Veri Kaydedici Nedir?

Bu makalede, veri kaydediciler hakkında bilgi edinecek ve onları yeterince ayrıntılı olarak açıklayacağız:

– Bir veri kaydedicinin gerçekte ne olduğunu göreceğiz

– Temel veri kaydedici özellikleri ve kabiliyetleri hakkında bilgi edineceğiz

– Veri toplama (DAQ) sistemlerinden nasıl farklı olduklarını anlayacağız

Başlamaya hazır mısınız? Hadi başlayalım!

Veri kaydedici (datalogger veya veri kaydedici olarak da bilinir), dahili veya harici bir sensör aracılığıyla zaman içinde verileri (voltaj, sıcaklık veya akım gibi) izleyen ve kaydeden küçük ve nispeten ucuz elektronik cihazlardır. Genellikle dijital bir işlemciye dayanırlar.

Veri kaydediciler, uygulamaların yüksek hızda kayıt gerektirmediği ancak uzun kayıt süreleri gerektirdiği durumlarda veri toplama sistemi yerine tercih edilir. DAQ sistemlerinden daha ucuzdurlar.

Veri kaydediciler, kayıt cihazlarının ” çalışan atlarıdır “. Bir seferde günler, haftalar, hatta yıllar boyunca veri kaydedebilirler. Bu işlem genellikle “data logging” olarak adlandırılır

Veri kaydediciler şu temel özelliklere bakılarak tanımlanabilmektedir:

Örnekleme Hızı

Girdi Türleri

Kanal Sayısı

Veri Depolama

Kayıt Süreleri

Kullanıcı Arayüzü

Yerel İzleme

Güç Sistemi

Maliyet

Kaydettikleri sinyal türüne göre başlıca veri Kaydedici (datalogger) türleri:

Sıcaklık verisi kaydedici

Gerilim verisi kaydedici

Güncel veri kaydedici

Güç verisi kaydedici

Elektriksel veri kaydedici

Titreşim veri kaydedici

Şok veri kaydedici

Gerinim ölçer veri kaydedici

GPS kaydedici

Veri Toplama Nedir? DAQ veya DAS?

Veri Kaydedici ve Veri Toplama (DAQ) Sistemi Arasındaki Fark?

Veri kaydediciler büyük ölçüde yavaş sinyaller, yani uzun bir süre boyunca yavaşça değişen koşullar için üretilmiştir. Bazıları günlerce, haftalarca veya aylarca meydana gelmeyecek arızaları veya kısa devreleri izlemek için yapılmıştır. Bir elektrik sinyaline dönüştürülebilen herhangi bir fiziksel veya elektriksel özellik, elbette bant genişliği dahilinde bir veri kaydedici tarafından kaydedilebilir.

Yaygın veri kaydedici örnekleme hızları kanal başına 1 S/s ila 100 S/s arasındadır. Bu, modern dijital DAQ sistemlerine kıyasla oldukça yavaştır. Bu kadar uzun süreler boyunca kayıt yapabilmelerinin nedeni düşük örnekleme hızlarıdır.

Şekil 1 DATAQ veri kaydedici – Model DI-1110

Veri kaydedicilerde bulunan sensör girişleri, birkaç istisna dışında, voltaj, 4-20 mA akım, sıcaklık, nem ve darbe sinyalleriyle sınırlıdır. Genellikle vidalı terminal tipi konnektörler kullanırlar çünkü bir seferde aylarca veya yıllarca yerinde bırakılırlar ve bu nedenle sinyal bağlantıları çok sık değişmez.

4-20 mA akım döngüsü çıkışları, su seviyesini, nemi, sıcaklığı, basıncı, hava istasyonu sensörlerini, bir kapının açık/kapalı konumlarını ve daha yüzlercesini izleyenler de dahil olmak üzere çok çeşitli endüstriyel sensörler arasında yaygındır.

Sensör Nedir ve Sensörler Ne Yapar?

Veri kaydediciler, tek bir kanaldan 32 giriş kanalına kadar herhangi bir kanal sayısına sahiptir, ancak dört ila sekiz kanallı modeller en yaygın olanlarıdır. Birkaç model 100 veya daha fazla sayıda kanala kadar seçenek sunar. Veri kaydedici uygulamalarının nispeten azı büyük kanal sayısı gerektirir, ancak bunlar da mevcuttur. Kanal sayısı yüksek uygulamaları ele almak için birden fazla veri kaydedici de kullanılabilmektedir.

