021
経験豊富な計測エンジニアや技術者であっても、適切なデータ収録システムを選択することは難しいものです。
DAQを選択するには考慮しなければならない大切な要素がいくつかあります。
ここではその手順を論理的に説明した上で、選択プロセスを自動化するために私たちが開発したソフトウェアツールを紹介します。
データ収録ハードウェアを正しく選択するには、次の5つの指標が重要です。
最適なデータ収録システムを選ぶために必要な質問を考えてみましょう。
コンテンツ
DAQシステムの本質的な機能は、ある種の物理現象をさまざまなセンサや電気信号から計測することです。そこで計測が必要な信号やセンサの種類と数量をリストアップすることが、まず初めにやるべきことです。この情報が後のすべての原動力となります。
温度，振動，圧力，ひずみ，電圧，電流，抵抗などを計測するためのセンサとトランスデューサは数多くあります。
関連ページ
最近のDAQシステムは電圧や温度などのアナログ信号だけでなく、いろいろな計測ができます。たとえば、エンコーダ，RPMセンサ，ギアトゥース，タコセンサなどのデジタル信号には異なる種類の入力が必要です。これらの「カウンタ」入力は、アナログ入力よりもはるかに高速にサンプリングする必要があります。
また、自動車やトラックに搭載されているCANバスから表示およびキャプチャできるデジタルバスデータ、RS232やEthernetインタフェースを介して送信されるデータ、GPSセンサからの位置データ、IMU（慣性計測ユニット）、EtherCAT®からの3D方向データもあります。数え切れないほどの産業およびプロセス制御環境で見られるデータ、商用および軍用航空機で見られるARINC429およびMIL-STD-1553バスデータなど多岐にわたっています。
これらの中からデータをキャプチャする必要がありますか？
他のデータと同期してビデオをキャプチャできる産業用ビデオカメラがあります。
これはあなたに必要ですか？将来的にそうなるのでしょうか？
関連ページ
現在、最も一般的な計測分解能は16ビットですが、騒音・振動用途で必須とされる24ビット分解能のハイエンドDAQシステムや、ローエンドデータロガー用の12ビット分解能のシステムなどもあります。
各ビットは、DAQシステムの可能な分解能を倍にします。つまり、24ビットは16ビットの分解能の50％増しというわけではありません。実際、24ビットADCは、16ビットADCの256倍高い分解能を提供します。
ビット分解能に基づく理論上の最大値:
| ビット数 | 最大値 |
|---|---|
| 12ビット | 4,096 |
| 14ビット | 16,384 |
| 16ビット | 65,536 |
| 24ビット | 16,777,216 |
ダイナミックレンジとは、観測可能な信号の最小部分と最大部分の差のことです。ダイナミックレンジが広いシステムほど、垂直軸の分解能が高くなります。これを見る別の方法は次の質問をすることです。
これはダイナミックレンジと密接な関係があります。見たい信号の最小の変化をイメージしておくとよいでしょう。
最高のダイナミックレンジを備えたシステムは、最高の垂直軸計測分解能を提供します。しかし、時間軸も考慮しなければなりません。振幅の変化がサンプル間に落ち込むと計測できないからです。
ダイナミックレンジが100dBを超え、サンプルレートが200 kS / s以上のシステムはほとんどのアプリケーションを処理できます。衝撃，騒音，振動のアプリケーションでは、120～160dBのダイナミックレンジが非常に望ましいとされています。
SIRIUSのデータ収録システムに搭載されているDualCoreADC®テクノロジーは、各チャネルにアンチエイリアシングフィルタを備えた24ビットデルタシグマADCコンバータを2つ搭載しています。
これにより当社のDAQモジュールは、タイムドメインと周波数ドメインで160dBという驚異的なダイナミックレンジを実現しています。1チャネルあたり最大200kS/s/chのサンプリングレートを持つ、市場でもユニークなアンプです。
関連ページ
理想を言えば計測システムは100％正確であるべきですが、完璧ということは実際にはあり得ません。
