データ収集入門

データ収集システムとは、その名前が示すように、ある現象を文書化したり分析したりするために情報を収集するのに使用される製品またはプロセスです。その最も単純な形態としては、オーブンの温度を紙に記録する技術者はデータ取得を実行していると言えます。技術が進歩するにつれて、このようなプロセスを簡略化し、より正確で汎用性のある、信頼性の高い電子機器を使用して行われるようになりました。この機器には、単純なレコーダーから洗練されたコンピュータシステムに至るまで幅広い種類があります。データ取得製品は、温度、流量、レベル、圧力を示すセンサーなどのさまざまな製品を結び付ける、システム内の中心機能として役立ちます。いくつかの一般的なデータ収集用語を以下に示します。

アナログ-デジタル変換器、A/D変換器 (ADC)
アナログ信号をそれと同等のデジタル形式に変換する電子機器。アナログ-デジタル変換器は、ほとんどのデータ収集システムの心臓部です。
デジタル-アナログ変換器 (D/A)
多くのデータ収集機器に含まれる、アナログ出力信号を生成する電子部品。
デジタル入力/出力 (DIO)
データ収集信号の種類を表します。デジタルI/Oは、2つの状態のいずれかである離散信号です。これらの状態は、オン/オフ、高/低、1/0などに相当します。デジタルI/Oは、バイナリI/Oとも呼ばれます。
差動入力
信号がデータ収集機器に配線される方法を指します。差動入力には、チャネルごとに固有のハイ接続とロー接続があります。データ収集機器は、シングルエンドまたは差動入力のいずれかを使用し、多くの機器では両方の構成をサポートしています。
汎用インタフェースバス (GPIB)
HPIB (ヒューレットパッカード用) と同義で、コンピュータで電子機器を制御するために使用される標準バスです。ANSI/IEEE規格の定義に準拠する場合は、IEEE 488とも呼ばれます。
分解能
データ収集ステムによって検出可能な最小の信号増分。分解能は、ビット、割合、またはフルスケールのパーセントで表現できます。たとえば、あるシステムは、12ビットの分解能、4,096分解能の一部、およびフルスケールの0.0244パーセントを有していると表現できます。
RS232
多くのデータ収集システムで見られるシリアル通信用の規格。RS232は、最も一般的なシリアル通信ですが、一度に通信できるのはバスに接続された1つのデバイスに対してのみで、最大50フィートまでの伝送距離しかサポートしないという点で制限されます。
RS485
多くのデータ収集システムで見られるシリアル通信用の規格。RS485は、RS232ほどは一般的ではありませんが、同時にバス上の複数のデバイスと通信でき、約5,000フィート伝送距離をサポートするという点でより柔軟です。
サンプルレート
データ収集システムがデータを収集する速度。速度は、通常、1秒あたりのサンプル数で表されます。マルチチャネルデータ収集機器用のサンプルレートは、一般的には、アナログ-デジタル変換器 (A/D) の速度で表されます。個々のチャネルのサンプルレートを収集するには、サンプリングされるチャネルの数でA/Dの速度を割る必要があります。
シングルエンド入力 (SE)：
信号がデータ収集機器に配線される方法を指します。シングルエンド配線では、各アナログ入力には一意のハイ接続がありますが、すべてのチャネルは、共通の接地接続を共有します。データ収集機器は、シングルエンドまたは差動入力のいずれかを使用します。多くの機器では両方の構成をサポートしています。


データ取得の種類

	ワイヤレスデータ取得システムワイヤレスデータ取得システムでは、プロセスセンサーに必要な高コストかつ時間がかかるフィールド配線を排除できます。これらのシステムは、リモートコンピュータに接続されたワイヤレス受信機にデータを送り返す、1つ以上のワイヤレス送信機から構成されます。ワイヤレス送信機は、周囲温度と相対湿度、熱電対、RTD、パルス出力センサー、4-20 mA送信機、電圧出力トランスデューサ用に利用できます。受信機は、PCのUSBまたはイーサネットポートに接続することができます。

	シリアル通信データ取得システムシリアル通信データ取得システムは、コンピュータから離れている場所で測定を行う必要がある場合に適しています。いくつかの異なる通信規格があります。 RS232は最も一般的な規格ですが、最大50フィートの伝送距離しかサポートしません。RS485は、 RS232よりも優れており、最大5000フィートまでの伝送距離をサポートします。

	USBデータ取得システムユニバーサルシリアルバス (USB) は、プリンター、モニター、モデム、データ取得デバイスなどの周辺機器にPCを接続するための新しい規格です。USBには、より高い帯域幅 (最大12Mbits/秒) や周辺装置に電力を提供する能力など、従来のシリアルおよびパラレル接続と比較していくつかの利点があります。USBはデータ取得の用途に最適です。USB接続は電力を供給できるので、おそらくUSBポートを少なくとも1つ内蔵するPCとデータ取得機器をリンクするのにケーブル1本のみが必要です。

	データ取得プラグインボードコンピュータのデータ取得ボードは、コンピュータバスに直接接続されます。ボードを使用する利点としては、その速度 (バスに直接接続されているため高速) とコスト（パッケージングと電力のオーバーヘッドがコンピュータによって提供されるため低コスト）があります。提供されるボードは、主にIBM PCとその互換機専用です。カードによって提供される機能は、入力、出力、速度、その他提供される機能の数と種類 (電圧、熱電対、オン/オフ) に応じて変化します。コンピュータにインストールされている各ボードは、固有の入力/出力マップの位置にアドレス指定されています。コンピュータ内のI/Oマップは、コンピュータ内のプログラムによって要求される特定の機器にプロセッサがアクセスするために使用するアドレスの位置を提供します。