Scritto da Grant Maloy Smith, esperto di acquisizione dati.

In questo articolo impareremo a conoscere le più importanti tecnologie di acquisizione dati inventate e sviluppate da Dewesoft, descrivendole in modo abbastanza dettagliato da:

  • Scoprire quali sono le principali tecnologie DAQ Dewesoft
  • Capire il loro principio di funzionamento e come sono nati
  • Capire come migliorano il processo DAQ e le sue misure

Di seguito gli argomenti che tratteremo in questo articolo:

Tecnologia DualCoreADC®

Una delle più grandi sfide che ha preoccupato per anni gli ingegneri è l'impostazione del guadagno ottimale per determinati canali. Ad esempio: cosa succede se abbiamo un segnale che di solito è inferiore a 5 volt, ma che a volte può variare notevolmente verso l'alto fino a centinaia di Volts? 

Se impostiamo la risoluzione dell'ADC (convertitore analogico-digitale) per leggere i dati 0-5V, il sistema andrà completamente in overload quando il segnale supera il range impostato. Al contrario, se impostiamo il guadagno a 100 V, la risoluzione dell'asse dell'ampiezza sarà scarsa quando il segnale è di pochi mV.

Una soluzione potrebbe essere quella di utilizzare due canali impostati su guadagni diversi e fare riferimento a uno di essi per i dati 0-5V e all'altro per i dati di ampiezza maggiore. Ma tutto questo risulta piuttosto inefficiente - non possiamo assolutamente usare due canali per ogni segnale di ingresso - avremmo bisogno del doppio dei sistemi DAQ per fare lo stesso lavoro. Inoltre, renderebbe l'analisi dei dati dopo ogni test molto più complessa e dispendiosa in termini di tempo.

Non esisteva una soluzione ottimale a questo problema. Fino a quando…

DualCoreADC technology scheme - two 24-bit ADCs in each channelLa tecnologia DualCoreADC di Dewesoft usa due ADC a 24-bit in ciascun canale per ottenere un'incredibile gamma dinamica di 160dB

La tecnologia DualCoreADC® di Dewesoft ha risolto questo problema utilizzando due ADC a 24 bit separati per canale e passando automaticamente dall'uno all'altro in tempo reale, creando un unico canale senza interruzioni. Questi due ADC misurano sempre il guadagno alto e basso del segnale di ingresso. Ciò si traduce nell'intero campo di misura possibile del sensore e impedisce che il segnale venga tagliato.

Spiegazione della tecnologia DualCore

Questo non vale solo per i segnali dinamici: anche con segnali molto lenti come dalla maggior parte delle termocoppie, avere la massima risoluzione possibile dell'asse di ampiezza può essere fondamentale.

Immagina un sensore di temperatura in grado di misurare in un intervallo di 1500°C. La maggior parte delle volte il segnale è entro un centinaio di gradi o giù di lì, ma occasionalmente sale fino a 800° o più. Anche con questo tipo di segnale molto lento, la tecnologia DualCoreADC® è un grande vantaggio, perché commuta automaticamente tra guadagno 1 usato per la maggior parte del segnale e guadagno 2 usato durante le escursioni di ampiezza elevata, preservando sempre la risoluzione ottimale dell'asse Y.

Con la tecnologia DualCoreADC® SIRIUS raggiunge un rapporto segnale-rumore superiore a 130 dB e oltre 160 dB in gamma dinamica. Performance, queste, che sono di 20 volte migliori di quelle che si hanno con i tipici  sistemi a 24 bit e con il rumore ridotto di 20 volte.

I sistemi SIRIUS DAQ basati su DualCoreADC di Dewesoft offrono frequenze di campionamento fino a 200 kS/s per canale. SIRIUS DualCoreADC converte le forme d'onda analogiche in digitali in un modo unico e potente.

Ma cosa succede se si richiede un sistema che fornisca canali con un'elevata gamma dinamica e capacità anti-aliasing, ma frequenze di campionamento molto più elevate su altri canali?

Tecnologia HybridADC

Da anni gli ingegneri si trovano di fronte a una difficile scelta tra gli ADC delta-sigma (convertitori da analogico a digitale) e gli ADC SAR (approssimazione successiva).

Mentre gli ADC delta-sigma offrono un'incredibile gamma dinamica, risoluzione a 24 bit e funzionalità anti-aliasing integrate, SAR ADC offre una larghezza di banda maggiore e una riproduzione perfetta dei segnali di impulso come le onde quadre.

SAR ADC Delta Sigma ADC
Frequenze di campionamento elevate Non così veloce come SAR
Solitamente limitato a 16 bit di risoluzione Risoluzione a 24 bit
Gestione di onde quadre senza ringing/overshoot Ideale per forme d'onda sinusoidali/naturali
Nessun AAF integrato Le onde quadre causano ringing
  AAF integrato

Le applicazioni che in passato richiedevano una combinazione di campionamento ad alta velocità e alta risoluzione con filtri anti-aliasing sono state costrette a sacrificare una di queste capacità. Oppure sono stati acquistati due sistemi daq completamente separati per gestire entrambi i requisiti.

