martedì 14 maggio 2024 · 0 min read
Che cos'è un data logger? (datalogger) - la guida
In questo articolo parleremo dei data logger ed in particolare:
Scopriremo cos'è veramente un data logger
Conosceremo le caratteristiche e le capacità chiave del data logger
Impareremo le differenze tra i Data Logger e i sistemi di acquisizione dati (DAQ)
Sei pronto per iniziare? Let’s go!
Che cos'è un data logger?
Un data logger (detto anche datalogger o data recorder) è un dispositivo elettronico piccolo e relativamente economico che monitora e registra i dati nel tempo (come tensione, temperatura o corrente) tramite un sensore interno o esterno. Di solito si basa su un processore digitale.
Il data logger viene scelto al posto di un sistema di acquisizione dati quando l'applicazione non richiede la registrazione di dati ad alta velocità, ma richiede tempi di registrazione estesi. Sono meno costosi dei sistemi DAQ.
I data logger sono il "cavallo di battaglia" degli strumenti di registrazione. Possono registrare dati per giorni, settimane o anche anni. Questo processo è comunemente indicato come registrazione dei dati.
I Data logger possono essere definiti osservando queste caratteristiche di base:
Frequenza di campionamento
Tipi di input
Conteggio canali
Archivio dati
Tempi di registrazione
Interfaccia utente
Monitoraggio locale
Sistema di alimentazione
Costo
Cost
Scopri di più:
Tipi di data logger
Tra i principali tipi di datalogger, catalogati in base al tipo di segnale che registrano, troviamo:
Data Logger di temperatura
Data Logger di tensione
Data Logger di corrente
Data Logger di potenza
Data Logger elettrici
Data Logger a vibrazione
Data Logger per shock
Data Logger estensimetrico
Logger GPS
Frequenza di campionamento
I data logger sono realizzati prevalentemente per segnali lenti, ovvero condizioni che cambiano lentamente in un periodo di tempo piuttosto lungo. Alcuni sono fatti per monitorare glitch e cortocircuiti, che potrebbero non verificarsi per giorni, settimane o mesi. Qualsiasi proprietà fisica o elettrica che può essere convertita in un segnale elettrico può essere registrata da un data logger, ovviamente all'interno della sua larghezza di banda.
Le frequenze di campionamento di un data logger sono comprese tra 1 S/s e 100 S/s per canale. Risultano, infatti, piuttosto lenti rispetto ai moderni sistemi DAQ digitali. Le basse frequenze di campionamento è uno dei motivi per i quali possono registrare per periodi di tempo così lunghi.
Tipi di input
Gli ingressi dei sensori integrati nei data logger sono, con poche eccezioni, limitati a segnali di tensione, corrente 4-20 mA, temperatura, umidità ed impulsi. Usano spesso connettori con terminale a vite perché vengono installati nella stessa posizione per mesi o anni e le connessioni dei sensori, quindi, non cambiano molto spesso.
Le uscite del loop di corrente da 4-20 mA sono comuni a un'ampia varietà di sensori industriali, inclusi quelli che monitorano il livello dell'acqua, l'umidità, la temperatura, la pressione, i sensori delle stazioni meteorologiche, le posizioni di apertura/chiusura delle porte/valvole e molti altri.
Scopri di più sui sensori:
Conteggio dei Canali
I data logger generalmente forniscono da un singolo canale a 32 canali di ingresso, sebbene i modelli da quattro a otto canali siano i più comuni. Alcuni modelli offrono fino a 100 canali o più. Sebbene esistano, sono relativamente poche le applicazioni che richiedono dei data logger con un numero di canali molto elevato. È possibile utilizzare più data logger per gestire applicazioni che richiedono un alto numero di canali.
Dai un'occhiata ai moderni sistemi di acquisizione dati digitali di Dewesoft che offrono configurazioni di sistema DAQ da 1... 1000 di canali.
Data logger a basso numero di canali
Un esempio di data logger a basso numero di canali è il GL240 di Graphtec Corporation. È dotato di dieci canali di ingresso analogici multifunzione, ognuno dei quali può essere configurato per tensione, corrente o temperatura.
Il GL240 ha un display integrato e un'interfaccia utente semplice, proprio come un telecomando TV. Può acquisire dati dalla RAM interna o dalla flash memory. I dati raccolti possono essere trasferiti a un computer host tramite ethernet, USB o un'interfaccia WIFI opzionale. Può registrare fino a 10 campioni/secondo per ciascun canale.
Data logger ad alto numero di canali
Un esempio di data logger ad alto numero di canali è la serie 2680 di Fluke Corporation. Ogni chassis può essere ampliato da 20 a 120 canali e più sistemi possono essere collegati tra loro tramite TCP/IP su Ethernet.
