Veri edinimi

Veri edinimi gerçek dünyanın fiziksel koşullarını ölçen ve elde edilen örnekleri bilgisayar tarafından manipüle edilebilen dijital sayısal sonuçlara dönüştüren sinyalleri örneklendirme sürecidir. Veri edinim sistemleri DAS VEYA DAQ ile kısaltılmıştır. Genellikle analog dalga formlarını işlemek için dijital değere dönüştürür.

Veri edinme sisteminin bileşenleri şunları içerir:

• Fiziksel parametreleri elektrik sinyallerine çeviren sensörler.
• Sensör sinyallerini dijital değerlere dönüştürülebilen bir forma dönüştüren sinyal şartlandırma devresi.
•  Şartlı sensör sinyallerinin dijital değerlere dönüştürülmesi için analog-dijital dönüştürücüler.

Dijital Veri Edinim Sistemi Blok Diyagramı

Veri edinim uygulamaları genellikle Assamly, Basic, C, C++, C#, Fortran, Java, LabVIEW, Lisp, Pascal gibi çeşitli genel amaçlı programlama dilleri kullanılarak, geliştirilen yazılım programları tarafından kontrol edilir. Bağımsız veri edinim sistemleri genellikle veri kaydediciler olarak adlandırılır.

Ayrıca farklı donanım ekipmanlarından veri edinmek için gerekli tüm araçları sağlayan açık kaynaklı yazılım paketleri de bulunmaktadır. Bu araçlar, karmaşık deneylerin hızlı, esnek ve uyarlanabilir yazılım gerektiren bilimsel topluluklardan gelmektedir. Bu paketler genellikle kişisel uyumluluğa sahip olmakla birlikte, Maksimum Entegre Veri Edinim Sistemi gibi daha genel DAQ paketi kolayca düzenlenebilir ve dünya çapında birkaç fizik deneyinde kullanılır.

Tarihçe

1963 yılında, IBM veri toplama konusunda uzmanlaşmış bilgisayarlar üretti. Bunlara IBM 7700 Veri Edinim Sistemi ve bunun halefi olan IBM 1800 Veri Edinim ve Kontrol Sistemi dahildir. Bu pahalı özel sistemler 1974'te Tecmar / Scientific Solutions Inc. tarafından üretilen genel amaçlı S-100 bilgisayarlar ve veri edinim kartları ile aşılmıştır. 1981'de IBM, IBM Kişisel Bilgisayar ve Bilimsel Çözümler ürününü ilk PC veri edinim ürünleriyle piyasaya sundu.

Yöntembilim (metodoloji)

Kaynaklar ve sistemler

Veri edinimi, ölçülecek fiziksel fenomen veya fiziksel özellik ile başlar. Bunun örnekleri arasında sıcaklık,ışık yoğunluğu, gaz basıncı, sıvı akışı ve kuvvet bulunur. Ölçülecek fiziksel özellik türüne bakılmaksızın, ölçülecek olan fiziksel durum önce bir veri edinim sistemi tarafından örneklenebilen birleşik bir forma dönüştürülmelidir. Bu tür dönüşümleri gerçekleştirme görevi, sensörler adı verilen cihazlara uygulanır. Veri edinim sistemi, gerçek dünyadaki şeylerin fiziksel özelliklerini ölçmenizi veya kontrol etmenizi sağlayan bir yazılım ve donanım koleksiyonudur. Tam bir veri edinim sistemi DAQ donanımı, sensörler ve akuatörler, sinyal düzenleme donanımı ve DAQ yazılımı çalıştıran bir bilgisayardan oluşur.

Bir tür dönüştürücü olan sensör, bir fiziksel özelliği karşılık gelen bir elektrik sinyaline dönüştüren bir cihazdır (Örneğin, gerinim ölçer, termistör). Farklı özellikleri ölçmek için bir satın alma sistemi, bu özellikleri algılamak için uygun sensörlere bağlıdır. Dönüştürücüden gelen sinyal, kullanılan DAQ donanımı için uygun değilse sinyal denetimi gerekli olabilir. Çoğu durumda sinyalin filtrelenmesi veya yükseltilmesi gerekebilir. Sinyal koşullandırma için çeşitli diğer örnekler köprü tamamlama, sensöre akım veya voltaj uyarımı, izolasyon, doğrusallaştırma olabilir. İletim amacıyla,gürültüye daha duyarlı olan tek uçlu analog sinyaller, diferansiyel sinyallere dönüştürülebilir. Dijitalleştirildikten sonra sinyal, aktarım hatalarını azaltmak ve düzeltmek için kodlanabilir.

