Sebbene non vi siano quasi limiti all'impatto che i computer possono avere sulla pratica dell'acquisizione dei dati, essi presentano comunque alcune limitazioni. Per prima cosa, i computer comunicano solo in un linguaggio binario composto da uno e zero. I processi di produzione e i fenomeni naturali, tuttavia, sono per loro stessa natura analogici.
In molte applicazioni industriali, è necessario che le misurazioni analogiche, quali pressione, temperatura, portata, carico, pH/conduttività e posizione, siano registrate o manipolate in modo significativo da un computer. Anche gli eventi intrinsecamente digitali, come l'intervento di un motore o un impulso generato da un flussimetro a spostamento positivo, devono essere resi interpretabili come variazioni di tensione a livello di logica transistor-transistor (TTL). Affinché un dispositivo di acquisizione dei dati funzioni in modo efficace e accurato, il segnale emesso da questi vari sensori richiede un condizionamento del segnale.
Il condizionamento del segnale, un processo fondamentale eseguito all'interno di un sistema di acquisizione dei dati, comporta la manipolazione del segnale analogico emesso dai sensori in preparazione alla fase successiva dell'elaborazione. Il condizionamento del segnale amplifica e converte i segnali provenienti da vari sensori e trasduttori in forme compatibili e di facile lettura per i sistemi di acquisizione dei dati.
Questo processo di "condizionamento" dei segnali viene eseguito tramite uno strumento chiamato condizionatore di segnale, un dispositivo che converte un tipo di segnale in un segnale compatibile con i dispositivi di monitoraggio e controllo dei processi.
Perché il condizionamento del segnale è importante?
Nelle applicazioni reali, i sensori e i trasduttori collegati ai sistemi di misurazione sono spesso esposti ad ambienti ostili in cui è probabile che si verifichino problemi. Inoltre, le uscite a fondo scala della maggior parte dei sensori sono relativamente deboli. L'uscita consiste solitamente in piccole variazioni di tensione, corrente o resistenza. Se il sistema di acquisizione dati riceve segnali deboli, l'uscita rischia di essere insignificante. I condizionatori di segnale forniscono i circuiti essenziali tra il sensore e il sistema di acquisizione dati. Questo circuito garantisce il corretto condizionamento dell'uscita prima che possa avvenire qualsiasi ulteriore elaborazione del segnale. Per ogni sensore specifico, un condizionatore di segnale funge da interfaccia per eccitare, scalare o bufferizzare i segnali del mondo reale.
Come funziona un condizionatore di segnale?
Un condizionatore di segnale è un circuito che esegue una serie di operazioni su un segnale e lo rende adatto per un'ulteriore elaborazione. È costituito da un ingresso e un'uscita, dove l'ingresso è, di solito, un sensore che misura la variabile ambientale e/o strutturale.
Di seguito sono riportati i tipi comuni di condizionamento del segnale:
Amplificazione: L'amplificazione consiste nell'aumentare l'ampiezza complessiva di un segnale, aumentando così la risoluzione della misurazione e la sensibilità del segnale. I condizionatori di segnale esterni posizionati strategicamente possono amplificare il livello di tensione prima che possa essere influenzato dal rumore dell'ambiente. La conversione di un segnale da 0-10 mV in un segnale da 0-10 V è un esempio di amplificazione. Le termocoppie e gli estensimetri sono sensori che in genere richiedono l'amplificazione.
Isolamento: I segnali di ingresso al di fuori della gamma di un digitalizzatore possono causare gravi danni alle apparecchiature sensibili. L'isolamento interrompe il percorso galvanico tra il segnale di ingresso e quello di uscita. Interrompendo il percorso galvanico, si impedisce ai segnali indesiderati sulla linea di ingresso di passare all'uscita. L'isolatore può anche filtrare qualsiasi rumore indesiderato nel percorso del segnale ed eliminare qualsiasi interferenza elettrostatica causata da loop di terra, che possono anche danneggiare i dispositivi collegati al sensore. L'ingresso viene normalmente trasferito all'uscita convertendolo in un segnale ottico o magnetico, quindi viene ricostruito sull'uscita. L'isolamento viene utilizzato anche per prevenire i loop di terra. Se un sensore si trova su un piano di terra diverso da quello del sensore di misurazione, come ad esempio una termocoppia montata su un motore, potrebbe essere necessario anche l'isolamento.
Linearizzazione: La linearizzazione è l'azione di convertire un segnale di ingresso non lineare in un segnale di uscita lineare ed è necessaria quando i sensori producono segnali che non sono linearmente correlati alla misurazione fisica. Una termocoppia è un esempio di sensore che richiede la linearizzazione.