Dewesoft ha risolto definitivamente questo problema con la tecnologia HybridADC, sviluppata per la linea di prodotti SIRIUS XHS. Questa tecnologia consente all'utente di selezionare tre modalità di funzionamento:

  1. Modalità high bandwidth (filtro disattivato): larghezza di banda di 5 MHz e frequenza di campionamento di 15 Ms/s, SIRIUS XHS può acquisire perfettamente segnali di impulsivi e onde quadre senza rumore o overshoot. Tale modalità è perfetta per la registrazione di transitori e l'analisi della potenza elettrica. Questo comportamento è simile ai tipici ADC SAR, tranne per una frequenza di campionamento e una larghezza di banda più elevate.
  2. Modalità High dynamic alias-free: è possibile acquisire dati fino a 1 MS/s con una gamma dinamica di 150 dB. I dati sono completamente alias-free, quindi tutte le frequenze più alte vengono totalmente reiettate. Caratteristiche perfette per applicazioni di acustica, vibrazioni e segnali generici. Questo comportamento è simile ai classici ADC Sigma-Delta tranne che con una frequenza di campionamento e quindi una larghezza di banda molto più elevate.
  3. Filtraggio Ring-free: inoltre, Dewesoft offre filtri ring-free privi di overshoot sui segnali impulsivi pur mantenendo un'acquisizione alias-free. La misura rimane priva di alias perché la frequenza di taglio è impostata automaticamente al 20% della frequenza di campionamento.

Video introduttivo su HybridADC

Un'altra cosa molto importante da sapere è che ogni canale può essere impostato individualmente su una qualsiasi di queste modalità ed è possibile scegliere una frequenza di campionamento diversa per ciascun canale. Pertanto, gli ingegneri non devono scegliere tra uno strumento o l'altro, ma possono utilizzare un singolo strumento Dewesoft per tutte le loro applicazioni più importanti.

Nonostante sia possibile impostare un'elevata larghezza di banda su alcuni canali, è possibile configurare altri per essere privi di alias e persino selezionare diverse frequenze di campionamento. Il filtraggio è progettato in modo tale che tutti i segnali siano perfettamente allineati nel tempo con sfasamento zero.

La tecnologia Dewesoft Hybrid ADC è un enorme passo avanti nel mondo dell'acquisizione dati. Combina il campionamento ad alta velocità ring-free con un'elevata gamma dinamica, prestazioni anti-alias, coprendo tutte le principali applicazioni DAQ con un unico strumento.

Tecnologia SIRIUS® XHS

I sistemi di acquisizione dati ad alta velocità SIRIUS® XHS integrano la tecnologia Hybrid ADC di Dewesoft (descritta sopra), con funzionalità avanzate aggiuntive. Lo strumento ha lo stesso aspetto dei famosi DAQ SIRIUS disponibili dal 2010, ma il sistema è costituito da un cuore e un cervello completamente ridisegnati.

SIRIUS XHS high-speed DAQ systemStrumento DAQ SIRIUS XHS a 8 canali

SIRIUS XHS offre il massimo in termini di prestazioni e versatilità DAQ, tra cui:

  • La rivoluzionaria tecnologia Hybrid ADC che offre segnali analogici convertiti in digitale a 15 MS/s per canale con larghezza di banda di 5 MHz. Ha anche la capacità di eseguire sia campionamento ad elevata larghezza di banda ring-free, campionamento a 16 bit, sia campionamento con prestazioni di un sigma-delta alias-free a 24 bit fino a 1 MHz di larghezza di banda per canale.
  • Amplificatori totalmente riprogettati per seguire le prestazioni del nuovo convertitore ADC ibrido.
  • Una potente FPGA in combinazione ad un processore ARM dove gira un sistema operativo Linux embedded.
  • Una nuova scheda madre con una tecnologia di isolamento galvanico per l'isolamento da canale a canale e da canale a terra di ben 2000V.
  • Interfacce di trasferimento dati aggiornate (USB 3.0 e GLAN) per supportare lo streaming di dati ad alta velocità su disco. Gli ingegneri possono impostare tutti gli otto i canali su 15 MS/s per canale e trasmetterli come flusso continuo su disco tramite la connessione USB 3.0.
  • Le moderne interfacce dati come USB 3.0, GLAN, XCP, CAN e OPC UA, con sincronizzazione PTP v2, consentono una connettività aperta e flessibile.

SIRIUS XHS è anche retrocompatibile e può essere sincronizzato con qualsiasi altro sistema DAQ Dewesoft come SIRIUS standard, KRYPTON, IOLITE, DEWE-43, ecc.

Sincronizzazione PTP

Disponibile esclusivamente per i sistemi Dewesoft SIRIUS XHS, PTP v2 è l'ultima versione del Precision Time Protocol (PTP), in cui viene utilizzato un master clock per sincronizzare tutti i clock su un computer network.

PTP v2 fornisce una precisione di clock di ~1 µs attraverso la LAN. PTP v2 è un grande passo avanti rispetto al PTP v1 originale rilasciato nel 2002. PTP v2 ha precisione e stabilità temporale richieste in applicazioni di acquisizione dati.

È possibile sincronizzare tra loro più dispositivi SIRIUS XHS utilizzando PTPv2, IRIG o un segnale PPS. Ciascun dispositivo può fungere da clock master o slave, consentendo il funzionamento autonomo.

SIRIUS XHS PTP synchronisationI sistemi SIRIUS XHS possono essere sincronizzati insieme tramite PTP v2

L'intera rete PTP v2 può essere referenziata a qualsiasi sorgente di clock esterna (come IRIG, GPS PPS, NTP, ecc.) in modo che tutti i dispositivi sulla rete facciano riferimento a quel clock. PTP v2 è stato adottato con entusiasmo da fornitori di servizi di transazioni finanziarie, operatori di ripetitori di telefoni cellulari, sistemi di distribuzione dell'energia e altre reti che richiedono una precisione temporale migliore di NTP, ma che potrebbero non avere un facile accesso al GPS PPS.

