Sistema di acquisizione dati (DAQ/DAS): tutto quello che c'è da sapere

Con il termine data acquisition, abbreviato in DAQ (o DAS), si intende un processo di misurazione di un fenomeno fisico o elettrico da registrare su supporto informatico per l’analisi in tempo reale o a posteriori.

Il processo DAQ permette di acquisire i seguenti fenomeni fisici:

• Temperatura
• Pressione
• Suono
• Grandezze elettriche (corrente, voltaggio)
• Vibrazioni
• Peso
• Spostamento e distanza

Dunque, l’acquisizione dati è importante per garantire l’accuratezza e le prestazioni nello sviluppo di qualsiasi strumento elettromeccanico, ed è fondamentale per tutti i settori industriali, tra cui automotive, aerospaziale, medico, dell’elettronica, e molti altri.

Naturalmente, anche in ambito scientifico l’acquisizione dei dati è cruciale, ed è per questo che nel corso dei decenni sono stati sviluppati sistemi DAQ sempre più accurati e robusti.

Oltre all’acquisizione delle grandezze elencate in precedenza, un sistema DAQ può essere utilizzato per raccogliere dati durante la misurazione della velocità, della luce, dell’umidità, nonché delle sostanze gassose disperse o confinate.

Un sistema di acquisizione dati è, quindi, quell’insieme di apparati con cui ingegneri e scienziati possono analizzare le informazioni provenienti, ad esempio, da un test di prova di un prototipo.

La catena di acquisizione dati si compone dei seguenti dispositivi:

• Sensori
• Condizionatore di segnale
• Convertitore del segnale analogico in digitale (ADC)
• Supporto di registrazione dei dati (memoria del computer)
• Software DAQ per l’elaborazione e l’analisi dei dati

Dagli elementi del sistema appena elencati si evince bene quale componente del DAQ effettua la conversione analogico-digitale che, ricordiamo, può fare affidamento in particolare sui tipi di ADC sigma-delta e registro ad approssimazioni successive (SAR).

Prosegui la lettura per scoprire i vantaggi di un DAQ per la tua azienda.

Vantaggi economici per il tuo business

È possibile sintetizzare i principali benefici per il tuo business attraverso alcuni scenari pratici che possono riguardare diverse sfere della tua attività.

• Test su prototipo: durante lo sviluppo del prototipo di un prodotto è necessaria l’acquisizione di dati senza perdita di informazioni. L’uso di sistemi DAQ basati sulle più moderne tecnologie, ti consentirà di disporre di informazioni accurate senza perdite lungo l’intero ciclo di test.
• Ciclo di utilizzo del prodotto: una volta immesso il prodotto in commercio, laddove possibile, potrai continuare ad acquisire informazioni sul prodotto dall’utilizzo che ne farà il cliente. In questo modo, potrai sviluppare nuove strategie di vendita, ma anche migliorare il prodotto qualora ciò si rendesse necessario.
• Manutenzione: potersi giovare dell’acquisizione dati per finalità di manutenzione significa anticipare le rotture, ridurre i tempi di fermo della produzione e limitare i rischi di sicurezza per il personale.

Entriamo in un sistema di acquisizione dati e di distribuzione per vedere nel dettaglio di quali dispositivi hardware e software si compone.

• Trasduttori/sensori: i sensori hanno il compito di convertire un fenomeno fisico in un segnale elettrico. Nel sistema di acquisizione rappresentano l’elemento più prossimo alla fonte dei dati da acquisire.
• Condizionamento di segnale: come un buon “direttore del traffico” il compito di questo dispositivo è di prendere i segnali dei diversi sensori (pressione, volume, ecc.), processarli e inviarli al sottosistema di conversione da analogico a digitale.
• Convertitore da analogico a digitale: nei moderni sistemi di acquisizione dei dati è necessario un dispositivo per la conversione in digitale dei segnali analogici, al fine di poterli registrare su supporti informatici e processarli grazie a un software. I tipi di convertitori ADC sono cinque: dual slope, flash, pipeline, SAR, sigma-delta.

Il DAQ device, cioè l’apparato di acquisizione e primo processamento dei dati in arrivo dai sensori, incorpora il condizionamento di segnale e il convertitore ADC. I valori digitali vengono, infine, inviati a un computer su cui è stato installato un apposito software DAQ che ha il compito di elaborare e mostrare i dati in formato numerico e/o grafico.

