RASSEGNA EMBEDDED – Schede di acquisizione dati

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Tra le funzioni primarie di ogni sistema di misura o di automazione industriale vi è quella dell’acquisizione dati, in continua e costante evoluzione

I sistemi di acquisizione dati, come il nome stesso implica, sono prodotti e/o processi utilizzati per raccogliere informazioni al fine di documentare o analizzare qualche fenomeno fisico. Nella forma più semplice, un tecnico che registra su carta la temperatura di un forno sta quindi facendo acquisizione dati. Con il progresso della tecnologia, questo tipo di processo è stato semplificato e reso più accurato, versatile e affidabile tramite dispositivi elettronici. Le apparecchiature disponibili spaziano da semplici registratori a sofisticati sistemi basati su computer. I prodotti di acquisizione dati servono da punto focale nel sistema, legando fra loro una varietà di altri prodotti come i sensori di temperatura, flusso, livello, e così via.
In particolare, le schede di acquisizione dati si inseriscono direttamente sul bus di un computer. I vantaggi derivanti dall’uso di schede sono la velocità (grazie all’accesso diretto al bus) e il costo, perché l’overhead del packaging e dell’alimentazione è gestito dal computer. Le caratteristiche disponibili sulle schede possono variare in base al numero e tipo di ingressi (di tensione, on/off, per termocoppie), alle uscite, alla velocità e ad altre funzioni fornite. Oltre alle schede sono disponibili altre tecnologie di acquisizione dati, come i sistemi wireless, i sistemi basati su comunicazione seriale e i sistemi USB.

Acces I/O
Acces I/O (Sistemi Avanzati Elettronici) presenta le schede di acquisizione USB Serie IDIO. Si tratta di moduli di I/O digitali con ingressi isolati e uscite a relè a stato solido con interfaccia USB 2.0 ad alta velocità, compatibile con USB 1.1.

In particolare, sono presenti 16 ingressi isolati otticamente uno per uno da canale a canale e da canale a terra. Gli ingressi c.a./c.c., insensibili alla polarità, accettano fino a 31 Vc.c. o c.a. efficaci, mentre filtri selezionabili tramite ponticelli su ogni canale d’ingresso permettono di bloccare i transitori c.a. o di tensione. Sul lato delle uscite, 16 FET isolati otticamente con protezione completa possono commutare fino a 2 A. Tutta la potenza richiesta viene derivata dalla porta USB e non sono richiesti adattatori di alimentazione esterni.

Acces I/O (Sistemi Avanzati Elettronici) presenta le schede di acquisizione USB Serie IDIO

Tra le altre caratteristiche, il formato USB/104 per applicazioni OEM embedded e il connettore USB tipo B con grado di robustezza industriale. Sono disponibili anche versioni con soli ingressi e sole uscite a stato solido, con otto o quattro input/output, con alimentazione esterna per capacità di corrente elevate, con range di temperatura esteso e per montaggio su guida DIN. La versione OEM (solo scheda) ha dimensioni e compatibilità di montaggio PC/104.

Adlink Technology
PCI-9221 di Adlink Technology (Contradata) è una scheda di acquisizione dati multifunzione con risoluzione a 16 bit e una velocità di campionamento massima di 250 kS/s. La scheda PCI-9221 è inoltre dotata di I/O digitali programmabili, timer/contatori per uso generico, ingressi per encoder e uscite PWM per semplici funzionalità di motion control. L’integrazione di acquisizione dati e motion control offre una soluzione ottimale agli integratori di sistemi di misura e collaudo e per applicazioni in laboratorio. Oltre ai 16 canali d’ingresso singoli (8 canali differenziali), la scheda di Adlink Technology offre due uscite analogiche a 16 bit per applicazioni che richiedono il controllo della tensione c.c. in uscita. Essa è adatta sia per laboratori di ricerca che per automazione di fabbrica.

PCI-9221 di Adlink Technology (Contradata) è una scheda di acquisizione dati multifunzione con risoluzione a 16 bit e una velocità di campionamento massima di 250 kS/s

Advantech
La divisione Industrial Automation di Advantech ha introdotto PCM-3761i, una scheda PCI-104 di formato C con 8 canali relè e 8 canali di ingresso digitale isolato per la machine automation e l’automazione delle fasi produttive. Il relè della PCM-3761i permette agli operatori di conservare i valori in uscita anche in caso di un riavvio inaspettato del sistema. I canali di ingresso supportano fino a 2.500 Vc.c. e un ampio input range da 5 a 30 V, garantendone resistenza da sovraccarichi o interferenze acustiche.

