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Acquisition flexible de données de mesure pour le développement, les bancs d’essai et la surveillance conditionnelle
L’acquisition de données – souvent désignée par DAQ (Data Acquisition) – comprend l’acquisition, la numérisation, la transmission et l’analyse de grandeurs physiques mesurées. Les systèmes DAQ constituent l’interface entre les capteurs et le logiciel d’analyse : ils conditionnent les signaux analogiques des capteurs, les convertissent en valeurs de mesure numériques et transmettent les données à un PC ou à un système de niveau supérieur pour leur visualisation, leur stockage et leur analyse.
Les solutions DAQ d’Althen permettent d’acquérir une grande variété de grandeurs mesurées et de types de capteurs. Selon l’appareil, il est par exemple possible de mesurer la tension, le courant, la température, la résistance, la déformation, les vibrations ou l’accélération. Outre les appareils d’acquisition de données USB multifonctions, des modules spécialisés sont disponibles pour les jauges de contrainte, les capteurs IEPE et de vibration ainsi que pour les mesures d’accélération.
Pour les systèmes de mesure plus importants ou géographiquement répartis, les modules DAQ basés sur EtherCAT offrent une solution particulièrement flexible. Plusieurs modules de mesure peuvent être reliés entre eux à l’aide de câbles réseau standard et installés de manière décentralisée à proximité des capteurs concernés. Cela permet de réaliser clairement et efficacement des tâches de mesure complexes comprenant de nombreux points de mesure ou des points très éloignés les uns des autres.
La connexion à un logiciel de mesure performant permet de configurer les canaux de mesure ainsi que de visualiser, enregistrer et analyser les données acquises.
Des mesures précises, polyvalentes et évolutives
Les systèmes DAQ d’Althen associent une connexion flexible des capteurs à une acquisition rapide des données de mesure et à un traitement numérique performant des signaux. Ils conviennent ainsi aussi bien aux points de mesure individuels qu’aux systèmes de mesure distribués de grande taille.
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Acquisition polyvalente des signauxLa tension, le courant, la température, les jauges de contrainte, l’IEPE, la résistance, l’accélération et d’autres signaux de capteurs peuvent être directement acquis et numérisés selon le module DAQ utilisé.
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Mesures précises et dynamiquesDes convertisseurs A/N haute résolution allant jusqu’à 24 bits et des fréquences d’échantillonnage jusqu’à 50 kS/s permettent d’effectuer aussi bien des mesures statiques précises que des mesures dynamiques.
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Modulaire et évolutifLes modules DAQ basés sur EtherCAT peuvent être facilement interconnectés et installés de manière décentralisée. Les systèmes de mesure peuvent ainsi être étendus avec flexibilité et adaptés à l’évolution des exigences.
Points à prendre en compte lors du choix d’un système DAQ
1. Déterminer la grandeur mesurée et le type de capteur
Il convient tout d’abord de déterminer quelles grandeurs physiques doivent être mesurées. Selon l’application, différents modules d’entrée sont nécessaires pour la tension, le courant, la température, les jauges de contrainte, les capteurs IEPE, l’accélération ou d’autres signaux.
2. Tenir compte du type de signal et de la plage de mesure
Les capteurs fournissent différents signaux électriques de sortie. Le système DAQ doit donc être adapté au niveau de signal et à la plage de mesure correspondants. Outre les entrées en tension, des entrées courant, thermocouple, jauge de contrainte ou IEPE peuvent par exemple être nécessaires.
3. Déterminer le nombre de canaux de mesure
Pour des capteurs individuels, un appareil compact monocanal ou multifonction est souvent suffisant. Pour des tâches de mesure plus importantes, il convient de choisir des systèmes modulaires extensibles permettant d’ajouter des canaux de mesure et des types de capteurs supplémentaires.
4. Déterminer la fréquence d’échantillonnage nécessaire
La vitesse de mesure requise dépend fortement de l’application. Les mesures de température ou de longue durée nécessitent généralement des fréquences d’échantillonnage nettement plus faibles que les mesures de vibrations, d’accélération ou de déformation dynamique. Pour les applications dynamiques, des appareils offrant des fréquences d’échantillonnage jusqu’à 40 ou 50 kS/s sont disponibles.
5. Tenir compte de la résolution et de la précision de mesure
Une résolution A/N élevée permet de détecter de faibles variations de signal. Selon le système DAQ, des convertisseurs A/N 16 ou 24 bits sont disponibles. Pour les mesures particulièrement exigeantes, il convient également de prendre en compte la précision des entrées, le comportement au bruit et la dynamique.