Questo è un data logger di fascia alta, con isolamento galvanico estremamente elevato e capacità ben oltre il tipico registratore, quindi anche il costo è ragionevolmente più alto.
Come la maggior parte dei modelli, è un datalogger autonomo, ma può anche essere collegato a un computer host per fruttare funzionalità aggiuntive.
Archivio dati
I data logger normalmente memorizzano i dati registrati nella loro memoria interna non volatile, che viene successivamente scaricata su un computer esterno per l'analisi. Questa memoria viene spesso misurata in kilobyte o megabyte (alcuni data logger consentono l'utilizzo di supporti flash USB, il che significa che in quei sistemi è possibile l'archiviazione di GB). Ciò è dovuto alle basse frequenze di campionamento dei data logger: se stai registrando 100 canali a 1 S/s con una risoluzione di 16 bit (richiede 2 byte per campione), avrai:
Dopo la registrazione, i dati possono essere scaricati su sistemi esterni per l'archiviazione a lungo termine e l'analisi.
A causa delle loro basse frequenze di campionamento, la misura dei tempi di registrazione dei data logger varia da giorni a settimane o mesi.
Alcuni data logger offrono interfacce cablate come USB o Ethernet per lo streaming dei dati su un sistema esterno per il monitoraggio. Un numero crescente di loro offre lo streaming WIFI.
I moderni sistemi di acquisizione dati digitali di Dewesoft offrono funzionalità di registrazione dei dati con SSD integrate che consentono loro di archiviare, visualizzare e analizzare Gigabyte di dati del registratore.
Interfaccia Utente
I data logger normalmente non forniscono alcuna interfaccia, ma mostrano in genere un display numerico di base. Solo alcuni modelli, come il GL240 mostrato sopra, forniscono un display relativamente sofisticato che incorpora forme d'onda e numeri.
Trattandosi di sistemi fissi che registrano per settimane o mesi, nessuno starà lì a guardarli come, contrariamente, succede nel caso di un breve test ad alta velocità con un moderno sistema DAQ.
Alcuni data logger sono dotati di un'interfaccia web o HTTP, questo permette all’utente di collegarsi ad essi tramite ethernet e richiamare il loro indirizzo IP in un browser web per monitorare i valori quasi in tempo reale.
I sistemi DAQ Dewesoft consentono di registrare facilmente i dati e di usare funzionalità estese di visualizzazione dei dati.
La maggior parte dei logger offre driver per ambienti di programmazione come DASYLab® e LabVIEW® - suite di programmazione software offerte da National Instruments, solo per citarne una. Utilizzando questi strumenti, gli ingegneri possono creare la propria interfaccia software per l'hardware del data logger. Alcune aziende DAQ forniscono driver simili per la programmazione, anche se è più probabile che includano software chiavi in mano.
Monitoraggio in Real-Time
Alcuni logger forniscono funzionalità di monitoraggio in tempo reale grazie all’utilizzo di un display LCD integrato che mostra istantaneamente i valori numerici misurati. Altri possono fornire un'interfaccia cablata o WIFI con la quale un altro computer può accedere ai dati in tempo reale. Con altri logger ancora è invece necessario attendere che il test venga interrotto prima di poter accedere ai dati tramite un computer esterno.
Dopo il test, i dati vengono in genere scaricati su un computer esterno per l'analisi.
Sistema di alimentazione
Il tipico piccolo data logger è un dispositivo elettronico a batteria a bassa potenza. A causa del loro basso consumo energetico, molti di loro possono funzionare per ore senza alimentazione esterna. Tuttavia, quelli che devono registrare per lunghi periodi di tempo richiedono una fonte di alimentazione esterna. Gli alimentatori dei piccoli data logger, di solito, hanno un ingresso di alimentazione DC, mentre i modelli da banco più grandi hanno un ingresso di alimentazione AC.
Data Logger - Prezzi
Un data logger di fascia bassa può costare fino a 100€. Il costo dei data logger di fascia media varia invece dai 500€ ai 3000€.
Logger specifici per bus
Storicamente i data logger hanno evitato i protocolli standard del settore come MODBUS e CAN BUS. Tuttavia questo approccio sta cambiando, negli ultimi anni infatti si può notare un aumento nell’utilizzo di queste interfacce.
Modbus è un protocollo di comunicazione royalty free originariamente inventato da Schneider Electric. È ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo e di acquisizione dati (SCADA) e con i controllori logici programmabili (PLC) nelle applicazioni industriali. Il suo livello fisico è RS485, che è facile da implementare e mantenere. Questo protocollo è ora gestito dall'organizzazione Modbus.
