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DAQ的魔力:從確保生產質量到預測運營失敗

作者:貿澤電子Mark Patrick時間:2019-04-30來源:電子產品世界收藏

眾所周知,數據采集()系統能夠采集有用的測量數據用于表征、監測或控制目的。這些系統可用于測量各種不同的物理參數,包括溫度、壓力、振動、聲音、電壓、電流、加速度、應變、光強度、轉速(RPM)和流速等等。此外,也可以根據系統收到的數據信息決定采取某些行動,例如可發出警報、停止生產線或只是簡單地打開燈。

本文引用地址:http://www.rylpcf.shop/article/201904/400111.htm

硬件的一些最重要應用包括維護生產設施的輸出質量,機器運行狀況以確定何時需要進行設備維護(從而避免可能造成嚴重影響成本的潛在停機時間)。這些應用的具體參數將決定對DAQ系統的分辨率、精度、通道數、以及速度等要求。

隨著制造和工業加工行業不斷提高效率水平,降低成本,并要求能夠持續地生產出更高質量的產品,需要使用多種不同傳感器來各種參數,這種需求推動了更先進的DAQ硬件和相關軟件的開發。同樣,管理燃油/供水的泵站或變電站公司不僅需要其設備的性能和狀態,還需要監控其站點設施內部的環境,以確保設備能夠保持在最佳運行條件。

根據所設想具體應用的特定要求,市場上現有各種各樣的解決方案可供考慮,從相對簡單的即插即用型數據記錄器到高度集成的多功能DAQ系統。在本文中,我們將依次討論這些不同類型的解決方案。

用于特定應用的緊湊型便攜式數據記錄儀

Advantech公司的系列包括不打開機箱即可安裝的DAQ模塊,用戶只需將其插入即可訪問采集的數據。這些模塊牢固可靠,完全能夠滿足工業應用要求,同時對于家用系統而言也價格合理,能夠簡化在具有USB功能的計算機上添加控制和測量功能的過程。該公司的USB-4716可提供16個單端/ 8個差分模擬輸入,具有16位分辨率,高達200kSPS吞吐量,16個數字I/O,一個用戶計數器和兩個16位模擬輸出。此外,由于它通過USB端口從計算機獲取電力,因此無需外部電源連接。

MonoDAQ的DAQ設備可與任何傳感器連接,能夠用于應變和結構載荷或加速度等機械測量,通過EtherCAT可將數據傳輸到PC上運行的功能強大且易于使用的DEWESoft DAQ軟件。MonoDAQ-E-STG隔離應變計放大器(isolated strain gauge amplifier)可以采用任何電橋配置、可編程激勵,并以極低噪聲從應變計和稱重傳感器(load cells)獲取數據。它具有100mV~50V的工作范圍和20mA的電流輸入(內部分流器)。與此相輔相成的是MonoDAQ-E-gMeter,這是一款一體化傳感器和DAQ設備,包含有極低噪聲的3軸MEMS加速度計,可用于橋梁或天線結構監測和地震測量。電源和信號可經由同一電纜傳輸,因而可應用在需要加速度監控的任何結構中。相比之下,MonoDAQ-E-ACC加速度傳感器放大器旨在實現更高精度振動測量,并可為集成的電子壓電(IEPE)傳感器提供完美信號調節,典型應用包括機器振動監測、軸承故障檢測和模態結構分析等等。

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圖1:MonoDAQ的e-gMeter。

Extech Instruments操作簡單的RHT35 USB濕度、溫度和氣壓數據記錄器能夠收集帶有日期/時間戳的信息,并可將最多48,000個讀數傳輸到PC(以PDF或電子表格格式)。它還包括一個8位置記錄器書簽、6種語言選項、可編程采樣間隔、可調節警報和密碼保護安全登錄等功能。同時,該公司的VB300是一個加速度力(G-force)記錄裝置,能夠測量和收集±18g測量范圍內的3軸沖擊和振動(加速度)讀數。它還可以記錄3軸加速度力和相關峰值,為運輸過程中監控貨運集裝箱等應用提供沖擊和振動的歷史記錄。該裝置具有USB接口,便于設置和數據下載,另外還配有磁化/螺栓固定安裝底座,一個3.6V鋰電池和兼容Windows的分析軟件。

