Nella sua forma più semplice, un tecnico che registra la temperatura di un forno su un foglio di carta sta effettuando un'acquisizione dei dati. In un esempio più complesso, l'acquisizione dei dati può comportare il monitoraggio e la raccolta di dati provenienti da un processo industriale su larga scala con più sensori e variabili interconnessi.
Oggi, i sistemi DAQ svolgono un ruolo fondamentale in una varietà di applicazioni, tra cui la produzione, la lavorazione industriale, l'automazione industriale, l'IIoT, il controllo qualità e la ricerca scientifica. Utilizzando sensori e dispositivi di misurazione, un sistema DAQ funge da punto focale in un sistema, collegando una vasta gamma di prodotti, come sensori che indicano la temperatura, portata, livello e pressione.
Caratteristiche di un sistema DAQ
Un sistema DAQ di base è composto da quattro parti:Sensori
I sensori e/o i trasduttori interagiscono con l'oggetto misurato, direttamente o indirettamente (a contatto o senza contatto). Essi convertono i valori fisici in segnali elettrici. Il tipo di sensori utilizzati in un sistema DAQ varia in base alla natura della sua applicazione. Ad esempio, la misurazione della temperatura richiede un sensore di temperatura, mentre un sensore fotovoltaico è utile per misurare la luce. La loro funzione comune è quella di convertire i segnali analogici - come luce, temperatura, velocità, ecc. - in segnali digitali per il computer. I sistemi DAQ utilizzano sensori di alta qualità che forniscono letture accurate con un rumore minimo o nullo.Trasmissione/Condizionamento del segnale
I segnali elettrici provenienti dai sensori non possono essere utilizzati direttamente, poiché è necessaria una modifica. Questa modifica è necessaria perché i segnali spesso contengono rumore o potrebbero essere così deboli da non poter essere misurati dal sistema DAQ.Pertanto, per ottimizzare i segnali viene utilizzato un condizionatore di segnale. Il condizionatore di segnale funziona utilizzando circuiti di filtraggio per separare il rumore dal segnale reale e utilizza un circuito di amplificazione per rafforzare i segnali deboli. Queste sono due delle funzioni comuni che svolgono.
Con un circuito di condizionamento del segnale adeguato, è possibile eseguire anche altri processi, come la calibrazione, la linearizzazione e l'eccitazione. La scelta del circuito di condizionamento del segnale dipende in gran parte dalle caratteristiche del sensore.
Hardware DAQ
L'hardware DAQ è l'entità hardware collegata tra il computer e i sensori. L'hardware DAQ è collegato al computer tramite le porte USB o gli slot PCI-Express sulla scheda madre.L'hardware DAQ riceve i segnali analogici dai sensori e li converte in segnali digitali leggibili dai computer. Ma questa è solo una delle funzioni dell'hardware DAQ.
Alcune delle caratteristiche comuni di un sistema DAQ sono:
- ADC: converte i segnali analogici in segnali digitali.
- Convertitore da digitale ad analogico: supporto per l'immissione e l'emissione di segnali binari.
- RS232, RS485: bus di interfaccia utilizzati per comunicare con altri dispositivi.
- Ingresso single-ended: supporto per l'acquisizione di input da cavi single-ended.
Computer
L'ultimo anello della catena DAQ è un computer che raccoglie tutti i dati provenienti dall'hardware DAQ per un'ulteriore analisi. Tuttavia, collegare l'hardware DAQ a un computer non è sufficiente per dare un senso ai dati. È necessario un software DAQ che utilizzi i dati provenienti dall'hardware DAQ per creare risultati leggibili e significativi. In questo modo, il software DAQ funge da interfaccia tra l'utente e l'hardware DAQ. I computer sono fondamentali per poter eseguire calcoli di ordine superiore con i dati raccolti dal DAQ.Cosa misurano i sistemi DAQ?
I sistemi DAQ vengono utilizzati per misurare un'ampia gamma di parametri fisici ed elettrici. Alcune delle misurazioni comuni eseguite da un sistema DAQ includono:Misurazione della temperatura
I sistemi DAQ possono misurare la temperatura utilizzando termocoppie, Rilevatori di temperatura a resistenza (RTD) o Termistori.
Misurazione della pressione
I sistemi DAQ possono misurare la pressione utilizzando trasduttori di pressione o sensori di pressione.
