Apa Itu Akuisisi Data – Dengan berkembangnya industri dan arsitektur di era sekarang ini.
Sistem akuisisi data merupakan bagian dari sistem proses yang diperlukan untuk memudahkan dan mencapai kecepatan dan ketepatan pengendalian saat membantu manusia dalam memecahkan masalah di berbagai bidang.
Nah, untuk anda yang saat ini sedang mencari tahu tentang apa itu akuisisi data dan apa saja manfaatnya. Maka, berikut akan kami berikan contoh beserta pengertiannya.
Adapun informasi lengkapnya adalah sebagai berikut ini.
Apa Itu Akuisisi Data
Prinsip kerja sistem akuisisi data adalah mengumpulkan data fisik dari objek tertentu, menangkap data tersebut oleh sensor, dan kemudian melakukan pemrosesan data, yaitu mengubah sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital, sehingga menghasilkan nilai tertentu dalam bentuk angka dan grafik.
Sejarah Akuisisi Data
Pada tahun 1963, IBM memproduksi komputer yang didedikasikan untuk pengumpulan data. Ini termasuk sistem akuisisi data IBM 7700 dan penerusnya, sistem akuisisi dan kontrol data IBM 1800.
Pada tahun 1974, komputer serba guna S100 dan kartu akuisisi data yang diproduksi oleh Tecmar Solutions/Scientific Inc melebihi biaya sistem khusus ini. Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan IBM Personal Computer dan Scientific Solutions memperkenalkan produk akuisisi data PC pertama.
Sistem akuisisi data mengubah ukuran sistem sumber data menjadi bentuk sinyal digital dan diproses oleh komputer. Pemrosesan komputer dan kontrol proses memungkinkan perangkat lunak aplikasi untuk akuisisi data.
Konfigurasi suatu sistem akuisisi data dapat dilihat dari jumlah sensor atau kanal yang digunakan, kecepatan pemrosesan data, dan letak setiap komponen pada sistem akuisisi data.
Menggunakan COMEDI memungkinkan program yang sama berjalan di sistem operasi yang berbeda, seperti Linux dan Windows.
Perangkat lunak khusus untuk membangun sistem akuisisi data berskala besar, termasuk epik. Lingkungan pemrograman grafis termasuk logika tangga, Visual C++, Visual Basic, MATLAB, dan LabVIEW
Rangkaian pengkondisi sinyal digunakan untuk mengubah sinyal sensor menjadi bentuk yang dapat diubah menjadi nilai digital. Konverter analog-ke-digital yang mengubah sinyal sensor yang dikondisikan menjadi nilai digital.
Aplikasi akuisisi data dikendalikan oleh program perangkat lunak yang dikembangkan menggunakan berbagai bahasa pemrograman tujuan umum (misalnya, BASIC, C, Fortran, Java, Lisp, Pascal).
COMEDI adalah open source API (antarmuka pemrograman aplikasi) yang digunakan oleh aplikasi untuk mengakses dan mengontrol perangkat keras akuisisi data.
Pengertian Akuisisi Data
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai sistem yang mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, memprosesnya untuk menghasilkan data yang dibutuhkan.
Jenis dan metode yang dipilih umumnya dirancang untuk menyederhanakan setiap langkah yang dilakukan selama proses berlangsung.
Sistem akuisisi data biasanya dibentuk sedemikian rupa sehingga sistem tersebut digunakan untuk mengambil, mengumpulkan dan menyimpan data dalam bentuk yang siap untuk diproses lebih lanjut.
Abstrak
Sistem akuisisi data mengubah kuantitas fisik sumber data menjadi bentuk sinyal digital dan diproses oleh komputer. Pemrosesan komputer dan kontrol proses memungkinkan perangkat lunak aplikasi untuk akuisisi data.
Konfigurasi sistem akuisisi data dapat dilihat dari jumlah sensor atau kanal yang digunakan, kecepatan pemrosesan data, dan letak berbagai komponen.
sistem akuisisi data.
Pendahuluan
Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai sistem yang mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, memprosesnya untuk menghasilkan data yang dibutuhkan.
Jenis dan metode yang dipilih umumnya dirancang untuk menyederhanakan setiap langkah yang dilakukan selama proses berlangsung.
Sistem akuisisi data biasanya dibentuk sedemikian rupa sehingga sistem tersebut digunakan untuk mengambil, mengumpulkan dan menyimpan data dalam bentuk yang siap untuk diproses lebih lanjut.
Gambar 1 menunjukkan diagram blok sistem akuisisi data.
