Rubrica: Strumenti per il Lab
Titolo o argomento: Strumenti per registrare dati fisici
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A livello commerciale si posono distinguere 4 tipologie di data logger: stand-alone, web-based data logging systems, wireless data nodes e BLE (Bluetooth Low Energy) data loggers. Un quinto tipo è rappresentato invece dai registratori di dati che si possono montare a bordo, ad esempio su un prototipo di un veicolo. Parliamo quindi della possibilità di registrare dati come le forze agenti su un veicolo in movimento o i parametri di un powertrain (a combustione interna, elettrico o ibrido) durante il suo utilizzo. Infine vi sono soluzioni di data logger assemblate ad hoc, per particolari esigenze, da chi fa ricerca. In quest’ultimo caso non pensate per forza a grandi laboratori di grandi realtà irraggiungibili, potrebbe trattarsi anche del vostro garage di casa. Del resto, diceva Wernher von Braun, “Ricerca è ciò che faccio quando non so che sto facendo”.
Data logger portatili
Stand-Alone Data Logger
I data logger di tipo stand-alone sono compatti, portatili e riutilizzabili. Hanno un prezzo contenuto e si utilizzano facilmente in quanto necessitano solo di essere avviati e stoppati all’occorrenza. Generalmente sono monocanale e quindi rilevano una sola grandezza alla volta (ad esempio solo la temperatura). In linea di massima acquisiscono un solo tipo di grandezza anche se ne esistono, con costi leggermente più alti, modelli in grado di acquisire più tipi di grandezze (ad esempio tutte quelle rilevate da un multimetro) ma pur sempre una alla volta.
Includono al loro interno sia la memoria che conserva i dati acquisiti, sia il circuito dello specifico sensore di cui sono dotati nonché l’unità che rileva le grandezze fisiche e le trasforma nel dato utile all’utente, sia la batteria che li alimenta. Al loro esterno hanno generalmente un display, che mostra i dati istantanei catturati, e la presa che permette di collegare il sondino contenente lo specifico sensore. Generalmente il sondino ha un cavo di una lughezza sufficiente a tenere il data logger distante dalla zona del rilievo, questo ad esempio quando è necessario proteggerlo dalla presenza di liquidi o alte temperature. Altre volte invece anche il sensore è contenuto all’interno della scocca del data logger ad esempio ove è richiesta compattezza, dove il rilievo riguarda l’intero ambiente o dove è necessario un elevato grado di protezione ad esempio ai liquidi.
I data logger stand-alone possono comunicare con un computer tramite un’interfaccia USB oppure estraendo la memoria presente all’interno e trasportando così solo i dati senza rimuovere il dispositivo dal luogo del rilievo.
Onboard Data logger
Se nel lavoro che svolgono sono in tutto e per tutto analoghi a tutti gli altri data logger, quello che cambia è il contesto in cui vengono inseriti, come vengono alimentati, quali parametri solitamente registrano e la possibilità di scaricarli manualmente sul computer o di trasmetterli con un sistema a radiofrequenza, una rete telefonica o un collegamento ottico. La loro costruzione deve essere “robusta” per sopportare, sollecitazioni e condizioni sfavorevoli (vibrazioni, sporco, umidità, temperature elevate) e devono essere in grado di registrare una gran mole di dati provenienti da più canali con un’elevata frequenza di campionamento.
Data logger per stazione fissa
Web-based Data Logging Systems
I data logger web-based permettono l’accesso ai dati tramite un cellulare GSM, tramite il Wi-Fi o la rete Ethernet. Questi sistemi possono essere configurati con una gran varietà di sensori esterni e trasmettere i dati ad un server sicuro che li raccolga e li renda fruibili.
Wireless Data Nodes
I wireless data nodes trasmettono in tempo reale i dati da una moltitudine di stazioni ad un computer centrale eliminando la necessità di andare fisicamente presso ogni postazione a scaricare i dati di ogni data logger.
BLE Data Logger
I BLE data logger (Bluetooth Low Energy) misurano e trasmettono dati ad un dispositivo mobile nel raggio di 30 metri.
Data Logger assemblati ad hoc
Non si comprano in un negozio, si assemblano, si aggiornano, si modificano, si espandono, si smontano e si rifanno ad hoc per ogni nuova situazione che richieda l’acquisizione di dati. Ci si procura l’hardware necessario (sensori, relativi circuiti, scheda di acquisizione degli input analogici o digitali, relativo software e un computer) e lo si assembla sulle proprie specifiche esisgenze che possono variare di volta in volta cambiando solo i sensori, i relativi circuiti e la programmazione che permette alla scheda che acquisisce gli input di tradurre i rilievi e renderli fruibili come valori finali all’utente. Quello che è rischiesto in questo caso è la conoscenza dei sensori necessari, la matematica che permette di trasformare le grandezze fisiche rilevate nel valore desiderato (nei precedenti articoli abbiamo fatto l’esempio del termistore la cui resistenza diminuisce al crescere della temperatura e per il quale un’opportuna equazione di terzo grado permette la traduzione dei valori di resistenza in valori di temperatura facilmente interpretabili dall’utente), la capacità di assemblare piccoli circuiti e di interfacciare il tutto con il computer. Pratica sicuramente estremamente laboriosa le prime volte ma in grado di offrire personalizzazioni, espansioni e strumenti estremamente aderenti alle proprie esigenze riutilizzando e riconfigurando più e più volte la maggior parte dello stesso hardware.
Nell’immagine sotto, un semplice circuitino che abbiamo realizzato per ottenere un sensore di temperatura, in sostanza altro non è che una comune sonda K autocostruita. Questa viene sollecitata dal calore, di conseguenza varia la sua resistenza, una scheda di elaborazione (ne trovate quante ne volete sul mercato) di input/output analogici/digitali non fa altro che leggere i valori, inserirli nella equazione di terzo grado che li trasforma in temperatura e fornirli in uscita sul computer restituendo valori istantanei, liste di valori, tabelle, grafici e tutto ciò per cui l’avete programmata. Ovviamente è possibile fornire come dati in ingresso i valori provenienti da più sonde contemporaneamente, sia dello stesso tipo che di tipo differente e riconfigurare ogni volta l’intero sistema in maniera aderente alle nuove esigenze.
Link correlati
Che cos’è un Data Logger?
Come lavora un Data Logger?
Tipologie di Data Logger
Sessioni di Data Logging (Verrai reindirizzato alla pagina Instruments)
