Önemli Çıkarımlar:
- Veri kaydediciler, test edilen bir veya daha fazla cihazdaki yüzlerce test noktasından büyük ölçüde paralel ölçümler yapılmasını sağlar.
- Veri kaydediciler aynı zamanda bir tür veri toplama sistemidir, ancak yetenekleri hakkında özel anlamlara sahiptir.
- Birçok sektördeki hızlı yeniliklerle birlikte, veri kaydediciler testlerinde her zamankinden daha fazla öne çıkmaya hazırlanıyor.
Hızlı pazara sunma süresi ve maksimum müşteri memnuniyeti için, mühendisler elektronik sistemleri mümkün olduğunca hızlı ve verimli bir şekilde kapsamlı olarak test edebilmelidir.
Veri kaydediciler çok sayıda cihazın hızlı ve kolay bir şekilde test edilmesini sağlar. Bu blog yazısında veri kaydediciler hakkında daha fazla bilgi edineceksiniz; hangi sektörlerde kullanıldıklarını ve elektronik testleriniz için avantajlı olmalarını sağlayan unsurları öğreneceksiniz.
Veri kaydedici (data logger) nedir?
Şekil 1. Birden fazla cihaza karşı veri kaydedici ile test
Veri kaydedici" terimi elektronik endüstrisinde çeşitli anlamlara gelebilir. Genel olarak bir veri kaydedici, bazı elektriksel veya fiziksel parametreleri ölçen ve bunları depolayan bir cihaz veya yazılımdır. Bununla birlikte, veri kaydediciler biçim ve işlev açısından önemli ölçüde farklılık gösterir. Aşağıda yaygın olarak kullanılan dört veri kaydedici türü verilmiştir:
Test sırasında veri kaydı için özel cihaz: Laboratuvar ve üretim ortamlarında veri kaydedici, test edilen bir veya daha fazla cihazda (DUT) çok sayıda test noktasından elektriksel ve fiziksel parametreleri aynı anda ölçebilen bir veri toplama (DAQ) cihazı anlamına gelebilir. Çeşitli paralel ölçümler gerektiren karmaşık bir DUT için, tek bir veri kaydediciyi bağlamak, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi düzinelerce multimetre ve diğer aletleri kablolamaktan daha kullanışlı ve daha hızlıdır.
Test sırasında yazılım tabanlı veri kaydı: “Veri kaydedici” terimi, DAQ yazılımı tarafından sağlanan ölçüm veri kaydı işlevselliğini de ifade edebilir. Örneğin, PathWave BenchVue paketi DAQ sistemleri için bir veri kaydı özelliği içerir.
DAQ olmayan cihazlarda dahili veri kaydı: Bazen veri kaydı, Keysight N6705C güç analizörü gibi bazı DAQ olmayan cihazlarda yerleşik ikincil bir özelliktir.
Taşınabilir çevresel izleme cihazı: Veri kaydedici, gıda depolama, yaşam bilimleri, havacılık ve yer bilimleri gibi sektörlerde optimum operasyon ve bakım için kullanılan, pille çalışan taşınabilir bir çevresel izleme cihazı anlamına da gelebilir. Bu sektörlerde sıcaklık veri kaydedicileri, nem veri kaydedicileri, basınç veri kaydedicileri, karbondioksit dedektörleri ve daha fazlası gibi çeşitli cihazlar kullanılır. Bu tür veri kaydediciler uzun pil ömrü sayesinde haftalarca hatta aylarca çalışabilir. Kaydedilen veriler düzenli olarak ethernet, Wi-Fi veya Bluetooth üzerinden bir izleme merkezine yüklenir.
Bu blogda, ilk iki tür veri kaydediciye odaklanıyoruz - laboratuvar, üretim ve hat sonu test kurulumlarında eşzamanlı ölçümler için cihazlar veya yazılımlar.
Bir veri kaydedicinin diğer veri toplama cihazlarından farkı nedir?
Bir veri kaydedici, tezgah testlerini optimize eder ve her gün yüzlerce DUT'un otomatik olarak doğrulanması gereken üretim testlerini kolaylaştırır. Bu açıdan veri kaydediciler diğer DAQ sistemleri gibidir.
