SEMNALE, SENZORI ȘI CONDIȚIONARE DE SEMNAL

Toate sistemele de prelucrare industrială, fabricile, mașinile, instalațiile de testare și vehiculele constau din componente hardware și software de calculator al căror comportament respectă legile fizicii așa cum le înțelegem. Aceste sisteme conțin mii de fenomene mecanice și electrice care se schimbă continuu; acestea nu sunt starea de echilibru. Cantitățile măsurabile care reprezintă caracteristicile tuturor sistemelor sunt numite variabile. Funcționarea corectă a unui anumit sistem depinde de anumite evenimente în timp și de parametrii acestor variabile. Adesea, suntem interesați de locația, amploarea și viteza variabilelor și folosim instrumente pentru a le măsura. Atribuim variabilelor unități de măsură, cum ar fi volți, kilograme și mile pe oră, pentru a numi câteva.

Cele mai multe variabile trebuie măsurate cu ajutorul unui dispozitiv care convertește fenomenul într-o formă pe care un om o poate percepe, cum ar fi un afișaj vizual, un traductor de sunet sau vibrații pentru a stimula senzațiile fizice. Dispozitivele de conversie sunt numite traductoare sau senzori și traduc fenomenele fizice în semnale electrice (sau invers) pentru a fi măsurate cu instrumente elec-tronice. Aceste instrumente au fost, în mod tradițional, ampermetre, voltmetre și diverse alte aparate, iar variabilele pot fi observate în timp real. Dar, o nevoie tot mai mare de a înregistra și păstra aceste fenomene și de a le analiza mai târziu a forțat inginerii să dezvolte înregistratoare de date și sisteme de achiziție de date.

Variabilele pot fi clasificate în mai multe moduri, dar, în general, majoritatea experților preferă două clasificări: prin caracteristică și prin tipul de semnal de măsurare. Variabilele clasificate pe caracteristici includ: termice, radiații, forță, viteză, cantitate, timp, geometrie, proprietăți fizice, compoziție chimică și electrice. Cele clasificate prin semnalul de măsurare includ mișcarea, forța, electricitatea și modulat în timp. Semnalele de măsurare pentru variabile sunt adesea greu de diferențiat de sistemul de măsurare. Patru factori necesită o atenție deosebită pentru semnalele și sistemele de măsurare: tipurile de traductoare disponibile pentru convertirea variabilelor în semnale de măsurare, caracteristicile de transmisie, adaptarea intrării sistemului de achiziție de date și traductoarele disponibile pentru a converti de la un tip de semnal de măsurare la alt semnal de măsurare.

SISTEME DE ACHIZIȚIE A DATELOR

Sistemele de achiziție a datelor au evoluat de-a lungul timpului de la înregistratoarele electromecanice care conțin în mod obișnuit de la unu la patru canale la sisteme electronice capabile să măsoare sute de variabile simultan. Sistemul timpuriu a folosit grafice de hârtie și rulouri sau bandă magnetică pentru înregistrarea permanentă a semnalelor, dar de la apariția calculatoarelor, în special computerele personale, volumul de date și viteza cu care au putut fi colectate au crescut dramatic. Cu toate acestea, multe dintre sistemele clasice de colectare a datelor există și sunt utilizate în mod regulat.

ECHIPAMENTE PENTRU ACHIZIȚIA DATELOR BAZATE PE PC

Computerele mainframe scumpe, anterioare, au fost utilizate pe scară largă pentru colectarea mai multor canale de date, în special în aplicații industriale sau științifice mari. Ele au fost rareori utilizate în proiecte mici, datorită costului lor relativ ridicat. Dar introducerea de minicomputere mici, instalate în anii 1960 și ulterior, de tip desktop personal, care găzduiau microprocesoare și au proliferat în anii 1970, au justificat utilizarea lor pentru proiecte mai mici. În curând, cardurile plug-in de achiziție de date (precum și sute de alte tipuri de plăci plug-in) pentru aceste computere mici au fost un mijloc comun de a culege și înregistra date de toate tipurile.

Cardurile plug-in pentru computere nu au fost întotdeauna la așteptările utilizatorului, totuși. Zgomotele interne generate de dispozitivele rotative, cum ar fi dispozitivele de acționare și zgomotul electromagnetic și electrostatic de la structura internă a magistralei computerului, au intervenit adesea în variabila măsurată, în special în cardurile de achiziție de date. Izolarea și ecranarea au ajutat la rezolvarea problemei în majoritatea cazurilor, însă mulți producători de achiziții de date furnizează, de asemenea, circuite de achiziție a semnalului și de procesare a semnalului în incinte mici, izolate, ecranate. Caseta separată oferă izolare pe distanțe, expansiune pentru sute de canale și portabilitate cu laptop-uri pe care computerele personale desktop cu cartele plug-in nu le posedă.

Toate sistemele de achiziție de date bazate pe PC vor înregistra date exacte, repetabile, fiabile și fără erori, cu condiția ca acestea să fie conectate și operate în conformitate cu practicile recomandate de producător. Aceste practici includ selectarea senzorilor corecți pentru aplicație, a cablului adecvat și a cablului ecranat; captarea semnalelor în magnitudine, interval și frecvență adecvate; și acordând o atenție deosebită punerii la pământ și protecției - în special eliminarea buclelor de masă. Printre elementele suplimentare se numără alegerea impedanței corecte și utilizarea de intrări diferențiale în loc de un singur capăt unde este posibil. Ar trebui să se ia în considerare și mediul înconjurător, în special pentru temperaturile extreme, șocurile și vibrațiile.