DAQ sistemi konfigürasyonlarını 1’den 1000’lerce kanala kadar sunan Dewesoft’un modern, dijital veri toplama sistemlerine göz atın.

Şekil 2

Düşük kanal sayılı veri kaydedicilere bir örnek Graphtec Corporation’ın GL240 modelidir. Her biri voltaj, akım veya sıcaklık için yapılandırılabilen on adet çok fonksiyonlu analog giriş kanalına sahiptir.

Şekil 3 GL240 model veri kaydedici

GL240 dahili bir ekrana ve TV uzaktan kumandası gibi basit bir kullanıcı arayüzüne sahiptir. Dahili RAM veya flash bellekten veri alabilir. Toplanan veriler ethernet, USB veya isteğe bağlı bir WIFI arayüzü aracılığıyla bir ana bilgisayara aktarılabilir. On kanalın tamamı kaydedilirken 10 sample/saniyeye kadar kayıt yapabilir.

Yüksek kanal sayısına sahip veri kaydedicilere bir örnek Fluke Corporation’ın 2680 Serisidir. Her kasa 20 ila 120 kanala kadar genişletilebilir ve birden fazla sistem ethernet üzerinde TCP/IP aracılığıyla birbirine bağlanabilir.

Şekil 4 Fluke model 2680 veri kaydedici

Bu, son derece yüksek galvanik izolasyona ve tipik bir veri kaydedicinin çok ötesinde diğer özelliklere sahip üst düzey bir veri kaydedicidir, bu nedenle maliyeti de buna paralel olarak daha yüksektir.

Çoğu modelde olduğu gibi, bağımsız bir veri kaydedicidir, ancak ek işlevsellik için bir ana bilgisayara da bağlanabilir.

Veri kaydediciler normalde kaydedilen verileri dahili kalıcı belleklerine depolar ve bu veriler daha sonra analiz için harici bir bilgisayara aktarılır. Bu bellek genellikle kilobayt veya megabayt olarak ölçülür (bazı dataloggerlar USB bellek kullanımına imkan sağlar, yani bu sistemlerde GB düzeyinde depolama mümkündür). Bunun nedeni veri kaydedicilerin düşük örnekleme hızlarıdır: 16 bit çözünürlükle (örnek başına 2 bayt gerektirir) 1 S/s’de 100 kanal kaydediyor olsanız bile, bu yalnızca

100 * 1 * 2 = saniyede 200 örnek

200 S * 3600 s = saatte 720.000 örnek yapar.

Kayıt sonrasında veriler uzun süreli depolama ve analiz için harici sistemlere aktarılabilir.

Düşük örnekleme hızları nedeniyle, veri kaydediciler günlerle ölçülen kayıt sürelerinden haftalar veya aylarla ölçülebilenlere kadar çeşitlilik gösterir.

Bazı veri kaydediciler, verilerini izleme amacıyla harici bir sisteme aktarmak için USB veya Ethernet gibi kablolu arayüzler sunar. Bunların gittikçe artan bir kısmı WIFI akışı sunmaktadır.

Dewesoft’un modern, dijital veri toplama sistemleri, Gigabaytlarca kayıt cihazı verisini depolamalarına, görselleştirmelerine ve analiz etmelerine olanak tanıyan yerleşik SSD veri kaydı özellikleri sunar.

Şekil 5

Veri kaydediciler normalde ya hiç arayüz sağlamaz ya da temel bir sayısal ekran sağlar. Yukarıda gösterilen GL240 gibi bazı modeller, dalga formları ve sayıları içeren nispeten sofistike bir ekran sağlar.

Haftalarca veya aylarca kayıt yaptıkları için, kimse modern bir DAQ sistemi kullanarak kısa, yüksek hızlı bir testte olduğu gibi orada durup onlara bakmayacaktır.

Bazı veri kaydediciler bir web veya HTTP arayüzü ile donatılmıştır, bu nedenle bunlara ethernet üzerinden bağlanmak ve IP adreslerini bir web tarayıcısında çağırmak, kullanıcının değerlerini yarı gerçek zamanlı olarak izlemesine olanak tanır.

Dewesoft DAQ sistemleri, kullanımı kolay veri kaydı ve kapsamlı veri görselleştirme özellikleri sunar

Çoğu veri kaydedici, National Instruments tarafından sunulan yazılım programlama paketleri olan DASYLab® ve LabVIEW® gibi programlama ortamları için sürücüler sunar. Mühendisler bu araçları kullanarak veri kaydedici donanımına kendi yazılım arayüzlerini oluşturabilirler. Bazı DAQ şirketleri bu programlama araçları için benzer sürücüler sağlar, ancak kendi hazır yazılım uygulamalarını dahil etme olasılıkları da yüksektir.

