération à l'aide d'accéléromètres, couramment utilisés dans l'analyse des vibrations et la détection de mouvement.
Mesure de l'humidité
Les systèmes DAQ peuvent mesurer les niveaux d'humidité à l'aide de capteurs d'humidité, qui sont importants dans la surveillance de l'environnement et les systèmes CVC.
Mesure de l'intensité lumineuse
Les systèmes DAQ peuvent mesurer l'intensité lumineuse à l'aide de photodétecteurs ou de capteurs de lumière, ce qui permet des applications telles que la surveillance de l'intensité lumineuse et l'analyse optique.
Choisir le bon système d'acquisition de données
Il existe différents types de systèmes DAQ, chacun étant conçu pour des applications et des exigences spécifiques. En voici quelques exemples :Systèmes d'acquisition de données sans fil
Les systèmes DAQ sans fil peuvent éliminer le besoin de câbler des capteurs de processus sur le terrain, ce qui est à la fois coûteux et fastidieux. Ces systèmes se composent d'un ou plusieurs émetteurs sans fil qui renvoient les données à un récepteur sans fil connecté à un ordinateur distant. Les émetteurs sans fil sont disponibles pour la température ambiante et l'humidité relative, les thermocouples, les RTD, les capteurs à sortie impulsionnelle, les émetteurs 4 à 20 mA et les transducteurs à sortie tension. Les récepteurs peuvent être connectés au port USB ou Ethernet d'un PC.Systèmes d'acquisition de données par communication série
Les systèmes d'acquisition de données par communication série constituent un bon choix lorsque les mesures doivent être effectuées à un endroit éloigné de l'ordinateur. Il existe plusieurs normes de communication différentes, la norme RS232 étant la plus courante, mais limitée dans la mesure où elle ne prend en charge que des distances de transmission allant jusqu'à 15 mètres. La norme RS485 est supérieure à la norme RS232 et prend en charge des distances de transmission allant jusqu'à 1 500 mètres.Systèmes d'acquisition de données USB
Le bus série universel (USB) est une norme permettant de connecter des PC à des périphériques tels que des imprimantes, des écrans, des modems et des dispositifs d'acquisition de données. L'USB offre plusieurs avantages par rapport aux connexions série et parallèle classiques, notamment une bande passante plus élevée (jusqu'à 12 Mbits/s) et la possibilité d'alimenter le périphérique. L'USB est idéal pour les applications d'acquisition de données. Comme les connecteurs USB fournissent l'alimentation, un seul câble est nécessaire pour relier le dispositif d'acquisition de données au PC, qui dispose très probablement d'au moins un port USB.Cartes enfichables d'acquisition de données
Les cartes d'acquisition de données informatiques se branchent directement sur le bus de l'ordinateur. Les avantages de l'utilisation de cartes sont la vitesse (car elles sont connectées directement au bus) et le coût (car les frais généraux d'emballage et d'alimentation sont pris en charge par l'ordinateur). Les cartes proposées sont principalement destinées aux PC IBM et aux ordinateurs compatibles. Les fonctionnalités offertes par les cartes peuvent varier en fonction du nombre et du type d'entrées (tension, thermocouple, Activé/Désactivé), des sorties, de la vitesse et d'autres fonctions fournies. Chaque carte installée dans l'ordinateur est adressée à un emplacement unique de la carte d'entrée/sortie. La carte d'E/S de l'ordinateur fournit les emplacements d'adresse que le processeur utilise pour accéder au périphérique spécifique requis par son programme.Lors du choix du système DAQ approprié, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment :
- Exigences en matière de mesure
- Compatibilité des capteurs et des transducteurs
- Compatibilité des logiciels et des interfaces
- Extensibilité et évolutivité
- Conditionnement adéquat des signaux
- Coût
Avantages de l'utilisation des systèmes et des appareils DAQ
Les systèmes et appareils DAQ offrent de nombreux avantages dans les processus d'acquisition de données et de mesure. Voici quelques-uns de leurs principaux avantages :
Entrées thermocouple Des appareils à la pointe de l'industrieLe premier avantage des systèmes et appareils DAQ est qu'ils sont utilisés dans le monde entier. La capacité des appareils DAQ à se connecter à différents capteurs et à fonctionner en tandem avec des ordinateurs modernes en fait un choix de premier ordre pour les ingénieurs, les chercheurs et les scientifiques qui cherchent à obtenir des données fiables.