Quando si dispone di più dispositivi SIRIUS XHS, è possibile utilizzare un fornitore di clock esterno come dispositivo PTP o Dewesoft DAQ (clock slave) come sorgente di clock PTP.

Tecnologia SuperCounter®

Quasi tutti gli strumenti di misura DAQ oggi sul mercato offrono uno o più ingressi digitali oltre agli ingressi analogici. Gli ingressi digitali in grado di contare gli impulsi in ingresso sono spesso utilizzati per rilevare e registrare le uscite di tachimetri, sensori ottici, sensori di prossimità e altre sorgenti di segnali di uscita a impulsi.

Gli ingressi Dewesoft SuperCounter® sono compatibili con un'ampia gamma di encoder, ruote dentate, sensori di prossimità, ecc. Gli ingressi digitali SuperCounter sono disponibili su tutti i sistemi DAQ Dewesoft:

I sistemi possono essere configurati con uno o più ingressi SuperCounter. Di solito sono forniti su un connettore LEMO robusto e bloccabile, ma è possibile scegliere anche altri tipi di connettore.

Dewesoft SuperCounter connector pinoutConfigurazione pinout di un tipico connettore Dewesoft SuperCounter

Sono forniti tre ingressi per supportare le uscite A, B, Z degli encoder incrementali. Se si desidera misurare ingressi discreti (segnali TTL ON/OFF), è possibile utilizzare questi tre canali come ingressi discreti indipendenti anziché come contatore. Sono disponibili tensioni di alimentazione del sensore +12V e +5V, un'uscita digitale e un riferimento di terra.

Ma ciò che rende davvero così speciale il SuperCounters è il modo e la precisione con cui i dati del counter sono allineati agli altri canali (tra cui canali analogici).

I contatori standard disponibili oggi sulla maggior parte dei sistemi DAQ forniscono solo output a risoluzione intera (ad es. 1, 1, 2, 2). Di conseguenza, le loro uscite sono sempre un campione dietro i dati del sensore analogico. Questo può rappresentare un vero problema in applicazioni come misure di vibrazione rotazionale o torsionale, in quanto uno sfasamento anche di un campione può modificare i risultati della misura.
In applicazioni ad RPM costanti potrebbe sembrare che la velocità oscilli, oppure in applicazioni con RPM variabili si potrebbero riscontrare dei problemi di sincronia.

I SuperCounters risolvono completamente questo problema estraendo valori in virgola mobile come 1.37, 1.87, 2.37 e quindi allineandoli con precisione nel tempo al resto dei dati. In effetti, un SuperCounter rappresenta davvero due contatori in uno. L'ingresso viene alimentato in parallelo in entrambi i contatori e il contatore secondario misura il tempo esatto del fronte di salita del segnale. Di conseguenza, il valore reale del contatore viene calcolato e perfettamente allineato rispetto ai valori analogici.

Il video qui sotto mostra come le misure di SuperCounter sono perfettamente sincronizzate con i canali analogici. Questo video presenta anche un esempio di confronto nel mondo reale tra la modalità di conteggio normale e la modalità SuperCounting.

Spiegazione della Tecnologia Dewesoft SuperCounter

Anche altre fonti di dati, come CAN bus e dati video, sono sincronizzate con i dati analogici in tutti i sistemi Dewesoft. 

L'altro "segreto" dietro questa tecnica è che gli ingressi SuperCounter di Dewesoft funzionano con un clock indipendente di 102,4 MHz, molto più alto della frequenza di campionamento dei canali analogici.

Dewesoft SuperCounter architecture schemeSchema dell'architettura Dewesoft SuperCounter

Il risultato di questa svolta tecnologica è che i dati analogici e i dati counter/digitali sono sincronizzati con precisione, anche se vengono campionati a velocità notevolmente diverse. Altre importanti caratteristiche del SuperCounters includono:

  • Isolamento galvanico: impedisce che rumore e diafonia vengano conteggiati erroneamente come dati di input.
  • Filtri antirimbalzo selezionabile dall'utente: da 100 ns a 5 us per proteggere l'integrità di tutte le misure.
  • Molteplici modalità operative: incluso il conteggio degli eventi, le modalità del sensore e le modalità di temporizzazione della forma d'onda.
  • Modalità ingresso discreto: ogni contatore può essere invece utilizzato come tre ingressi digitali discreti isolati separati.
  • Supporto sensori: inclusi encoder incrementali, ruote dentate, sensori a nastro, sensori RPM tacho, sensori CDM e altro ancora.

L'hardware SuperCounter è completamente supportato dal software DAQ DewesoftX per una facile configurazione di tutti i parametri. DewesoftX include un database di sensori che consente agli ingegneri di creare, modificare e riutilizzare i propri sensori (inclusi encoder, tachimetri, sensori di ingranaggi e altro). Questo rende la configurazione di un setup di misura facile e veloce. Con pochi clic gli ingegneri possono aggiungere qualsiasi sensore a questo database, quindi selezionarlo tramite nome tutte le volte che desiderano utilizzarlo per un test.

Tecnologie di Isolamento Galvanico

Nel mondo dei test e delle misure, è fondamentale evitare o eliminare i loop di massa e i sovraccarichi di tensione di modo comune per effettuare misure accurate. Diamo un'occhiata alle principali cause di questi problemi e impariamo come possiamo evitarli o eliminarli utilizzando l'isolamento elettrico.