PCM-3761i di Advantech è una scheda PCI-104 di formato C con 8 canali relè e 8 canali di ingresso digitale isolato

Inoltre, la PCM-3761i supporta una nuova variante dello standard PC/104, PCI-104, progettato per gli ambienti embedded. La tecnologia PCI-104 sta prendendo il posto del bus ISA, che diventerà a breve obsoleto in ambito industriale per questioni di velocità e compatibilità con i nuovi processori. Infatti lo standard PCI-104 è in grado di garantire una funzionalità anti-vibrazione altamente affidabile e veloce.  Le schede PCI-104 possono essere utilizzate per l’upgrade dei Box-PC fanless della serie UNO di Advantech, arricchendoli così di nuove estese funzioni.

Data Translation
DT3034 di Data Translation (Eurolink Systems) è una scheda DAQ a elevata risoluzione, alte prestazioni per bus PCI bus che permette di eseguire misure a 16 bit su un massimo di 32 canali single-ended o 16 canali differenziali con una velocità di campionamento di 500 kHz. Con un rating Enob (Effective Number of Bits) superiore a 14,2 bit, la scheda risulta particolarmente precisa. Nello stesso tempo, l’SNR (Signal-to-Noise Ratio) di 100dB assicura misure di segnale molto pulite. La DT3034 può gestire simultaneamente più sottosistemi a piena velocità senza perdita di dati.

Data Translation (Eurolink Systems) offre schede DAQ a elevata risoluzione, alte prestazioni per bus PCI bus

Due canali d’uscita analogica con forma d’onda priva di glitch a 16 bit, 500 kHz permettono di generare i segnali richiesti per stimolare i sistemi sotto test. Completano la configurazione 16 relè a stato solido gestiti da clock per il pilotaggio degli I/O digitali, modi flessibili di trigger e clock per tutte le esigenze applicative, quattro counter/timer a 16 bit per conteggio di eventi o misure di frequenza e una lista di guadagni di canale a 1024 posizioni per la scansione flessibile con una varietà di guadagni.

IOtech
IOtech (HI-TEC) offre la serie DaqBoard/3000USB. Si tratta di schede di acquisizione dati USB a 16 bit, con converti
tore A/D a 1 MHz, per applicazioni OEM ed embedded.  Sono disponibili fino a 32 ingressi analogici differenziali o 64 ingressi analogici single-ended, quattro dei quali possono essere termocoppie.

IOtech (HI-TEC) offre la serie DaqBoard/3000USB. Si tratta di schede di acquisizione dati USB a 16 bit, con convertitore A/D a 1 MHz

A queste si aggiungono fino a quattro uscite analogiche a 16 bit, 1 MHz e 24 linee di I/O digitali ad alta velocità. Completano la dotazione quattro contatori a 32 bit con supporto di codifica in quadratura.
Il software include applicazioni di immediato impiego basate su DaqView per data logging e analisi, supporto per Visual Studio e Visual Studio .NET, nonché driver completi per DasyLab, LabView e Matlab.

Keithley Instruments
Keithley Instruments ha ampliato la propria famiglia sistemi di commutazione con multimetro opzionale e schede plug-in serie 3700 con l’introduzione di una scheda in configurazione a matrice 6 x 16 ad alta velocità con commutatori dei segnali realizzati tramite relè reed.
Le caratteristiche in termini di tensione e corrente (200 V, 1 A in commutazione) rendono il nuovo modello 3731 indicato per applicazioni di collaudo e caratterizzazione I-V multicanale quando viene utilizzato insieme ai generatori e misuratori SourceMeter serie 2600 A prodotti dalla stessa azienda.

Keithley Instruments ha introdotto la nuova scheda 3731 in configurazione a matrice 6 x 16 ad alta velocità con commutatori dei segnali realizzati tramite relè reed

Il modello 3731 è costituito da una scheda a matrice con relè reed a due poli in configurazione 6 righe x 16 colonne. I relè reed ad alta velocità (caratterizzati da tempi di azionamento inferiori a 0,5 ms) permettono l’uso di questa scheda in applicazioni dove è richiesto un elevato throughput e una lunga durata dei commutatori. I contatti dei relè del modello 3731 sono garantiti per oltre un miliardo di operazioni di commutazione in assenza di carico.