Midé的Slam Stick產品是一款高速超便攜式可充電數據記錄儀,除壓力和溫度外,它還能夠測量所有三軸方向的加速度。這些設備采用USB或micro-USB端口進行動態配置、充電和下載數據。配置選項包括每次測量前的可調延遲時間、不同的測量持續時間和基于預先設定加速度值的觸發。該記錄儀具有非常輕的重量,足以使用雙面膠帶安裝固定,可用于能量收集系統的振動表征、模態測量和設備監測等。

集成的多功能DAQ系統

ADLINK的USB DAQ模塊具有易于連接的即插即用硬件/軟件,并具有非常高的性價比和便利性,但不會影響系統精度。該模塊包括USB-2405動態信號采集(DSA)USB模塊、USB-7230/7250隔離USB I/O模塊、USB-1210 DAQ模塊4-CH、USB-2401通用輸入USB DAQ模塊和USB-1901/1902/1903 8/16通道 16位250kSPS多功能USB DAQ模塊。ADLINK公司還提供廣泛的工業級計算機和PXI平臺,使客戶能夠針對音頻和振動應用選擇最適合的產品。該DSA模塊支持各種總線標準,專為機器狀態監測中的音頻、噪聲和振動測量應用而設計,具有高達432kSPS的采樣率,24位分辨率和IEPE信號調節功能,可為元件測試中的麥克風或加速度計提供高精度數據采集和無故障連接。每個單元都配有四個模擬輸入通道,每通道具有高達128kSPS的同步采樣速率。還具有軟件可選的交流或直流耦合輸入配置和內置高精度2mA激勵,以及非常低的溫度漂移。

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圖2:ADLINK 的USB-2401。

板載24位Σ-Δ型ADC可實現抗鋸齒(anti-aliasing)濾波,從而抑制調制器和帶外信號噪聲,并能夠提供奈奎斯特速率的可用信號帶寬,這些特性使得模塊適用于振動和聲學應用中的高動態范圍信號測量。它們支持數字和模擬觸發源以及靈活的觸發模式(包括后置、延遲、中間、門控和預觸發),無需后期處理即可實現高效的數據采集。

USB-2401是一款24位,4通道同步采樣通用輸入USB DAQ模塊,帶有集成的信號調節電路,可利用常見傳感器進行直接測量,如電流輸出傳感器、熱電偶、RTD、稱重傳感器(load cells)和應變計等。該模塊可以對各個通道進行編程以測量不同的信號類型,還配有可拆卸的旋入式端子,便于設備連接。其多功能支架可支持桌面、軌道或墻壁安裝。該DAQ適用于要求高分辨率和高精度的基本測量應用,既可用于實驗室研究和材料測試,也可用于工業環境的溫度測量。該DAQ模塊還包括一個免費的即用型軟件包U-test,無需任何編程即可測試所有關鍵功能。

Keysight的DAQ970A的目標定位是下一代DAQ系統,可提供更高的性能和更大的靈活性,同時保持與該公司廣受歡迎的34970A和34972A型號的兼容性。該系統能夠測量和轉換12種不同的輸入信號,例如用熱電偶、RTD和熱敏電阻測得的溫度,直流和交流電壓,2線和4線電阻,頻率和周期,電容和應變等等。其3插槽主架構具有內置6.5位數字DMM和信號調節功能,可加快測試開發時間。與其前代產品相比,DAQ970A具有2倍的掃描速度,能夠實現高達450通道/秒,速度提高了十倍。它可以測量非常低的電流范圍(1μAAC~100μAAC)和極高電阻(高達1,000MΩ),電壓、電流和電阻測量精度高達90%以上。DAQ970A還具有自動校準功能,可補償內部DMM。

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圖3:Keysight 的DAQ970A。

DAQ的未來前景

隨著工業自動化要求不斷提高,以及對基礎設施和可再生能源發電廠越來越多的投資,這些都有助于推動DAQ市場的快速增長。Global Industry Analysts預測,由于對實施工業物聯網(IIoT)和工業4.0的關注,以及制造業中對于更短產品上市時間(特別是汽車行業)的要求,到2022年,全球DAQ市場總量將達到17億美元。同樣,Market Insights預計,從現在到2026年期間DAQ的復合年增長率為6.04%,屆時DAQ市場總價值將達到36.1億美元。顯然,由于需要從更廣泛的不同來源獲取更大量的數據,因此采用適當的技術進行此類工作將是至關重要的。這將會進一步鼓勵在DAQ領域推出更多新產品,并促進不斷的工程創新,以便將性能基準推向更高極限,并努力確保產品價格具有盡可能大的吸引力。



關鍵詞: DAQ 監控 USB-4700

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