Bununla birlikte, tipik veri toplama sistemlerinden farklı olarak, bir veri kaydedici genellikle (ancak zorunlu değildir) aşağıdaki özellikleri taşır:
- Kullanıcı kontrollerine, bir ekrana ve grafiksel bir kullanıcı arayüzüne sahiptir.
- Bağlı bir bilgisayar olmadan manuel olarak çalıştırılabilir.
- Verileri uzun süreler boyunca ölçebilir.
- Yerleşik depolama alanında önemli miktarda veriyi yerel olarak depolayabilir.
Veri kaydedicilerin farklı sektörlerdeki temel uygulamaları nelerdir?
Veri kaydediciler çok sayıda eş zamanlı ölçümü ve çok çeşitli elektriksel ve fiziksel parametreleri destekler.
Bu avantajlar, aşağıda belirtildiği gibi kaliteye duyarlı sektörlerde onları inanılmaz derecede kullanışlı hale getirir.
1- Otomotiv
Şekil 2. Otomotiv testlerinde veri kaydediciler Otomotiv testlerinde veri kaydediciler
Veri kaydediciler, bileşenleri test etmek ve otomotiv standartlarına ve yönetmeliklerine uygunluğu sağlamak için kullanılır. Bazı özel kullanımlar aşağıda açıklanmıştır:
- Motor performansının izlenmesi: Veri kaydediciler motor sıcaklıklarını, elektromekanik titreşimleri, silindir basınçlarını ve yakıt enjeksiyon zamanlamasını ölçmek için kullanılır.
- Bileşen gerilimlerinin ölçülmesi: Veri kaydediciler şasi, süspansiyonlar, motor parçaları ve gövde panelleri gibi yük altındaki farklı bileşenler ve sistemler üzerindeki gerilimleri ve gerilmeleri ölçebilir.
- Elektrik alt sisteminin karakterize edilmesi: Veri kaydediciler, elektronik kontrol üniteleri ve elektrikli araç (EV) kontrol kartlarındaki gerilimleri, akımları, dirençleri ve elektromanyetik parazitleri ölçmek için kullanılır. Ayrıca otomatik üretim testlerinde test sinyallerini yönlendirmek için de kullanılırlar.
- Akülerin test edilmesi: Veri kaydediciler, elektrikli araçlarda ve hibrit elektrikli araçlarda (HEV'ler) şarj, deşarj, akü voltajları, akım çekimi, akü yönetim sistemleri ve akü sıcaklıklarını izlemek için kullanılır.
- Araç dinamiklerini analiz etme: Veri kaydediciler, genel gürültü ve titreşim özelliklerini iyileştirmek için araçlarda durağan olmayan vibroakustik veri analizi (bir tür dinamik veri analizi) için kullanılır. Veri kaydediciler ayrıca soğutma ve konforu optimize etmek için bir aracın çeşitli noktalarında termal profil oluşturma ve sıcaklık izleme için de gereklidir.
2- Havacılık ve Savunma
Veri kaydediciler, havacılık ve savunma sistemlerindeki elektronik ve elektromekanik bileşenleri test etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanım alanları şunlardır:
- bileşenlerin elektromekanik titreşim analizi
- askeri telsizlerde, radar iletişiminde ve uydularda kullanılan RF ve mikrodalga bileşenlerinin testi
- basınçları, sıcaklıkları ve akış hızlarını ölçmek için rüzgar tüneli testi
- yüksek frekanslı, yüksek genlikli veya geçici şok yüklerine maruz kalan uzay araçlarında, fırlatma araçlarında ve füzelerde kullanılan patlayıcı cıvatalar ve ayırma somunları gibi piroteknik cihazların piroşok analizi
- otomatik test ekipmanıyla entegrasyon
Örneğin, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), Keysight'ın veri kaydedicilerini uzay aracı elektrikli tahrik araştırmalarında, yüzlerce saati kapsayan dayanıklılık testleri için voltajları, akımları, sıvı akışını ve gücü ölçmek için kullandı.
