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センサーからデジタル信号まで: 物理的な変化を魔法のようにデータに変換するには?
今日のデジタル時代において、データはあらゆる階層を動かす重要なリソースとなっています。データ収集は、物理世界の物理的変化をデジタル信号に変換する重要なプロセスとして、間違いなくこのプロセスで重要な役割を果たします。
データ収集システム (DAS、DAQ、または DAU と呼ばれる) は通常、処理のためにアナログ波形をデジタル値に変換します。
データ収集システムの主なコンポーネントには、センサー、信号調整回路、アナログ/デジタル コンバーターが含まれます。センサーの機能は物理的パラメーターを電気信号に変換することであり、信号調整回路はセンサー信号が適切な形式のデジタル値に変換されることを保証します。この一連の変換は、コンピューターが現実世界のデータを理解して処理できるようにするための重要なステップです。
データ収集のソースとシステム
データ収集のプロセスは、測定する必要がある物理現象または物理特性から始まります。これらの特性には、温度、振動、光の強度、ガス圧力、流体の流れと力などが含まれます。測定する物理的特性が何であれ、データ収集システムでサンプリングできる統一された形式に変換する必要があり、このタスクはセンサーと呼ばれるデバイスによって実行されます。
完全なデータ収集システムには、DAQ ハードウェア、センサーとアクチュエーター、信号調整ハードウェア、DAQ ソフトウェアを実行するコンピューターが含まれます。技術の進歩により、現在のセンサーやデータ収集システムの一部は Bluetooth 経由で信号をストリーミングできるようになり、データ収集の利便性が向上していることは間違いありません。
DAQ ハードウェア
DAQ ハードウェアは通常、信号とコンピューターの間の仲介者です。これは、コンピュータ ポート (パラレル、シリアル、USB など) に接続されたモジュール、または PC マザーボード スロット (S-100 バス、ISA、PCI など) に接続されたカードです。 DAQ カードには通常、マルチプレクサ、ADC (アナログ - デジタル コンバータ)、DAC (デジタル - アナログ コンバータ) など、マイクロコントローラによってアクセスされるさまざまなコンポーネントが含まれています。
DAQ デバイス ドライバーは、DAQ ハードウェアが PC と連携するために必要な条件であり、ドライバーは下位レベルのレジスタの読み取りと書き込みを実行し、ユーザー アプリケーションを開発するための API を提供します。
DAQ ソフトウェア
プロフェッショナル DAQ ソフトウェアは通常、DAQ ハードウェアとともに提供されます。大規模なデータ収集システムを構築するために使用されるソフトウェア ツールには、EPICS などがあります。さらに、Visual C++、Visual Basic、LabVIEW、MATLAB などのプログラミング環境も、DAQ アプリケーションの構築に広く使用されています。
データ サイエンスとセンサー テクノロジーの急速な発展に伴い、DAQ システムの柔軟性と適応性がますます評価されています。
データ取得の履歴
データ収集の歴史を振り返ると、1963 年に IBM が専用のデータ収集コンピューターを発売し、このテクノロジーの始まりとなりました。テクノロジーの進歩に伴い、IBM は 1981 年にパーソナル コンピューターを発売し、最初の PC データ収集製品を提供しました。これにより、参入障壁が大幅に下がり、より多くの人がデータ収集テクノロジーを使用して研究や実験を行うことができるようになりました。
今後の展望
モノのインターネット技術の台頭により、データ収集システムの役割はますます重要になります。将来的には、これらのシステムは従来の物理測定に限定されず、より効率的なデータ処理とアプリケーションを実現するために、よりインテリジェントなテクノロジーが組み込まれる可能性があります。
このプロセスを振り返ると、データ収集テクノロジーが私たちの日常生活の様相をどのように変えるかについて考えることができるかもしれません。
