Zbieranie danych w systemach pomiarowych

Zbieranie i przesyłanie danych w systemach pomiarowych to fundament skutecznego monitorowania i analizy parametrów fizycznych. W tej kategorii prezentujemy rozwiązania przeznaczone do zbierania, przetwarzania i przesyłania danych z różnego rodzaju czujników i sensorów pomiarowych: od temperatury, wilgotności i ciśnienia, po przepływ, drgania, siłę czy położenie. Oferowane systemy akwizycji zapewniają wysoką dokładność, niezawodność i łatwą integrację z istniejącą infrastrukturą, co czyni je idealnym wyborem dla aplikacji przemysłowych, badawczo-rozwojowych i laboratoryjnych. 

Jak wygląda standardowy proces zbierania danych i na co warto zwrócić uwagę?  

Urządzenie akwizycji danych (UAD) zbudowane jest z następujących modułów: modułu interfejsu użytkownika, modułu analogowego, modułu DSP, modułu interfejsu komunikacyjnego, modułu zasilającego. Część softwarową stanowi oprogramowanie, które zapewnia obsługę wyżej wymienionych modułów i realizuje funkcjonalność urządzenia. 

• Moduł interfejsu użytkownika - umożliwia użytkownikowi komunikację z systemem, np. konfigurację parametrów pomiarowych, podgląd danych w czasie rzeczywistym, wprowadzenie ustawień lub sygnalizacja błędów i stanów systemu.  
• Moduł analogowy – odbiera sygnał analogowy z czujników i przekształca go na postać cyfrową; odbiera sygnał z przetworników, wzmacnia, filtruje, próbkuje i zamienia sygnał na cyfrowy (jeżeli istnieje taka potrzeba). W przypadku konwersji sygnału analogowego na cyfrowy, musimy zadbać o takie parametry jak: Prędkość próbkowania, rozdzielczość ADC, zakres napięcia wejściowego. 
• Moduł DSP (Digital Signal Processing Module) – Odpowiada za cyfrowe przetwarzanie i analizę danych pomiarowych; filtrację cyfrową (eliminację szumów, wygładzanie sygnału), detekcją szczytów, wykrywanie progów, kompensacje temperaturowe, nieliniowe, offsetowe, skalowanie sygnału oraz za wykrywanie błędnych odczytów.  
• Moduł interfejsu komunikacyjnego – Odpowiada za wymianę danych między modułem DSP, a użytkownikiem/ sterownikiem PLC, chmurą lub innym systemem nadrzędnym. Do jego zadań należą: wysyłanie danych pomiarowych, odbieranie poleceń konfiguracyjnych, synchronizacja czasowa, diagnostyka i aktualizacja firmware’u. W zależności od wymagania danej instalacji, możemy zastosować interfejsy komunikacji przewodowej (np. RS485, CAN, Ethernet, I2C) lub bezprzewodowej (np. Bluetooth, Wi-Fi, NB IoT, LoRaWAN).  
• Moduł zasilania - Zapewnia stabilne zasilanie wszystkim modułom systemu. Powinien nie przekazywać szumów sieciowych, przekształcać napięcie wejściowe na zasilanie optymalne dla układu, powinien zabezpieczać pozostałą część układu przed uszkodzeniem spowodowanym zbyt wysokim napięciem.  

A jak to działa w praktyce?  

Czujnik musi zostać podłączony do zasilania. Następnie w zależności od panujących warunków, wysyła do modułu analogowego sygnał ciągły, który jest wzmacniany i ewentualnie próbkowany i kwantowany (konwersja na sygnał cyfrowy). W module DPS sygnał cyfrowy jest obrabiany (usuwane są z niego błędy grube, offset, szumy) a następnie jest skalowany i przesyłany przez interfejs komunikacyjny do jednostki odbiorczej, która zazwyczaj umożliwia odczyt sygnału w sposób przyjazny dla użytkownika.