Ladquisició de dades és el procés de presa de mostres del món físic real i la conversió de les mostres resultants en valors numèrics digitals que poden ser manipulats per un ordinador o altres sistemes digitals. L'adquisició de dades i els sistemes d'adquisició de dades (abreujada amb les sigles SAD) implica la conversió de formes d'ona analògica en valors digitals per al seu processament,. Els components dels sistemes d'adquisició de dades inclouen: Sensors que converteixen paràmetres físics en senyals elèctrics. Circuits de condicionament de senyal per convertir els senyals del sensor en una forma que pugui ser convertida a valors digitals. Convertidors analogicodigitals, que converteixen els senyals condicionats dels sensors a valors de senyals dels sensors digitals.

L'adquisició de dades equival a la primera part d'una cadena de mesura o, tenint en compte que per abús de llenguatge s'anomena cadena de mesura al conjunt de les dues cadenes (cadena de mesura i cadena d'actuació), equivaldria a la primera cadena.

Les aplicacions d'adquisició de dades són controlades per programes de propòsit general desenvolupat utilitzant diferents llenguatges de programació com BASIC, C, Fortran, Java, Lisp, Pascal. COMEDI és una API de codi obert que utilitzen les aplicacions per accedir i controlar el maquinari d'adquisició de dades. L'ús de COMEDI permet que els mateixos programes s'executin en sistemes operatius diferents com Linux o Windows.

Ladquisició de dades consisteix a adquirir un conjunt de mesures físiques reals, convertir-les en tensions elèctriques i digitalitzar-les de manera que es puguin processar en un ordinador personal o controlador d'automatització programable. Les dades consistiran en senyals analògics, que hauran de passar per una etapa de condicionament per adaptar-les a uns nivells acceptables per a la seva digitalització. L'element que fa la transformació és un mòdul d'adquisició de dades (DAQ).

Les dades adquirides poden ser mostrades, analitzades i/o emmagatzemades en un computador. La manipulació de les dades es pot dur a terme utilitzant software donat pel fabricant de l'instrument d'adquisició de dades o utilitzant programes de programació de propòsit general com pot ser JAVA, C, Pascal, etc. Existeix un conjunt de programes especialitzats en el tractament de dades adquirides, com són per exemple LabVIEW, EPICS o MATLAB. Una vegada que els senyals elèctrics s'han transformat en digitals, s'envien a través del bus de dades dintre de la memòria del PC, les pot processar amb un programa d'aplicació adequat a l'ús que l'usuari desitja, arxivar-les en disc dur, graficar-les en pantalla, enviar-les per mòdem-fax, imprimir-les per impressora, etc.

Definicions Dada: Representació simbòlica (numèrica, alfabètica...), atribut o característica d'un valor. No té sentit en si mateix, però convenientment tractat (processat) es pot utilitzar en la relació de càlculs o per prendre decisions. En programació una dada és l'expressió general que descriu les característiques de les entitats sobre les quals opera un algorisme.

Adquisició: És la recollida d'un conjunt de variables físiques, conversió en voltatge i digitalització de manera que puguin ser processades per un ordinador.

Sistema: Conjunt organitzat de dispositius que interaccionen entre si oferint prestacions més completes i de més alt nivell. Una vegada que els senyals elèctrics es transformen en digitals, s'envien a través del bus de dades a la memòria del PC. Una vegada les dades estan en memòria poden processar-se amb una aplicació adequada, emmagatzemar-les en el disc dur, visualitzar-les en la pantalla, etc.

Bits de resolució: Nombre de bits que el convertidor analògic a digital (ADC) utilitza per representar un senyal. Com més bits utilitzi, la resolució serà millor.

Rang: Valors màxim i mínim entre els que el sensor, instrument o dispositiu funciona sota unes especificacions.

