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Des capteurs aux signaux numériques : Comment transformer comme par magie des changements physiques en données ?
À l'ère numérique d'aujourd'hui, les données sont devenues une ressource importante dans tous les domaines. L’acquisition de données, en tant que processus clé dans la conversion des changements physiques du monde physique en signaux numériques, joue sans aucun doute un rôle important dans ce processus.
Un système d'acquisition de données (appelé DAS, DAQ ou DAU) convertit généralement les formes d'onde analogiques en valeurs numériques pour le traitement.
Les principaux composants d'un système d'acquisition de données comprennent des capteurs, des circuits de conditionnement de signaux et des convertisseurs analogique-numérique. La fonction du capteur est de convertir les paramètres physiques en signaux électriques, tandis que le circuit de conditionnement du signal garantit que le signal du capteur peut être converti en une valeur numérique sous une forme appropriée. Cette série de transformations constitue une étape importante pour permettre aux ordinateurs de comprendre et de traiter les données du monde réel.
Sources et systèmes d'acquisition de données
Le processus d'acquisition de données commence par le phénomène physique ou la propriété physique qui doit être mesuré. Ces propriétés peuvent inclure la température, les vibrations, l’intensité lumineuse, la pression du gaz, le débit et la force du fluide, etc. Quelle que soit la propriété physique à mesurer, elle doit être convertie en une forme unifiée pouvant être échantillonnée par le système d'acquisition de données, et cette tâche est accomplie par des dispositifs appelés capteurs.
Un système complet d'acquisition de données comprend du matériel DAQ, des capteurs et des actionneurs, du matériel de conditionnement de signal et un ordinateur exécutant le logiciel DAQ. Avec les progrès de la technologie, certains capteurs et systèmes d’acquisition de données actuels peuvent désormais diffuser des signaux via Bluetooth, ce qui améliore sans aucun doute la commodité de la collecte de données.
Matériel DAQ
Le matériel DAQ est généralement l'intermédiaire entre le signal et l'ordinateur. Il peut s'agir d'un module connecté à un port d'ordinateur (tel que parallèle, série, USB, etc.) ou d'une carte connectée à un emplacement de carte mère de PC (tel que bus S-100, ISA, PCI, etc.). Les cartes DAQ contiennent généralement divers composants tels que des multiplexeurs, des CAN (convertisseurs analogique-numérique), des DAC (convertisseurs numérique-analogique), etc., auxquels un microcontrôleur accède.
Le pilote de périphérique DAQ est une condition nécessaire pour que le matériel DAQ fonctionne avec un PC. Le pilote effectue la lecture et l'écriture des registres de bas niveau et fournit une API pour le développement d'applications utilisateur.
Logiciel DAQ
Un logiciel DAQ professionnel est généralement fourni avec le matériel DAQ. Les outils logiciels utilisés pour créer des systèmes d'acquisition de données à grande échelle incluent EPICS, etc. De plus, les environnements de programmation tels que Visual C++, Visual Basic, LabVIEW et MATLAB sont également largement utilisés pour créer des applications DAQ.
Dans le contexte du développement rapide de la science des données et de la technologie des capteurs, la flexibilité et l'adaptabilité des systèmes DAQ sont de plus en plus appréciées.
Historique de l'acquisition de données
En revenant sur l'histoire de l'acquisition de données, en 1963, IBM a lancé un ordinateur spécialisé dans l'acquisition de données, marquant le début de cette technologie. Avec les progrès de la technologie, IBM a lancé l'ordinateur personnel en 1981 et a fourni le premier produit d'acquisition de données sur PC, ce qui a considérablement abaissé la barrière à l'entrée et a permis à davantage de personnes d'utiliser la technologie d'acquisition de données pour mener des recherches et des expériences.
Perspectives futures
Avec l'essor de la technologie de l'Internet des objets, le rôle des systèmes d'acquisition de données deviendra de plus en plus important. À l’avenir, ces systèmes ne se limiteront peut-être pas aux mesures physiques traditionnelles, mais intégreront des technologies plus intelligentes pour permettre un traitement des données et des applications plus efficaces.
Lorsque nous examinerons ce processus, nous pourrons peut-être réfléchir à la façon dont la technologie d'acquisition de données va changer le visage de notre vie quotidienne ?