センサから始まる計測の連鎖には、必ず不正確なものが含まれています。
あらゆる計測システムの不正確さの最も一般的な要因は、アナログ領域のゲイン誤差，オフセット誤差，温度ドリフト誤差，およびADC（アナログ-デジタル コンバータ）とデジタルカウンタのタイムベース精度です。
優良なDAQシステムは、その精度を明確かつ一貫した方法で指定しています。例えばタイムベースの精度は通常「標準：5 ppm、最大：12 ppm」のように表されます。これはオシレータが公称値から通常5ppmまで逸脱する可能性がありますが、この例では最大偏差は12であることを意味します。
ゲイン精度は通常「読み値:±0.05％」のようにパーセントで表されます。つまりシステムの読み値が+1.000 Vであればゲイン誤差は±0.0005 Vになる可能性があります。またフルスケールに対するパーセンテージで書くこともできます。
オフセット精度は「±0.02mV」のようにわかりやすい絶対値で表記されます。
温度ドリフトは、ゲイン精度とオフセット精度の両方に影響を与えます。ゲイン温度オフセットは，例えば「読み値±50ppm/K ±200μV/K」のように表記されます。これは周囲温度の変化と誤差を直接結びつけるもので、単位はケルビンです。
「ノイズなんて無い！」と思っているでしょう。しかし現実の世界では電気的・磁気的な 「ノイズ」がDAQシステムに絶えず降り注いでいます。たとえシールドが施されていてもセンサケーブルはアンテナのようなものです。さらに、ほとんどの計測環境はEMIやRFIの発生源が近くにあります。
重要なのは最良の絶縁と最良の接地方法を備えたシステムを見つけることです。絶縁の詳細については、次項を参照してください。
電気ガルバニック絶縁は、たとえば高電圧を扱う場合など安全のために重要です。また、ノイズ，クロストーク，グランドループなど計測値を不明瞭にしたり完全に破壊したりする要因を排除・低減し、電圧レベルに関係なくすべての計測データの整合性を維持します。
チャネル間絶縁とは、全チャネル間およびチャネル間のノイズやクロストークを防止することを意味します。
入力 - 出力への絶縁とは、センサまたは計測ワイヤが外界で接続されているものは全て、DAQシステムから絶縁されることを意味します。
チャネル間絶縁と入力 - 出力間絶縁の両方を備えたシステムは、最も強固な絶縁を実現します。
【動画】DEWESoftのSIRIUSシリーズは、チャネル間およびチャネル-グランド間絶縁の両方を提供します。
関連ページ
フィルタリングは、アナログ信号調整の最も重要な要素の1つです。フィルタリングにより、選択可能な周波数成分より上または下の周波数が記録されるのを、低減または完全にブロックすることができます。またバンドパスフィルタやバンドストップフィルタもあり、特定の範囲の周波数を選択し包含または除外することが可能です。
一般的なアナログフィルタタイプ
近隣の電力システムから発生する50Hzまたは60Hzのノイズや、電気モータ，発電機，電源，蛍光灯などからの高周波ノイズを遮断するためにフィルタリングが必要な場合があります。計測に支障をきたす電気ノイズの原因は数多く存在します。
非破壊フィルタリングが必要かどうか自問してみてください。記録前に適用したフィルタを、記録後に削除したり完全に変更できれば便利ですか？ DEWESoftのシステムにはこのような機能があります。
関連ページ
「エイリアス」とは、サンプルレートに比べて信号の動きが速すぎる場合に生じる偽信号のことです。
計測前にエイリアスを防止しないと、後で本当の信号を再現することができません。
エイリアシングを防ぐには2つの方法があります。
ノイズ，衝撃，振動に使用されるDAQシステムまたはAC波形を含むアプリケーションには、計測の整合性を確保するために堅牢で自動化されたアンチエイリアシングが組み込まれている必要があります。
関連ページ
DAQシステムの仕事は、信号の特性を可能な限り忠実に再現することです。目安としては、キャプチャする必要のある最速の信号よりも、少なくとも10倍速くサンプリングできるシステムを選ぶとよいでしょう。
