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De sensores a señales digitales: ¿Cómo transformar mágicamente los cambios físicos en datos?
En la era digital actual, los datos se han convertido en un recurso importante que impulsa todos los ámbitos de la vida. La adquisición de datos, como proceso clave para convertir los cambios físicos en el mundo físico en señales digitales, sin duda juega un papel importante en este proceso.
Un sistema de adquisición de datos (denominado DAS, DAQ o DAU) normalmente convierte formas de onda analógicas en valores digitales para su procesamiento.
Los componentes principales de un sistema de adquisición de datos incluyen sensores, circuitos de acondicionamiento de señales y convertidores de analógico a digital. La función del sensor es convertir parámetros físicos en señales eléctricas, mientras que el circuito de acondicionamiento de señal garantiza que la señal del sensor se pueda convertir en un valor digital en una forma adecuada. Esta serie de transformaciones es un paso importante para permitir que las computadoras comprendan y procesen datos del mundo real.
Fuentes y sistemas de adquisición de datos
El proceso de adquisición de datos comienza con el fenómeno físico o la propiedad física que debe medirse. Estas propiedades pueden incluir temperatura, vibración, intensidad de la luz, presión del gas, flujo y fuerza del fluido, etc. Cualquiera que sea la propiedad física que se va a medir, debe convertirse en una forma unificada que pueda ser muestreada por el sistema de adquisición de datos, y esta tarea se realiza mediante dispositivos llamados sensores.
Un sistema completo de adquisición de datos incluye hardware DAQ, sensores y actuadores, hardware de acondicionamiento de señales y una computadora que ejecuta el software DAQ. Con el avance de la tecnología, algunos sensores y sistemas de adquisición de datos actuales ahora pueden transmitir señales a través de Bluetooth, lo que sin duda mejora la conveniencia de la recopilación de datos.
Hardware DAQ
El hardware DAQ suele ser el intermediario entre la señal y la computadora. Puede ser un módulo conectado a un puerto de computadora (como paralelo, serie, USB, etc.) o una tarjeta conectada a una ranura de la placa base de una PC (como bus S-100, ISA, PCI, etc.). Las tarjetas DAQ suelen contener varios componentes, como multiplexores, ADC (convertidores de analógico a digital), DAC (convertidores de digital a analógico), etc., a los que accede un microcontrolador.
El controlador del dispositivo DAQ es una condición necesaria para que el hardware DAQ funcione con la PC. El controlador realiza la lectura y escritura de registros de bajo nivel y proporciona API para desarrollar aplicaciones de usuario.
software DAQ
El software DAQ profesional generalmente se proporciona con el hardware DAQ. Las herramientas de software utilizadas para construir sistemas de adquisición de datos a gran escala incluyen EPICS, etc. Además, los entornos de programación como Visual C++, Visual Basic, LabVIEW y MATLAB también se utilizan ampliamente para crear aplicaciones DAQ.
En el contexto del rápido desarrollo de la ciencia de datos y la tecnología de sensores, la flexibilidad y adaptabilidad de los sistemas DAQ se valoran cada vez más.
Historia de la adquisición de datos
Mirando hacia atrás en la historia de la adquisición de datos, en 1963, IBM lanzó una computadora especializada en adquisición de datos, lo que marcó el comienzo de esta tecnología. Con el avance de la tecnología, IBM lanzó la computadora personal en 1981 y proporcionó el primer producto de adquisición de datos para PC, lo que redujo en gran medida la barrera de entrada y permitió que más personas utilizaran la tecnología de adquisición de datos para realizar investigaciones y experimentos.
Perspectivas futuras
Con el auge de la tecnología de Internet de las cosas, el papel de los sistemas de adquisición de datos será cada vez más importante. En el futuro, es posible que estos sistemas no se limiten a las mediciones físicas tradicionales, sino que incorporarán tecnologías más inteligentes para lograr aplicaciones y procesamiento de datos más eficientes.
Cuando miramos hacia atrás en este proceso, podemos pensar en cómo la tecnología de adquisición de datos cambiará la faz de nuestra vida diaria.
