Sistemi di acquisizione dati

Quando utilizzare un sistema DAQ?

I sistemi di acquisizione dati ( sistemi DAQ ) sono i prodotti e / o processi utilizzati per raccogliere informazioni per documentare o analizzare qualche fenomeno. Una forma più semplice di acquisizione dati è ad esempio quella eseguita da un tecnico che registra la temperatura di un forno annotandola su un foglio di carta. Con l'evoluzione tecnologica, tale processo è progredito ed è stato semplificato e reso più preciso, versatile ed affidabile tramite l'impiego di apparecchiature elettroniche. Tali apparecchiature variano da semplici registratori a complicati sistemi informatici. I prodotti di acquisizione dati rappresentano il punto focale in un sistema costituito da un'ampia varietà di prodotti, come i sensori che indicano la temperatura, la portata, il livello o la pressione.

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Common data acquistion terms

Sistemi di acquisizione dati portatili
DAQ portatili
Sistemi di acquisizione di dati con comunicazione seriale
Sistemi di acquisizione dati USB
Sistemi di acquisizione dati Ethernet
Schede plug-in di acquisizione di dati

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Convertitore analogico-digitale (ADC).
Un dispositivo elettronico che converte i segnali analogici nella forma equivalente digitale. Il convertitore analogico-digitale è il cuore della maggior parte dei sistemi di acquisizione dati.
Convertitore digitale-analogico (D/A).
E' un dispositivo elettronico che si trova in molti sistemi di acquisizione dei dati che producono come uscita un segnale analogico.
Ingresso/Uscita digitali (DIO).
Si riferisce ad un tipo di segnale di acquisizione dati. I/O digitali sono segnali discreti che possono assumere due stati. Questi stati possono essere acceso/spento, alto/basso, 1/0, ecc. I segnali digitali I/O sono anche chiamati I/O binario.
A ingresso singolo (Single Ended).
Si riferisce al modo in cui è collegato un segnale ad un dispositivo di acquisizione dati. In un collegamento di tipo single-ended, ogni ingresso analogico ha una connessione positiva univoca, ma tutti i canali condividono la medesima connessione di terra. I dispositivi di acquisizione dati dispongono di ingressi single-ended o differenziali. Molte versioni propongono entrambe le configurazioni.
A ingresso differenziale.
Si riferisce al modo in cui è collegato un segnale ad un dispositivo di acquisizione dati. Ingressi differenziali hanno un unico collegamento positivo e negativo per ciascun canale. I dispositivi di acquisizione dati dispongono sia di ingressi single-ended che differenziali e molti di essi supportano entrambe le configurazioni.
Protocollo di comunicazione dati (General Interface Bus Purpose GPIB).
Sinonimo di HPIB (Hewlett-Packard), che identifica il bus o protocollo standard di comunicazione seriale utilizzato per il controllo di strumenti elettronici con un computer. L'HPIB reso standard dall'IEEE, è oggi conosciuto come IEEE 488.
Risoluzione.
Si definisce risoluzione di un sistema, la più piccola variazione di segnale che può essere rilevata da un sistema di acquisizione dati. La risoluzione può essere espressa in bit, in proporzione, o in percentuale di fondo scala. Ad esempio, un sistema a 12 bit di risoluzione, ha una parte per 4096 di risoluzione, e 0,0244 per cento del fondo scala.
RS232
E' uno standard per le comunicazioni seriali utilizzato in molti sistemi di acquisizione dati. L'RS232 è la più comune comunicazione di tipo seriale, tuttavia, è piuttosto limitato in quanto supporta solo la comunicazione di un dispositivo collegato al bus alla volta e viene impiegato per distanze di trasmissione fino a 15 metri, anche se in pratica molte applicazioni lavorano su più lunghe distanze.
RS485
Un altro standard per le comunicazioni seriali che viene impiegato in molti sistemi di acquisizione dati. L'RS485 non è così diffuso come l'RS232, tuttavia, è più flessibile, in quanto supporta la comunicazione con fino a 32 dispositivi sul bus alla volta (con più ripetitori) e con distanze di trasmissione di circa 1500 metri.
La frequenza di campionamento.
La frequenza di campionamento rappresenta la velocità a cui un sistema di acquisizione dati raccoglie i dati. La velocità è normalmente espressa in campioni per secondo. Per i dispositivi multicanale di acquisizione dati, la frequenza di campionamento è data tipicamente come la velocità del convertitore analogico-digitale (A / D). Per ottenere la velocità di campionamento di un singolo canale, è necessario dividere la velocità del convertitore A / D per il numero di canali da campionare.

