Escrito por Grant Maloy Smith, o especialista em aquisição de dados

Neste artigo, aprenderemos sobre Data Loggers, descrevendo-os com detalhes suficientes para:

  • Ver o que realmente é um Data Logger (registrador de dados)
  • Aprender sobre os principais recursos e capacidades do Data Logger
  • Entender como os Data Loggers diferem dos sistemas de aquisição de dados (DAQ)

Você está pronto para começar? Vamos lá!

O que é um Registrador de Dados (Data Logger)?

Um registrador de dados é um gravador autônomo tipicamente pequeno e relativamente barato que monitora e registra dados em tempo real, como tensão, temperatura e corrente. Um registrador de dados é escolhido em vez de um sistema de aquisição de dados quando o aplicativo não requer gravação em alta velocidade, mas exige tempos de gravação estendidos. Os registradores de dados são mais baratos que os sistemas DAQ.

Os registradores de dados são o "cavalo de batalha" dos instrumentos de gravação, gravando por dias, semanas ou até anos de cada vez, gravando incansavelmente milhões de pontos de dados por longos períodos de tempo. Esse processo é geralmente chamado de registro de dados.

Os registradores de dados podem ser definidos observando estas características básicas:

  • Taxa de amostragem
  • Tipos de entrada
  • Número de canais
  • Armazenamento de dados
  • Tempos de gravação
  • Interface de usuário
  • Monitoramento local
  • Sistema de alimentação
  • Custo

Taxa de Amostragem do Registrador de Dados

Os registradores de dados são feitos para sinais bastante lentos, isto é, condições que mudam lentamente por um longo período de tempo. Alguns registradores de dados são feitos para monitorar falhas e curtos-circuitos, o que pode não ocorrer por dias, semanas ou meses. Qualquer propriedade física ou elétrica que possa ser convertida em um sinal elétrico pode ser registrada por um registrador de dados, dentro de sua largura de banda, é claro.

As taxas de amostra comuns dos registradores de dados são de 1 S / s a 100 S / s por canal. Isso é bem lento se comparado aos modernos DAQ systems. Porém, baixas taxas de amostragem são o motivo pelo qual os registradores de dados podem gravar por períodos tão longos.

Tipos de Entradas

DATAQ data logger model DI-1110Registrador de dados DATAQ - modelo DI-1110
Imagem cortesia de DATAQ Instruments

As entradas do sensor incorporadas aos registradores de dados são, com algumas exceções, limitadas a tensão, corrente de 4-20 mA, temperatura, umidade e sinais de pulso. Eles costumam usar conectores do tipo terminal de parafuso porque são mantidos no local por meses ou anos de cada vez, e as conexões de sinal, portanto, não mudam com muita frequência.

As saídas de loop de corrente de 4-20 mA são comuns entre uma ampla variedade de sensores industriais, incluindo aqueles que monitoram o nível da água, umidade, temperatura, pressão, sensores de estação meteorológica, posições de porta aberta / fechada e centenas de outros.

Aprenda mais sobre sensores:

What Is a Sensor and What Do They Do guide

Número de Canais

Os registradores de dados fornecem de um único canal a 32 canais de entrada, embora os modelos de quatro a oito canais sejam os mais comuns. Alguns modelos oferecem mais, até 100 canais ou mais. Relativamente poucos aplicativos de registrador de dados requerem uma grande contagem de canais, embora existam. Vários registradores de dados podem ser usados para lidar com aplicativos de grande número de canais.

Veja Dewesoft's modern, digital data acquisition systems que oferecem configurações de sistema DAQ de 1 a 1000 canais.

Dewesoft DAQ Systems

Registradores de dados com baixo número de canais

Um exemplo de registrador de dados com baixa contagem de canais é o GL240 da Graphtec Corporation. Possui dez canais de entrada analógica multifuncional, onde cada um pode ser configurado para tensão, corrente ou temperatura.

The Graphtec GL240 model data loggerO registrador de dados modelo GL240
Imagem cortesia de Graphtec Corporation

O GL240 possui uma tela embutida e uma interface de usuário simples, como um controle remoto de TV. Pode adquirir dados para RAM interna ou memória flash. Os dados coletados podem ser transferidos para um computador host via Ethernet, USB ou uma interface WIFI opcional. Pode gravar até 10 amostras / segundo quando todos os dez canais estão sendo gravados.

Registradores de dados com grande número de canais

Um exemplo de registrador de dados com grande número canais é a série 2680 da Fluke Corporation. Cada chassi pode ser expandido de 20 a 120 canais e vários sistemas podem ser conectados juntos via TCP / IP na Ethernet.

Fluke data logger model 2680Registrador de dados Fluke modelo 2680
Imagem cortesia da Fluke Corporation

Este é um registrador de dados sofisticado, com isolamento galvânico extremamente alto e outros recursos muito além do registrador típico, portanto, o custo também é apropriadamente mais alto.