Misurazione della tensione
I sistemi DAQ sono in grado di misurare i livelli di tensione da varie fonti di segnali di tensione, quali sensori, alimentatori o correnti elettriche.
Misurazione della corrente
I sistemi DAQ possono misurare la corrente elettrica che scorre attraverso un circuito utilizzando sensori o trasduttori di corrente.
Misura della deformazione
I sistemi DAQ possono misurare la deformazione utilizzando estensimetri, comunemente utilizzati nell'analisi strutturale o nelle prove sui materiali.
Misura della portata
I sistemi DAQ possono misurare le portate dei fluidi utilizzando flussimetri o sensori di flusso.
Misurazione della forza
I sistemi DAQ possono misurare la forza o il carico utilizzando celle di carico o sensori di forza, che trovano applicazioni nei test sui materiali e nell'analisi della forza.
Misurazione dell'accelerazione
I sistemi DAQ misurano l'accelerazione utilizzando accelerometri, comunemente utilizzati nell'analisi delle vibrazioni e nel rilevamento del movimento.
Misurazione dell'umidità
I sistemi DAQ possono misurare i livelli di umidità utilizzando sensori di umidità, importanti nel monitoraggio dell'ambiente e nei sistemi HVAC.
Misurazione dell'intensità luminosa
I sistemi DAQ possono misurare l'intensità luminosa utilizzando fotorilevatori o sensori di luce, consentendo applicazioni come il monitoraggio dell'intensità luminosa e l'analisi ottica.
Scegliere il sistema di acquisizione dei dati giusto
Sono disponibili vari tipi di sistemi DAQ, ciascuno progettato per applicazioni e requisiti specifici. Alcuni esempi includono:Sistemi di acquisizione dati wireless
I sistemi DAQ wireless possono eliminare la necessità di cablare sul campo i sensori di processo, operazione costosa e dispendiosa in termini di tempo. Questi sistemi sono costituiti da uno o più trasmettitori wireless che inviano i dati a un ricevitore wireless collegato a un computer remoto. I trasmettitori wireless sono disponibili per la temperatura ambiente e l'umidità relativa, termocoppie, RTD, sensori di uscita a impulsi, trasmettitori da 4 a 20 mA e trasduttori di uscita di tensione. I ricevitori possono essere collegati alla porta USB o Ethernet del PC.Sistemi di acquisizione dati con comunicazione seriale
I sistemi DAQ con comunicazione seriale sono una buona scelta quando la misurazione deve essere effettuata in un luogo distante dal computer. Esistono diversi standard di comunicazione: l'RS232 è il più comune, ma è limitato in quanto supporta solo distanze di trasmissione fino a 15 metri. Lo standard RS485 è superiore all'RS232 e supporta distanze di trasmissione fino a 1.500 metri.Sistemi di acquisizione dei dati USB
L'Universal Serial Bus (USB) è uno standard per il collegamento di PC a periferiche quali stampanti, monitor, modem e dispositivi di acquisizione dei dati. L'USB offre diversi vantaggi rispetto alle connessioni seriali e parallele convenzionali, tra cui una maggiore larghezza di banda (fino a 12 Mbit/s) e la possibilità di alimentare il dispositivo periferico. L'USB è ideale per le applicazioni di acquisizione dei dati. Poiché i connettori USB forniscono alimentazione, è necessario un solo cavo per collegare il dispositivo di acquisizione dei dati al PC, che molto probabilmente dispone di almeno una porta USB.Schede plug-in per l'acquisizione dei dati
Le schede di acquisizione dati del computer si collegano direttamente al bus del computer. I vantaggi dell'utilizzo delle schede sono la velocità (poiché sono collegate direttamente al bus) e il costo (poiché i costi di confezionamento e alimentazione sono forniti dal computer). Le schede offerte sono principalmente per PC IBM e computer compatibili. Le caratteristiche fornite dalle schede possono variare a seconda del numero e del tipo di ingressi (tensione, termocoppia, on/off), uscite, velocità e altre funzioni fornite. Ogni scheda installata nel computer è indirizzata in una posizione unica della mappa di ingresso/uscita. La mappa I/O nel computer fornisce gli indirizzi che il processore utilizza per accedere al dispositivo specifico come richiesto dal suo programma.Quando si sceglie il sistema DAQ giusto, ci sono una serie di fattori da considerare, tra cui:
- Requisiti di misurazione
- Compatibilità di sensori e trasduttori
- Compatibilità di software e interfaccia
- Espandibilità e scalabilità
- Condizionamento adeguato del segnale
- Costo
Vantaggi dell'utilizzo di sistemi e dispositivi DAQ
I sistemi e i dispositivi DAQ offrono numerosi vantaggi nei processi di acquisizione dei dati e di misurazione. Alcuni dei vantaggi principali includono:
Ingresso termocoppia Dispositivi leader del settoreIl vantaggio principale dei sistemi e dei dispositivi DAQ è che sono adottati in tutto il mondo. La capacità dei dispositivi DAQ di connettersi con diversi sensori e di funzionare in tandem con i computer moderni li rende la scelta ideale per ingegneri, ricercatori e scienziati che desiderano ottenere dati affidabili.