例えば20kHzの信号をキャプチャする必要がある場合、システムは200kHzでサンプリングできる必要があります。必要なのは2倍のオーバーサンプリング、つまりナイキスト周波数だけと書かれているかもしれません。ただ1周期あたり2サンプルだけでは、波形の見え方を再現できないので注意が必要です。
【動画】新しいハイブリッドADCテクノロジ - SIRIUSi-XHS データ収録システム
SIRIUSi-XHSの製品ライン用に開発された新しいHybridADCテクノロジは、選択した収録レートに応じて、3つの動作モードを選択することができます。
1.高帯域幅モード （フィルタ オフ）
5MHzの帯域幅と15Ms/sのサンプリングレートにより、SIRIUS XHSはインパルス，ステップ，スクエア信号をリンギングやオーバーシュートなしに完璧に捕捉することができます。このモードは、過渡現象の記録や電力解析に最適です。この動作は、サンプルレートと帯域幅が高いことを除けば、一般的なSAR ADCと同様です。
2.高ダイナミックエイリアスフリーモード
サンプリングは最大1.875MHz，帯域幅は最大1Ms/s，ダイナミックレンジは150dBです。データは完全にエイリアスフリーなので、高い周波数はすべて完全に除去されます。ナイキスト基準に近い帯域幅を持つエイリアスフリーフィルタで、音や振動などの信号の周波数領域解析に使用されます。矩形波などのインパルス信号でリンギング/オーバーシュートが発生することがあります。この動作はサンプルレートと帯域幅がはるかに高いことを除けば、従来のシグマデルタADCと同様です。
3.リンギングフィルタモード
さらにDewesoftはエイリアスフリーの収録を維持しながら、インパルス信号のオーバーシュートがないリングフリーフィルタを提供しています。カットオフ周波数は自動的にサンプリング周波数の20%に設定されるため、計測はエイリアスフリーのままです。
関連ページ
ほとんどの担当者は毎年予算が限られているので、翌年以降はアップグレードや拡張が簡単なシステムを好みます。
共通の「エコシステム」を中心に構築された製品ラインは、簡単に相互接続されモジュラーを共有します。それらは簡単に同期でき、共通のソフトウェアを共有することで全ての製品が統合されるので、まったく異なるシステムの使い方を覚える必要がなくなります。
製品を見るときは、そのようなエコシステムが構築されているかどうか、つまり相互接続が可能でハードウェアとソフトウェアが共通しているかどうかを確認します。
関連ページ
これは簡単に解析できるはずです。DAQシステムが機能すると予想される環境がすべてです。
確かに車内やトラック，電車などの移動環境ではポータブルなシステムが必要です。一般的に小型・軽量であることに加え、AC電源またはDC電源で動作するため、車内で簡単に電力を供給できます。それらの多くは内蔵バッテリで動作するため、フィールドワークに最適です。バッテリ駆動のデータ収録システムにはUPSを内蔵しているという利点もあり、計測するものが電力システムであれば、電力を消費することもありません。
清潔な実験室や製造現場であれば、ベンチトップシステムで問題ないでしょう。ベンチトップシステムは一般的にAC電源で動作し、ポータブルシステムよりも大きくなります。システムを19インチラック筐体に常設する場合は、ラックマウントシステムが最適です。
DEWESoftでは、小型，ベンチトップ，ポータブルな製品から耐環境で多チャネルのラックマウントシステムまで、さまざまなデータ収録システムをご用意しています。
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 LinuxOS実装 |
 |
 |
 |
これは好みの問題です。PCに接続するタイプのDAQシステムには、コンピュータやディスプレイ，ハードディスクが内蔵されていないので小型化できるというメリットがあります。そして一般的に安価です。また、お手持ちのコンピュータを使用することができます。
システムを安全でない環境に置く必要がある場合は、スタンドアロンタイプの方が良いかもしれません。
試験場などで車やトラックが跳ね廻ったりすると、多くの衝撃や振動が発生します。 あなたは自分の環境を誰よりもよく知っているので、この質問の答えはすでにご存知でしょう。
