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Aquisição e Tratamento de Dados – Teoria (1): Definição e Fundamentos da Aquisição de Dados

Aquisição e Tratamento de Dados – Teoria (1):

Definição e Fundamentos da Aquisição de Dados

Controlo e Aquisição de Dados

Introdução

Com a tecnologia existente nos nossos dias, a aquisição e tratamento de dados atingiu um grau de sofisticação, precisão, flexibilidade e facilidade de utilização, que praticamente todos os sistemas com essa função são baseados em computadores que conseguem facilmente receber e tratar em tempo real os dados que lhes são passados por sistemas físicos, através de sensores.
Embora anteriormente os autómatos programáveis prevalecessem nesta função, e ainda possuam a sua utilidade em certos casos, o omnipresente computador fez mais uma das suas “vítimas”.

Definição
Aquisição de Dados é o processo através do qual os fenómenos físicos do mundo real são transformados em sinais eléctricos que, por sua vez, são medidos e convertidos no formato digital para processamento, análise e armazenamento por um computador.

Na maioria das aplicações, o sistema de aquisição de dados (DAQ) é projectado não só para receber os dados, mas também para actuar sobre eles. Assim, é útil estender a definição de modo a incluir os aspectos de controlo do sistema total.

Controlo é o processo através do qual os sinais digitais de controlo do hardware do sistema são convertidos para um formato que pode ser utilizado por dispositivos como actuadores e relés. Esses dispositivos controlam depois um sistema ou processo.

Fundamentos da Aquisição de Dados

Um sistema de controlo e aquisição de dados com base num computador, é composto, normalmente, por uma grande quantidade de elementos. A tarefa do sistema é integrar esses elementos de forma a formar um sistema completo e funcional.

Os elementos básicos são:
– Sensores e Transdutores;
– Cabos de Ligação;
– Elementos de Tratamento/Condicionamento de Sinal;
– Hardware de Aquisição de Dados;
– PC (sistema operativo);
– Software de aquisição de dados.


Diagrama Funcional de um sistema de Aquisição de Dados baseado em PC

Transdutores e Sensores

Os transdutores e sensores proporcionam a interface entre o mundo real e o sistema de aquisição de dados, através da conversão de fenómenos físicos em sinais eléctricos que o condicionador de sinal e/ou o hardware de aquisição de dados podem aceitar.

Os transdutores existentes conseguem efectuar quase todo o tipo de medições físicas e disponibilizar a correspondente saída eléctrica.
Por exemplo, termopares, detectores resistivos de temperatura (RTDs), termístores, e sensores IC convertem temperatura num sinal analógico, enquanto os medidores de fluxo produzem trens de impulsos cuja frequência depende da velocidade do fluxo.
Extensómetros e transdutores de pressão medem a força e a pressão respectivamente, enquanto outros tipos de transdutores podem medir deslocamentos lineares e angulares, velocidade e aceleração, iluminação, propriedades químicas (exemplo: concentração de CO, pH), tensões eléctricas, correntes eléctricas, resistências eléctricas, etc. Em cada caso, os sinais eléctricos produzidos são proporcionais à quantidade física a ser medida de acordo com uma determinada relação.


Exemplo de Termopar


Cabos de Ligação e Comunicação

Os cabos de ligação e comunicação representam a ligação física dos transdutores e sensores para o hardware condicionador de sinal e/ou hardware de aquisição de dados.

Quando o condicionador de sinal e/ou o hardware de aquisição de dados está afastado do PC, então os cabos de ligação fazem a ligação física entre estes elementos de hardware e o computador hospedeiro/servidor. Se a ficha de ligação física é uma interface de comunicação RS-232 ou RS-485, então este componente é chamado de cabo de comunicação.

Uma vez que o cabo de ligação e comunicação representa frequentemente a parte maior do sistema, ele é o mais susceptível aos efeitos do ruído externo, especialmente nos ambientes industriais agressivos. A correcta ligação à terra bem como a blindagem dos fios de ligação do cabo é de capital importância na redução dos efeitos do ruído. Esta componente passiva do sistema de aquisição de dados e controlo é frequentemente desprezado o que torna um sistema, que é à partida fiável, um sistema inadequado e não fiável, devido às técnicas incorrectas de ligação.

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