Analog domain isolation systemsSistemi di isolamento nel dominio analogico

Le tensioni di modo comune sono segnali indesiderati che entrano nella catena di misura. Queste tensioni, indicate a volte come “rumore”, distorcono il segnale reale che stiamo cercando di misurare. A seconda della loro ampiezza, possono variare dall'essere un "fastidio minore" all'oscurare completamente il segnale reale ed impedire la misura.

L'approccio più elementare per eliminare i segnali di modo comune consiste nell'utilizzare un amplificatore differenziale. Questo amplificatore ha due ingressi: uno positivo e uno negativo. L'amplificatore misura solo la differenza tra i due ingressi. Il rumore elettrico che attraversa il cavo del nostro sensore dovrebbe essere presente su entrambe le linee: la linea positiva del segnale e la linea di terra (o segnale negativo).

I segnali di modo comune verranno respinti dall'amplificatore differenziale e solo il segnale reale verrà misurato.

Funziona alla grande, ma ci sono limiti alla quantità di tensione di modo comune (CMV) che l'amplificatore può respingere. Quando il CMV presente sulle linee del segnale supera l'intervallo di ingresso CMV massimo dell'amplificatore differenziale, il segnale risultante in uscita sarà un segnale distorto e inutilizzabile.

Questo ci porta alla soluzione migliore: l'isolamento. Gli ingressi di un amplificatore isolato "fluttuano" al di sopra della tensione di modo comune. Sono progettati con una barriera di isolamento con una tensione di isolamento di 1000 volt o più. Ciò gli consente di reiettare una tensione di modo comune (rumore CMV) molto elevata ed eliminare i loop di massa.

Gli amplificatori isolati creano una barriera di isolamento utilizzando piccoli trasformatori per disaccoppiare ("rendere flottante") l'ingresso dall'uscita, o da piccoli fotoaccoppiatori, o mediante accoppiamento capacitivo. Gli ultimi due metodi in genere forniscono le migliori prestazioni di larghezza di banda.

SIRIUS XHS data acquisition systemSistema SIRIUS XHS DAQ con quattro moduli di isolamento ad alta tensione e quattro a bassa tensione

Se dai un'occhiata ai condizionatori di segnale SIRIUS DualCore e HS di Dewesoft, vedrai che i loro ingressi forniscono una tensione di isolamento da 1000 a 2000 V.

Spiegazione della tecnologia di isolamento galvanico Dewesoft

Nel mondo reale dell'acquisizione dati, spesso non ci sono solo ingressi di segnale: i condizionatori di segnale spesso forniscono tensione o corrente di eccitazione per alimentare i sensori. Estensimetri, RTD, LVDT e accelerometri IEPE sono tutti buoni esempi di sensori che richiedono alimentazione.

Dunque, è importante che queste linee di eccitazione siano isolate. Questo è il motivo per cui Dewesoft con la sua linea di prodotti fornisce isolamento e/o ingressi differenziali e protezione da sovratensione con capacità di cortocircuito diretto a terra. È una caratteristica di sicurezza che protegge gli strumenti e gli operatori umani dai loop di massa.

Misure Simultanee di Domini Multipli

Mentre la maggior parte dei sistemi DAQ registra solo in un singolo dominio, i sistemi di acquisizione dati Dewesoft registrano simultaneamente nel dominio del tempo, nel dominio dell'angolo e nel dominio della frequenza. E mantengono una sincronizzazione solida tra i vari domini.

Il software DewesoftX è unico in termini di interfacce I/O supportate. Nessun altro software di acquisizione dati può eguagliare un numero di interfacce supportate che possono essere acquisite in modo completamente sincrono, archiviate e visualizzate nello stesso file dati.

Le interfacce supportate includono:

Dominio del Segnale Tipi di ingressi e interfacce supportati
Dati Analogici Tensione, Corrente, IEPE, Carica, Strain, Termocoppie, RTD, Potenziometri, LVDTs, Resistenza, e altro ancora
Dati Digitali Ingressi discreti, contatori, encoder, tachimetri, sensori Gear Tooth
Video telecamere compatibili DirectX, Videocamere ad altissima velocità, termocamere ad infrarossi, telecmere GoPro
Navigazione GPS, unità di misura inerziale (IMU & INS), giroscopi
Bus Veicolo CAN, CAN FD, FlexRay, XCP/CCP, Kistler wheels, ADMA
Interfacce Aerospaziali PCM telemetry, ARINC 429, MIL-STD-1553, IRIG, Chapter 10
Bus Industriali OPC UA, Ethernet, Modbus, Siemens S7, Seriale

Tutti questi diversi tipi di dati possono essere inseriti in un sistema di acquisizione dati Dewesoft in innumerevoli combinazioni. Tutti simultaneamente e tutti sincronizzati al 100% l'uno con l'altro nonostante stiano arrivando a velocità diverse e talvolta anche a velocità variabili.

 

Esempio di misura multidominio in DewesoftX

Nell'esempio sopra, si può notare che stiamo registrando all'interno di un'auto elettrica. Misuriamo simultaneamente le tensioni nel dominio del tempo dal motore e dai microfoni, eseguendo e visualizzando calcoli di fase ed energia su display digitali e in un vectorscopio

Stiamo anche registrando un video in tempo reale da una telecamera sul cruscotto e stiamo raccogliendo e visualizzando dati di posizione e velocità GPS. Normalmente, tutto questo richiederebbe almeno tre diversi strumenti, ma Dewesoft ha reso possibile ciò all'interno di un singolo sistema di acquisizione ed elaborazione dati.

