data 취득

Data acquisition

데이터 수집은 실제 물리적 조건을 측정하는 신호를 샘플링하고 그 결과 얻은 샘플을 컴퓨터로 조작할 수 있는 디지털 수치로 변환하는 과정입니다.데이터 수집 시스템(약칭 약자)DAS, DAQ 또는 DAU는 일반적으로 아날로그 파형을 디지털 값으로 변환하여 처리합니다.데이터 수집 시스템의 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 센서, 물리적 매개변수를 전기 신호로 변환합니다.
  • 신호 조절 회로: 센서 신호를 디지털 값으로 변환할 수 있는 형태로 변환합니다.
  • 아날로그-디지털 변환기: 조건부 센서 신호를 디지털 값으로 변환합니다.
디지털 데이터 수집 시스템 블록 다이어그램

데이터 수집 애플리케이션은 보통 어셈블리, BASIC, C, C++, C#, Fortran, Java, LabVIEW, Lisp, Pascal 등의 다양한 범용 프로그래밍 언어를 사용하여 개발된 소프트웨어 프로그램에 의해 제어됩니다.독립형 데이터 수집 시스템은 종종 데이터 로거라고 불립니다.

오픈 소스 소프트웨어 패키지도 있습니다.일반적으로 특정 하드웨어 기기로부터 데이터를 취득하는 데 필요한 모든 툴을 제공합니다.이러한 툴은 복잡한 실험을 위해서는 빠르고 유연하며 적응력이 뛰어난 소프트웨어가 필요한 과학 커뮤니티에서 제공됩니다.이러한 패키지는 보통 맞춤형이지만 Maximum Integrated Data Acquisition System과 같은 보다 일반적인 DAQ 패키지는 쉽게 맞춤화할 수 있으며 여러 물리 실험에서 사용됩니다.

역사

1963년에 IBM은 데이터 수집을 전문으로 하는 컴퓨터를 생산했습니다.여기에는 IBM 7700 Data Acquisition System과 그 후속 제품인 IBM 1800 Data Acquisition and Control System이 포함됩니다.이러한 고가의 특수 시스템은 1974년 Tecmar/Scientific Solutions Inc.가 제작한 범용 S-100 컴퓨터와 데이터 수집 카드에 의해 추월되었습니다.1981년 IBM은 IBM Personal Computer and Scientific Solutions를 출시하여 최초의 PC 데이터 수집 [1][2][3][4][5]제품을 출시하였습니다.

방법론

소스 및 시스템

데이터 수집은 측정할 물리적 현상 또는 물리적 특성에서 시작됩니다.예를 들어 온도, 진동, 광도, 가스 압력, 유체 흐름, 힘 등이 있습니다.측정할 물리적 속성의 유형에 관계없이 먼저 측정할 물리적 상태를 데이터 수집 시스템에서 샘플링할 수 있는 통합된 형태로 변환해야 합니다.이러한 변환을 수행하는 작업은 센서라고 불리는 장치에 있습니다.데이터 수집 시스템은 실제 세계에서 어떤 것의 물리적 특성을 측정하거나 제어할 수 있는 소프트웨어와 하드웨어의 집합입니다.완전한 데이터 수집 시스템은 DAQ 하드웨어, 센서 및 액추에이터, 신호 조절 하드웨어 및 DAQ 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터로 구성됩니다.타이밍이 필요한 경우(예: 이벤트 모드 DAQ 시스템의 경우), 별도의 보상된 분산 타이밍 시스템이 필요합니다.

변환기의 일종인 센서는 물리적 특성을 해당하는 전기 신호(예: 변형률 게이지, 서미스터)로 변환하는 장치입니다.서로 다른 특성을 측정하는 획득 시스템은 이러한 특성을 감지하는 데 적합한 센서에 따라 달라집니다.변환기의 신호가 사용 중인 DAQ 하드웨어에 적합하지 않은 경우 신호 조절이 필요할 수 있습니다.대부분의 경우 신호를 필터링, 쉐이핑 또는 증폭해야 할 수 있습니다.신호 조절의 다른 다양한 예로는 센서에 전류 또는 전압 들뜸을 제공하는 브리지 완료, 분리 및 선형화 등이 있습니다.송신 목적상 노이즈의 영향을 받기 쉬운 싱글 엔드 아날로그 신호를 차동 신호로 변환할 수 있습니다.디지털화되면 신호를 부호화하여 전송 오류를 줄이고 수정할 수 있습니다.