La scheda di commutazione 3731 garantisce all’utente la flessibilità necessaria per connettere fino a un massimo di sei canali differenziali di uno strumento a qualsiasi combinazione di 16 DUT. Ogni riga può essere collegata al backplane analogico di un mainframe della Serie 3700 utilizzando gli appositi relè di connessione al backplane analogico. In questo modo l’espansione delle colonne della matrice risulta un’operazione molto semplice.

Leane Net
Leane Net ha presentato la nuova scheda di acquisizione dati AST9870 su bus PCI Express a due canali con campionamento a 1 GS/s per canale con 8 bit di risoluzione. Tra le principali caratteristiche della scheda sono da segnalare la banda passante di 500 MHz, il range d’ingresso di ± 200 mV ÷ ± 4 V e i driver per C/C++, C#, VB, LabVIEW e Linux.

Measurement Computing
Measurement Computing (Microsystems) ha introdotto la scheda PCI-DAS-TC/BRD a 16 canali d’ingresso differenziali per termocoppie. Le principali caratteristiche comprendono la presenza di un ulteriore canale CJC, quattro range di guadagno programmabile e una risoluzione massima di 0,03 °C in funzione del rate di conversione (da 4,6 a 22,2 ms). La scheda può acquisire segnali da termocoppie di tipo J, K, E, T, R, S e B ed esegue conversioni in °C o °F. A ogni scansione, guadagno e offset sono calibrati automaticamente e, nello stesso tempo, viene effettuata la compensazione del giunto freddo. La scheda, che offre un isolamento di 500 Vc.c., è completamente plug-and-play.

Meilhaus Elektronik
ME-Jekyll ME-4610 di Meilhaus Elektronik (Euro Instruments Trading) è una scheda di acquisizione dati a 16 bit a elevata precisione e basso costo che offre tutte le funzioni richieste da una DAQ professionale.

Compatibile con le serie ME-46xx ME-FoXX per un’eventuale upgrade successivo fino a un massimo di 256 ingressi analogici, la scheda offre 16 ingressi analogici single-ended con range ±10 V, una conversione A/D ad alta precisione (16 bit/500 kHz) con trigger digitale esterno e 32 canali di I/O digitali TTL, raggruppati in 4 porte da 8 bit. Ogni porta è programmabile come ingresso o uscita. Completano la dotazione 3 contatori a 16 bit counter (tutte le linee sono cablate sul connettore). La scheda è compatibile con PCI Local Bus 2.1, aperta, espandibile e compatibile con Windows o Linux.

La ME-Jekyll ME-4610 di Meilhaus Elektronik (Euro Instruments Trading) è una scheda di acquisizione dati a 16 bit a elevata precisione e basso costo

National Instruments
I dispositivi NI DAQ (Data Acquisition) della Serie M di National Instruments rappresentano un nuovo standard per le funzioni hardware DAQ con funzioni innovative per la progettazione e lo sviluppo. Oltre a integrare le tecnologie più avanzate in commercio, questi dispositivi includono nuove funzioni per offrire migliori prestazioni, accuratezza e densità di canali I/O: il controller di temporizzazione NI-STC 2 su Asic, la tecnologia NI-MCal per calibrazione e linearizzazione avanzati e gli amplificatori di guadagno personalizzati in tecnologia NI-Pgia 2.

NI-STC 2, un Asic progettato appositamente per i dispositivi DAQ della Serie M, aumenta il numero dei canali I/O per dispositivo e la velocità di trasferimento dati fino al 1200 per cento. La tecnologia NI-MCal è un motore di linearizzazione e calibrazione che offre accuratezza elevata per gli intervalli input. Infine, la tecnologia dell’amplificatore NI-Pgia 2 offre maggiore risoluzione a frequenze di campionamento elevate. Le tre versioni di NI-Pgia 2 sono ottimizzate per costi, velocità e accuratezza.

I dispositivi NI DAQ (Data Acquisition) della Serie M di National Instruments rappresentano un nuovo standard per le funzioni hardware DAQ

La nuova generazione di dispositivi DAQ, inclusi quelli della famiglia della Serie M, includono sei canali DMA. Con questa tecnologia integrata nel sistema NI-STC 2 e controller di temporizzazione, un singolo dispositivo è in grado di effettuare operazioni di input e output analogici, input e output digitali e due operazioni contatore/temporizzatore simultaneamente, lasciando il processore del PC libero di eseguire altre operazioni come analisi e scalatura dei dati.