Software DAQ DewesoftX

Quando è stato introdotto il software DewesoftX nel 2000, lo stato del software di acquisizione dati era molto diverso. Gli ingegneri potevano scegliere solo tra due tipi fondamentali di software:

  • Software proprietario e immutabile che controllava semplicemente l'hardware del produttore.
  • Software completamente personalizzato scritto da loro stessi o da un appaltatore, per svolgere compiti molto specifici.

DewesoftX data acquisition and signal processing software

I data logger e i sistemi DAQ negli anni '90 erano strumenti di uso generale. Offrivano solo alcuni tipi di ingressi analogici e forse alcune linee di ingresso digitali discrete. Il software non aveva molto da fare oltre a consentire l'impostazione del circuito di condizionamento del segnale, convertire le forme d'onda analogiche in digitali e quindi raccogliere i dati. L'altro compito era registrare i dati su un supporto di memoria interno, normalmente un disco rigido, e visualizzare i dati su uno schermo di qualche tipo.

Il software DAQ era di natura così elementare che spesso non era in grado di eseguire funzioni specializzate, come l'analisi modale, la fonometria, il test di frenata per autoveicoli o misure elettriche secondo i vari standard. Mancava anche le funzionalità di generazione di report flessibili o capacità di post-analisi.

Queste limitazioni sono ciò che ha portato così tanti ingegneri a rivolgersi a piattaforme di sviluppo come LabVIEW® di NI. Labview è un ambiente di programmazione per l'acquisizione e il controllo dei dati. Infine, gli ingegneri potevano creare tutto ciò che volevano, per poter eseguire un'ampia gamma di funzioni personalizzate online e offline.

Lo svantaggio era che dovevano programmare da soli questi sistemi personalizzati (o assumere un programmatore LabVIEW) e testarli rigorosamente. Poi c'è da considerare la manutenzione, che non finisce mai. Molti ingegneri hanno scoperto che per far funzionare queste soluzioni personalizzate, dovevano praticamente diventare loro stessi programmatori. Oppure assumere uno o più esperti LabVIEW a tempo pieno per creare il sistema e mantenerlo attivo e funzionante.

Alla fine degli anni '90, c'era una chiara necessità di una piattaforma software DAQ che combinasse i vantaggi di una soluzione chiavi in ​​mano con la flessibilità, la scalabilità e la potenza assoluta di una soluzione personalizzata. Che non imponesse un enorme onere di programmazione agli ingegneri di test, o non costasse loro nulla per la manutenzione.

Espansione del Sistema DAQ Oltre i Segnali Analogici

La registrazione di un fenomeno fisico come la tensione era al centro della maggior parte dei sistemi DAQ. Ma c'erano anche altre interfacce sempre più richieste dagli ingegneri di test.

Gli ingegneri automotive, ad esempio, avevano bisogno di registrare i dati dal bus CAN. Gli ingegneri aerospaziali e automobilistici avevano bisogno di acquisire i dati di posizione dai satelliti GPS e utilizzarli anche per la sincronizzazione temporale. E pensi che non sarebbe stato bello collegare anche una videocamera?

Ma i sistemi DAQ non avevano tali capacità. All'epoca, l'unico modo era realizzare una soluzione personalizzata, che richiedeva centinaia o migliaia di ore di programmazione e quindi un'eterna manutenzione.

La prima versione commerciale del software di acquisizione dati DewesoftX aveva lo scopo di colmare il divario tra software chiavi in mano molto limitato e sistemi di sviluppo aperti come LabVIEW. Questo è stato il più grande passo avanti nel software DAQ dai tempi di LabVIEW stesso e lo è ancora oggi.

Screenshot of early version of DewesoftX softwareUna prima versione di DewesoftX che mostra schermate personalizzabili, video sincronizzato e segnale GPS

Dewesoft ha consentito agli utenti di creare liberamente i propri display, utilizzando widget grafici incorporati e schermate liberamente definibili. Supportava diverse interfacce CAN bus di terze parti, nonché fotocamere DirectX, microfoni, sensori GPS e altro ancora. Dewesoft ha rivoluzionato il mondo dell'acquisizione dati.

Una delle innovazioni necessarie di Dewesoft è stata la sincronizzazione di tutti i dati provenienti da fonti diverse e a velocità diverse. Gli sviluppatori software hanno lavorato molto duramente per affrontare questa sfida.

Ad esempio, i messaggi del bus CAN arrivano in modo asincrono l'uno dall'altro; le webcam emettono fotogrammi quando possono, non in base a un orologio fisso. E gli ingressi digitali standard dei sistemi DAQ devono essere campionati ad una frequenza molto più elevata rispetto alla frequenza di campionamento analogica.

Mentre gli altri produttori usavano la velocità analogica come master clock, perdendo così la preziosa risoluzione dell'asse temporale costringendo i valori digitali a conformarsi a quella velocità più bassa, gli sviluppatori Dewesoft hanno ideato un metodo per la temporizzazione di tutti i dati in base a un clock hardware principale che funziona a più di 100 MHz, indipendentemente dalla velocità o dalla lentezza con cui i dati arrivano.

Pertanto, tutti i dati sono stati sincronizzati con precisione l'uno rispetto all'altro. Se una webcam emetteva fotogrammi a una velocità incoerente, non importava: ogni fotogramma era contrassegnato da un timestamp in base a quando è effettivamente arrivato, mantenendolo sincronizzato con tutti i dati.

Inoltre, questo "master clock" può essere usato in esecuzione libera o associato ad una fonte temporale esterna molto precisa come il PPS (impulso al secondo) e l'ora/data dai satelliti GPS o all'ora IRIG.