DAQ 하드웨어

DAQ 하드웨어는 보통 신호와 PC 간의 인터페이스입니다.PC 메인보드 또는 모듈러형 상자(CAMAC, NIM, VME)에서 컴퓨터의 포트(패럴렐, 시리얼, USB 등) 또는 슬롯(S-100 버스, Apple Bus, ISA, MCA, PCI-E 등)에 접속할 수 있는 모듈 형태입니다.어댑터가 필요할 수 있습니다.이 경우 외부 브레이크아웃박스를 사용할 수 있습니다.

DAQ 카드에는 여러 컴포넌트(멀티플렉서, ADC, DAC, TTL-IO, 고속 타이머, RAM)가 포함되어 있는 경우가 많습니다.마이크로컨트롤러로 버스를 통해 접근할 수 있으며, 마이크로컨트롤러는 작은 프로그램을 실행할 수 있습니다.컨트롤러는 유선 로직보다 유연하지만 CPU보다 저렴하기 때문에 단순한 폴링 루프로 차단할 수 있습니다.예를 들어 다음과 같습니다.트리거 대기, ADC 시작, 시간 조회, ADC 완료 대기, RAM으로 값 이동, 멀티플렉서 전환, TTL 입력 가져오기, DAC가 전압 램프로 진행되도록 합니다.

DAQ 장치 드라이버

DAQ 하드웨어가 PC와 함께 작동하려면 DAQ 장치 드라이버가 필요합니다.디바이스 드라이버는 하드웨어에서 낮은 수준의 레지스터 쓰기 및 읽기를 수행하면서 다양한 프로그램에서 사용자 애플리케이션을 개발하기 위한 API를 노출합니다.

입력 장치

하드웨어

DAQ 소프트웨어

특수 DAQ 소프트웨어는 DAQ 하드웨어와 함께 제공될 수 있습니다.대규모 데이터 수집 시스템을 구축하는 데 사용되는 소프트웨어 도구에는 EPICS가 포함됩니다.DAQ 응용 프로그램을 구축하는 데 사용되는 다른 프로그래밍 환경으로는 래더 로직, Visual C++, Visual Basic, LabVIEW 및 MATLAB 등이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ COMDEX Fall 1981년 11월 18일 라스베이거스, NV, "Tecmar는 20개의 IBM PC 옵션 카드를 보여줍니다.LabMaster, LabTender, DADIO, DeviceTender, IEEE-488"
  2. ^ PC Magazine 1호, David Bunnell의 "Taking the Measure", "Tecmar는 IBM PC용 옵션 카드 20개를 배포했습니다."
  3. ^ PC 매거진 Vol.1 No.5, David Bunnell의 "Tecmar Triumph" Scientific Solutions, PC용 신제품 20종 출시
  4. ^ 바이트 Vol7 No.1 "과학적 솔루션 – 데이터 수집 보드, 스테퍼 컨트롤러, IEEE-488 제품 광고"
  5. ^ 테스트&측정 세계 Vol 11 No 10 Decade of Progress Award: Scientific Solutions – LabMaster가 PC 데이터 수집 부문에서 최초

추가 정보

Wikimedia Commons에는 데이터 취득과 관련된 미디어가 있습니다.
  • Simon McBeath (2002). Competition Car Data Logging: A Practical Handbook. J. H. Haynes & Co. ISBN 978-1-85960-653-7.
  • Simon S. Young (2001). Computerized Data Acquisition and Analysis for the Life Sciences. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56570-7.
  • W. R. Leo (1994). Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer. ISBN 978-3-540-57280-0.
  • V. Gonzalez (2012). Data Acquisition in Particle Physics Experiments. InTech. ISBN 978-953-51-0713-2.
  • Charles D. Spencer (1990). Digital Design for Computer Data Acquisition. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-37199-5.
  • B.G. Thompson & A. F. Kuckes (1989). IBM-PC in the laboratory. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-32199-0.
  • Buddy Fey (1996). Data Power: Using Racecar Data Acquisition. Towery Pub. ISBN 978-1-881096-01-6.
  • Francesco Fornetti (2013). Instrumentation Control, Data Acquisition and Processing with MATLAB. Explore RF Ltd. ISBN 978-0957663503.
  • 토마주 코스, 토마주 코사르, 마르잔 메르니크.도메인 고유의 모델링 언어를 사용한 데이터 수집 시스템 개발.업계의 컴퓨터, 63(3): 181 ~192, 2012.[1] 도이:10.1016/j.compind.2011.09.004