Como a maioria dos modelos, é um registrador de dados independente, mas também pode ser conectado a um computador host para funcionalidade adicional.

Armazenamento de Dados

Os registradores de dados normalmente armazenam os dados gravados na memória não volátil interna, que é posteriormente baixada em um computador externo para análise. Essa memória é frequentemente medida em kilobytes ou megabytes (alguns registradores de dados permitem o uso de mídia flash USB, o que significa que o armazenamento em GB é possível nesses sistemas). Isso ocorre devido às baixas taxas de amostragem dos registradores de dados: mesmo se você estiver gravando 100 canais a 1 S / s com resolução de 16 bits (requer 2 bytes por amostra), isso é apenas

100 * 1 * 2 = 200 amostras por segundo

200 S * 3600 s = 720.000 amostras por hora

Após a gravação, os dados podem ser transferidos para sistemas externos para armazenamento e análise a longo prazo.

Devido às baixas taxas de amostragem, os registradores de dados variam desde os tempos de gravação medidos em dias até os que podem ser medidos em semanas ou meses.

Alguns registradores de dados oferecem interfaces com fio, como USB ou Ethernet, para transmitir seus dados para um sistema externo para monitoramento. Um número crescente deles oferece streaming WIFI.

Dewesoft's modern, digital data acquisition systems oferecem recursos integrados de registro de dados SSD que permitem armazenar, visualizar e analisar Gigabytes de dados do gravador.

Dewesoft DAQ Systems

Interface do Usuário

Os registradores de dados normalmente não fornecem nenhuma interface ou uma exibição numérica básica. Alguns modelos, como o GL240 mostrado acima, fornecem uma tela relativamente sofisticada incorporando formas de onda e números.

Como eles ficam lá gravando por semanas ou meses, ninguém vai ficar parado olhando para eles, como fariam com um teste curto e de alta velocidade usando um sistema DAQ moderno.

Alguns registradores de dados estão equipados com uma interface Web ou HTTP, portanto, conectar-se a eles via Ethernet e acessar seu endereço IP em um navegador da Web permitirá que o usuário monitore seus valores quase em tempo real.

Os sistemas DAQ da Dewesoft oferecem registro de dados fácil de usar e recursos abrangentes de visualização de dados.

A maioria dos registradores de dados oferece drivers para ambientes de programação, como o DASYLab® e o LabVIEW® - pacotes de programação de software oferecidos pela National Instruments, para citar um. Usando essas ferramentas, os engenheiros podem criar sua própria interface de software para o hardware do data logger. Algumas empresas de DAQ fornecem drivers semelhantes para essas ferramentas de programação, embora tenham mais probabilidade de incluir seus próprios aplicativos de software prontos para uso.

Monitoramento em Tempo Real

 Extech data logger with LCD numeric displayRegistrador de dados com display numérico LCD
Imagem cortesia de Extech

Alguns registradores de dados fornecem capacidade de monitoramento em tempo real na forma de um display LCD embutido que mostra os valores numéricos sendo medidos em tempo real. Outros podem fornecer uma interface com fio ou WIFI, na qual outro computador pode acessar os dados em tempo real. Se um registrador de dados não fornecer isso, geralmente é necessário aguardar a interrupção do teste para que os dados possam ser acessados por um computador externo.

Após o teste, os dados geralmente são transferidos para um computador externo para análise. Alguns registradores permitem o monitoramento em tempo real via conexão com ou sem fio.

Sistema de Alimentação

O típico pequeno registrador de dados é um dispositivo eletrônico de baixo consumo e alimentado por bateria. Devido ao seu consumo de energia baixo, muitos deles podem operar por horas sem energia externa. No entanto, aqueles que precisam gravar por longos períodos de tempo requerem uma fonte de energia externa. As fontes de alimentação de pequenos registradores de dados geralmente têm uma entrada de energia CC, enquanto os modelos maiores de bancada têm uma entrada de energia CA.

Preço e Custo dos Registradores de Dados

Um registrador de dados simples pode custar apenas US $ 100. Os registradores de dados de gama média variam de US $ 500 a US $ 3000.

Registradores de Dados com Barramentos Específicos 

Os registradores de dados geralmente evitam protocolos de instrumentação padrão do setor, como MODBUS e CAN BUS. No entanto, isso está mudando e a adoção dessas interfaces está aumentando lentamente.

Modbus é um protocolo de comunicações sem royalties originalmente inventado pela Schneider electric. É muito utilizado em sistemas de controle de supervisão e aquisição de dadosv(SCADA), e com controladores lógicos programáveis (PLCs) em aplicações industriais. Sua camada física é RS485, fácil de implementar e manter. Este protocolo agora é gerenciado pela organização Modbus.

A rede de área do controlador - mais conhecida como barramento CAN, foi originalmente desenvolvida como um protocolo de mensagens para permitir que microcontroladores (como as ECUs) nos automóveis se comuniquem entre si sem a necessidade de um computador centralizado. Foi originalmente desenvolvido por Robert Bosch GmbH, um fornecedor alemão de sistemas automotivos.