Mesures précises et fiables
Les systèmes DAQ offrent une grande précision et exactitude de mesure, garantissant ainsi une acquisition de données fiable. Ils minimisent le bruit du signal, offrent des capacités d'étalonnage et permettent une mesure précise de divers paramètres.
Large gamme de compatibilité des signaux
Les systèmes DAQ peuvent s'interfacer avec divers types de capteurs et de transducteurs, permettant ainsi de mesurer des signaux analogiques, numériques et spécialisés. Ils prennent en charge plusieurs types d'entrées, telles que la tension, la température, la pression, la contrainte, etc.
Surveillance et analyse en temps réel
Les systèmes DAQ facilitent l'enregistrement des données, la capture et le stockage des données de mesure au fil du temps. Cette fonctionnalité permet l'analyse à long terme, l'identification des tendances et le post-traitement des données acquises. Automatisation et efficacité : les systèmes DAQ automatisent le processus d'acquisition de données, réduisant ainsi le besoin d'enregistrement manuel des données et minimisant les erreurs humaines. Cette automatisation améliore l'efficacité globale, permettant une collecte de données continue et sans surveillance. Grande polyvalence Les systèmes DAQ sont utilisés dans des applications dans divers domaines, notamment la recherche scientifique, le traitement industriel, le contrôle qualité, la surveillance de l'environnement, la fabrication et les soins de santé. Ils peuvent s'adapter à différents secteurs et besoins de mesure.
Flexibilité et évolutivité
Les systèmes DAQ offrent une grande flexibilité en termes de configuration et d'évolutivité. Ils peuvent être facilement développés en ajoutant des canaux ou des modules supplémentaires pour s'adapter à l'évolution des besoins de mesure.
Analyse et visualisation améliorées des données
Les systèmes DAQ sont souvent fournis avec des outils logiciels puissants qui permettent aux utilisateurs d'effectuer des analyses, des visualisations et des interprétations avancées des données. Ces outils aident à extraire des informations significatives des données acquises.
Surveillance et contrôle à distance
Certains systèmes DAQ prennent en charge des fonctionnalités de surveillance et de contrôle à distance, permettant aux utilisateurs d'accéder aux données et de les gérer à partir d'endroits éloignés. Cette fonctionnalité est utile pour les systèmes distribués ou les environnements inaccessibles.
Amélioration de la prise de décision
En fournissant des données précises et fiables, les systèmes DAQ facilitent la prise de décision éclairée. Les informations obtenues grâce à l'analyse et à la visualisation des données permettent d'identifier des modèles, des anomalies et des tendances, ce qui conduit à de meilleurs résultats.
Coût
Les systèmes DAQ sont capables de mesurer plusieurs propriétés d'un sujet, ce qui vous permet d'éliminer de nombreux appareils autonomes. Cela réduit le coût global de votre configuration de test.
Documentation
L'une des fonctionnalités déterminantes d'un système DAQ est sa capacité de documentation. Vous pouvez effectuer une série de tests variés les uns après les autres sans avoir à noter les résultats et sans craindre de perdre les mesures, car celles-ci sont automatiquement enregistrées sur l'Ordinateur. La documentation élimine la redondance des données.
Mesure d'une entrée 4-20 mA
Visitez Mesure d'une entrée 4 à 20 mA avec un dispositif d'entrée de tension pour plus d'informations sur la mesure 4 à 20 mA, y compris des informations sur les systèmes d'acquisition de données, l'impédance d'entrée, les shunts électriques et les techniques de conversion pratiques.
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Enregistreurs graphiques Présentation des enregistreurs graphiques