Perkembangan Sistem Akuisisi Data
Pengolahan data awal sebagian besar dilakukan secara manual oleh manusia, sehingga perubahan besaran fisika pada saat itu merupakan besaran yang dapat langsung diamati oleh indra manusia.
Selain itu, dengan kemampuan teknis medan listrik, kuantitas fisik yang diukur diubah menjadi sinyal listrik sebagai data, dan kemudian data tersebut ditampilkan dalam bentuk penyimpangan penunjuk, pendaran pada layar tampilan, perekam xy, dll.
Dengan kemajuan teknologi digital dan komputer, sistem akuisisi data berkembang pesat. Hari ini, akuisisi data mengubah kuantitas fisik sumber data menjadi bentuk sinyal digital dan diproses oleh komputer.
Pemrosesan komputer dan kontrol proses memungkinkan perangkat lunak aplikasi untuk akuisisi data. Perangkat lunak menawarkan harapan bahwa proses akuisisi data dapat dengan mudah diubah sesuai kebutuhan.
Gambar 2 menunjukkan proses pengumpulan data dengan menggunakan komputer.
Fungsi Blok Sistem Data
Fungsi masing-masing blok dalam sistem adalah:
- Transducer: Fungsinya untuk mengubah besaran fisis yang terukur menjadi bentuk sinyal listrik.
- Amp: Digunakan untuk meningkatkan amplitudo sinyal yang dihasilkan oleh sensor.
- LPF: Bandwidth pita frekuensi sinyal listrik yang digunakan untuk membatasi data pengukuran.
- S/H: Digunakan untuk menjaga amplitudo sinyal analog konstan selama konversi analog-ke-digital.
- A/D: Fungsi yang mengubah kuantitas analog menjadi representasi numerik.
- D/A: Fungsi yang mengubah kuantitas numerik menjadi sinyal analog.
- Komputer: Digunakan untuk memproses data dan mengontrol proses.
Dalam konfigurasi saluran tunggal, komputer bertindak sebagai pemroses data dan pengontrol amplifikasi sinyal.
1. Konfigurasi Sistem Akuisisi Data
Konfigurasi sistem akuisisi data sangat bergantung pada jenis dan jumlah sensor serta teknologi pemrosesan yang digunakan.
Konfigurasi ini dapat dilihat dari jumlah sensor atau kanal yang digunakan, kecepatan pemrosesan data, dan letak setiap komponen pada sistem akuisisi data.
2. Sistem kanal tunggal
Sistem saluran tunggal, juga dikenal sebagai sistem akuisisi data sederhana, ditunjukkan pada Gambar 3.
3. Sistem Kanal Banyak
Ada tiga pendekatan untuk membangun sistem akuisisi data dengan banyak sensor. Perbedaan utama antara ketiga jenis ini bergantung pada lokasi multiplexer dalam sistem.
Sistem pertama menempatkan multiplexer di ujung depan, sehingga sinyal analog melalui proses seleksi masuk ke saluran.
Cara kedua pasang multiplexer setelah di sample sinyal lalu tahan, cara kedua lebih bagus dari cara pertama.
Metode ketiga adalah metode terbaik, tetapi dengan mengimplementasikan setiap saluran memiliki A/D sendiri, sistem menjadi lebih mahal daripada metode sebelumnya.
Gambar 4 menunjukkan sistem multi-saluran untuk pendekatan ketiga.
4. Sistem Berkecepatan Tinggi
Kecepatan suatu sistem akuisisi data yang menggunakan komputer digital sebagai pengolah data ditentukan oleh proses pengubahan sinyal analog menjadi digital.
Untuk mempercepat akuisisi data, konverter analog-ke-digital berkecepatan tinggi yang disebut FLASH A ke D sering digunakan.
Jika Anda masih ingin mempercepat akuisisi, Anda dapat menggunakan teknik yang ditunjukkan pada Gambar 5.
Metode ini menggunakan dua A/D yang bekerja secara bergantian.
5. Sistem Akuisisi Jarak Jauh
Sistem akuisisi data di mana komponen akuisisi dan pemrosesan data terletak berjauhan membutuhkan media untuk melakukan perjalanan antara dua subsistem.
Keadaan ini membutuhkan sistem penyimpanan bertenaga baterai sebagai penampung sementara, sistem penyimpanan seperti ini disebut sistem penyimpanan RAMPACK.
Data yang diambil disimpan dalam memori RAMPACK, yang terletak di bawah komputer pengolah data.