DAQ donanım

DAQ donanımı, genellikle sinyal ve bir PC arasındaki arabirimdir. Anakartta bilgisayarın portlarına (paralel, seri, USB vb.) veyayuvalara bağlı kartlara (S-100 veri yolu, AppleBus, ISA, MCA, PCI,PCI-E, vb.) bağlanabilecek modüller şeklinde olabilir. Genellikle bir PCI kartın arkasındaki boşluk gerekli tüm bağlantılar için çok küçük olduğundan harici bir koparma kutusu gereklidir. Bu kutu ve PC arasındaki kablo, birçok kablo ve gerekli ekranlama nedeniyle pahalı olabilir.

DAQ kartları genellikle çoklu bileşenler (çoklayıcı, ADC, DAC, TTL-IO, yüksek hız sayaçları, RAM) içerir. Bunlara bir hat üzerinden, küçük programlar çalıştıracak bir mikro denetleyici tarafından erişilebilir. Bir denetleyici, basit bir yoklama döngüsü ile engellemek için izin verildiği haliyle, bir sabit kablolu mantıktan daha esnek ancak bir CPU'dan ucuzdur. Örneğin: Bir tetikleyiciyi beklemek, ADC'yi başlatmak, zaman bakmak, ADC'nin bitmesini beklemek, değeri RAM'a taşımak, çoklayıcı çevirmek, TTL girişi almak, DAC'nin voltaj rampası ile ilerlemesine izin vermek.

DAQ aygıt sürücüleri

DAQ aygıt sürücülerinin bir PC ile çalışabilmesi için DAQ aygıt sürücülerine ihtiyaç vardır. Aygıt sürücüsü, çeşitli programlama ortamlarında kullanıcı uygulamalarını geliştirmeye yönelik API'yı ortaya çıkarırken, düşük düzeyli kayıt yazar ve donanım üzerinde okuma gerçekleştirir.

Giriş aygıtları

• 3D tarayıcı
• Analogtan dijitale dönüştürücü
• Zamandan dijitale dönüştürücü

Donanım

• Bilgisayarla Otomatik Ölçüm ve Kontrol (CAMAC)
• Endüstriyel Ethernet
• Endüstriyel USB
• Enstrümantasyon için LAN uzantıları
• NİM
• PowerLab
• Gereçleri için PCI uzantıları
• VMEbus
• VXİ

DAQ yazılımı

Özel DAQ yazılımı DAQ donanımı ile birlikte verilebilir. Büyük ölçekli veri edinim sistemleri oluşturmak için kullanılan yazılım araçları EPICS'i içerir. DAQ uygulamaları oluşturmak için kullanılan diğer programlama ortamları arasında merdiven mantığı, Visual C++, Visual Basic, LabVIEW ve MATLAB bulunur.

Ayrıca bunlara bakınız:

• LabChart
• MİDAS

Konuyla ilgili yayınlar

• Simon McBeath (2002). Competition Car Data Logging: A Practical Handbook. J. H. Haynes & Co. ISBN 1-85960-653-9. 
• Simon S. Young (2001). Computerized Data Acquisition and Analysis for the Life Sciences. Cambridge University Press. ISBN 0-521-56570-7. 
• W. R. Leo (1994). Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer. ISBN 3-540-57280-5. 
• Charles D. Spencer (1990). Digital Design for Computer Data Acquisition. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37199-6. 
• B.G. Thompson & A. F. Kuckes (1989). IBM-PC in the laboratory. Cambridge University Press. ISBN 0-521-32199-9. 
• Buddy Fey (1996). Data Power: Using Racecar Data Acquisition. Towery Pub. ISBN 1-881096-01-7. 
• Francesco Fornetti (2013). Instrumentation Control, Data Acquisition and Processing with MATLAB. Explore RF Ltd. ISBN 978-0957663503. 
• Tomaž Kos, Tomaž Kosar, and Marjan Mernik. Development of data acquisition systems by using a domain-specific modeling language. Computers in Industry, 63(3):181–192, 2012. [1] DOI:10.1016/j.compind.2011.09.004

Ayrıca bakınız

• Kara kutu
• Veri kaydedici
• Veri depolama aygıtı
• Sensör
• Sinyal işleme
• Dönüştürücü

Dış bağlantılar

• (Yazılım) görsel DAQ - Analytics Bağlama DAQ Sistemleri için Platform19 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Şeyler Bağlayan İnternet (Yazılım) DAS VERİ Bulut Platformu20 Ağustos 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.