Teorema de Nyquist: En fer el mostreig d'un senyal, la freqüència de mostreig ha de ser major que dues vegades l'amplada de banda del senyal d'entrada, per poder reconstruir el senyal original de forma exacta a partir de les seves mostres. En cas contrari, apareixerà el fenomen de l'aliasing que es produeix en inframostrejar. Si el senyal pateix aliasing, és impossible recuperar l'original.

Criteri de Nyquist: En mostrejar un senyal, la freqüència de mostreig ha de ser major que dues vegades l'amplada de banda del senyal d'entrada, per poder reconstruir el senyal original de manera exacta a partir de les seves mostres. En cas contrari, apareixerà el fenomen de l'aliasing que es produeix en inframostrejar. Si el senyal pateix aliasing, és impossible recuperar l'original. Velocitat de mostreig recomanada:

-2 * Freqüència major (mesura de freqüència)

-10 * Freqüència major (detall de la forma d'ona)

Els components dels sistemes d'adquisició de dades tenen sensors adequats que converteixen qualsevol paràmetre de mesura d'un senyal elèctric, que hagi estat adquirit pel hardware d'adquisició de dades. Les dades adquirides es visualitzen, s'analitzen i es guarden en un ordinador, utilitzant el proveïdor de software subministrat o bé un altre software. Els controls i visualitzacions es poden dur a terme fent servir diversos llenguatges de programació com per exemple: visualBASIC, C++, Fortran, Java, Lisp, Pascal. Els llenguatges especialitzats de programació utilitzats per a l'adquisició de dades inclouen EPICS, utilitzat en la construcció de grans sistemes d'adquisició de dades, LabVIEW, que ofereix un entorn gràfic de programació optimitzat per a l'adquisició de dades i MATLAB. Aquests entorns d'adquisició proporcionen un llenguatge de programació a més de biblioteques i eines per a l'adquisició de dades amb la seva posterior anàlisi.

De la mateixa manera que es pren un senyal elèctric i es transforma en un de digital per enviar-lo a l'ordinador, es pot també prendre un senyal digital o binari i convertir-lo en un d'elèctric. En aquest cas, l'element que fa la transformació és una targeta o mòdul d'adquisició de dades de sortida, o targeta de control. El senyal dins de la memòria del PC la genera un programa adequat a les aplicacions que vol l'usuari i, després de processar-lo, és rebut per mecanismes que executen moviments mecànics, a través de servomecanismes, que també són del tipus transductors.

Un sistema típic d'adquisició de dades utilitza sensors, transductors, amplificadors, conversors analògic-odigital (DAC) i digital-analògic (ADC), per a processar la informació sobre un sistema físic de forma digitalitzada.

Etapa d'adquisició L'adquisició de dades s'inicia amb el fenomen físic o la propietat física d'un objecte (objecte de la investigació) que es desitja mesurar. Aquesta propietat física o fenomen podria ser el canvi de temperatura o la temperatura d'una habitació, la intensitat o intensitat del canvi d'una font de llum, la pressió dins d'una cambra, la força aplicada a un objecte, o moltes altres coses. Un eficaç sistema d'adquisició de dades pot mesurar totes aquestes diferents propietats o fenòmens.

Un sensor és un dispositiu que converteix una propietat física o fenomen en un senyal elèctric mesurable, tal com tensió, corrent, el canvi en els valors de resistència o condensador, etc. La capacitat d'un sistema d'adquisició de dades per mesurar diferents fenòmens depèn dels transductors per convertir els senyals dels fenòmens físics mesurables en l'adquisició de dades per hardware. Transductors són sinònim de sensors en sistemes de DAQ. Hi ha transductors específics per a diferents aplicacions, com la mesura de la temperatura, la pressió, o flux de fluids. DAQ també desplega diverses tècniques de condicionament de senyals per modificar adequadament diferents senyals elèctrics en tensió, que després poden ser digitalitzats utilitzant CED.

