電圧データロガー

電圧データのロギングと収録

電圧は最も頻繁に記録される信号の 1 つです。電圧には交流 (AC)と直流 (DC)という 2 つの基本的な形式があります。さらに、非常に小さな電圧すなわちマイクロボルトから数千ボルトに至るまでの計測が必要な場合もあります。

DEWESoftの電圧データロガーは、どのような電圧計測アプリケーションにも対応できます。圧力からトルク，荷重，力に至るまでセンサは機械的特性を電圧に変換し、当社のデータ ロガーは単一または複数のチャネル、高速または低速のサンプル レートなど、特定の要件に合わせて必要な情報を記録できます。

このように大きく異なる信号レベルをデジタル化可能な正規化出力に変換するには、複数の入力レンジを持つ電圧プリアンプが必要です。場合によっては、小さな電圧が大きなDCオフセットの上に乗っていることもあり、これは多くの計測システムを悩ませる課題です。

電圧とは何ですか?

電圧とは2点間の電位差のことで、水と電気の類似性から張力や圧力と呼ばれることもあります。

AC電圧とDC電圧

電流の流れによって、電圧は交流にも直流にもなります。直流システムでは電流は一方向であり、方向が変わることはありません。つまり極性が変わることはありません。

交流システムでは電流は常に方向を変え、プラス方向に0Vを通過した後、向きを変えてマイナス方向に再び0Vを通過します。図には直流と交流の電圧（と電流）が表されています。

電圧の種類

電圧の計測には、ピーク，ピーク・ツー・ピーク，平均，RMS，交流電圧，直流電圧などさまざまな方法があります。それらの違いは画像で見ることができます。

平均電圧は、ある一定期間の平均値です。純粋な正弦波信号の場合、平均値はゼロになります。

RMS（二乗平均平方根）電圧は、連続波形を定義する関数値の二乗平均の平方根です。これは特定のポイントでの交流電圧を定義するために最も一般的に使用される値で、抵抗負荷における直流電圧と同じエネルギーを表します。

ピーク電圧は、ある期間における最高電圧を表します。データシート仕様では、ピーク電圧または入力の直流電圧は同じ意味で使用されます。正弦波のRMS 値を計算するには、ピーク値を2の平方根で割る必要があります。

ピークツーピーク比は、1周期における正と負のピークの振幅を示します。

クレストファクタは、ピーク振幅を波形のRMS値で割ったものです。

DEWESoftによる電圧計測

このスクリーンショットは、SIRIUS HV 高電圧アンプの一般的なセットアップをDewesoftXソフトウェアで示したものです。電圧チャネル設定のスクリーンショットでは、チャネル設定は2つのセクションに分かれています。

• アンプの設定： 画面左側はアンプ設定専用です。上部にアンプ設定、下部に入力信号のリアルタイムプレビューが表示されます。
• センサの設定： 画面の右側はセンサの設定で、測定量，単位変換，スケーリングなどが表示されます。

スクリーンショットでは、正弦波のRMS値は224.924 V、ピークツーピーク値は±309. XXX V です。この場合、電圧はHVアンプに直接注入されるため、センサやトランスデューサが関与せず、スケーリングは必要ありません（画面右下を参照）。 例えば、信号を1000で割るような超高電圧トランスデューサを使用する場合は、ここにその係数を入れて実際の電圧を表示することができます。

信号の過負荷／過変調

信号レベルが予想以上に高いと、ADC（アナログ-デジタルコンバータ）によってクリップされます。その結果、誤った計測が行われ、テストを最初からやり直さなければなりません。

DEWESoftのDualCoreADC®テクノロジは、そのような問題を解消します。各チャネルアンプには2つのADCがあり、常に入力信号の高ゲインと低ゲインを計測します。これによりセンサの計測レンジのポテンシャルをフルに引き出し、信号のクリップを防ぎます。

