Sistem achiziții de date

Un sistem de achizitii de date are in compunerea sa un multiplexor(MUX), un amplificator de instrumentatie (A.I.), un circuit de esantionare/memorare (S/H) si un convertor analogic- digital (CAD sau CAN (analogic-numeric)).

SISTEME DE ACHIZITIE DE DATE.

Generalitati si Clasificari ale sistemelor de achizitii de date (SAD)

Sistemele de achizitie de date sunt sisteme complexe de supraveghere a unor procese in care intervin, de regula, mai multe marimi fizice. Ele realizeaza prelevarea, prin intermediul unor traductoare adecvate, de semnale analogice sau numerice (in functie de natura traductorului), in scopul memorarii, transmiterii sau prelucrarii informatiei achizitionate.

Memorarea poate fi facuta direct sau dupa prelucrarea datelor, pe intervale de timp mai lungi, medii sau scurte.

Transmiterea datelor e necesar a fi facuta pe distante mai lungi sau mai scurte.

Prelucrarea informatiei poate consta in operatii simple (comparari), pâna la prelucrari matematice complicate (integrari, diferentieri, medieri, calcul de transformate Fourier, etc.). Scopul prelucrarii difera de la caz la caz: comanda unui proces (industrial, militar, de cercetare), sau numai informare asupra evolutiei procesului prin vizualizarea datelor.

Operatia cea mai importanta este conversia analog  numerica, realizata cu unul sau mai multe circuite. In functie de tipul aplicatiei mai pot fi necesare si alte circuite analogice de prelucrare.

Configuratia si tipurile de circuite utilizate intr-un sistem de achizitie de date  SAD  depind de o serie de factori:

- rezolutia si precizia cu care se cere realizarea conversiei A/N;

- numarul de canale analogice investigate;

- frecventa de esantionare pe fiecare canal;

- capacitatea sistemului de prelucrare in timp real a datelor;

- necesitatea conditionarii (adaptarii) semnalului analogic de intrare.

Datele achizitionate pot fi:

- analogice (tensiuni, curenti  continue sau alternative) si reprezinta, de regula, iesirile unor traductoare ce supravegheaza marimile care intervin in procesul condus;

- numerice, provenind de la traductoare cu iesire numerica sau de la alte echipamente implicate in desfasurarea procesului.

SAD va fi prevazut deci cu un numar corespunzator de intrari adecvate acestor date:

- intrari analogice;

- intrari numerice.

Alta operatie frecvent intâlnita in SAD este esantionarea si memorarea temporara a esantioanelor prelevate. Frecventa de esantionare se stabileste in functie de:

- spectrul de frecventa al semnalelor de intrare;

- viteza de lucru a convertorului A/N;

- precizia impusa procesului de prelucrare.

O frecventa minima si care permite determinarea parametrilor statistici ai semnalului este dublul frecventei maxime din spectrul acestui semnal. Daca se cere ca esantioanele prelevate sa reprezinte cu suficienta precizie un semnal continuu de la intrare, fara a mai calcula valori intermediare esantioanelor prelevate, frecventa de esantionare trebuie sa fie de cel putin 8&10 ori mai mare decât frecventa celei mai inalte armonici. Perioada de esantionare nu poate fi mai mica decât timpul de conversie.

Inaintea esantionarii, semnalele analogice sunt supuse unor operatii de adaptare cu sistemul de prelucrare, numite generic conditionare. Acestea pot fi:

- amplificare/atenuare cu câstig programabil;

- amplificare cu izolare galvanica;

- comutare automata a intervalelor de masurare;

- compresie logaritmica;

- filtrare;

- conversie tensiune - frecventa;

- conversie curent  tensiune.

Clasificari ale sistemelor de achizitie de date:

1. Dupa conditiile de mediu in care lucreaza:

- sisteme destinate unor medii favorabile (laborator),

- SAD destinate utilizarii in conditii grele de lucru (echipamente militare, instalatii telecomandate, anumite procese industriale, etc.).

2. Dupa numarul de canale supravegheate:

- monocanal, cu una din variantele:

- numai circuite pentru conversia directa a semnalului;

- preamplificator urmat de circuitele de conversie;

- preamplificator, circuite de esantionare-memorare, urmate de circuite de conversie;

- preamplificator, circuite de conditionare a semnalului si una din variantele anterioare;

- SAD multicanal in una din variantele:

- cu multiplexarea iesirilor unor convertoare analog-numerice, fiecare convertor corespunzând unui canal;

- cu multiplexarea intrarilor circuitelor de esantionare-memorare (S/H  sample and hold engl.);

- sisteme de achizitie destinate multiplexarii semnalelor de nivel scazut.

Circuitele de esantionare si memorare reprezintã mijlocul prin care se poate realiza primul pas în conversia datelor - discretizarea.