3- Yarı iletken mühendisliği
Entegre devrelerde yüzlerce ila binlerce giriş/çıkış pini ve diğer test noktaları bulunduğundan, entegre DAQ'ların yanı sıra bağımsız veri kaydediciler, gofret üzerinde test, silikon sonrası doğrulama ve paket testi sırasında eşzamanlı ölçümler için kullanılır.
Örneğin NASA, uzay uygulamaları için bakır telle bağlanmış yarı iletken ambalajları, bileşen voltajlarını ve akım çekişlerini, ayrıca güç kaynağı voltajlarını ve bileşen sıcaklıklarını ölçmek için Keysight veri kaydedicileri kullanarak test etti.
4- Elektronik üretimi
Veri kaydediciler şu amaçlarla yaygın olarak kullanılmaktadır:
- baskılı devre kartı tertibatlarının ve bileşenlerinin elektriksel özelliklerinin ölçülmesi
- tüketici cihazlarındaki alt sistemlerin güç tüketimlerinin ölçülmesi
- aşırı sıcaklık döngüsü, yüksek voltajlar, güç döngüsü ve titreşimlerin uygulandığı yanma testi sırasında elektronik bileşenlerin karakterize edilmesi
- tüketici cihazı pillerinin şarj ve deşarjı sırasında sıcaklık profili oluşturma
Veri kaydedicileri kullanmanın manuel veri kaydına göre avantajları nelerdir?
Manuel veri kaydı, çeşitli parametreleri ölçmek için dijital multimetreler ve güç analizörleri gibi cihazların bir DUT'a bağlanmasını içerir. Ancak ölçümlerin, cihazların veya DUT'ların sayısı arttıkça bu yaklaşım giderek daha zahmetli, verimsiz ve pahalı hale gelir.
Veri kaydediciler bu sorunları önler ve aşağıda açıklandığı gibi ek faydalar sağlar.
Veri kaydediciler, yüzlerce test noktasından eşzamanlı ölçümler için tasarlanmıştır. Ölçümleri, yüzlerce ölçüm kanalını destekleyen çoklayıcılar gibi eklenti modüllerine devrederler. Kanal sayısını artırmak için veri kaydedicilere bu tür birçok eklenti modülü eklenebilir.
Düzinelerce multimetreyi ve diğer cihazları tek tek manuel olarak bağlamak, yapılandırmak ve senkronize etmek çok zaman alıcıdır. Veri kaydediciler için kablolama hala gerekli olsa da, yapılandırma ve senkronizasyon hızlı bir şekilde tamamlanabilir.
Veri kaydediciler yüzlerce kanalı tarayabilir ve saniyede binlerce okuma yakalayabilir. Bu oranlar, üst düzey tezgah üstü multimetreler ve özel cihazlarla aynı seviyededir.
- Güçlü test senkronizasyonu
Çok sayıda eş zamanlı ölçüm içeren testlerde harici sistemlerin (güç kaynakları gibi), DUT'ların ve cihazların hassas bir şekilde düzenlenmesi gerekir. Veri kaydedicilerdeki anahtar modülleri, tüm kanal setlerinin etkinleştirilmesine veya devre dışı bırakılmasına olanak tanır. Bu, farklı DUT'ların veya alt sistemlerin belirli sıralarda etkinleştirilmesi gerektiğinde kullanışlıdır.
Bu tür bir senkronizasyonu kolaylaştırmak için, modern veri kaydediciler giderek daha gelişmiş olay algılama, grafiksel test dizisi diyagramı ve cihaz programlamayı destekler.
Geleneksel veri kaydediciler, her kanalı tarama başına yalnızca bir kez ölçtükleri statik veri toplamayı destekler.
Buna karşılık modern veri kaydediciler, her kanalın tarama başına birden çok kez ölçüldüğü dinamik veri alımını destekler. Bu, güç ve veri sinyallerindeki geçici olayların tespit edilmesini sağlar. Titreşim ve gürültü gibi dinamik olaylar da daha doğru bir şekilde karakterize edilebilir.
Veri kaydediciler aynı anda zaman alanı ve frekans alanı analog ölçümlerinin yanı sıra dijital alan ve fiziksel ölçümleri de destekler. Bu, nihai yeterlilik ve uyumluluk testi aşamaları için gerekli olan karma sinyal, RF ve elektromekanik sistemlerin çok yönlü karakterizasyonunu sağlar.