Sistem lain menggunakan sistem komunikasi dimana data diperoleh oleh sensor jarak jauh dari komputer dan kemudian dikirim melalui saluran komunikasi. Jika saluran komunikasi adalah sistem analog, diperlukan komponen yang disebut modem.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, dapat langsung dipasang pada jack terminal saluran untuk mengirimkan data melalui jaringan ISDN, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Metodologi Akuisisi Data
1. Sumber data
Akuisisi data dimulai dengan fenomena fisik atau sifat fisik yang akan diukur. Contohnya adalah suhu, intensitas cahaya, tekanan udara, aliran fluida dan gaya.
Terlepas dari jenis properti fisik yang akan diukur, keadaan fisik yang harus diukur terlebih dahulu harus diubah menjadi bentuk terintegrasi yang dapat diambil sampelnya oleh sistem akuisisi data.
Tugas membuat perubahan ini jatuh ke alat sensorik.
2. Sensor
Sensor adalah transduser, perangkat yang mengubah sifat fisik menjadi sinyal listrik yang sesuai (seperti tegangan atau arus) atau dalam kebanyakan kasus sifat listrik yang sesuai yang dapat dengan mudah diubah (seperti resistansi atau kapasitansi) menjadi sinyal listrik. .
Kemampuan sistem akuisisi data untuk mengukur properti yang berbeda bergantung pada keberadaan sensor yang sesuai untuk mendeteksi berbagai properti yang diukur.
Ada sensor khusus untuk setiap aplikasi. Sistem DAQ juga menggunakan berbagai teknik pengkondisian sinyal untuk secara substansial memodifikasi berbagai sinyal listrik menjadi tegangan yang kemudian didigitalkan menggunakan konverter analog-ke-digital (ADC).
3. Sinyal
Sinyal ini dapat berupa digital (terkadang disebut sinyal logika) atau analog, bergantung pada sensor yang digunakan. Pengkondisian sinyal mungkin diperlukan jika sinyal dari sensor tidak cocok untuk perangkat keras DAQ yang digunakan.
Sinyal mungkin perlu diperkuat, disaring atau didemodulasi. Berbagai contoh pengkondisian sinyal lainnya dapat berupa penyelesaian jembatan, memberikan eksitasi arus atau tegangan ke sensor, isolasi, linierisasi.
Sinyal analog ujung tunggal, yang lebih rentan terhadap noise, dapat diubah menjadi sinyal diferensial untuk keperluan transmisi. Setelah didigitalkan, sinyal dapat dikodekan untuk mengurangi dan memperbaiki kesalahan transmisi.
4. DAQ hardware
Biasanya pada antarmuka antara sinyal dan PC. Itu bisa berupa modul yang terhubung ke port komputer (paralel, serial, USB, dll.) Atau terhubung ke slot (bus S-100, bus Apple, ISA, MCA, PCI, PCI-E, dll.) pada motherboard .
Seringkali ruang di bagian belakang kartu PCI terlalu kecil untuk semua koneksi yang diperlukan, sehingga diperlukan kotak sambungan eksternal. Kabel antara kotak dan PC bisa jadi mahal karena tingginya jumlah kabel dan kebutuhan akan pelindung.
Kartu DAQ biasanya berisi beberapa komponen (Multiplexer, ADC, DAC, TTL-IO, High Speed Timer, RAM). Mikrokontroler dapat mengaksesnya melalui bus, dan mikrokontroler dapat menjalankan program kecil.
Pengontrol ini lebih fleksibel daripada logika bawaan, tetapi lebih murah daripada CPU, menjadikannya ideal untuk blok dengan loop pemungutan suara sederhana.
Misalnya: tunggu pemicu, mulai ADC, amati waktu, tunggu ADC selesai, pindahkan nilai ke RAM, sakelar multiplexer, dapatkan input TTL, pertahankan DAC di ramp.
Logika yang dapat dikonfigurasi ulang sering digunakan untuk mencapai kecepatan tinggi untuk tugas tertentu dan menggunakan prosesor sinyal digital setelah akuisisi data untuk mendapatkan beberapa hasil.
Koneksi tetap dengan PC, mudah dikompilasi dan di-debug. Housing berdesain modular dengan slot di dalam bus dapat diperluas sesuai kebutuhan pengguna.
Tidak semua perangkat keras DAQ harus terhubung secara permanen ke PC untuk dijalankan, seperti perekam pintar dan osiloskop yang berdiri sendiri, yang dapat dioperasikan dari PC, tetapi keduanya dapat beroperasi sepenuhnya secara mandiri.
5. DAQ software
Dalam akuisisi data, perangkat keras DAQ harus digunakan bersama dengan PC. Driver perangkat melakukan kecepatan tulis dan baca register yang rendah pada perangkat perangkat keras.