A seguire vedremo come selezionare il DAS più appropriato alle proprie necessità.

Banalmente, i data acquisition system non sono tutti uguali. Alcuni DAS sono stati appositamente progettati per acquisire alcune grandezze fisiche specifiche: è questo il caso dei DAQ device, che acquisiscono la corrente e il voltaggio, oppure la temperatura e l’umidità.

Va da sé che nella scelta del giusto data acquisition system dovrai tenere conto delle tue esigenze professionali.

Se gestisci una grande officina meccanica dedita alla riparazione di autovetture e mezzi di trasporto pesante, potresti avere bisogno di DAQ in grado di registrare pressioni, forze e dati provenienti da estensimetri e celle di carico.

Chi si occupa di manutenzione di macchinari industriali, invece, può essere fortemente interessato ai sistemi per l’acquisizione delle vibrazioni e dei rumori, allo scopo di monitorare le condizioni di lavoro dei macchinari.

Altri sistemi sono utili nel semplificare i processi industriali relativi al controllo qualità e i test. Esistono, infatti,** sistemi di acquisizione dati **che possono misurare direttamente diversi segnali di ingresso quali la frequenza, la resistenza, la tensione e la temperatura, sfruttando fino a 450 canali al secondo per una scansione davvero veloce.

Molti sono gli elementi che contraddistinguono una fabbrica al tempo dell’Industria 4.0. Essa ha bisogno di sensori, di unità di controllo dei processi, moduli di collegamento e gateway IoT.

Tutta questa infrastruttura ha come scopo la raccolta dei dati provenienti da un macchinario in esercizio, da un elettroutensile in funzione e da un dispositivo elettronico industriale a cui è stato affidato lo svolgimento di un processo.

Un DAQ system è, in definitiva, parte integrante di una fabbrica 4.0, perché è a seguito dell’acquisizione dei dati che risulta possibile analizzare i flussi di lavoro per trovare inefficienze o anticipare i malfunzionamenti con la manutenzione predittiva.

Dotarsi di un opportuno sistema di acquisizione dati è, in definitiva, un passaggio naturale quando si abbraccia la quarta rivoluzione industriale.

L’acquisizione dati ha, quindi, un ampio ambito di applicazione, poiché interessa qualsiasi settore industriale. Suscita particolare interesse lo sviluppo di soluzioni in grado di acquisire i movimenti della mano per la gestione da remoto di bracci robotici o per la valutazione dei movimenti nell’Industria 4.0.

Tracciare i movimenti della mano richiede la misurazione della deformazione e dell’accelerazione. Per la deformazione, ad esempio, si utilizzano speciali estensimetri per misurare le più piccole deformazioni dimensionali di un corpo. Le informazioni raccolte dai sensori devono, quindi, essere acquisite e salvate da un sistema di acquisizione dei dati.

Per quanto riguarda invece i sistemi DAQ in commercio, dall’esigenza di portabilità e universalità di molti clienti sono nati dispositivi portatili che possono essere installati molto vicino ai sensori riducendo la lunghezza dei cavi. Tali device sono a ridotto ingombro e, inoltre, permettono la lettura dei segnali provenienti da sensori di diverso tipo, così da essere facilmente utilizzabili in più casi d’uso.

La connettività dei modelli portatili è un altro fattore importante. Infatti, i modelli di DAQ più recenti incorporano interfacce USB, LAN, GPIB, RS-232.

La diffusione di diverse soluzioni di sistemi DAQ ha anche portato alla nascita di numerosi accessori per l'acquisizione dei dati che trovi anche sul nostro catalogo ben fornito di connettori dati RJ45, adattatori I/O, cavi ibridi e connettori per cavi M12.

I sistemi di acquisizione dati sono alla base di qualsiasi attività di ricerca scientifica e di sviluppo di prodotti industriali. L’Industria 4.0 ha accentuato l’importanza dell’acquisizione dati, ponendola al centro dei processi decisionali.

Acquisire dati utilizzando apparati automatizzati è un grande vantaggio per qualunque impresa, compreso il tuo business. Basare le scelte future su dati accurati è la chiave per il successo dei prodotti e dei servizi che offri ai clienti finali.

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