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DAQ portatili
I sistemi di acquisizione dati wireless eliminano i costi ed i tempi necessari per l'installazione dei cavi per il collegamento di sensori. Questi sistemi sono costituiti da uno o più trasmettitori wireless che inviano i dati ad un ricevitore wireless collegato ad un computer remoto. I trasmettitori wireless sono disponibili per il rilevamento della temperatura ambiente e dell'umidità relativa, della pressione atmosferica, della pressione di linea, della temperatura ad infrarossi, delle termocoppie, degli RTD, del pH, per i sensori con uscita impulsi, per trasmettitori 4-20 mA e per i trasduttori di tensione di uscita. I ricevitori possono essere collegati alla porta USB o alla porta Ethernet del PC.

Sistemi di acquisizione di dati con comunicazione seriale
I sistemi di acquisizione dei dati a comunicazione seriale sono una buona scelta quando la misura deve essere compiuta in un luogo remoto, lontano dal computer. Esistono diversi protocolli di comunicazione standard. L'RS232 è il più comune, ma supporta solo la comunicazione punto a punto e per distanze relativamente brevi. L'RS485 supporta distanze di trasmissione fino a 1500 metri con singolo o doppio segnale, consentendo la connessione e comunicazione contemporanea sul medesimo bus fino a 32 dispositivi.

Sistemi di acquisizione dati USB
L'Universal Serial Bus (USB) è un nuovo standard per il collegamento di PC a periferiche quali stampanti, monitor, modem e dispositivi DAQ. L'USB offre diversi vantaggi rispetto alle convenzionali connessioni seriali e parallele, tra cui una maggiore larghezza di banda (fino a 12 Mbit / s) e la capacità di fornire l'alimentazione alla periferica. USB è l'ideale per le applicazioni di acquisizione dei dati. Poiché la connessione USB porta anche l'alimentazione al dispositivo, è necessario un solo cavo per collegare il dispositivo di acquisizione dati al PC, che ha generalmente almeno una porta USB

Sistemi di acquisizione dati Ethernet
I sistemi di acquisizione dei dati basati sulla comunicazione Ethernet sono una scelta molto diffusa tra gli utenti. La maggior parte dei locali industriali e commerciali ha una rete Ethernet installata. Questo consente quindi l'aggiunta alla rete stessa di un nodo di sistema di acquisizione di dati, senza dover sostenere una spesa extra per il relativo cablaggio.

Molti dispositivi di acquisizione dati Ethernet sono dotati di un web server che permette loro di trasmettere la propria pagina web come presentazione dei dati acquisiti. Queste informazioni possono essere visualizzate da un qualsiasi utente che abbia un browser web standard, per cui non è necessario l'acquisto di software aggiuntivo di supporto.

Un altro vantaggio nell'utilizzo della comunicazione Ethernet è che i dati possono essere facilmente condivisi tra gli utenti della rete locale e anche via Internet in tutto il mondo agli utenti autorizzati. Un esempio di dispositivi di acquisizione dati in una rete Ethernet che raccoglie dati provenienti da diversi continenti, può essere visto

Schede plug-in di acquisizione di dati
Le schede plug-in di acquisizione dati sono collegabili ed installabili nel computer direttamente sul bus. I vantaggi dell'utilizzo di schede sono la velocità di trasferimento dei dati (perché sono collegati direttamente al bus) ed il costo ridotto (in quanto non necessitano di un proprio involucro protettivo e di una alimentazione indipendente, che sono fornite dal PC nel quale sono installate. Tali schede sono disponibili per PC IBM e computer compatibili. Le caratteristiche delle schede possono variare a seconda del numero e tipo di ingressi (tensione, termocoppia, digitale), delle uscite, della velocità e di altre funzioni in dotazione. Ad ogni scheda installata nel computer è associata un unico indirizzo di I/O nel bus. La mappatura degli I/O del computer, permette al processore di accedere allo specifico dispositivo, connesso alla rete, come richiesto dal programma e come precedentemente configurato

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