Oggi, il software DewesoftX (ora alla versione DewesoftX 2021) è ancora più potente. Supporta un elenco apparentemente infinito di interfacce nel mondo automobilistico, aerospaziale e industriale. Ha anche una vasta gamma di applicazioni integrate per protocolli di test molto specifici, come:

Automotive e Aerospace  NVH / Vibrazione / Acustica Dinamica Strutturale / Condition Monitoring Power & Energy
Test ADAS Sound Level Meter Modal Testing Analisi Potenza Elettrica
Test dinamici dei freni Octave Band Analysis Sine Reduction Test (COLA) Analisi Qualità della Potenza Elettrica
Brake Noise Testing Brake Noise Testing Shock Response Spectrum Test e-Mobility 
Combustion Analysis Sound Intensity Fatigue Analysis  
Test E-mobility Sound Power Monitoraggio Ponti  
Test per ambienti difficili Analisi FFT Analisi FFT  
Pass-by Noise Pass-by Noise Condition Monitoring  
Road Load / Durability Reverb Time RT60    
Dinamica del veicolo Sound Quality    
PCM Telemetry Order Tracking    
Rocket Launching Rotor Balancing    
Rocket Engine Testing Rotational and Torsional Vibration    
  Vibrazioni Corpo Umano    

In termini di sincronizzazione temporale esterna, l'ultima iterazione disponibile per i sistemi SIRIUS XHS è la sincronizzazione PTP, estremamente precisa e accurata.

Il software DAQ DewesoftX 2021 supporta lo streaming veloce di dati su un computer host integrato o esterno. L'hardware DAQ più recente è SIRIUS XHS, in grado di trasmettere continuamente 8 canali a 15 MS/s per canale all'host tramite USB 3.0.

Dewesoft può anche trasmettere dati in tempo reale a una velocità inferiore ai master EtherCAT in un ampio panorama di applicazioni industriali, automobilistiche e aerospaziali. Questo porta all’integrazione dei due mondi di DAQ ad alta velocità e sistemi di controllo completamente deterministici. Gli ingegneri possono ottenere le migliori prestazioni di entrambi i tipi di sistemi in un unico strumento, riducendo i costi e aumentando la fedeltà dei dati.

Dewesoft ha introdotto le funzioni matematiche nei primi anni, queste funzioni sono cresciute in numero e potenza nel tempo. Esiste un'ampia gamma di funzioni matematiche integrate e un motore di canali matematici liberamente configurabile che consente agli ingegneri di creare migliaia di funzioni senza alcuna programmazione.

Inoltre, la matematica può essere eseguita sia in tempo reale (durante l'acquisizione) che offline. Gli ingegneri possono acquisire i dati e applicare le funzioni matematiche a cui sono interessati, incluso il filtro. Le funzioni matematiche che erano in esecuzione in tempo reale durante la fase di test possono essere modificate dopo la registrazione e rielaborate.

La robusta interfaccia API consente anche lo sviluppo di plug-in personalizzati e quindi completamente integrati nel software.

DewesoftX è costruito utilizzando linguaggi di programmazione come Delphi e C++. Ma gli utenti non hanno bisogno di alcuna programmazione per utilizzare la sua ricca suite di funzioni. C'è un sequencer integrato che consente loro di automatizzare molte funzioni e anche funzioni matematiche definibili dall'utente. Tutto viene svolto al massimo livello, migliorando l'efficienza e consentendo agli ingegneri di concentrarsi sul loro lavoro.

In sintesi, DewesoftX è passato da un'idea rivoluzionaria nel 2000 al software DAQ oggi più potente e flessibile al mondo.

Enormi set di dati con visualizzazione istantanea

Il software di acqusizione dati DewesoftX è un motore di acquisizione ad alte prestazioni in grado di scrivere dati a più di 500 MB/sec. Il campionamento veloce per lunghi periodi di tempo creerà file dati di grandi dimensioni. Caricarli per la revisione e l'analisi dei dati nel modo convenzionale non è possibile, a causa della RAM limitata del computer. Dewesoft ha inventato un sistema brevettato di archiviazione e recupero dei file che consente di aprire in pochi secondi anche file dati di più gigabyte.

È importante sottolineare che il software DewesoftX è in grado di registrare dati analogici e digitali sincroni e asincroni, dati vettoriali e dati da canale matriciale in un unico file.

Questa innovativa struttura di file consente ai sistemi Dewesoft di scrivere la configurazione del canale, la configurazione del display, tutti gli eventi, i dati analogici veloci e i dati asincroni lenti da diverse fonti in un singolo file e ricaricare questo file in pochi secondi.

Ad esempio, registriamo un file di dati da 1 GB in DewesoftX:

DewesoftX storing options configuration screenNella schermata di acquisizione, puoi dire al software di interrompere il salvataggio dei dati a una determinata dimensione del file

Immediatamente dopo che un file è stato archiviato, gli ingegneri possono passare alla modalità di analisi e aprire il file. Questo particolare file si è aperto in meno di 1/10 di secondo:

DewesoftX data fileL'intera lunghezza del file dati DewesoftX è visibile all'apertura

I file vengono aperti in pochi secondi, indipendentemente dalla loro dimensione. Ciò è possibile perché non tutti dati vengono caricati nella RAM. Viene mostrata una rappresentazione dell'intero file ed è possibile utilizzare i cursori dell'asse del tempo per ingrandire qualsiasi parte di esso. I cursori sono le linee verticali bianche contrassegnate nella parte superiore con "I" e "II".