Bir veri kaydedici ne tür verileri kaydedebilir?
Veri kaydediciler, genel toplama yeteneklerini uygun sensörlerle birleştirerek çeşitli parametreleri ölçebilir.
Desteklenen elektriksel ölçümler aşağıdakileri içerir:
- Voltajlar: Milivolt ile yüzlerce volt arasında değişen doğru akım (DC) ve alternatif akım (AC) sinyallerinin gerilimleri desteklenir.
- Akımlar: Mikroamperden birkaç ampere kadar değişen akımlar ölçülebilir.
- Dirençler: Hem iki telli hem de dört telli direnç ölçüm yöntemleri mevcuttur.
- Frekanslar: Veri kaydediciler sinyal frekanslarını ve periyotlarını ölçebilir.
- Kapasitanslar: Kapasitanslar belirlenebilir.
- Dijital sinyaller: Dijital ve karışık sinyal devrelerinin voltaj seviyeleri ölçülebilir.
Veri kaydediciler bu fiziksel parametreleri destekler:
- Sıcaklıklar: Akü ve motor testlerinde birçok test noktasının sıcaklığının izlenmesi esastır. Sıcaklık ölçümleri için termokupllar, direnç sıcaklık dedektörleri veya termistörler gibi sensörler kullanılır.
- Gerilmeler: Veri kaydediciler doğrudan ve köprü gerilmelerini ölçebilir.
- Titreşimler: Titreşimler, dinamik veri özelliklerine sahip veri kaydediciler tarafından ölçülebilir.
Belirli bir uygulama için doğru veri kaydediciyi nasıl seçersiniz?
Şekil 3. Keysight 34980A DAQ
Bir veri kaydedici seçmek için bazı yararlı ipuçları aşağıda listelenmiştir:
- Uygulamanızın çalışma sınırlarını bilin: Voltajlar mikrovolt ile yüzlerce volt arasında değişebilir. Dirençler binlerce megaohm'a kadar çıkabilir. Akımlar nanoamper ile birkaç amper arasında değişebilir. Bir veri kaydedici için mevcut olan çoklayıcı modüller, bu geniş ölçüm aralıklarını yüksek hız ve yüksek doğrulukla desteklemelidir.
- Dinamik veri toplama özelliğine bakın: Bu özellik, geçici olayların tespiti ve titreşimler gibi dinamik olayların karakterizasyonu için gereklidir.
- Gelecekte ölçeklenebilirlik sağlayın: İlk tasarım doğrulama aşamalarında, birkaç test noktasında yalnızca bir düzine parametreyi ölçmeniz gerekebilir. Ancak, ürün tam kalifikasyon ve uyumluluk aşamalarına yaklaştıkça, test noktaları ve parametreler sayıca artacaktır. Veri kaydedicinin, tüm geliştirme döngünüz boyunca kanal sayılarını ve tarama hızlarını karşılamak için düşük bir maliyetle genişletilebildiğinden emin olun.
- Entegrasyon kolaylığını değerlendirin: Veri kaydedicinin mevcut test kurulumunuza kolayca entegre edilip edilemeyeceğini analiz edin. Test otomasyonunun diğer programlanabilir cihazlar, DUT'lar ve güç kaynakları ile hassas senkronizasyonu çok önemlidir.
- Yerleşik yetenekleri doğrulayın: Veri kaydedici, ihtiyaç duyabileceğiniz tüm yerleşik sinyal koşullandırma özelliklerine sahip mi? İstenmeyen sinyalleri filtreleme, küçük sinyalleri yükseltme, büyük sinyalleri zayıflatma ve sinyalleri doğrusallaştırma yeteneğine bakın. Analogdan dijitale dönüştürme parametreleri projenize uygun mu?
Bir kaydediciden alınan veriler nasıl saklanır, alınır ve analiz edilir?
Ölçülen veriler ilk olarak veri kaydedicinin dahili belleğinde zaman damgalarıyla birlikte saklanır. Örneğin, DAQ970A ve DAQ973A 1 milyon okumaya kadar saklayabilir.
