Sistemi di acquisizione dati

(la videolezione) Un sistema di acquisizione dati (DAS), spesso abbreviato in DAQ (dall'inglese Data Acquisition), è un sistema che serve per misurare parametri fisici del mondo reale, come temperatura, pressione, suono, o forza, e per convertirli in dati digitali che possono essere elaborati, analizzati e memorizzati da un sistema programmabile (un computer ad esempio).

Il processo di acquisizione dati si svolge in tre fasi principali:

Campionamento e Misurazione: I sensori o trasduttori convertono un fenomeno fisico in un segnale elettrico analogico (solitamente tensione o corrente).

Conversione del Segnale: Il segnale analogico viene condizionato (amplificato, filtrato) e poi convertito in un segnale digitale tramite un convertitore analogico-digitale (ADC).

Elaborazione e Memorizzazione: I dati digitali vengono trasferiti a un sistema programmabile, che li elabora, li visualizza e li salva per analisi future.

Un sistema DAQ è composto da diversi elementi hardware e software che lavorano in sinergia:

Trasduttori: Sono i dispositivi che percepiscono il fenomeno fisico da misurare. Esempi includono termocoppie per la temperatura, estensimetri per la forza e microfoni per il suono.

Condizionamento del Segnale: Questo stadio prepara il segnale dal sensore per la conversione. Può includere amplificazione per aumentare l'ampiezza del segnale debole, filtraggio per rimuovere il rumore o l'interferenza, e isolamento per proteggere il sistema da picchi di tensione.

Sistema programmabile: È il cuore del sistema. Il sistema programmabile (computer, microcontrollore, PLC, ecc.) che esegue il software di acquisizione dati, visualizzando i dati, memorizzandoli ed, eventualmente, inviandoli ad un server su Internet.

Il software è cruciale per il funzionamento del sistema. Permette di:

configurare i parametri di acquisizione (velocità di campionamento, canali attivi, etc.);

visualizzare i dati in tempo reale; salvare i dati su file in vari formati; analizzare i dati e applicare algoritmi matematici.

Parametri Chiave di un Sistema DAQ

Quando si sceglie un sistema DAQ, ci sono alcuni parametri tecnici fondamentali da considerare:

Risoluzione (Resolution): Misurata in bit, indica il numero di valori discreti in cui l'ADC può convertire il segnale analogico. Una risoluzione di 16 bit significa che il segnale può essere convertito in 65.536 valori (2¹⁶). Una risoluzione più alta garantisce una maggiore precisione.

Velocità di Campionamento (Sample Rate): Misurata in Hertz (Hz), indica quante volte al secondo il segnale analogico viene misurato. Una velocità di campionamento più alta cattura più dettagli del segnale, ma richiede una maggiore capacità di memoria. La velocità di campionamento minima per evitare la perdita di informazioni è definita dal Teorema di Nyquist, che afferma che la frequenza di campionamento deve essere almeno il doppio della frequenza massima del segnale che si desidera misurare.

Numero di Canali: Indica il numero di segnali che il sistema può misurare contemporaneamente.

Gamma di Tensione (Voltage Range): È il range di tensione che il sistema può misurare senza subire danni o perdere precisione.