Sisteme de Achiziție și Interfețe - Instrumentație Virtuală

Cap. I - Introducere în achiziţia de date

Introducere

Achiziţiile de date implică gruparea de semnale de la diverse surse de măsurare şi digitizarea acestora pentru a putea fi păstrate, analizate şi prezentate pe un calculator. Sistemele de achiziţii de date (DAQ) sunt diverse pentru diferite tehnologii PC, asigurând astfel o mare flexibilitate la alegerea sistemului. Oamenii de ştiinţă şi inginerii pot alege dintre sistemele PCI, PXI, PCI Express, PXI Express, PCMCIA, USB, IEEE 1394, porturi seriale, porturi paralele pentru achiziţiile de date din aplicaţiile de testare, măsurare şi automatizare. Există cinci componente care trebuie avute în vedere când se construieşte un sistem DAQ de bază:

-traductori şi senzori;

-semnale;

-condiţionarea semnalului;

-hardware DAQ;

-drivere şi aplicaţii software.

Sistem de achiziţie a bazelor de date

Traductori

Achiziţia de date începe cu fenomenul fizic care trebuie măsurat. Acest fenomen fizic poate fi temperatura unei camere, intensitatea unei surse de lumină, presiunea din interiorul unei camere, forţa aplicată unui obiect şi multe altele. Un sistem DAQ eficient poate măsura toate aceste fenomene diferite.

Traductorul este un dispozitiv care converteşte un fenomen fizic într-un semnal electric măsurabil, cum este tensiunea electrică sau curentul. Posibilitatea unui sistem DAQ de a măsura diferite fenomene depinde de existenţa traductorilor care convertesc fenomenul fizic în semnale măsurabile de către hardware-ul DAQ. Traductoarele sunt sinonime cu senzorii în sistemele DAQ. Există traductori specifici fiecărei aplicaţii, ca de exemplu: măsurarea temperaturii, presiunii şi curgerii fluidului.

Tabelul de mai jos arată o scurtă listă a celor mai comune traductoare şi fenomenele pe care acestea le pot măsura.

Fenomenul Traductororul

Temperatura Termocuplu

Rezistenţă termovariabilă

Lumina Tub vacuum

Fotosenzor

Sunetul Microfon

Forţa şi presiunea Traductor piezoelectric

Aparat de măsură sub presiune

Poziţia şi deplasarea Potenţiometru

Transformator diferenţial linear de tensiune

Codificator optic

Fluidul Dispozitiv de rotaţie

Traductori de debit rotativi

pH-ul Electrozi pH

Diferiţi traductori au cerinţe diferite pentru a putea converti fenomenul într-un semnal măsurabil. Unele traductoare pot necesita excitaţie sub forma tensiunii sau curentului electric. Altele pot necesita componente adiţionale şi chiar reţele de rezistenţe pentru a produce un semnal.

Semnale

Traductoarele convertesc fenomenul fizic în semnal măsurabil. Semnalele pot fi măsurate în diferite feluri. În acest scop, este important să se înţeleagă diferitele tipuri de semnale şi atributele lor asociate. Semnalele pot fi clasificate în două grupuri:

- analogice

- digitale

Semnale analogice

Un semnal analogic poate lua orice valoare în timp. Câteva exemple de semnale analogice includ: tensiunea electrică, temperatura, presiunea, sunetul şi forţa. Cele mai importante trei caracteristici ale semnalului analogic sunt: nivelul, frecvenţa şi forma.

A. Nivelul

Deoarece semnalele analogice pot lua orice valoare, nivelul oferă informaţii importante cu privire la semnalul analogic măsurat. Intensitatea unei surse de lumină, temperatura unei camere şi presiunea în interiorul unui volum sunt câteva exemple, care demonstrează importanţa cunoaşterii nivelului unui semnal. Când se măsoară nivelul, în general, semnalul nu se schimbă repede în timp. Acurateţea unei măsurători este însă foarte importantă. În măsurarea nivelului unui semnal analogic ar trebui să fie utilizat un sistem DAQ, care să ofere maximum de acurateţe.