Filtraggio: Non tutto lo spettro di frequenza del segnale contiene dati validi. Infatti, alcune frequenze, come quelle presenti nelle linee di alimentazione CA a 50-60 Hz, possono causare rumori indesiderati nel segnale. È qui che viene utilizzato il filtraggio per eliminare quelle frequenze indesiderate e ottenere un segnale pulito e coerente.
Eccitazione: La tensione di eccitazione è necessaria per il funzionamento di un sensore attivo come un termistore, un RTD o un sensore di pressione. La stabilità e l'accuratezza del segnale di eccitazione influiscono direttamente sulla stabilità e l'accuratezza del sensore.
Compensazione della giunzione fredda: La compensazione della giunzione fredda (CJC) viene utilizzata per le termocoppie ed è necessaria per garantire misurazioni accurate. La CJC regola il segnale della termocoppia in base alle fluttuazioni della temperatura ambiente e migliora l'accuratezza della misurazione.
Condizionatori di segnale
Il condizionamento del segnale è un aspetto essenziale di qualsiasi sistema di acquisizione dei dati ed esistono molti tipi diversi di condizionatori di segnale , che differiscono sia in base al valore fisico che misurano sia in base alle caratteristiche specifiche.
Omega offre una vasta gamma di opzioni di condizionatori di segnale.
Condizionatori speciali
I condizionatori di segnale speciali sono dispositivi utilizzati in ambito industriale e di laboratorio per modificare e migliorare la qualità dei segnali in ingresso prima che vengano elaborati o analizzati. Spesso svolgono funzioni specifiche, quali:
- Condizionamento del segnale, ovviamente. Modificano i segnali per renderli più adatti all'elaborazione. Ciò può comportare l'amplificazione, il filtraggio o l'isolamento del segnale.
- Calibrazione: aiutano a garantire che i sensori e gli strumenti forniscano letture accurate compensando la deriva o altre imprecisioni.
- Conversione: possono convertire i segnali da un formato all'altro, ad esempio da analogico a digitale.
- Protezione: i condizionatori di segnale speciali possono proteggere gli strumenti sensibili da picchi di tensione o rumore elettrico.
- Isolamento: possono isolare un segnale per prevenire loop di terra o interferenze da altre apparecchiature.
Condizionatori di segnale su guida DIN
I condizionatori di segnale su guida DIN sono fondamentali per la registrazione precisa dei dati in vari contesti industriali, commerciali e di laboratorio. Trasformano i segnali di ingresso provenienti da più fonti in un'uscita standardizzata, consentendo misurazioni accurate da dispositivi quali termocoppie, estensimetri, RTD, celle di carico e altri.
Condizionatori di segnale con montaggio su testa
I condizionatori di segnale con montaggio su testa sono utilizzati in numerose applicazioni industriali, commerciali e di laboratorio. Sono progettati specificamente per convertire e condizionare i segnali elettrici provenienti da vari sensori, tra cui termocoppie, RTD, ohm, potenziometri e segnali millivolt. Omega Engineering offre una vasta gamma di condizionatori di segnale con montaggio su testa che possono essere facilmente configurati e scalati per soddisfare requisiti specifici. I nostri condizionatori sono dotati di una serie di caratteristiche intuitive, quali configurazione tramite pulsanti, display a LED, uscite SSR e opzioni di regolazione da parte dell'utente. Di dimensioni compatte, sono disponibili in diverse configurazioni di ingresso e trasmissione.
Trasmettitori programmabili universali
I trasmettitori programmabili universali (UPT) sono ampiamente utilizzati in ambito industriale, commerciale e di laboratorio. Forniscono un mezzo efficiente e preciso per monitorare e controllare i processi. Gli UPT offrono ingressi e uscite isolati e possono essere programmati per misurare o emettere una varietà di segnali di processo. Omega Engineering presenta un'ampia selezione di UPT approvati UL e c-UL, che garantiscono una elevata precisione. Questi trasmettitori sono facili da usare, semplici da installare e dispongono di un'interfaccia utente locale con pulsanti sul pannello anteriore per il controllo e il monitoraggio. Rappresentano una soluzione efficace per le industrie e i laboratori che necessitano di misurazioni e controlli accurati dei segnali di processo.
Trasmettitori di temperatura e umidità
I trasmettitori di temperatura e umidità svolgono un ruolo fondamentale in varie applicazioni industriali, commerciali e di laboratorio. Omega Engineering offre una vasta gamma di questi trasmettitori, che consentono il monitoraggio remoto e in loco della temperatura e dell'umidità relativa. I nostri trasmettitori di temperatura e umidità sono progettati per misurazioni e monitoraggi precisi in diversi ambienti industriali e di laboratorio. Con opzioni quali sonde remote, alloggiamento in acciaio inossidabile e modelli per montaggio a parete o su condotto, i nostri trasmettitori sono costruiti per garantire affidabilità e precisione.
Registratori grafici Introduzione ai registratori grafici