So sánh DAQ và Data Logger – Nên chọn hệ thống nào cho đo lường công nghiệp?

So sánh DAQ và Data Logger – Nên chọn hệ thống nào cho đo lường công nghiệp?

Trong các hệ thống đo lường và thu thập dữ liệu (data acquisition), hai thiết bị thường gặp nhất là DAQ system (Data Acquisition System) và Data Logger.

Cả hai đều có nhiệm vụ thu thập tín hiệu từ các cảm biến như:

• nhiệt độ

• điện áp

• dòng điện

• áp suất

• độ rung

Sau đó lưu trữ và phân tích dữ liệu để phục vụ nghiên cứu hoặc giám sát hệ thống.

Tuy nhiên, mặc dù có chức năng tương tự, DAQ và Data Logger được thiết kế cho mục đích sử dụng khác nhau.

Nhìn từ trên cao, có vẻ như hệ thống thu thập dữ liệu (DAQ) và bộ ghi dữ liệu là cùng một thứ. Cả hai đều có mạch xử lý tín hiệu. Cả hai đều có một hoặc nhiều đầu vào tương tự, và chuyển đổi các tín hiệu tương tự đó thành dữ liệu số và lưu trữ dữ liệu đó. Cả hai đều có phần cứng DAQ thiết yếu cho phép chúng đáp ứng các ứng dụng thu thập dữ liệu đa năng và chuyên dụng.

Hệ thống DAQ là gì?

Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu (DAQ) được thiết kế cho cả phép đo động và tĩnh, do đó chúng có khả năng lấy mẫu tốc độ cao và tốc độ thấp. Hệ thống DAQ thường có một máy tính hiệu năng cao được tích hợp sẵn hoặc kết nối với chúng, và cung cấp khả năng xử lý tín hiệu cao, cho phép kết nối với nhiều loại cảm biến khác nhau.

Hệ thống DAQ thường được sử dụng cho các thử nghiệm ngắn hạn, từ vài giây đến vài giờ. Chúng tương tự như máy hiện sóng để bàn ở chỗ được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau hàng ngày.

Thiết bị ghi dữ liệu là gì?

Data Logger là thiết bị ghi dữ liệu độc lập (stand-alone recorder) dùng để ghi dữ liệu trong thời gian dài.

Thiết bị thường được lắp đặt cố định tại một vị trí và hoạt động liên tục trong:

nhiều ngày

nhiều tuần

thậm chí nhiều tháng

Data Logger ghi dữ liệu vào bộ nhớ trong hoặc thẻ nhớ để người dùng tải xuống sau khi quá trình đo hoàn tất.

Các loại tín hiệu phổ biến mà Data Logger có thể đo:

• nhiệt độ

• điện áp

• dòng 4–20 mA

• độ ẩm

• xung

Các thiết bị như Graphtec GL260 hoặc GL860 là ví dụ điển hình của Data Logger công nghiệp.

Data logger GL860 20 kênh

So sánh khả năng

Như bảng dưới đây cho thấy, có rất nhiều điểm khác biệt giữa thiết bị ghi dữ liệu (data logger) và hệ thống thu thập dữ liệu (DAQ). Sau bảng, chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn từng tiêu chí này.

So sánh tỷ lệ mẫu

Máy ghi dữ liệu được thiết kế chủ yếu cho  các tín hiệu thay đổi chậm , ví dụ như nhiệt độ và các điều kiện thay đổi từ từ trong thời gian dài. Một số máy ghi dữ liệu được chế tạo để giám sát các sự cố và đoản mạch, những sự cố này có thể không xảy ra trong nhiều ngày, nhiều tuần hoặc nhiều tháng.  Tốc độ lấy mẫu tối đa phổ biến là từ 1 giây/giây đến 100 giây/giây trên mỗi kênh . Đó là lý do tại sao, với dung lượng lưu trữ tích hợp tương đối nhỏ, chúng có thể ghi dữ liệu trong thời gian dài như vậy.

Ngược lại,  hệ thống DAQ  là các thử nghiệm có thời lượng tương đối ngắn, chỉ vài phút hoặc vài giờ. Tốc độ lấy mẫu của chúng luôn nhanh hơn nhiều so với các thiết bị ghi dữ liệu.

