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La Ley de Moore en Acción en el Registro de Datos

Con nuestro mundo digital volviéndose más complejo, los sistemas registrando los fenómenos físicos y eléctricos de hoy en día y mañana necesitan resolver nuevos retos de adquisición de datos y registro.

 

Ingenieros y científicos han estado monitorizando y registrando el mundo físico y eléctrico por mucho tiempo. El primer sistema de registro de datos, el telégrafo, fue inventado a mitad del siglo 19 por Samuel Morse. El sistema automáticamente registraba los puntos y líneas de código Morse, los cuales eran escritos en papel por una pluma movida por un electromagneto. A inicios del siglo 20, el primer registrador gráfico fue construido para la monitorización ambiental. Estos registradores gráficos iniciales, los cuales eran completamente analógicos y mecánicos en su mayor parte, arrastraban una pluma de tinta sobre papel para registrar cambios en señales eléctricas. El programa espacial luego creó sistemas de adquisición digitales, de alta velocidad, para datos analógicos y digitales. Hoy en día, los registradores gráficos y sistemas de registro de datos en su mayoría no utilizan papel y son predominantemente digitales incluyendo procesadores digitales, memoria, y comunicaciones para enlazarlos al mundo. 

En la década pasada, el almacenamiento digital se ha incrementado casi exponencialmente con la reducción de coste correspondiente. A medida que la ley de Moore progresa, permitiendo a científicos crear procesadores más potentes, menos caros, y más pequeños que utilizan menos energía, los sistemas futuros de adquisición de datos y registro aprovecharán esta tecnología para crecer de manera más inteligente y ricos en características. 

 

La Próxima Generación de Sistemas de Registro de Datos

 

A lo largo de las dos décadas pasadas, la inteligencia de los sistemas de registro de datos se ha vuelto más descentralizada, con elementos de procesamiento moviéndose más cerca del sensor y la señal. Debido a este cambio, los sistemas DAQ remotos y registradores están más integrados en el proceso de toma de decisión comparado con solo recoger datos como lo han hecho en el pasado.

Existen muchos ejemplos de sistemas de registro de alto rendimiento que integran el último silicio e IP de compañías como ARM, Intel, y Xilinx. La gran mayoría de los sistemas se aprovecha de una arquitectura de procesador único mientras que algunos sistemas incorporan una arquitectura heterogénea de cómputo que combina procesador con lógica programable. Ejemplos de sistemas de registro de datos de alto rendimiento en el mercado de hoy en día son:

 

• Stand-alone NI CompactDAQ

• NI CompactRIO

• HBM QuantumX CX22W

• Yokogawa WE7000

• Graphtec GL900

 

Con sistemas de registro de datos de mayor inteligencia y procesamiento, el software que se  están ejecutando será una primera manera de diferenciar a fabricantes. El software de registro de datos tradicional consiste de herramientas preconfiguradas que los ingenieros utilizan para configurar el sistema y obtener medidas rápidamente, como HBM’s Catman o Yokogawa’s DATALOGGER.  La desventaja de las herramientas preconfiguradas es que tienden a ser menos flexibles; lo que ve es lo que recibe. En el otro lado del espectro, ingenieros y científicos pueden aprovecharse de herramientas de programación basadas en texto como Microsoft Visual Studio o herramientas de programación gráfica como el software de diseño de sistemas NI LabVIEW para programar los procesadores dentro de estos sistemas. Las herramientas de programación ofrecen la mayor personalización para estos sistemas de registro de datos, incluyendo un rango más amplio de procesamiento de señal y la posibilidad de embeber cualquier tipo de inteligencia, pero tienen una curva de aprendizaje más pronunciada comparadas a las herramientas preconfiguradas.

 

Aplicaciones Empujando los Límites de los Sistemas de Registro

 

Una variedad de aplicaciones e industrias tienen una necesidad de mayor inteligencia en sus sistemas de registro de datos. Industrias tales como la automoción, transporte, y de servicio eléctrico ya están utilizando sistemas de registro de alto rendimiento.