Hoje, porém, devido à sua padronização pela ISO e à ampla aceitação em toda essa grande indústria mundial, ela é usada em uma ampla gama de aplicações, incluindo aeroespacial, automação geral, robótica e até na indústria médica para controlar membros protéticos.

Os sistemas DAQ estão cada vez mais capazes de interagir com o CAN, tanto lendo dados dos sensores no barramento quanto gravando dados de volta para o CAN. DAQ systems from Dewesoft são um ótimo exemplo, pois toda a sua linha de produtos é compatível com CAN.

Dewesoft oferece AN and CAN FD bus data acquisition systems de alta velocidade que pode gravar de 2, 4 ou até 8 sistemas de barramento CAN simultaneamente.

Dewesoft CAN bus data loggers and data acquisition systemsInterfaces DAQ dedicadas de barramento CAN da Dewesoft

Cada porta CAN desses modelos da Dewesoft é isolada e utiliza o padrão CAN 2.0b de alta velocidade. Deve-se observar que, além desses módulos CAN dedicados, as interfaces CAN podem ser adicionadas a praticamente todos os sistemas Dewesoft DAQ.

Saiba mais sobre os registradores de dados de barramento CAN independentes e integrados da Dewesoft:

Dewesoft CAN bus modules

Os registradores de dados também estão começando a adotar o barramento CAN. Um desses registradores de dados de barramento CAN de nível básico é o DS-CAN2 da Dewesoft.

DS-CAN2 2-channel CAN data loggerDS-CAN2 - Registrador de dados CAN de 2 canais da Dewesoft

Esse pequeno registrador pode gravar dados do barramento CAN por longos períodos, em um cartão SD industrial removível de 8 GB. O monitoramento do barramento CAN pode ser feito para fins legais, de diagnóstico de veículo, pesquisa ou manutenção.

O uso desses barramentos padrão é um passo positivo em aplicações onde esses protocolos já estão em vigor, pois permite que o registrador de dados seja integrado com bastante facilidade.

Registradores de dados GPS e GNSS

Com o desenvolvimento dos sistemas de posicionamento por satélite GNSS, os registradores de dados também adotaram a possibilidade de registrar dados de posicionamento, como longitude, latitude e altitude.

Esses registradores de dados simplesmente incorporam um receptor compatível com GNSS e podem registrar a posição do objeto na Terra com muita precisão. Além dos registradores de dados GNSS / GPS padrão, também temos Sistemas de Navegação Inercial (INS) e Unidades de Medição Inercial (IMU) que também podem registrar parâmetros adicionais, como orientação, posição, velocidades e acelerações.

GNSS receivers and Inertial Measurement UnitsRegistradores de dados Dewesoft GPS e navegação inercial

Aplicatições Comuns dos Registradores de Dados

  • Monitorar os níveis de temperatura e umidade em ambientes de fabricação, instalações de armazenamento, hospitais e outras instalações públicas
  • Monitorar a temperatura dos alimentos em todas as etapas do processamento e transporte
  • Monitorar as condições de HVAC em instalações industriais e comerciais
  • Monitorar todos os tipos de processos de fabricação
  • Monitorar as condições de cultivo em estufas e fazendas
    Monitorar as condições ambientais dos produtos farmacêuticos durante a fabricação e o armazenamento
  • Monitorar atividades sísmicas nas áreas ativas sísmicas pesadas.

Onde os Registradores de Dados São Necessários

Às vezes, os registradores de dados são exigidos pelos regulamentos do setor e / ou do governo. Por exemplo:

  • A Diretiva CE 92/1, bem como os regulamentos da FDA nos EUA, determinam que durante toda a sua preparação, armazenamento e transporte, os alimentos devem ser monitorados para garantir que as temperaturas sejam mantidas nos níveis exigidos. Esta é a aplicação ideal para registradores de dados que podem gravar a temperatura em intervalos regulares por um período muito longo.

  • s vacinas e outros medicamentos devem ser mantidos em temperaturas rigorosas durante a fabricação, embalagem, armazenamento e transporte.

  • Os sistemas HVAC em hospitais e outros locais públicos devem ser constantemente monitorados para garantir a segurança e o conforto das pessoas que os utilizam. Isso inclui não apenas temperatura e umidade, mas também detecção de nível de CO2 (dióxido de carbono), ventilação e muito mais.

  • A UE, os EUA e outros países têm vários requisitos relacionados à eficiência e consumo de energia. O monitoramento constante é a única maneira de garantir e provar a conformidade.

Resumo

Se você estiver fazendo medições de longo prazo de tensão, corrente, temperatura e sensores relacionados que se estendem por dias, semanas e meses, os registradores de dados são instrumentos de medição ideais. Eles geralmente são de baixo custo e estão prontamente disponíveis em uma variedade de fabricantes idôneos.

Referências Adicionais

Para saber mais sobre os registradores de dados, visite Wikipedia data logger article