Un sistema di acquisizione dati è un sistema di misura elettronico realizzato per monitorare, registrare ed eventualmente post-elaborare le misure di una o più grandezze fisiche.
Nella pratica i sistemi d’acquisizione possono essere composti da molte apparecchiature. Infatti, è spesso necessario adattare i segnali dei trasduttori agli ingressi dei strumenti registratori, questo attraverso un circuito di condizionamento del segnale.
Nella pratica i sistemi d’acquisizione possono essere composti da molte apparecchiature. Infatti, è spesso necessario adattare i segnali dei trasduttori agli ingressi dei strumenti registratori, questo attraverso un circuito di condizionamento del segnale.
Registrazione analogica e digitale
Storicamente, i primi sistemi d’acquisizione dati si basavano su tecnologia analogica, e i dati finivano registrati in questo formato su plotter elettromeccanici oppure su nastri magnetici.
Oggi la registrazione analogica su nastri è scomparsa, mentre è ancora in uso la registrazione analogica cartacea, come nei sismografi.
Lo sviluppo dell’elettronica ha portato alla diffusione di realizzazioni basate sui processori e sull’elaborazione digitale dei segnali, tanto che oggi la maggior parte dei sistemi d'acquisizione si basano su queste tecnologie.
Tutti questi sistemi dispongono di proprie memorie RAM, necessarie per il funzionamento del processore.
La memoria destinata a contenere i dati si basa su memorie di tipo magnetico come gli hard-disk, o su memore elettroniche come le pen-drive.
I sistemi d’acquisizione più sofisticati sono dotati di software evoluti per l’elaborazione in tempo reale dei risultati delle misure. In particolare, nel campo delle misure acustiche, vibrazionali ed elettromagnetiche vengono usati sistemi che integrano le funzioni di un potente analizzatore di spettrino.
La struttura più semplice di un sistema d'acquisizione digitale si può ridurre a 5 blocchi:
Storicamente, i primi sistemi d’acquisizione dati si basavano su tecnologia analogica, e i dati finivano registrati in questo formato su plotter elettromeccanici oppure su nastri magnetici.
Oggi la registrazione analogica su nastri è scomparsa, mentre è ancora in uso la registrazione analogica cartacea, come nei sismografi.
Lo sviluppo dell’elettronica ha portato alla diffusione di realizzazioni basate sui processori e sull’elaborazione digitale dei segnali, tanto che oggi la maggior parte dei sistemi d'acquisizione si basano su queste tecnologie.
Tutti questi sistemi dispongono di proprie memorie RAM, necessarie per il funzionamento del processore.
La memoria destinata a contenere i dati si basa su memorie di tipo magnetico come gli hard-disk, o su memore elettroniche come le pen-drive.
I sistemi d’acquisizione più sofisticati sono dotati di software evoluti per l’elaborazione in tempo reale dei risultati delle misure. In particolare, nel campo delle misure acustiche, vibrazionali ed elettromagnetiche vengono usati sistemi che integrano le funzioni di un potente analizzatore di spettrino.
La struttura più semplice di un sistema d'acquisizione digitale si può ridurre a 5 blocchi:
Il trasduttore che trasforma una grandezza fisica in una grandezza elettrica
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Il circuito di condizionamento che amplifica, filtra e standardizza il segnale fornito dal trasduttore, rendendo disponibile all’ADC segnali standard
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Il Sample and hold (Campiona e mantieni) che "blocca" il valore del segnale analogico ad una frequenza nota (frequenza di campionamento,"fc"), rendendolo disponibile alla conversione.
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Analog to digital converter (ADC) è il convertitore che converte il segnale analogico in una stringa binaria
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L'elaboratore è colui che elabora il dato fornito dall'ADC
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Sistemi multicanale
La quasi totalità dei sistemi d'acquisizione è progettata per registrare contemporaneamente più misure. Ciò nasce dall'esigenza degli utilizzatori di mettere in relazione tra loro diverse grandezze, in modo da ricavare le relazioni esistenti tra gli elementi che compongono l'oggetto dell'analisi.
Questi sistemi vengono realizzati creando diverse catene di misura che hanno in comune il medesimo strumento di registrazione (l'acquisitore). Quest'ultimo è in grado di ricevere i vari segnali e collegarli a linee di registrazione indipendenti chiamate canali; pertanto questi sistemi sono definiti sistemi multicanale.
Nel caso più comune, le catene di misura confluiscono tutte nel medesimo strumento di registrazione, che in varia misura integra i vari blocchi.
La quasi totalità dei sistemi d'acquisizione è progettata per registrare contemporaneamente più misure. Ciò nasce dall'esigenza degli utilizzatori di mettere in relazione tra loro diverse grandezze, in modo da ricavare le relazioni esistenti tra gli elementi che compongono l'oggetto dell'analisi.
Questi sistemi vengono realizzati creando diverse catene di misura che hanno in comune il medesimo strumento di registrazione (l'acquisitore). Quest'ultimo è in grado di ricevere i vari segnali e collegarli a linee di registrazione indipendenti chiamate canali; pertanto questi sistemi sono definiti sistemi multicanale.
Nel caso più comune, le catene di misura confluiscono tutte nel medesimo strumento di registrazione, che in varia misura integra i vari blocchi.
I sistemi multicanale si distinguono in due grandi categorie:
I vari segnali analogici terminano ognuno in un proprio convertitore analogico/digitale, che provvede con i tempi propri alla conversione digitale. L'elaboratore, secondo la velocità di campionamento richiesta, preleva uno alla volta il segnale in digitale.
Sono più costosi e normalmente dispongono di pochi canali, in compenso possono fare letture rapide (alta velocità di campionamento) e sono normalmente più precisi.
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I vari segnali analogici terminano ai vari ingressi di un unico circuito elettronico (il multiplexer), che dirige alternativamente un segnale analogico per volta verso l'unico convertitore presente. L'elaboratore controlla la gestione del multiplexer ed estrae ed acquisisce i segnali una volta convertiti in digitale.
Sono limitati nella velocità di campionamento (specie se viene assicurata una buona precisione di misura), ma possono disporre di centinaia di canali di registrazione a costi limitati.
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