DASシステム・データ収集装置

DAQとは？

DAQは、センサや計測器から得られる電圧、電流、温度、ひずみ、振動などの信号を取り込み、コンピュータで表示、解析、保存するためのデータ収集システムです。Data Acquisitionの略称で、入力信号をデジタルデータに変換してソフトウェアへ送ります。DAQモジュールによっては、アナログ入力だけでなく、デジタル入出力、カウンタ、アナログ出力にも対応します。研究開発、製品試験、設備監視、品質検査、予知保全、教育実験など、複数の測定項目を同時に扱う用途で使用されます。

DAQの仕組み

DAQは、センサから入力された信号を必要に応じて増幅、絶縁、フィルタリングし、A/Dコンバータでデジタル値に変換します。変換したデータは、USB、Ethernet、PCI Expressなどを介してPCや制御装置へ送られます。専用ソフトウェアでは、グラフ表示、演算、記録、判定などを行います。デジタル入出力やアナログ出力を備えた機種では、測定結果に応じて外部機器を制御することもできます。

DAQとデータロガーの違い

DAQは、PCや制御システムと組み合わせ、高速サンプリング、多チャンネル測定、リアルタイム解析、外部機器の制御などを行う用途に適しています。測定条件や処理内容をソフトウェアで柔軟に設定でき、試験装置や研究設備への組み込みにも使われます。

データロガーは、測定データを本体の内蔵メモリや記録媒体に長時間保存することを主な目的とする機器です。PCを常時接続せずに動作する製品も多く、温度、湿度、電力などの継続的な監視に向いています。両者の機能が重なる製品もありますが、高速なデータ取得と解析にはDAQ、独立した長期記録にはデータロガーを基準に選定します。

DAQの種類

DAQは、接続方式やシステム構成によって適した用途が異なります。

• USB DAQ：USBでPCに接続する小型のデータ収集装置です。導入や持ち運びがしやすく、実験、教育、保守作業、小規模な試験設備に適しています。
• Ethernet DAQ：LANを介してデータを送受信するタイプです。測定場所と監視用PCが離れている設備や、複数地点をネットワークで管理する用途に使われます。
• PCI・PCI Express DAQ：PC内部の拡張スロットに装着し、高速なデータ転送や短い応答時間を実現します。自動試験装置、画像・振動解析、研究設備などに適しています。
• モジュラーDAQ：シャーシに必要なDAQモジュールを組み合わせる構成です。アナログ入力、温度、ひずみ、デジタルI/Oなどを追加し、多チャンネルのデータ収集システムを構築できます。
• スタンドアロンDAQ：表示部、演算機能、保存媒体などを備え、PCを常時接続せずに測定や記録を行えるタイプです。現場試験や設備監視で使用されます。
• リモートI/O型DAQ：制御盤や装置の近くに設置し、Ethernet、フィールドバス、産業用ネットワークを通じて、測定データを上位システムへ送ります。

DAQの選び方

DAQを選定する際は、入力信号、測定性能、チャンネル数、接続方法、ソフトウェアを確認します。

• 入力信号：電圧、電流、4~20 mA、熱電対、測温抵抗体、ひずみゲージなどから、使用するセンサに対応した入力方式を選びます。デジタルI/O、カウンタ、周波数入力の有無も確認します。
• 測定性能：分解能には12 bit、16 bit、18 bit、24 bitなどがあり、サンプリング速度は数S/sから数MS/sまであります。信号変化の速さ、測定精度、必要な周波数帯域に合わせて選びます。
• チャンネル構成：4、8、16、32、64チャンネルなどから必要数を選びます。シングルエンド入力、差動入力、同時サンプリング、マルチプレクサ方式の違いも重要です。
• 接続と拡張性：USB、Ethernet、Wi-Fi、PCI Express、RS-485、産業用Ethernetなどを比較します。複数モジュールの同期、将来の増設、測定場所までの距離も考慮します。
• ソフトウェアと購入条件：対応OS、専用アプリ、API、LabVIEW、Python、C/C++、クラウド連携などを確認します。通販では、メーカー、付属ソフトウェア、販売単位、校正の有無、在庫、価格も比較します。

DAQのメーカー

DAQは、電子計測、産業用I/O、教育用計測機器を扱う複数のメーカーから販売されています。

• Digilent：USB接続型を中心に、アナログ入力、温度測定、デジタルI/Oなどに対応するDAQ製品や計測用モジュールを展開しています。
• Keysight Technologies：多チャンネルの電圧、温度、抵抗測定などに対応するデータ収集装置やスイッチングユニットを提供しています。
• Brainboxes：Ethernetやシリアル通信を利用するリモートI/O、アナログ・デジタル入出力モジュールを扱い、設備データの収集に対応しています。
• Omron：PLCや産業用ネットワークと組み合わせるI/Oユニット、計測モジュール、制御機器を展開し、生産設備のデータ収集に使用されています。
• Phoenix Contact：制御盤や分散設備向けに、アナログ入力、デジタルI/O、温度測定などに対応するリモートI/Oシステムを提供しています。
• Red Pitaya：FPGAを搭載した計測・開発プラットフォームを展開し、高速信号の取得、解析、信号生成などに対応しています。