DEWESoftのDualCoreADCテクノロジは、130dB以上のS/N比と160dB以上のダイナミックレンジを実現し、24ビットシステムの20倍のノイズを低減します。

ガルバニック絶縁 -
ノイズ信号とコモンモード問題

信号の不要な修正や干渉つまり「ノイズ」は、計測を行う際によく発生する問題です。ノイズは電界を発生させている他のデバイスとの近接や配線の問題など、さまざまな原因で発生します。

DEWESoftの絶縁入力は信号ノイズと干渉を防ぎます。センサの励起ラインやその他のラインも含め、チャネル間およびチャネルとグランド間のガルバニック絶縁が高く、信号チェーンからノイズを排除します。

高アイソレーションは、大きなDCオフセットの上に小さな信号が乗っているような高電圧電位やコモンモード電圧の計測も可能にします。

信号エイリアシング

エイリアシングとは、異なる信号を時間的にサンプリングすると区別がつかなくなる効果のことです。また、解像度が低すぎる場合に、サンプルから再構成された信号と元の連続信号との間に生じる差を指します。

例えば電圧が10kHzの正弦波であるにもかかわらず、1秒ごとに1回サンプルを取るだけだとしたら、明らかに結果として得られる記録は間違ったものになります。

各サンプルの間には、10,000 個のサイン波が通過します。結果として得られる「信号」は波形のように見えますが、実際の信号の「エイリアス」であり、完全に間違っています。信号のように見えますが、もちろん正しくはありません。

DEWESoftの高速シグマデルタADC テクノロジは、エイリアシングを防ぐための最善のアプローチです。

電圧データロガーとアプリケーション

DEWESoftは、あらゆる種類の電圧記録アプリケーション向けに、入力電圧範囲の異なる様々な電圧データロガーを提供しています。

• 産業用およびリアルタイム制御アプリケーション
• 過酷な環境下での電圧記録
• 高電圧記録
• 多チャネル電圧記録アプリケーション
• 電力解析
• 電力品質解析

高電圧データロガー

DEWESoftの高電圧データロガーは、高電圧信号の直接計測と監視に使用されます。

当社の高電圧アンプと高電圧シグナルコンディショナは、保護クラスCAT III 600 VおよびCAT II 1000 Vの絶縁電圧で、最大±2000 Vのインライン電圧を直接計測できます。

電圧レコーダ - スタンドアロンまたはホストコンピュータに接続

当社の電圧データ収録装置は、完全なスタンドアロンモードで動作するように構成でき、内蔵バッテリ電源で駆動することもできます。これらのDAQシステムには、信号調整，データ保存，処理コンピュータ，オプションのLCDディスプレイ，およびオプションの内蔵リチウムイオンバッテリ電源が含まれます。

一方、電圧ロガーは標準データインタフェースのいずれかを介して、ホストコンピュータまたはサードパーティのEtherCATマスターに接続できます。

• USB： 信号調整モジュールは、標準USBデータインタフェースを介してコンピュータまたはラップトップに直接接続。SIRIUS XHSなどの最新のロガーデバイスはUSB-C接続を使用し、標準的なロガーはUSB 2.0接続を使用します。
• Ethernet： 信号調整モジュールは、RJ45コネクタを使用した標準イーサネットインタフェースを介してPCコンピュータまたはラップトップに直接接続。
• EtherCAT： 当社のEtherCAT電圧信号調整モジュールは、LabView，Beckoff Twincat，Clemessy Syclone，MTS TestSuiteなどのサードパーティ製EtherCATマスタに接続できます。
• XCP：XCPプロトコルで電圧を記録したり、XCPプロトコルでレコーダーデータを送信できるXCP電圧ロガーも提供しています。
• CAN：CANバスプロトコルで電圧を記録したり、CANプロトコルでレコーダデータを送信できるCAN電圧ロガーも提供しています。