これは考える価値のあることです。ほとんどのDAQシステムは、高い衝撃や振動の環境向けには設計されていません。衝撃と振動の定格を常に確認してください。
100gレンジ（EN 60068-2-27:2009）の定格を持つシステムは、頑丈であると考えられています。 また、振動、特にランダムな振動も要因のひとつです。 MIL-STD-202G Method 214A, テスト条件 II-D以上の試験を受けたシステムは頑丈であるとみなされます。
DEWESoft DAQシステムは、衝撃と振動について広範囲にテストされています。
ロケット発射台への搭載やオフロード試験場での使用など、高い堅牢性が要求される環境でも使用可能です。
もう1つ考えておきたいのは、動作温度や防塵・防水性です。自然環境やチャンバー内での環境試験には、工場や研究所よりはるかに広い範囲の温度に耐えることができるシステムが求められます。
フィールドテストでは機器を屋外に持ち出すため、極端な温度になることがあります。また、塩分を含んだ空気，高湿度，霧，ほこり，そして雨に見舞われる場合もあります。
このような環境では水を含む粒子の侵入を防ぐために、IP65またはIP67に準拠したシステムを使用するのが良いでしょう。IP67に準拠し動作温度範囲が-40～80℃のシステムは、水や粒子の侵入に対する優れた保護性能と温度性能を備えています。
KRYPTONとSIRIUSWeは、広い動作温度範囲，耐振動，耐衝撃，防塵，防滴を備えた、
過酷な環境下でのフィールドテスト用の非常に堅牢なDAQシステムです。
関連ページ
仕様の範囲で情報をどれだけ、どのように提供するかはメーカー各社によって異なります。 チャネル数，選択可能なゲインレンジ，高サンプリングレートなどの性能特性に加え、精度とアイソレーションを確認することが重要です。
精度の高いスペック数値に感動しがちですが、それは正確さとは別物です。 例えば、午後2時00分0006437秒と指定したのに実際は午後3時15分だったとしたら、それは精度は高いのですが正確ではありません。
いろいろなシグナルコンディショナ間で、同じ仕様がどのように提供されているかを確認するのもよいでしょう。 1000Vの絶縁はいくつかのモジュールで示されていますが、他のシグナルコンディショナでは全く触れられていませんか？それは危険信号かもしれません。 本当に重要なスペックは何か、それが製品のあらゆる重要な側面にどのように適用されるのかを常に確認してください。
コンテンツ
取扱説明書があるのは素晴らしいことですが、理解できなければ意味がありません。日本語で書かれていて、わかりやすいものであること。理想的には検索可能なPDFファイルとしても提供され、さらには検索機能を備えたウェブサイトでオンラインで入手できることです。
便利なのは、ソフトウェア自体にヘルプが組み込まれていることです。ソフトウェアの実行中にF1キーを押すと、いま行っていることに基づいたヘルプが表示されますか？検索は可能ですか？マニュアルは全部揃っていますか？
また、ウェビナー，オンライントレーニングコース，ハウツーガイドなど目標の達成に役立つトレーニングリソースが他にあるかどうかを確認してください。
どのようなテクニカルサポートが利用できるのか、確認しておくとよいでしょう。
すべてが無料とはいかなくても、お客様を中心に最も専門的なレベルで利用可能であるべきです。
これはシステムを購入する前に調査すべき最も重要なことかもしれません。 理想的には製品のデモがあることですが、加えてソフトウェアをダウンロードし自分のコンピュータで試せることが大切です。
そうすることでインタフェースの感覚をつかみ、基本的な使い方をマスターするのにどれくらい時間がかかるか判断することができます。
【動画】収録＆解析ソフトウェアDewesoftXは簡単に習得でき、信号処理結果を得るために
プログラミングを必要としない非常に直感的なユーザインタフェースです。
関連ページ
さまざまな計測やアプリケーションにDAQシステムが必要となる場合は非常に多いです。 タスクに合わせてシステムを再構成するには、ハードウェアとソフトウェアの両方が必要になる場合があります。
例えばDAQシステムにプラグイン式のシグナルコンディショナがある場合、別の計測をするために一部を交換しなければならないことがあります。それはハードウェアで簡単にできて、ソフトウェアは新しいモジュールを自動で認識しますか？