Spectrum Instrumentation
Spectrum Instrumentation (Remak) sviluppa e produce schede ad alta velocità e alta risoluzione per diverse piattaforme quali PCI, PCI-X, PCI Express, PXI e CompactPCI. Focus principale nello sviluppo di prodotti è l’acquisizione dati high-speed A/D, D/A grazie anche all’uso di componenti di alta qualità e alte prestazioni (convertitori e amplificatori). La disponibilità di memor
ia on board permette l’acquisizione di segnali in alta frequenza anche per lunghi periodi.

Spectrum Instrumentation (Remak) sviluppa e produce schede ad alta velocità e alta risoluzione per diverse piattaforme quali PCI, PCI-X, PCI Express, PXI e CompactP

In particolare, sulle schede della serie M2i sono disponibili campionamenti da 100 kS/s, 1 MS/s, 10 MS/s, 50 MS/s, 100 MS/s, 200 MS/s e 5000 MS/s. Tra le caratteristiche principali di questa serie, da segnalare la nuova scheda madre, la memoria di 4 GByte in uno slot, il low jitter clock, il trigger versatile con pre/post trigger programmabile, il ritardo di fase nullo in sincronizzazione e lo star hub per la sincronia tra schede.

Symmetric Research
AR8CH di Symmetric Research è il componente a 8 canali di una famiglia di sistemi di acquisizione realtime continua dei dati a 24 bit con architettura a singolo A/D per canale. Sono disponibili anche unità a 1 e 4 canali.

Per la PAR8CH con A/D a 24 bit, la massima risoluzione si verifica a 10-1000 Hz, con velocità di campionamento massima di 5 kHz. Tutti gli ingressi della scheda sono differenziali con range di ampiezza di ±10 V. Le Dram da 2 MB a bordo permettono un’acquisizione continua dei dati senza perdite anche su PC multitasking o fortemente interrotti. La PAR8CH viene posta all’esterno del PC per migliori prestazioni in termini di rumore e comunica i suoi dati acquisiti usando la porta parallela standard del PC.

La PAR8CH di Symmetric Research è il componente a 8 canali di una famiglia di sistemi di acquisizione reali

Fra le altre caratteristiche, gli I/O digitali e il time stamping GPS. I tre modelli della famiglia PARxCH possono eseguire il polling degli ingressi digitali input, ma solo la PAR8CH campiona automaticamente gli ingressi digitali ogni volta che un nuovo punto analogico è pronto e include i dati digitali nel normale data stream. La PAR8CH ha inoltre un contatore a 800 ns a bordo scheda utilizzabile al posto del contatore ad alta velocità del PC quando viene eseguito il time stamping dei dati con il PARGPS. Ciò migliora la precisione, perché le variazioni di latenza degli interrupt del PC non influenzano il calcolo dei tempi. Per tutti i prodotti PARxCH, è incluso un programma completo di acquisizione e visualizzazione, che li rende immediatamente utilizzabili.

Trycom IPC
Il modulo di acquisizione 16 input RS485 di Trycom IPC (Elsist) consente di acquisire lo stato di 16 ingressi logici PNP/NPN attraverso una rete RS485 half-duplex a 2 fili, utilizzando protocollo Ascii o Modbus RTU. Il baud rate può variare da 1200 a 115 Kbps. Il modulo è dotato di isolamento galvanico fino a 3750 Veff tra gli ingressi e l’interfaccia RS485 e può essere utilizzato su segmenti di reti con un’estensione massima di 1200 m di estensione e fino a 32 dispositivi.

Il modulo di acquisizione 16 input RS485 di Trycom IPC (Elsist) consente di acquisire lo stato di 16 ingressi logici PNP/N

L’apparecchio è dotato di morsetti estraibili sia per la connessione della I/F RS485 sia per l’alimentazione e gli ingressi. Tutti gli ingressi sono optoisolati dal sistema e dotati di LED di segnalazione dello stato logico. Gli ingressi possono essere utilizzati anche come counter (100 Hz).
L’alimentazione a range esteso da 10 a 30 Vc.c. può essere fornita sia attraverso morsetti estraibili che tramite adapter 12 Vc.c. standard.
La configurazione e il test del dispositivo avvengono attraverso l’utility TRP COM in ambiente Windows.
 

Valerio Alessandroni

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