La Controller Area Network, meglio nota come bus CAN , è stata originariamente sviluppata come protocollo di messaggistica per consentire ai microcontrollori (come le ECU) all'interno delle automobili di comunicare tra loro senza la necessità di un computer centralizzato. È stato originariamente sviluppato da Robert Bosch GmbH, un fornitore tedesco di sistemi automobilistici.
Ma oggi, a causa della sua standardizzazione tramite ISO e la sua grande utilità nell'industria mondiale, viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni e settori tra i quali l’aerospaziale, automazione generale, robotica e persino nell'industria medica per il controllo degli arti protesici.
I sistemi DAQ sono sempre più in grado di interfacciarsi con la CAN, sia leggendo i dati dai sensori sul bus, sia scrivendo nuovamente i dati sulla CAN. I sistemi DAQ di Dewesoft sono un ottimo esempio poiché l'intera linea di prodotti è conforme al protocollo CAN.
Dewesoft offre sistemi di acquisizione dati bus CAN e CAN FD ad alta velocità in grado di registrare da 2, 4 o anche 8 sistemi bus CAN contemporaneamente.
Ciascuna delle porte CAN, su questi modelli Dewesoft, è isolata e utilizza lo standard CAN 2.0b ad alta velocità. Va notato che oltre a questi moduli CAN dedicati, le interfacce CAN possono essere aggiunte praticamente a tutti i sistemi DAQ Dewesoft.
Scopri di più:
Anche i data logger stanno iniziando ad abbracciare il bus CAN. Uno di questi data logger CAN bus entry-level DS-CAN2 di Dewesoft.
Questo piccolo logger può registrare i dati del bus CAN per lunghi periodi. Il monitoraggio del bus CAN può essere effettuato per scopi legali, diagnostici del veicolo, ricerca o manutenzione.
L'uso di questi bus standard è un passo positivo nelle applicazioni in cui questi protocolli sono già in atto, poiché consente di integrare abbastanza facilmente il data logger.
Datalogger GPS e GNSS
Con lo sviluppo dei sistemi di posizionamento satellitare GNSS, i data logger si sono aperti alla possibilità di registrare dati di posizionamento come longitudine, latitudine e altitudine.
Questi data logger incorporano un ricevitore compatibile GNSS e possono registrare la posizione dell'oggetto sulla Terra in modo molto accurato. Oltre ai logger GNSS/GPS standard, abbiamo anche sistemi di navigazione inerziale (INS) e unità di misura inerziale (IMU) che possono anche registrare parametri aggiuntivi come orientamento, posizione, velocità ed accelerazioni.
Applicazioni comuni dei Data Logger
Monitoraggio della temperatura e dei livelli di umidità negli ambienti di produzione, nelle strutture di stoccaggio, negli ospedali e in altre strutture pubbliche
Monitoraggio della temperatura degli alimenti in tutte le fasi della lavorazione e del trasporto
Monitoraggio delle condizioni HVAC negli impianti industriali e commerciali
Monitoraggio dei processi di produzione di tutti i tipi
Monitoraggio delle condizioni di crescita nelle serre e nelle fattorie
Monitoraggio delle condizioni ambientali per i prodotti farmaceutici durante la produzione e lo stoccaggio
Monitoraggio delle attività sismiche nelle aree sismiche pesanti.
Dove sono richiesti i data logger
A volte i data logger sono richiesti da normative industriali e/o governative. Per esempio:
La Direttiva CE 92/1, così come le normative FDA negli Stati Uniti, impongono che durante la preparazione, la conservazione e il trasporto, gli alimenti debbano essere monitorati per garantire che le temperature siano mantenute ai livelli richiesti. Questa è l'applicazione ideale per i data logger in grado di registrare la temperatura ad intervalli regolari per un periodo di tempo molto lungo.
I vaccini e gli altri medicinali devono essere conservati a temperature rigide durante la produzione, l'imballaggio, lo stoccaggio e il trasporto.
I sistemi HVAC negli ospedali e in altri luoghi pubblici devono essere costantemente monitorati per garantire la sicurezza e il comfort delle persone che li utilizzano. Questi includono non solo la temperatura e l'umidità, ma anche il rilevamento del livello di CO2 (anidride carbonica), la ventilazione e altro ancora.
L'UE, gli Stati Uniti e altri paesi hanno vari requisiti relativi all'efficienza energetica e al consumo. Il monitoraggio costante è l'unico modo per garantire e dimostrare la conformità.
Riepilogo
Se stai effettuando misure prolungate nel tempo (giorni, settimane, mesi) di tensione, corrente, temperatura e relativi sensori, i data logger sono gli strumenti di misura ideali. Sono in genere a basso costo, disponibili in diversi formati e realizzati da produttori seri e competenti.