Ölçülen veriler ethernet, USB veya genel amaçlı arayüz veri yolu (GPIB) aracılığıyla bağlı bir bilgisayara alınabilir. Verileri bilgisayara almak için “FETCh?” gibi programlanabilir cihazlar için standart komutlar (SCPI) kullanılır.
Alternatif olarak, bazı kaydediciler daha geniş kapasite için okumaları evrensel seri veri yolu (USB) flash sürücüsünde saklayabilir. Veriler dosya olarak indirilebilir.
Ekranlı ve kullanıcı kontrollü veri kaydediciler yerleşik kanal yapılandırmasını ve analizlerini destekler. Bazı veri kaydediciler, birden fazla kanaldan gelen verileri gerçek zamanlı olarak hesaplayan hesaplanmış veya sanal kanalları destekler.
Ancak çoğu mühendis daha karmaşık kurulumlar ve analizler için bağlı bir bilgisayardan PathWave BenchVueData Acquisition App gibi yazılımları kullanmayı tercih etmektedir.
Veri kaydedici pazarında ortaya çıkan trendler ve teknolojiler nelerdir?
Gelecekte, veri kaydediciler daha fazla ölçeklenebilirlikle çok daha fazla türde olguyu ölçebilecektir. Ortaya çıkan bazı önemli trendler aşağıda özetlenmiştir:
Entegre işlevsellik: Veri kaydediciler halihazırda multimetre, anahtarlama, dijital mantık analizi ve sinyal koşullandırma gibi birçok cihaz özelliğini tek bir ünitede birleştirmektedir. Ek entegrasyonun test verimliliğini ve kolaylığını büyük ölçüde artırmasını bekleyebiliriz. Bu durum, özellikle elektrikli araçlar ve araçtan her şeye inovasyonun kavurucu hızının test cihazlarının hızla gelişmesini gerektirdiği otomotiv endüstrisi için geçerlidir. Radyo frekansı (RF), mobil ve yüksek frekanslı uydular gibi diğer alanlar da daha entegre yetenekler gerektirmektedir.
Dinamik veri toplama: Her kanalı tarama başına bir kez ölçmek yerine, gelişmiş veri kaydediciler her kanalı hem zaman hem de frekans alanlarında birçok kez örneklemektedir. Bu, geçici olayların yanı sıra titreşim, şok ve gürültü gibi son derece dinamik olayların derinlemesine analiz edilmesini sağlar.
Geliştirilmiş kanal yoğunluğu: Kanal yoğunluğunu ve yeteneklerini isteğe bağlı olarak genişletmek için takılabilir çoklayıcılar, sayısallaştırıcılar ve anahtarlar içeren son derece modüler tasarımlara yönelik güçlü bir talep vardır.
Artan performans: Gelecekteki veri kaydediciler daha yüksek kanal örnekleme hızlarına, doğruluğa ve çözünürlüğe sahip olacaktır. Katı hal anahtarları, mekanik röle veya armatür anahtarlarına göre daha yüksek tarama hızları nedeniyle giderek daha fazla tercih edilmektedir.
Daha yüksek veri depolama: Mevcut veri kaydediciler dahili olarak yaklaşık bir milyon veri noktası depolayabilir. Uçucu olmayan bellek ve çift veri hızlı bellek teknolojilerindeki ilerlemeler sayesinde gelecekte çok daha yüksek depolama kapasiteleri bekleyebiliriz.
Gelecekteki ihtiyaçlarınız için Keysight veri kaydedicilerini devreye alın
Şekil 4. Keysight DAQ ürünleri
Bu blog yazısında, veri kaydediciler, uygulamaları ve yetenekleri hakkında genel bir bakış elde ettiniz.
Keysight'ın DAQ sistemleri ve veri kaydedicileri, otomotiv, havacılık, savunma ve sağlık hizmetleri gibi kritik endüstrilerin özel ihtiyaçlarını karşılar.
Veri kaydedici cihazlar ve yazılımlar hakkında bilgi ve yardım almak için bizimle iletişime geçebilirsiniz.
