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센서에서 디지털 신호까지: 마술처럼 물리적 변화를 데이터로 변환하는 방법은 무엇입니까?
오늘날의 디지털 시대에서 데이터는 모든 산업을 이끄는 중요한 자원이 되었습니다. 물리적 세계의 물리적 변화를 디지털 신호로 변환하는 핵심 과정인 데이터 수집은 의심할 여지 없이 이 과정에서 중요한 역할을 합니다.
데이터 수집 시스템(DAS, DAQ 또는 DAU)은 일반적으로 아날로그 파형을 처리를 위해 디지털 값으로 변환합니다.
데이터 수집 시스템의 주요 구성 요소에는 센서, 신호 조절 회로, 아날로그-디지털 변환기가 포함됩니다. 센서의 역할은 물리적 매개변수를 전기 신호로 변환하는 것이고, 신호 조절 회로는 센서 신호가 적절한 형태의 디지털 값으로 변환될 수 있도록 합니다. 이러한 일련의 변환은 컴퓨터가 실제 세계의 데이터를 이해하고 처리하는 데 있어 중요한 단계입니다.
데이터 수집 소스 및 시스템
데이터 수집 과정은 측정해야 할 물리적 현상이나 속성부터 시작됩니다. 이러한 특성에는 온도, 진동, 광도, 가스 압력, 유체 흐름, 힘 등이 포함될 수 있습니다. 측정할 물리적 특성이 무엇이든, 이를 데이터 수집 시스템을 통해 샘플링할 수 있는 균일한 형태로 변환해야 하며, 이 작업은 센서라는 장치에 의해 수행됩니다.
완전한 데이터 수집 시스템은 DAQ 하드웨어, 센서 및 액추에이터, 신호 컨디셔닝 하드웨어, DAQ 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터로 구성됩니다. 기술의 발전으로 일부 센서와 데이터 수집 시스템은 이제 Bluetooth를 통해 신호를 스트리밍할 수 있으며, 이를 통해 데이터 수집의 편의성이 향상되었습니다.
DAQ 하드웨어
DAQ 하드웨어는 일반적으로 신호와 컴퓨터 사이의 중개자 역할을 합니다. 이는 컴퓨터 포트(병렬, 직렬, USB 등)에 연결되는 모듈이거나, PC 마더보드 슬롯(S-100 버스, ISA, PCI 등)에 연결되는 카드일 수 있습니다. DAQ 카드에는 일반적으로 멀티플렉서, ADC(아날로그-디지털 변환기), DAC(디지털-아날로그 변환기) 등 마이크로컨트롤러가 액세스할 수 있는 다양한 구성 요소가 포함되어 있습니다.
DAQ 장치 드라이버는 DAQ 하드웨어를 PC와 함께 작동시키는 데 필요합니다. 드라이버는 저수준 레지스터의 읽기 및 쓰기를 수행하고 사용자 애플리케이션을 개발하기 위한 API를 제공합니다.
DAQ 소프트웨어
전문 DAQ 소프트웨어는 일반적으로 DAQ 하드웨어와 함께 제공됩니다. 대규모 데이터 수집 시스템을 구축하는 데 사용되는 소프트웨어 도구로는 EPICS 등이 있습니다. 이 외에도 Visual C++, Visual Basic, LabVIEW, MATLAB 등의 프로그래밍 환경도 DAQ 애플리케이션을 구축하는 데 널리 사용됩니다.
데이터 과학과 센서 기술의 급속한 발전으로 인해 DAQ 시스템의 유연성과 적응성이 점점 더 중요해지고 있습니다.
데이터 수집의 역사
데이터 수집의 역사를 돌이켜보면, 1963년 IBM이 특수 데이터 수집 컴퓨터를 출시하면서 이 기술이 시작되었습니다. 기술의 발전으로 IBM은 1981년 개인용 컴퓨터를 출시하고 최초의 PC용 데이터 수집 제품을 제공했습니다. 이를 통해 진입 문턱이 크게 낮아지고 더 많은 사람들이 연구와 실험에 데이터 수집 기술을 사용할 수 있게 되었습니다.
미래 전망
사물인터넷 기술의 발전으로 데이터 수집 시스템의 역할이 점점 더 중요해질 것입니다. 미래에는 이러한 시스템이 전통적인 물리적 측정에만 국한되지 않고, 더욱 지능적인 기술과 결합되어 더 효율적인 데이터 처리와 응용 프로그램을 달성하게 될 것입니다.
이 과정을 되돌아볼 때, 데이터 수집 기술이 우리 일상 생활을 어떻게 바꿀지 생각해 볼 수 있지 않을까요?