 

Automoción y Transporte

 

Los vehículos diseñados hoy en día incluyen miles de sensores y procesadores y millones de líneas de código. Con vehículos más inteligentes vienen más parámetros, físicos y eléctricos, para probar y monitorizar. Además, los ingenieros de prueba requieren que los sistemas de registro sean inteligentes y robustos para utilizarse dentro de los vehículos que están probando. 

Por ejemplo, ingenieros de Integrated Test & Measurement (ITM), un Gold NI Alliance Partner en los Estados Unidos, necesitaban una solución de prueba en vehículo flexible y de alto rendimiento para determinar los niveles de vibración del sistema de escape de vehículos pesados durante la operación.  Construyeron una solución de registro de vibración de alta velocidad que proporcionó una interfaz inalámbrica de un portátil o dispositivo móvil al el sistema NI CompactDAQ autónomo programado con LabVIEW. 

El procesador Intel i7 de núcleo dual a 1.33 GHz dentro del sistema NI CompactDAQ permitió capacidades avanzadas tales como procesamiento de señal, transferencia de alta velocidad a más de 6 MB/s a almacenamiento no volátil para todas las 28 entradas de acelerómetro muestreadas de manera simultánea, y conectividad Wi-Fi. Además, con la última versión de Data Dashboard for LabVIEW, los ingenieros en ITM ahora tienen la posibilidad de construir una interfaz de usuario personalizada e interactuar directamente y controlar el sistema de registro de vibración en un iPad.

Red Eléctrica

 

Otra industria empujando los límites de los sistemas de registro de datos tradicionales es la industria de servicios públicos. La red eléctrica está cambiando mucho y la industria de servicios públicos está invirtiendo mucho en recursos para hacerla más inteligente. Una forma en que la red se está haciendo más inteligente es a través de la integración de más sistemas y dispositivos de medida. Uno de esos dispositivos es el analizador de calidad de potencia. 

Un analizador de calidad de potencia típico adquiere y analiza tres voltajes  de la red de potencia para calcular calidad de voltaje definido en estándares internacionales. La calidad de voltaje está descrita por frecuencia, variación de nivel de voltaje, parpadeo, desbalance de sistema de tres fases, espectro de armónicos, distorsión total harmónica, y nivel de voltaje de señalización. 

Con la cantidad de análisis y medidas de alta velocidad requeridas dentro de esta aplicación, un sistema de registro tradicional no proporcionaría los caballos de fuerza requeridos. Ingenieros en ELCOM en la India utilizaron LabVIEW y CompactRIO, un sistema de adquisición embebido que cuenta con un procesador embebido y una FPGA, para crear un analizador de calidad de potencia flexible y de alto rendimiento. Dentro de este sistema, el procesador fue utilizado para tareas tales como procesamiento avanzado de coma flotante, transferencia de alta velocidad a disco, y conectividad de red. La FPGA dentro de CompactRIO permitió una unidad de procesamiento adicional dentro del sistema y realizó temporización y sincronización personalizada y cualquier procesamiento digital de alta velocidad requerido dentro de la aplicación.

 

Los Sistemas de Registro Futuros Necesitan ser más Inteligentes

 

A medida que el mundo en que vivimos se vuelve más complejo, los sistemas monitorizando y registrando datos eléctricos y físicos de máquinas futuras, infraestructura, la red eléctrica, y vehículos necesitan evolucionar. Los fabricantes de silicio e IP parecen estar haciendo su trabajo mejorando el rendimiento, potencia, y coste de los componentes de procesamiento. 

Ahora toca el turno a las compañías de adquisición de datos seguir el ejemplo con sistemas de registro de alto rendimiento que sean intuitivos, flexibles, y lo suficientemente inteligentes para capturar cualquier tipo de datos. 

Con sistemas de registro de datos más inteligentes, deberíamos ser capaces de obtener datos más inteligentes de cualquier fuente y mejorar el rendimiento, calidad, y  mantenimiento de los sistemas que son construidos.

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