Mengekspos sementara API standar untuk mengembangkan aplikasi pengguna. Standar API seperti COMEDI memungkinkan aplikasi pengguna yang sama untuk berjalan di sistem operasi yang berbeda, misalnya aplikasi pengguna yang berjalan di Windows juga dapat berjalan di Linux dan BSD.
Elemen Penunjang Sistem Akuisisi Data
1. Tranduser
Sebenarnya, ada banyak contoh sensor yang digunakan dalam sistem akuisisi data, seperti sensor perpindahan fisik, sensor kelembaban, termokopel, akselerometer, takometer, sensor pengukur regangan, dan lainnya.
Spesifikasi sensor yang penting adalah kecepatan, akurasi, dan keandalan.
2. Operational Amplifier
Tegangan atau arus yang dihasilkan oleh sensor biasanya sangat kecil. Sementara itu, komponen konverter A/C yang digunakan dalam sistem akuisisi data beroperasi pada skala penuh, seperti 0 hingga 5 volt, -5 hingga +5 volt, 0 hingga 10 volt, dll., Tergantung pada mode input dan spesifikasi komponen. digunakan.
Oleh karena itu, kita memerlukan apa yang disebut rangkaian pengkondisian sinyal untuk memperkuat sinyal keluaran dari sensor yang cukup untuk diumpankan ke konverter A/D.
Sirkuit pengkondisian sinyal menggunakan apa yang disebut OP AMP (Penguat Operasional).
3. Instrumentation Amplifier
Penguat instrumentasi diperlukan ketika data analog yang diperoleh akan ditransmisikan dalam jarak yang cukup jauh dan juga untuk mengurangi interferensi jika ada.
Karakteristik penting dari amplifier instrumentasi adalah apa yang disebut rasio penolakan mode-umum (CMRR) yang tinggi, impedansi masukan yang tinggi, dan penguatan yang dapat diprogram.
4. Isolator
Sebagai isolator antara sumber sinyal dan sistem akuisisi data, diperlukan transformator isolasi, isolator optik, atau serat optik.
5. Rangkaian Fungsi Analog
Untuk fungsi tetap, rangkaian analog adalah lebih mudah dan lebih masa nyata daripada rangkaian pemproses digital.
Fungsi yang dicipta menggunakan rangkaian analog termasuk pengganda, pembahagi, penambah, penola dan fungsi tak linear yang lain.
6. Multiplekser Analog
Jika sinyal analog yang akan diproses berasal dari berbagai sumber, atau dari saluran komunikasi yang sama, melewati konverter tunggal, multiplekser analog diperlukan untuk memasangkan dan mengelola sinyal.
7. Rangkaian Sample-and-Hold
Sirkuit sampel dan tahan diperlukan karena dalam beberapa kasus sinyal analog berubah sangat cepat, dan diperlukan waktu tertentu untuk mengubah sinyal dari analog ke digital, dan konverter A/D tidak dapat mendigitalkan input analog dengan sangat cepat.
Oleh karena itu, perubahan sinyal input yang cukup besar selama konversi dapat menyebabkan kesalahan yang cukup besar.
8. Analog-to-Digital Converter
Konverter A/D mengubah data analog menjadi data digital yang setara. Spesifikasi utama untuk konverter A/D mencakup akurasi absolut dan relatif, linearitas, resolusi, kecepatan konversi, stabilitas, tidak ada kode yang hilang, dan nilai komponen.
Hal-hal terkait lainnya termasuk batasan tegangan keluaran, keluaran kode digital, teknologi antarmuka, multiplekser internal, rangkaian pengkondisi sinyal dan memori.
9. Digital-to-Analog Converter
Data yang diproses diproses secara digital, disimpan, dan bahkan ditransmisikan.
Konversi dari bentuk digital kembali ke bentuk analog dilakukan dengan konverter D/A.
10. Prosesor Data Digital
Prosesor secara digital memproses hasil konversi konverter A/D.
11. Filter
Untuk menghilangkan noise yang ada, digunakan boost untuk melewatkan sinyal dengan frekuensi yang diinginkan dan menekan frekuensi lainnya. Filter dapat diimplementasikan dalam perangkat keras atau perangkat lunak.
Pertanyaan Penting Dalam Pendidikan
- Jelaskan sejarah Akuisisi Data?
- Kemukakan fungsi setiap blog diagram Sistem akuisisi data?
- Jelaskan apa itu Sistem Akuisisi Data?
- Kemukakan Perbedaan konfigurasi kanal Tunggal dalam pengontrolan sinyal komputer?
- Jelaskan setiap perbedaan setiap fungsi elemen Penunjang embedded system?