過酷な環境での電圧記録

DEWESoftは極端で過酷な環境でのデータ記録に適した、堅牢な電圧データロガーを幅広く提供しています。

KRYPTONとSIRIUSwe（ウォータプルーフ）は、防水、耐衝撃、防塵機能を備えたACおよびDCデータロガーを提供する2つの製品ラインです。これらのロガーは、IP67の環境保護を提供し、-40～85℃の温度範囲で動作可能です。

詳しくは、KRYPTONページをご覧ください。
詳しくは、SIRIUSwe（ウォータプルーフ）ページをご覧ください。

シングルチャネルまたはマルチチャネル
ACおよびDC電圧ロガー

DEWESoftは、シングルチャネルおよびマルチチャネルの電圧記録システムを提供できます。モジュール設計と高いデータスループットにより、数百から数千のAC/DC電圧チャネルを同時に記録できます。

このシステムはどのようなタイプの電圧計測でも、任意のチャネル数で構成できます。高度なモジュール設計により、アプリケーションの拡大に合わせて入力チャネル数を拡張できます。

電圧入力モジュールを追加する際、高価なソフトウェアのアップグレード費用は発生しません。HWモジュールを追加するだけで、拡張の準備が整います。

収録および信号処理ソフトウェア付属

収録＆解析ソフトウェアDewesoftXは、直感的で使いやすいインタフェースを提供し、電圧データロガーハードウェアに付属しています。

保存，トリガ，アラームのためのいくつかのオプションがすぐに利用でき、数式，統計，フィルタなどの演算チャネルを無制限に定義できます。 レコーダ，デジタルディスプレイ，アナログ ディスプレイ，テーブルなどデータの視覚化に使用できるビジュアルディスプレイがさらに用意されています。

収録＆解析ソフトウェアDewesoftXには、PDFやWordでレポートを作成したり、さらに解析するためにいくつかの標準的なデータ形式にデータをエクスポートできる、組み込みのレポート作成とデータエクスポートツールも用意されています。

データ保存とトリガオプション

保存ストラテジはシステム全体にとって非常に重要です。DewesoftXでは4種類のストレージが選択可能です。

• 常に速い
• 常に遅い
• トリガーが速い
• トリガーは速いが、それ以外は遅い

静的または低減されたサンプリングレートのオプションを設定できます。

データ記録ソフトウェアでは、開始と停止のトリガ条件を無制限に設定できます。トリガ前およびトリガ後の時間はミリ秒単位で設定でき、トリガイベントが発生する前の保存期間を定義します。ロガーはトリガイベントが発生するまでデータをバッファに保持し、これらのデータをファイルに保存します。

長期および恒久的電圧監視

長期的または恒久的な電圧監視のために、DEWESoftはOPC UAプロトコルをサポートし、ローカルまたはクラウドの時系列データベースにデータを保存する機能を備えた電圧データロガーを提供しています。

Historianデータベースソフトウェアパッケージは、長期的なデータ保存のための時系列データベースを提供します。データベースはローカル，リモートサーバ，クラウドに配置できます。このソリューションは、InfluxDB時系列データベースオープンソースプロジェクトに基づいています。

Historian は履歴データに役立ついくつかの機能を提供します。

• 生データと縮小データ： 生データは詳細な解析のために常に計測ユニットに保存されます。Historianは、クラウドデータベースに長期間の縮小データを保存します。
• データの安全性と再送信： ロガーとデータベース間の接続が失われた場合、データは計測ユニットにローカルに安全に保存され、接続が再び利用可能になったときにデータベースに再送信されます。
• 傾向と解析： いつでも履歴データを Historian データベースから呼び出してロードし、傾向解析だけでなく、詳細な解析や根本原因の特定にも使用できます。
• Webクライアント: Webクライアントのインタフェースは、どの Webブラウザからもアクセスでき、クロスプラットフォームでモバイルにも対応しています。最も重要なデータとその経時的な傾向を把握することができます。
• アラームとアラートのレベル： 各ディスプレイにアラームとアラートを設定し、Eメール/SMS通知と連動できます。