Şekil 6 LCD sayısal ekranlı veri kaydedici

Bazı kaydediciler, gerçek zamanlı olarak ölçülen sayısal değerleri gösteren dahili bir LCD ekran şeklinde gerçek zamanlı izleme özelliği sağlar. Diğerleri, başka bir bilgisayarın verilere gerçek zamanlı olarak erişebileceği kablolu veya WIFI arayüzü sağlayabilir. Bir veri kaydedici bunu sağlamıyorsa, verilere harici bir bilgisayar aracılığıyla erişilebilmesi için genellikle testin durdurulmasını beklemek gerekir.

Testten sonra veriler genellikle analiz için harici bir bilgisayara aktarılır. Bazı kaydediciler kablolu veya kablosuz bağlantı yoluyla gerçek zamanlı izlemeye olanak tanır.

Tipik küçük veri kaydediciler pille çalışan, düşük güç tüketen elektronik cihazlardır. Düşük güç çekmeleri nedeniyle, birçoğu herhangi bir harici güç olmadan saatlerce çalışabilir. Ancak, uzun süreler boyunca kayıt yapması gerekenler harici bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Küçük kaydedicilerin güç kaynakları genellikle bir DC güç girişine sahipken, daha büyük tezgah üstü modellerde bir AC güç girişi bulunur.

Düşük kaliteli bir veri kaydedicinin fiyatı 100 USD kadar düşük olabilir. Orta sınıf veri kaydedicilerin fiyatı 500 ila 3000 ABD Doları arasında değişebilir.

Veri kaydediciler genellikle MODBUS ve CAN BUS gibi endüstri standardı enstrümantasyon protokollerinden kaçınmıştır. Ancak bu durum değişmekte ve bu arayüzlerin benimsenmesi yavaş yavaş artmaktadır.

Modbus, orijinal olarak Schneider electric tarafından icat edilmiş telifsiz bir iletişim protokolüdür. Denetleyici kontrol ve veri toplama (SCADA) sistemlerinde ve endüstriyel uygulamalarda programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC’ler) ile yoğun olarak kullanılmaktadır. Fiziksel katmanı, uygulaması ve bakımı kolay olan RS485’tir. Bu protokol artık Modbus Organizasyonu tarafından yönetilmektedir.

Denetleyici Alan Ağı – daha çok CAN veri yolu olarak bilinir, başlangıçta otomobillerdeki mikro denetleyicilerin (ECU’lar gibi) merkezi bir bilgisayara ihtiyaç duymadan birbirleriyle iletişim kurmasına izin vermek için bir iletişim protokolü olarak geliştirilmiştir. İlk olarak bir Alman otomotiv sistemleri tedarikçisi olan Robert Bosch GmbH tarafından geliştirilmiştir.

Ancak bugün, ISO tarafından standartlaştırılması ve dünya çapındaki bu büyük endüstride geniş kabul görmesi nedeniyle, havacılık, genel otomasyon, robotik ve hatta protez uzuvları kontrol etmek için tıp endüstrisi de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

DAQ sistemleri, hem veri yolundaki sensörlerden veri okuyarak hem de CAN’a geri veri yazarak CAN ile arayüz oluşturabilme yeteneğine giderek daha fazla sahip olmaktadır. Dewesoft’un DAQ sistemleri, tüm ürün serileri CAN uyumlu olduğu için harika bir örnektir.

Dewesoft, aynı anda 2, 4 ve hatta 8 CAN veri yolu sisteminden kayıt yapabilen yüksek hızlı CAN ve CAN FD veri yolu veri toplama sistemleri sunmaktadır.

Şekil 7 Dewesoft’tan özel CAN veri yolu DAQ arayüzleri

Bu Dewesoft modellerindeki CAN portlarının her biri izole edilmiştir ve yüksek hızlı CAN 2.0b standardını kullanır. Bu özel CAN modüllerine ek olarak, CAN arayüzlerinin hemen hemen her Dewesoft DAQ sistemine eklenebileceği unutulmamalıdır.

Veri kaydediciler de CAN veri yolunu benimsemeye başlamaktadır. Bu tür giriş seviyesi CAN veri yolu veri kaydedicilerinden biri Dewesoft’un DS-CAN2 modelidir.