6. Vérifier l’alimentation des capteurs et le conditionnement du signal
De nombreux capteurs nécessitent une alimentation ou un conditionnement du signal adaptés. Les jauges de contrainte nécessitent par exemple une excitation de pont, tandis que les capteurs IEPE requièrent une alimentation à courant constant. Les modules DAQ spécialisés intègrent déjà ces fonctions, réduisant ainsi les besoins en matériel supplémentaire.
7. Tenir compte de l’isolation galvanique
Lors de mesures industrielles, les différences de potentiel et les perturbations électriques peuvent affecter la qualité du signal. Les entrées à isolation galvanique ou les front-ends isolés contribuent à découpler le système de mesure du PC et à réaliser des mesures avec un faible niveau de perturbations.
8. Choisir entre une acquisition de données centralisée ou décentralisée
Lorsque les capteurs sont répartis sur une grande zone, il est souvent judicieux de placer les modules de mesure aussi près que possible des points de mesure. Les systèmes basés sur EtherCAT permettent une architecture décentralisée et réduisent ainsi la longueur des câbles analogiques des capteurs.
9. Tenir compte de la mise en réseau et de l’évolutivité
Si le système de mesure doit être étendu ultérieurement, une architecture modulaire est particulièrement avantageuse. Les modules IOLITE peuvent par exemple être raccordés en série via EtherCAT. Des distances jusqu’à 50 mètres entre les différents appareils sont possibles.
10. Intégrer le logiciel de mesure et l’analyse des données
Outre le matériel, le logiciel joue un rôle essentiel. Le logiciel de mesure doit permettre une configuration simple des canaux et proposer des fonctions de visualisation, de stockage, d’analyse et d’exportation des données. Les appareils MonoDAQ et IOLITE sont pris en charge par Dewesoft à cet effet.
Notre équipe d’experts techniques vous accompagne volontiers pour adapter de manière optimale les capteurs, le conditionnement du signal, le matériel DAQ et le logiciel à votre tâche de mesure. Contacter notre équipe commerciale
Applications typiques des systèmes DAQ
Les systèmes DAQ sont utilisés partout où les signaux de capteurs doivent être acquis avec précision, synchronisés, enregistrés et analysés.
Les applications typiques comprennent :
- Bancs d’essai et systèmes de test
- Recherche et développement
- Surveillance des machines et installations
- Surveillance conditionnelle
- Mesures de vibrations
- Surveillance de l’état des roulements et des machines
- Mesures de déformation et de charge avec jauges de contrainte
- Contrôle qualité industriel
- Essais structurels et modaux
- Structural Health Monitoring
- Mesures de température et climatiques
- Mesures de courant et de tension
- Analyses d’énergie et de puissance
- Développement de systèmes électroniques
- Applications IoT et IIoT
- Surveillance à long terme des machines et structures
En combinant différents modules d’entrée, il est également possible, pour les tâches de mesure complexes, d’acquérir différentes grandeurs physiques au sein d’un même système et de les analyser conjointement.
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Projets avec acquisition de données DAQ
Questions fréquent sur Acquisition de données (DAQ)
Réponses aux principales questions techniques
Que signifie DAQ ?
DAQ signifie Data Acquisition, ou acquisition de données. Il s’agit du processus consistant à mesurer des grandeurs physiques à l’aide de capteurs, puis à numériser, transmettre, enregistrer et analyser les données de mesure.
Comment fonctionne un système DAQ ?
Un capteur convertit d’abord une grandeur physique telle que la déformation, la température ou l’accélération en un signal électrique. Le système DAQ, ou système d’acquisition de données, conditionne ce signal puis le numérise à l’aide d’un convertisseur A/N. Les données numériques sont ensuite transmises à un PC ou à un autre système, où elles peuvent être visualisées, enregistrées et analysées.
Quels capteurs peuvent être raccordés à un système DAQ ?
Cela dépend du module d’entrée utilisé. Les systèmes d’acquisition de données Althen permettent notamment d’effectuer des mesures avec des jauges de contrainte, des capteurs IEPE et des thermocouples, ainsi que de mesurer la tension, le courant, la résistance et l’accélération. Les systèmes DAQ multifonctions peuvent acquérir plusieurs types de signaux avec un seul système.
Quelle fréquence d’échantillonnage est nécessaire pour un système DAQ ?
La fréquence d’échantillonnage requise dépend de la vitesse du phénomène à mesurer. Les grandeurs qui évoluent lentement, comme la température, peuvent être mesurées avec des fréquences d’échantillonnage relativement faibles. Les vibrations, les accélérations et d’autres phénomènes dynamiques nécessitent des fréquences nettement plus élevées. Selon la version, les appareils DAQ de cette gamme atteignent jusqu’à 40 ou 50 kS/s.
Que signifie la résolution d’un système DAQ ?
