مقدمه ای برای داده‌برداری پرسرعت: آنچه باید بدانید
اهمیت سیستمهای داده‌برداری (High-Speed Data Acquisition Systems) در کاربردهای آزمایشگاهی، صنعتی و عملی غیرقابل انکار است. زیرا این سیستمها مکانیزم استانداردی برای انتقال داده‌های آنالوگ به کامپیوتر برای انجام پردازش بیشتر را فراهم می کنند. با این حال ، این سیستم های DAQ چیزی جز یکپارچه نیستند.
سیستمهای داده‌برداری بسیار متنوع هستند. از سیستم‌هایی که با سرعت نسبتاً کند و دقت پایین داده‌برداری، تا سیستم‌هایی با سرعت و دقت داده‌برداری بسیار زیاد. اگرچه سیستمهای DAQ ممکن است از نظر ویژگی‌های مختلف مانند سرعت داده‌برداری (Sample Rate)، تعداد کانال، رزولوشن، حافظه و حتی پلتفرم متفاوت باشند، اما همه آنها با استفاده از فناوری دیجیتال به شکل چشمگیری باعث بهبود درک ما از برخی پدیده‌های دنیای واقعی شده‌اند.
با این حال "سیستمهای داده برداری پرسرعت" که قرار است در اینجا بررسی کنیم چه از نظر دقت و چه از نظر سرعت داده‌برداری چند ده مرتبه از سیستمهای معمولی داده‌برداری فراتر هستند.
یک نمونه نه چندان معمولی از یک سیستم پرسرعت DAQ، سیستم هدایت موشک است. چنین سیستمی باید میلیاردها بار در ثانیه اطلاعات بسیار دقیقی برای ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل جمع‌آوری کند. نیازی به گفتن نیست که چنین کاری با استفاده از یک سیستم ضعیف و نامناسب قابل به انجام نیست. در نتیجه استفاده از سیستمهای داده‌برداری سرعت بالا، محکی جدی برای توانایی سیستم کامپیوتری نیز است.
وابستگی و یکپارچگی
سیستم داده‌برداری سرعت بالا بکار گرفته شونده در هدایت موشک مشخصاً از انواع پیشرفته سیستمهای داده برداری است. اکثر سیستمها معمولاً به چنین درجه بالایی از سرعت داده‌برداری احتیاج ندارند.
تفاوت بین سیستمهای معمولی و پرسرعت DAQ معمولاً در توانایی آنها برای داده‌برداری و انتقال داده‌ها به طور همزمان است. در سیستمهای پرسرعت که به صورت پیوسته و با سرعتی حتی تا 2GB/s داده‌های آنالوگ ضبط (Record) می‌شوند به سیستمهای ذخیره داده‌ای با ظرفیت‌های بزرگ تا 192TB نیاز است.
مجموعه سیستم داده‌برداری (DAQ) و سخت‌افزاری (Hardware) که بتواند با چنین سرعت‌های بالایی فرآیند داده برداری را به صورت پایدار حفظ کند باید به خوبی با هم تنظیم شوند. این تنظیم دقیق بدلیل وجود مجموعه‌ای از سیستمهای متصل به هم و تعامل چند وظیفه‌ای با یکدیگر از اهمیت بسیاری برخوردار است. به بیان دیگر، چون سرعت داده برداری بسیار زیاد است، سرعت ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها نیز باید متناسب با این سرعت داده‌برداری باشد. در غیر اینصورت بسیاری از داده‌ها در طول مسیر از سیستم DAQ به سخت‌افزار‌های ذخیره‌سازی و پردازش از دست می‌روند.
بنابراین، سیستمهای پرسرعت DAQ به صورت اکوسیستمی با وابستگی اجزائی بسیار زیاد (Rich Ecosystems of Dependency) طراحی می‌شوند. این سیستمها اغلب خودشان شامل تجهیزات لازم برای جمع‌آوری و ضبط داده‌ها، سیستم نظارت گرافیکی بر عملکرد دستگاه و سیگنالهای، خروجی یکپارچه به علاوه همگام‌سازی با دستگاههای خارجی هستند. تمام مجموعه سیستمهای داده‌برداری با سرعت بالا باهم و به صورت بلادرنگ (Real-time) کار میکنند.
نمونه‌های اخیر این سیستمها دارای مدارهای الکترونیکی با معماری‌‌های قدرتمندی هستند. معماری قدرتمند مدارها امکان میزبانی برای مجموعه‌ای از چندین سیستم فرعی دیگر در یک مجموعه را فراهم می‌کند. بنابراین امکان دریافت داده‌ها از چندین کانال مختلف، مطلوب‌سازی (Signal Conditioning)، نظارت (Monitor)، ذخیره‌سازی و پردازش هوشمند سیگنال به صورت بلادرنگ (Real-time) در یک مجموعه دستگاه فراهم شده است.
چالش‌های نگهداری از سیستمهای DAQ پرسرعت
امروزه کامپیوترها چنان پیشرفت کرده‌اند که تا همین چند سال پیش غیرقابل تصور بود. قدرت CPUها بصورت شگفت‌آوری افزایش یافته است. با این وجود، برای سیستمهای جمع آوری داده (DAQ)، یک چالش واقعی اینست که بتوانید تشخیص دهید چه زمانی سیستم داده‌برداری پرسرعت شما با یک مشکل روبرو (یا در حال روبرو شدن) شده است. اما چرا شناسایی این زمان مهم و چالش برانگیز است؟
هیچ چیزی مانند زمانی که کامپیوتر مجبور به کار با یک سیستم داده‌برداری پرسرعت و به صورت بلادرنگ است، توانایی کامپیوتر را به چالش نمی‌کشد. اگر واقعاً می‌خواهید محدودیتهای یک سیستم کامپیوتری را آزمایش کنید، راهی بهتر از اینکه آن را در معرض وزن کامل یک نرم‌افزار داده‌برداری چند کاناله قرار دهید، نیست.
یک سیستم پرسرعت DAQ باید بتواند بدرستی از پس وظیفه خود بخصوص در محیط‌های ناپایدار و غیرقابل اطمینان بربیاید. این سیستم همچنین باید بتواند سیگنال‌ها را بصورت بلادرنگ به شکل موج در مانیتور نمایش دهد. رزولوشن بالایی داشته باشد (حداقل 16 بیت) و قابل تنظیم باشد. هیچ چیز سریعتر از جریان داده‌های پرسرعت روی یک هارد دیسک با سرعت بیش از 1 کیلوهرتز در هر کانال، قدرت کامپیوتر‌های معمولی را تحلیل نمی‌برد. بخصوص اگر قرار باشد همزمان با این کار داده‌ها به صورت گرافیکی نیز نمایش داده شوند.
مشاوره تخصصی برای راهنمایی شما در باتلاقی به نام داده‌برداری پرسرعت
در نشنال اینسترومنتز ایران می‌دانیم که چالش‌های انتخاب یک دستگاه داده‌برداری مناسب با توجه به کاربردهای مورد نظر شما چه هستند. وظیفه خود می‌دانیم تا در این راستا به شما کمک نماییم. در صورت هرگونه سوالی با ما تماس بگیرید.