Cal una etapa de condicionament que adeqüi el senyal a nivells compatibles amb l'element que fa la transformació a senyal digital, és a dir, el senyal ha de ser compatible amb el mòdul d'adquisició de dades (DAQ) hardware que s'utilitza. Quan els senyals elèctrics es transformen a digital, s'envien a través del bus de dades cap a la memòria del PC, se les pot processar amb un programa d'aplicació adequat a l'ús que l'usuari necessiti, arxivar-les al disc dur, mostrar-les a la pantalla, imprimir-les, etc.

De la mateixa manera que es pren un senyal elèctric i es transforma en un senyal digital per enviar-lo a l'ordinador, es pot també adquirir un senyal digital o binari i convertir-lo en un d'elèctric, en aquest cas l'element que fa la transformació és una targeta o mòdul d'adquisició de dades de sortida o targeta de control. El senyal dins de la memòria del PC el genera un programa adequat a les aplicacions que vol l'usuari i després, una vegada processat, és rebut per mecanismes que executen moviments mecànics, mitjançant servomecanismes, que també són del tipus transductors.

Targeta d'Adquisició de Dades Les targetes DAQ són la interfície de connexió entre el senyal i (generalment) l'ordinador. Les targetes d'adquisició de dades poden ser externes i connectades mitjançant els ports de l'ordinador (Parallel, Serial, USB, etc.) o bé internes connectades als "forats" de la placa mare (PCI, ISA, PCI-E, etc.).

Normalment aquestes targetes solen tenir múltiples entrades i sortides amb components com multiplexadors, conversors analògic-digital (ADC) i digital-analògic (DAC), temporitzadors d'alta velocitat i memòria (RAM). Cal dir, també, que no totes les targetes d'adquisició de dades han d'estar permanentment connectades a un ordinador, per exemple les "Stand-alone loggers & controllers".

Aquestes targetes disposen d'una resolució, que ve definida pel nombre de bits amb què treballa la nostra targeta i el rang de la mostra que es llegeix. També cal tenir en compte la freqüència a la que pot recollir dades la nostra targeta, si volem moltes mesures en poc temps.

Perquè l'ordinador pugui "entendre" les dades que rep de la targeta, requereix uns drivers concrets, un software que sol proporcionar el fabricant de la targeta. Aquest driver software permet que el sistema operatiu pugui reconèixer el hardware de la targeta i donar accés als programes als senyals de lectura pel hardware de la targeta. Un bon conductor ofereix un alt i baix nivell d'accés.

Per al tractament d'aquestes dades es poden utilitzar diferents llenguatges de programació, com ara basic, c, fortran, lisp, i pascal, entre d'altres. De tota manera, hi ha programes més específics per a aquesta finalitat que faciliten la tasca, com ara Epics, per a sistemes a gran escala; Labview, amb un entorn gràfic de programació optimitzat per a l'adquisició de dades, i Matlab, que també té eines gràfiques i llibreries per a l'adquisició i l'anàlisi de dades.

Alguns exemples d'adquisició i control: DAQ per recollir dades (datalogger) mediambientals (energies renovables i enginyeria verda). DAQ per a àudio i vibracions (manteniment, test). DAQ més control de moviment (tall amb làser). DAQ + control de moviment + visió artificial (robots moderns).

Temps de conversió És el temps que triga a realitzar una mesura el convertidor en concret, i dependrà de la tecnologia de mesura emprada. Evidentment dona una cota màxima de la freqüència del senyal a amidar. Aquest temps s'amida com el transcorregut des que el convertidor rep un senyal d'inici de "conversió" (normalment anomenada SOC, Start of Conversion) fins que en la sortida apareix una dada vàlida. Per tenir constància d'una dada vàlida hi ha dos camins:

Esperar el temps de conversió màxim que apareix en la fulla de característiques. Esperar que el convertidor ens enviï un senyal de fi de conversió.

Si no es respecta el temps de conversió, en la sortida s'obtindrà un valor que, depenent de la constitució del convertidor, serà: Un valor aleatori, a conseqüència de la conversió en curs El resultat de l'última conversió

Software DAQ