CAN BUS VE CAN FD ARAYÜZLERİ VE ANALİZÖRLERİ

Bu Dewesoft modellerindeki CAN portlarının her biri izole edilmiştir ve yüksek hızlı CAN 2.0b standardını kullanır. Bu özel CAN modüllerine ek olarak, CAN arayüzlerinin hemen hemen her Dewesoft DAQ sistemine eklenebileceği unutulmamalıdır.

Veri kaydediciler de CAN veri yolunu benimsemeye başlamaktadır. Bu tür giriş seviyesi CAN veri yolu veri kaydedicilerinden biri Dewesoft’un DS-CAN2 modelidir.

Şekil 8 DS-CAN2 – Dewesoft’tan 2 kanallı CAN veri kaydedici

Bu küçük kaydedici, CAN veri yolu verilerini uzun süreler boyunca kaydedebilir. CAN veri yolu izleme araç tanılama, araştırma veya bakım amaçları için kullanılabilir.

Bu standart veri yollarının kullanılması, veri kaydedicinin oldukça kolay bir şekilde entegre edilmesini sağladığından, bu protokollerin zaten mevcut olduğu uygulamalarda olumlu bir adımdır.

GNSS uydu konumlandırma sistemlerinin gelişmesiyle birlikte, dataloggerlar da boylam, enlem ve yükseklik gibi konumlandırma verilerini kaydetme olanağına kavuşmuştur.

Bu dataloggerlar basitçe GNSS uyumlu bir alıcı yerleştirir ve nesnenin Dünya üzerindeki konumunu çok hassas bir şekilde kaydedebilir. Standart GNSS/GPS kaydedicilere ek olarak, yönelim, konum, hızlar ve ivmeler gibi ek parametreleri de kaydedebilen Ataletsel Navigasyon Sistemleri (INS) ve Ataletsel Ölçüm Birimleri (IMU) de mevcuttur.

Şekil 9 Dewesoft GPS ve Ataletsel Navigasyon dataloggerları

– Üretim ortamlarında, depolama tesislerinde, hastanelerde ve diğer kamu tesislerinde sıcaklık izleme ve nem seviyeleri

– İşleme ve nakliyenin tüm aşamalarında gıda sıcaklığının izlenmesi

– Endüstriyel ve ticari tesislerdeki HVAC koşullarını izleme

– Her türlü üretim sürecini izlemek

– Seralarda ve çiftliklerde yetiştirme koşullarının izlenmesi

– Üretim ve depolama sırasında farmasötikler için çevre koşullarının izlenmesi

– Ağır sismik aktif bölgelerdeki sismik faaliyetlerin izlenmesi.

Veri Kaydediciler Nerede Gereklidir?

Bazen veri kaydediciler endüstri ve/veya devlet düzenlemeleri tarafından zorunlu kılınır. Örneğin:

– EC Direktifi 92/1 ve ABD’deki FDA düzenlemeleri, gıdaların hazırlanması, depolanması ve taşınması sırasında sıcaklıkların gerekli seviyelerde tutulduğundan emin olmak için izlenmesi gerektiğini belirtir. Bu, sıcaklığı çok uzun bir süre boyunca düzenli aralıklarla kaydedebilen veri kaydediciler için ideal bir uygulamadır.

– Aşılar ve diğer ilaçlar üretim, paketleme, depolama ve nakliye sırasında katı sıcaklıklar içinde tutulmalıdır.

– Hastanelerdeki ve diğer halka açık yerlerdeki HVAC sistemleri, bunları kullanan insanların güvenliğini ve konforunu sağlamak için sürekli olarak izlenmelidir. Bunlar sadece sıcaklık ve nemi değil, CO2 (karbondioksit) seviyesi tespiti, havalandırma ve daha fazlasını da içerir.

– AB, ABD ve diğer ülkelerin enerji verimliliği ve tüketimi ile ilgili çeşitli gereksinimleri vardır. Uyumluluğu sağlamanın ve kanıtlamanın tek yolu sürekli izlemedir.

Voltaj, akım, sıcaklık ve ilgili sensörlerin günler, haftalar ve aylara yayılan uzun vadeli ölçümlerini yapıyorsanız, veri kaydediciler ideal ölçüm cihazlarıdır. Genellikle düşük maliyetlidirler ve çeşitli yetenekli üreticilerden kolayca temin edilebilirler.