Tốc độ lấy mẫu tối đa điển hình  cho các hệ thống DAQ là 100 kS/s, 200 kS/s, và thậm chí 1 MS/s mỗi kênh . Tốc độ này nhanh hơn nhiều lần so với các thiết bị ghi dữ liệu, do đó chúng lưu trữ được nhiều dữ liệu hơn ngay cả trong thời gian thử nghiệm ngắn hơn. Và nhờ tốc độ này, các hệ thống DAQ có khả năng thực hiện các ứng dụng thử nghiệm động như va chạm và rung động, nghiên cứu gia tốc, và nhiều hơn nữa.

Hãy tưởng tượng một bài kiểm tra liên quan đến cả việc ghi dữ liệu tốc độ cao từ các cảm biến động như gia tốc kế, nhưng đồng thời chúng ta cũng cần theo dõi nhiệt độ ở khoảng nửa tá vị trí khác nhau. Chúng ta cần lấy mẫu gia tốc kế ở tần số 50 kHz, nhưng thực sự không có lý do gì để lấy mẫu nhiệt độ ở tần số cao hơn 10 Hz.

Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống DAQ không cho phép tốc độ lấy mẫu khác nhau, do đó chúng buộc phải lấy mẫu các cảm biến nhiệt độ ở tần số 50 kHz, dẫn đến tệp dữ liệu có kích thước lớn không cần thiết.

So sánh các loại đầu vào

So với các hệ thống thu thập dữ liệu (DAQ) cao cấp, việc xử lý tín hiệu tích hợp trong các thiết bị ghi dữ liệu khá thô sơ  . Nói thẳng ra, chúng không cần đến phạm vi chức năng rộng lớn của các hệ thống DAQ để thực hiện các chức năng thiết yếu của mình.

Chúng được để nguyên trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng để ghi lại cùng một tín hiệu lặp đi lặp lại. Ngoại trừ một vài trường hợp ngoại lệ, các tín hiệu này chỉ giới hạn ở điện áp, dòng điện 4-20 mA, nhiệt độ, độ ẩm và tín hiệu xung. Chúng thường sử dụng các đầu nối kiểu vít vì được để nguyên tại chỗ trong nhiều tháng hoặc nhiều năm, và do đó, các kết nối tín hiệu không thay đổi thường xuyên.

Các đầu nối đầu vào của chúng thường là loại kết nối nhanh như giắc cắm chuối, BNC và đầu nối LEMO vì chúng được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau liên tục.

Hệ thống DAQ thường được sử dụng tương tự như máy hiện sóng trong phòng thí nghiệm, ở chỗ chúng được dùng cho nhiều ứng dụng và mục đích khác nhau hàng ngày, trái ngược với các ứng dụng cố định của hầu hết các thiết bị ghi dữ liệu.

Vì vậy, mặc dù các thiết bị ghi dữ liệu và hệ thống thu thập dữ liệu về cơ bản ghi lại cùng một loại dữ liệu, nhưng hệ thống DAQ cung cấp phạm vi khả năng tổng thể rộng hơn nhiều.

So sánh số lượng kênh

Các thiết bị ghi dữ liệu cung cấp từ 4 đến  32 kênh đầu vào . Một số mẫu cung cấp nhiều hơn, lên đến 100 kênh hoặc hơn. Tuy nhiên, tương đối ít ứng dụng ghi dữ liệu yêu cầu số lượng kênh lớn.

Mặc dù các hệ thống DAQ cũng có sẵn với số lượng kênh từ vài đến hàng trăm, nhưng hầu hết chúng chỉ cung cấp  từ 8 đến 16 kênh . Điều này là do các bộ điều chỉnh tín hiệu mạnh mẽ hơn, do đó đắt tiền hơn, và tốc độ xử lý cũng cao hơn nhiều ở các thiết bị này, vốn có thể xử lý cả tín hiệu động và tín hiệu tĩnh/bán tĩnh.

Các thiết bị ghi dữ liệu thường lưu trữ dữ liệu đã ghi trong bộ nhớ trong không khả biến, sau đó được tải xuống máy tính bên ngoài để phân tích. Bộ nhớ này thường được đo bằng kilobyte hoặc megabyte (một số thiết bị ghi dữ liệu cho phép sử dụng phương tiện lưu trữ flash USB, có nghĩa là dung lượng lưu trữ GB là có thể trong các hệ thống đó). Điều này là do tốc độ lấy mẫu thấp của các thiết bị ghi dữ liệu: ngay cả khi bạn ghi 100 kênh ở tốc độ 1 giây/giây với độ phân giải 16 bit (yêu cầu 2 byte mỗi mẫu), thì dung lượng bộ nhớ cũng chỉ là…