Misurazioni accurate e affidabili
I sistemi DAQ garantiscono un'elevata accuratezza e precisione di misurazione, assicurando un'acquisizione dei dati affidabile. Riducono al minimo il rumore del segnale, offrono funzionalità di calibrazione e consentono la misurazione precisa di vari parametri.
Ampia compatibilità dei segnali
I sistemi DAQ possono interfacciarsi con diversi tipi di sensori e trasduttori, consentendo la misurazione di segnali analogici, digitali e specializzati. Supportano diversi tipi di input, come tensione, temperatura, pressione, deformazione e altro ancora.
Monitoraggio e analisi in tempo reale
I sistemi DAQ facilitano la registrazione dati, l'acquisizione e l'archiviazione dei dati di misurazione nel tempo. Questa caratteristica consente l'analisi a lungo termine, l'identificazione delle tendenze e la post-elaborazione dei dati acquisiti. Automazione ed efficienza: i sistemi DAQ automatizzano il processo di acquisizione dei dati, riducendo la necessità di registrare manualmente i dati e minimizzando gli errori umani. Questa automazione migliora l'efficienza complessiva, consentendo una raccolta dati in continuo e senza supervisione. Elevata versatilità I sistemi DAQ sono utilizzati in applicazioni in vari campi, tra cui la ricerca scientifica, la lavorazione industriale, il controllo qualità, il monitoraggio ambientale, la produzione e la sanità. Sono in grado di adattarsi a diversi settori industriali e alle diverse esigenze di misurazione.
Flessibilità e scalabilità
I sistemi DAQ offrono flessibilità in termini di configurazione e scalabilità. Possono essere facilmente ampliati aggiungendo più canali o moduli per adattarsi alle mutevoli esigenze di misurazione.
Analisi e visualizzazione dei dati migliorate
I sistemi DAQ sono spesso dotati di potenti strumenti software che consentono agli utenti di eseguire analisi, visualizzazioni e interpretazioni avanzate dei dati. Questi strumenti aiutano a estrarre informazioni significative dai dati acquisiti.
Monitoraggio e controllo remoto
Alcuni sistemi DAQ supportano funzionalità di monitoraggio e controllo remoto, consentendo agli utenti di accedere e gestire i dati da luoghi distanti. Questa funzione è utile per i sistemi distribuiti o gli ambienti inaccessibili.
Migliore processo decisionale
Fornendo dati accurati e affidabili, i sistemi DAQ supportano processi decisionali informati. Le informazioni ottenute dall'analisi e dalla visualizzazione dei dati aiutano a identificare modelli, anomalie e tendenze, portando a risultati migliori.
Costo
I sistemi DAQ sono in grado di misurare più proprietà di un soggetto, eliminando la necessità di molti dispositivi autonomi. Ciò riduce il costo complessivo della configurazione di prova.
Documentazione
Una delle caratteristiche distintive di un sistema DAQ è la capacità di documentazione. È possibile eseguire una serie di test uno dopo l'altro senza dover annotare i risultati e senza il timore di perdere le letture, poiché queste vengono registrate automaticamente sul computer. La documentazione elimina la ridondanza dei dati.
Misurazione di un ingresso 4-20 mA
Visitate Misurazione di un ingresso da 4-20 mA con un dispositivo di ingresso di tensione per ulteriori informazioni sulla misurazione 4-20 mA, comprese approfondimenti sui sistemi di acquisizione dei dati, l'impedenza in ingresso, gli shunt elettrici e le tecniche di conversione pratiche.
Product Info
Monitoraggio e controllo remoto dei processi Introduzione al monitoraggio remoto