Facendo clic tra i cursori, la larghezza dello schermo viene ingrandita nell'area selezionata dai cursori.

In questo caso, le forme d'onda sono molto dense e stiamo ancora esaminando molti dati, quindi non possiamo ancora vedere le forme d'onda stesse. Possiamo semplicemente eseguire nuovamente lo zoom, spostando i cursori ovunque desideriamo all'interno del file e quindi facendo clic tra di essi. Usa il tasto destro del mouse per rimpicciolire, un passo alla volta.

Ingrandiamo abbastanza per vedere le forme d'onda:

Registratore DewesoftX dopo lo zoom per vedere più chiaramente le forme d'onda del segnale

Il software va istantaneamente nel file dati e estrae l'area di interesse. Puoi continuare a ingrandire o ridurre finché non arrivi alla risoluzione di cui hai bisogno. Più ingrandisci, più veloce diventa, perché stai caricando meno punti di dati.

A questo punto è possibile utilizzare i cursori per effettuare le misure. È possibile eseguire una stampa o esportare quest'area in un altro formato di file. In alternativa se preferisci, puoi ingrandire completamente ed esportare l'intero file dati.

Puoi anche fare clic sul pulsante RIPRODUCI nella barra delle applicazioni e guardare la riproduzione dei dati sullo schermo. Puoi anche aumentare o diminuire la velocità di riproduzione. È supportata anche la riproduzione al contrario.

Non importa quanto ingrandisci o rimpicciolisci, sopra le forme d’onda viene sempre mostrato l'intero file. La barra evidenziata in questa striscia mostra la larghezza della finestra di zoom e dove ci troviamo all'interno del file. Quindi, nell'esempio seguente puoi vedere che stiamo guardando solo una piccola porzione dell'intero file:

DewesoftX selectable reference channel from the entire file is shown in the top-most stripNella striscia più in alto viene mostrata la porzione di dati selezionati all’interno dell'intero file dati 

Il canale di riferimento nella striscia superiore è contrassegnato a ciascuna estremità con l'ora e la data di inizio e di fine dell’acquisizione:

DewesoftX - start and end point of the data file

Il lato sinistro è il punto iniziale del file di dati. Il lato destro è il punto finale.

Facendo riferimento alle estremità sinistra e destra della barra di riferimento, puoi vedere che l'archiviazione dei dati è iniziata alle 11:10:33 ed è terminata alle 11:10:43, 10 secondi dopo.

Gli orari di inizio e fine dei dati ingranditi sono mostrati dalle estremità inferiori dei cursori di ingrandimento. Il tempo all'intersezione del cursore è sempre mostrato nella parte inferiore di ogni cursore:

 

DewesoftX recorder cursorsI cursori sono contrassegnati con i tempi della posizione in cui si trovano. 

Il software brevettato di archiviazione e recupero dei file di DewesoftX consente agli ingegneri di dedicare più tempo alla registrazione e all'analisi e meno tempo ad aspettare che file di dati di grandi dimensioni vengano caricati. Questo sta diventando giorno dopo giorno sempre più importante, poiché le dimensioni dei file diventano sempre più grandi e con ancora più tipi di dati al loro interno (dati CAN bus, dati EtherCAT, dati di telemetria, dati video e altro).

DAQ KRYPTON® per Test in Ambienti Difficili

I sistemi DAQ sono spesso progettati per l'utilizzo in laboratorio o in campo. Tuttavia, Dewesoft ha progettato la serie KRYPTON specificamente per gli ambienti più difficili in cui è richiesto di effettuare misure.

Krypton DAQ modules with Ethercat cable connectionI moduli KRYPTON sono interconnessi tramite cavi EtherCAT lunghi fino a 100 m

Ad esempio, i produttori di auto e camion conducono test a freddo dei loro veicoli in luoghi estremamente freddi, come la Svezia e il Canada, e in camere climatiche dove si possono raggiungere temperature di -40°. Conducono anche test con temperature elevate in luoghi come l'Arizona, dove la temperatura ambiente può raggiungere i 48° C.

Video di presentazione dei moduli DAQ KRYPTON

Esistono applicazioni in cui i sistemi DAQ sono soggetti a un livello di urti e vibrazioni che danneggerebbe o distruggerebbe i normali dispositivi elettronici in pochi minuti. Questi includono test di impatto di tutti i tipi, crash test di veicoli, lanci di razzi, test balistici, test esplosivi e innumerevoli altri.

Inoltre, gli strumenti normali non sono sigillati contro l'esposizione a liquidi, polvere e altri particolati. Essere spruzzati o immersi in acqua, ad esempio, li metterebbe in cortocircuito e presenterebbe un pericolo di scosse elettriche.

E non è solo la presenza di acqua, ma: nebbia, sabbia, forte umidità, aria salmastra e altri liquidi come l'olio creano un ambiente operativo che i normali dispositivi elettronici semplicemente non possono gestire.

 

Diamo un'occhiata a come KRYPTON gestisce queste condizioni estreme.

Ampio intervallo operativo di temperatura

I sistemi KRYPTON sono utilizzati nei test a temperature estreme, sia alte che basse:

da -40 a +85°C  (da -40°F a +185°F)

Extreme environment testingGli strumenti KRYPTON possono essere utilizzati sia negli ambienti di test più freddi che in quelli più caldi

Avere un unico strumento che può essere utilizzato in un range di temperature da -40°C a +85°C (185°F) offre un importante vantaggio agli ingegneri di test, riducendo le dimensioni, la complessità e i costi del sistema di test.

