Quellen und SystemeBearbeiten
Die Datenerfassung beginnt mit dem zu messenden physikalischen Phänomen oder der physikalischen Eigenschaft. Beispiele hierfür sind Temperatur, Lichtintensität, Gasdruck, Flüssigkeitsstrom und Kraft. Unabhängig von der Art der zu messenden physikalischen Eigenschaft muss der zu messende physikalische Zustand zunächst in eine einheitliche Form umgewandelt werden, die von einem Datenerfassungssystem abgetastet werden kann. Die Aufgabe, solche Umwandlungen vorzunehmen, fällt Geräten zu, die Sensoren genannt werden. Ein Datenerfassungssystem ist eine Sammlung von Software und Hardware, die es ermöglicht, physikalische Eigenschaften von etwas in der realen Welt zu messen oder zu kontrollieren. Ein komplettes Datenerfassungssystem besteht aus DAQ-Hardware, Sensoren und Aktoren, Signalaufbereitungshardware und einem Computer, auf dem die DAQ-Software läuft. Wenn eine Zeitsteuerung erforderlich ist (z. B. bei ereignisgesteuerten DAQ-Systemen), ist ein separates kompensiertes verteiltes Zeitsteuerungssystem erforderlich.
Ein Sensor, der eine Art Messwandler ist, ist ein Gerät, das eine physikalische Eigenschaft in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt (z. B. Dehnungsmessstreifen, Thermistor). Ein Erfassungssystem zur Messung verschiedener Eigenschaften hängt von den Sensoren ab, die für die Erfassung dieser Eigenschaften geeignet sind. Eine Signalaufbereitung kann erforderlich sein, wenn das Signal des Aufnehmers nicht für die verwendete DAQ-Hardware geeignet ist. In den meisten Fällen muss das Signal gefiltert, geformt oder verstärkt werden. Weitere Beispiele für die Signalaufbereitung sind Brückenvervollständigung, Strom- oder Spannungsanregung des Sensors, Isolierung und Linearisierung. Zu Übertragungszwecken können einseitige Analogsignale, die anfälliger für Rauschen sind, in Differenzsignale umgewandelt werden. Nach der Digitalisierung kann das Signal kodiert werden, um Übertragungsfehler zu reduzieren und zu korrigieren.
DAQ-HardwareBearbeiten
DAQ-Hardware ist in der Regel die Schnittstelle zwischen dem Signal und einem PC. Sie kann in Form von Modulen vorliegen, die an die Schnittstellen des Rechners (parallel, seriell, USB usw.) angeschlossen werden können, oder in Form von Karten, die an Steckplätze (S-100-Bus, AppleBus, ISA, MCA, PCI, PCI-E usw.) in einer PC-Hauptplatine oder in einem modularen Gehäuse (CAMAC, NIM, VME) angeschlossen sind. Manchmal werden Adapter benötigt, in diesem Fall kann eine externe Breakout-Box verwendet werden.
DAQ-Karten enthalten oft mehrere Komponenten (Multiplexer, ADC, DAC, TTL-IO, Hochgeschwindigkeits-Timer, RAM). Diese werden über einen Bus von einem Mikrocontroller angesprochen, der kleine Programme ausführen kann. Ein Controller ist flexibler als eine fest verdrahtete Logik, aber billiger als eine CPU, so dass es zulässig ist, ihn mit einfachen Abfrageschleifen zu blockieren. Zum Beispiel:Warten auf einen Trigger, Starten des ADC, Nachschlagen der Zeit, Warten auf das Ende des ADC, Verschieben des Wertes in den RAM, Schalten des Multiplexers, Abrufen des TTL-Eingangs, Fortfahren des DAC mit der Spannungsrampe.
DAQ-GerätetreiberBearbeiten
DAQ-Gerätetreiber werden benötigt, damit die DAQ-Hardware mit einem PC funktioniert. Der Gerätetreiber führt Low-Level-Register-Schreib- und Lesevorgänge auf der Hardware durch und stellt gleichzeitig eine API für die Entwicklung von Benutzeranwendungen in einer Vielzahl von Programmen bereit.
EingabegeräteBearbeiten
- 3D-Scanner
- Analog-Digital-Wandler
- Zeit-zuDigital-Wandler
HardwareEdit
- Computer Automated Measurement and Control (CAMAC)
- Industrielles Ethernet
- Industrieller USB
- LAN eXtensions for Instrumentation
- Network interface controller
- PCI eXtensions for Instrumentation
- VMEbus
- VXI
DAQ softwareEdit
Spezialisierte DAQ Software kann mit der DAQ Hardware geliefert werden. Zu den Softwaretools, die für den Aufbau großer Datenerfassungssysteme verwendet werden, gehört EPICS. Andere Programmierumgebungen, die für die Erstellung von DAQ-Anwendungen verwendet werden, sind Kontaktplan, Visual C++, Visual Basic, LabVIEW und MATLAB.