あるいは、メインのモジュールに外部のモジュールやシステムを接続する必要があるかもしれませんが、これも簡単にできるのでしょうか？新しいチャネルを認識し、ソフトウェアで設定するのでしょうか？
同期はされますか？
セットアップに名前を付けて制限なく保存できることは、良いDAQシステムの基本機能であるはずです。それがサポートされているかどうか、どのように実装されているかは確認した方がよいでしょう。
これによりテストの準備時間を大幅に節約でき、たびたび行う計測も簡単に繰り返すことができます。
ほとんどのDAQシステムはデータ収録後に実行可能な、ある程度の組み込みデータ解析を備えています。 何ができるのか具体的に調べておくとよいでしょう。
たとえば計測中にフィルタリングした場合、後から変更したり削除することはできますか？ 演算を作成して、記録したデータに実行できますか？新しい画面を作成してデータを簡単に比較できますか？
DAQシステムはこのソフトウェアを自分のPCに入れて、同じ解析機能を全て使えますか？ それは無料ですか？それとも有料ライセンスまたはドングルが必要ですか？ 他のPCにも無料または有料でインストールできますか？
これらが全て無料でできるのが理想的です。しかしメーカーによっては有料の場合もあるので、事前に確認する必要があります。
データをDAQシステム以外で解析する必要がない場合を除いて、1つ以上の一般的なデータ形式でデータをエクスポートできるはずです。エクスポートするデータの一部や含めるチャネルを選択できるようにする必要もあります。
一般的なデータ解析形式は次のとおりです。
これ以外にも多くのフォーマットがありますので、DAQシステムが必要なフォーマットをサポートしているかどうかを確認する必要があります。 また、解析ソフトの多くはさまざまな種類のファイルを受け入れることができるため、インポート機能にも注目してみてください。
上記のように使用しているデータ解析プログラムがある場合、DAQシステムがエクスポート可能か確認する必要があります。 最も一般的な解析プログラムには、限られたデータセット用にExcel®、事実上無制限のデータセットと幅広い組み込み解析のためのFlexpro®とMatlab®が含まれています。
市場には他にもいろいろなプログラムがあります。企業によっては独自の解析ツールを開発し、さまざまなファイル形式を受け入れるように書かれていることもあり、ほとんどの場合ユニバーサル互換性のために基本的なテキスト形式が含まれています。
関連ページ
コンテンツ
リーズナブルなデータ収録機器を見かけることがあります。しかし注意しなければならないのは、その機器を使用するためのソフトウェアが価格に含まれているかどうかを確認することです。
そしてソフトウェアの要件も確認して下さい。必要な機能が付属のソフトウェアパッケージに含まれていますか？アップグレードオプションは必要ですか？それらは無料ですか有料ですか？
収録＆解析ソフトウェアDewesoftXは、すべてのデータ収録システムに無料で付属しています。
関連ページ
ソフトウェアはバグを修正したり新機能を追加したりして、絶えず改善されアップデートされています。
DEWESoftは、このソフトウェアをデータ収録システムに不可欠な部分であると考えており、更新や新規リリースに対して費用を請求しません。すべてのリリースは、お客様にとって永久に無料です。
DEWESoftは常にソフトウェアを更新し、新機能，パフォーマンスの最適化，新しいデバイスサポートおよびバグ修正を追加しています。
DAQシステムの「隠れた」コストの1つに年間の保守料金があります。必須のメンテナンス料金があるかどうかを事前に確認する必要があります。 もしあるならば、何が含まれどのような価格設定がされているのかをシステムを注文する前に知っておく必要があります。それは事前に予算に組み込む必要がある費用だからです。
関連ページ
〒331-0814 さいたま市北区東大成町1-497 MJ赤柴ビル6階
copyright© DEWE Japan Co.,Ltd. all rights reserved.
RTDセンサで温度を測定する方法