 

Livello di protezione da acqua e polvere IP67

Le classificazioni di protezione dell'ingresso (IP) utilizzano due cifre per indicare la protezione del sistema contro l'ingresso di solidi (prima cifra) e liquidi (seconda cifra). Ecco come viene costruita la classificazione IP:

IP6_ significa che KRYPTON è totalmente protetto contro la polvere.

IP_7 significa che KRYPTON può essere immerso in acqua fino a 1 metro (3,28 piedi) per circa 30 minuti. Oltre all'immersione, include schizzi e spruzzi.

KRYPTON waterproof DAQ modules and data loggersLa serie KRYPTON IP67 di Dewesoft

Protezione Elevata da Urti e Vibrazioni

I moduli KRYPTON sono progettati per resistere a urti e vibrazioni elevati, anche durante il funzionamento (e lo stoccaggio!). Sono stati testati per:

  • Shock: SIST EN 60068-2-27:2009 (100g, 6 ms) 
  • Vibrazione casuale: (13g RMS)

KRYPTON DAQ shock testTest di urti e vibrazioni sui moduli DAQ KRYPTON

Cavi EtherCAT per Ambienti Difficili

Bene, se l'hardware DAQ è impermeabile, resistente alla polvere e può resistere a temperature di -40°, anche i cavi devono essere in grado di resistere a queste condizioni estreme. Altrimenti, il sistema fallirà semplicemente a causa dei cavi.

Di conseguenza, Dewesoft ha sviluppato cavi EtherCAT che vengono utilizzati per interconnettere la serie KRYPTON di sistemi DAQ per ambienti difficili. Nel video qui sotto mostriamo come i cavi congelati a -40°C mantengono la loro flessibilità.

La serie KRYPTON è stata progettata da zero per sopravvivere e continuare a funzionare in condizioni estreme di shock, vibrazioni, temperatura e ambiente. KRYPTON offre un grado di protezione IP67 contro liquidi, fumo e polvere, può funzionare in un intervallo di temperature estreme da -40 a +85°C (da -40 a +85°F) e offre protezione dagli urti fino a 100G. 

Strumenti DAQ IOLITE® per Acquisizione e Controllo

Fino a poco tempo fa, i sistemi di controllo in tempo reale e rano cosa ben distinta dai sistemi DAQ:

  • Sistemi di controllo in tempo reale - progettati per reagire agli eventi il più velocemente possibile e con dati altamente deterministici. La registrazione dei dati era una preoccupazione secondaria.
  • Sistemi DAQ - progettati per acquisire i dati il più velocemente possibile. Il passaggio di dati in tempo reale a un sistema di controllo era in gran parte o completamente non disponibile.

Il sistema di acquisizione dati e controllo IOLITE di Dewesoft è un grande passo avanti rivoluzionario che ha permesso di collegare i mondi dei sistemi di controllo e DAQ. 

 

IOLITE è una famiglia di strumenti di misura e controllo dotata di due bus EtherCAT che corrono in parallelo. Il bus primario viene utilizzato per l'acquisizione di dati bufferizzati a piena velocità su un disco rigido del computer PC. Il bus secondario viene utilizzato come front-end a bassa latenza per controllori real-time e per sistemi di acquisizione dati di terze parti ridondanti in applicazioni DAQ critiche.

IOLITE rack-mounting system and bench-top DAQ and control systemsSistema di monitoraggio e controllo su rack IOLITE e DAQ da banco

L’IOLITE collega i mondi del DAQ ad alta velocità e dello streaming di dati a bassa latenza a un PLC. Ma IOLITE va ancora oltre. Mentre la maggior parte dei sistemi DAQ si concentra al 100% sulla gestione di una varietà di tipi di ingressi analogici, IOLITE aggiunge uscite digitali multicanale, in modo da poter pilotare direttamente gli attuatori.

Con queste uscite digitali, IOLITE può eliminare la necessità di hardware PLC, perché un master EtherCAT può essere implementato nel software su un PC. Questo master può controllare completamente le uscite del sistema IOLITE.

Panoramica del sistema di controllo DAQ IOLITE

Sorprendentemente, c'è solo una linea EtherCAT tra il PLC e il DAQ. Ciò riduce notevolmente il cablaggio ed elimina la conversione ridondante da analogico a digitale degli stessi segnali. Infine, i diversi mondi del controllo e dell'acquisizione dati sono combinati in un unico elegante sistema.

Il sistema DAQ ha un'integrazione deterministica con il sistema di controllo in tempo reale. In effetti, il sistema DAQ deve diventare parte della rete, non solo una periferica asincrona. Gli strumenti che utilizzano EtherCAT sono divisi in due gruppi: Controllo e Misura. I dispositivi di controllo come i PLC sono master sulla rete EtherCAT, mentre i dispositivi di misura come i sistemi DAQ sono slave.

Installando una porta slave EtherCAT nei propri sistemi DAQ, Dewesoft ha eliminato i limiti delle integrazioni di Fase 1 e Fase 2 e porta il sistema DAQ direttamente nel sistema di controllo in tempo reale:

Dewesoft DAQ system sending real-time data to PLC via EtherCATSistema DAQ Dewesoft che invia dati in tempo reale al PLC tramite protocollo EtherCAT

IOLITE è un'implementazione di Fase 3 perché il sistema DAQ è un vero nodo slave sulla rete EtherCAT, che invia dati (deterministici) con timestamp nella direzione dell'host. Non ci sono più conversioni A/D ridondanti o dati Ethernet non deterministici.

Infine, i mondi del DAQ e del controllo in tempo reale sono stati uniti da un unico strumento.