La résolution du convertisseur A/N détermine avec quelle finesse le signal d’entrée analogique peut être converti en valeurs numériques. Un nombre de bits plus élevé permet généralement de distinguer des variations de signal plus faibles. Selon l’appareil, les solutions DAQ Althen sont disponibles avec des convertisseurs A/N de 16 ou 24 bits.
Quels sont les avantages d’un système DAQ modulaire ?
Un système d’acquisition de données modulaire peut être adapté à la tâche de mesure et étendu ultérieurement si nécessaire. Différents modules peuvent par exemple être combinés pour des jauges de contrainte, des capteurs IEPE ou d’autres signaux de capteurs. Il n’est ainsi pas nécessaire de créer un système d’acquisition de données entièrement nouveau pour chaque nouvelle tâche de mesure.
Pourquoi EtherCAT convient-il à l’acquisition de données ?
EtherCAT permet une transmission numérique rapide des données de mesure entre plusieurs appareils en réseau. Avec les systèmes IOLITE, plusieurs modules DAQ peuvent être connectés en série à l’aide de câbles réseau standard. Cela permet également de réaliser des systèmes d’acquisition de données distribués avec des distances plus importantes entre les différents points de mesure.
À quelle distance les modules d’acquisition de données peuvent-ils être installés les uns des autres ?
Avec différents appareils IOLITE, les modules d’acquisition de données peuvent être reliés via EtherCAT avec une distance allant jusqu’à 50 mètres entre deux appareils. Les modules peuvent ainsi être installés à proximité des capteurs correspondants.
Quels sont les avantages d’une acquisition de données décentralisée ?
Dans une architecture d’acquisition de données décentralisée, le module DAQ est installé à proximité du capteur. Le signal analogique du capteur ne doit ainsi être transmis que sur une courte distance, tandis que la transmission ultérieure des données s’effectue numériquement via le réseau. Cette architecture est particulièrement intéressante pour les systèmes de mesure comportant des points de mesure très éloignés les uns des autres.
Les jauges de contrainte peuvent-elles être raccordées directement à un système DAQ ?
Oui. Des modules DAQ dédiés aux jauges de contrainte sont conçus pour le raccordement direct de jauges de contrainte. Le IOLITEi-1xSTG, par exemple, prend en charge les configurations en quart de pont, demi-pont et pont complet et dispose d’une complétion de pont interne pour les jauges de contrainte de 120 Ω et 350 Ω. Le MonoDAQ-U-X multifonction permet également d’effectuer des mesures de déformation et de raccorder jusqu’à deux ponts complets.
Un système DAQ peut-il mesurer simultanément différentes grandeurs physiques ?
Oui, à condition que le matériel utilisé prenne en charge les signaux d’entrée correspondants. Les appareils DAQ multifonctions tels que le MonoDAQ-U-X peuvent par exemple mesurer la tension, le courant, la température, la déformation et la résistance. Les systèmes d’acquisition de données modulaires permettent en outre de combiner différents modules d’entrée spécialisés dans un même système de mesure.
Quelle est la différence entre un système DAQ et un enregistreur de données ?
La distinction entre un système DAQ et un enregistreur de données n’est pas toujours nette. Un enregistreur de données est souvent conçu pour fonctionner de manière autonome et pour enregistrer les données de mesure sur des périodes parfois longues. Un système DAQ met généralement davantage l’accent sur la connexion directe à un PC, l’acquisition rapide des données, le conditionnement du signal, la synchronisation de plusieurs canaux de mesure et l’analyse avancée par logiciel. Le choix dépend donc notamment de la vitesse de mesure, du nombre de canaux, du type de capteur, de l’analyse des données souhaitée et de l’architecture du système.
Quel logiciel est utilisé pour l’acquisition de données ?
Les produits MonoDAQ et IOLITE prennent en charge le logiciel d’acquisition de données Dewesoft. Il permet de configurer les canaux de mesure ainsi que de visualiser, enregistrer et analyser les données de mesure. Selon la version, les appareils IOLITE basés sur EtherCAT peuvent également être utilisés avec des maîtres EtherCAT standard.
Pour quelles applications le MonoDAQ-U-X est-il adapté ?
Ce système DAQ USB compact convient particulièrement aux tâches de mesure polyvalentes utilisant différents signaux d’entrée. Les applications typiques comprennent les essais et mesures industriels, les mesures de déformation dans le contrôle qualité, la surveillance de l’état des machines (condition monitoring) ainsi que les mesures de tension, de courant et de température.
Quelle solution DAQ convient à la surveillance de l’état des machines ?
Pour la surveillance de l’état des machines (condition monitoring), les modules DAQ destinés aux capteurs IEPE, aux capteurs de vibration et aux mesures d’accélération sont particulièrement adaptés. Ils permettent par exemple de surveiller les vibrations des machines, de détecter des défauts de roulements ou d’analyser les vibrations structurelles.