สร้างระบบ Data Acquisition ด้วย LabVIEW

บทความนี้เป็นการยกตัวอย่างรูปแบบการใช้งานร่วมกับ NI USB 6002

Data Acquisition หรือ DAQ หมายถึงกระบวนการเก็บรวบรวมข้อมูลจากแหล่งต่าง ๆ แต่ในทางด้านวิศวกรรม และวิทยาศาตร์ จะหมายถึงการเก็บรวบรวมข้อมูลจาก เซ็นเซอร์ (Sensor) อุปกรณ์ตรวจวัด (Instrument) เพื่อนำมาใช้ในการวิเคราะห์ การควบคุม หรือการทดสอบ โดยการเก็บข้อมูลจะเป็นสัญญาณอนาล็อก (Analog) หรือสัญญาณดิจิตอล (Digital) และจะถูกแปลงจากรูปแบบแอนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิตอล โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Analog-to-Digital Converter (ADC) เพื่อให้สามารถนำข้อมูลเหล่านั้นมาวิเคราะห์และประมวลผลในระบบคอมพิวเตอร์ หรือระบบการวิเคราะห์ข้อมูลอื่น ๆ ได้

รูป ระบบ Data Acquisition

Image Source: http://www.saelectroequip.com/new/data-acquisition/

กระบวนการ Data Acquisition นิยมใช้แพร่หลายในงานวิจัยและงานอุตสาหกรรมหลายสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เช่น การแพทย์ เคมี วิทยาชีวภาพ หรือวัสดุ ในส่วนด้านวิศวกรรมนิยมใช้ในการวัดอุณหภูมิ ความชื้น แรงดันไฟฟ้า การเคลื่อนที่ ระดับน้ำ การวัดสัญญาณไฟฟ้า หรือการวิเคราะห์สัญญาณเสียง โดยมีเป้าหมายให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องและแม่นยำ เพื่อนำข้อมูลที่ได้มาเพื่อการวิเคราะห์ และการตัดสินใจ ตลอดจนการปรับปรุงหรือควบคุมกระบวนการต่าง ๆ

อุปกรณ์และซอฟต์แวร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำ DAQ คือ LabVIEW ซึ่งเป็นโปรแกรมที่พัฒนาโดย National Instruments เพื่อใช้ในงานวิศวกรรมและวิทยาศาตร์ ซึ่งบทความนี้ เราจะมาเรียนรู้เกี่ยวกับ Conceptในการสร้างระบบ DAQ ด้วย LabVIEW

รูป โปรแกรม LabVIEW

รูป NI USB 6002

กระบวนการ DAQ ด้วย LabVIEW ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์/อุปกรณ์: ทำการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ เข้ากับระบบเก็บข้อมูล (DAQ Device) ซึ่งอาจเป็นการเชื่อมต่อทางสายหรือการเชื่อมต่อไร้สาย ขึ้นอยู่กับลักษณะของแหล่งข้อมูล
2. การปรับสัญญาณ (Signal Conditioning): LabVIEW มีฟังก์ชันและโมดูลสำหรับปรับสัญญาณให้พร้อมสำหรับการแปลงเป็นรูปแบบดิจิตอล การปรับสัญญาณนี้อาจรวมถึงการขยายสัญญาณ เพิ่มความถี่ หรือการปรับแต่งอื่น ๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่แม่นยำและเชื่อถือได้
3. การแปลงสัญญาณแอนาล็อกเป็นดิจิตอล (Analog-to-Digital Conversion): LabVIEW ร่วมกับอุปกรณ์ NI USB 6002 สามารถดำเนินการแปลงสัญญาณแอนาล็อกจากเซ็นเซอร์เป็นค่าดิจิตอลได้อย่างรวดเร็ว อุปกรณ์แปลงสัญญาณแอนาล็อกเป็นดิจิตอล (Analog-to-Digital Converter หรือ ADC) จะทำการสุ่มตัวอย่างและให้ค่าที่เป็นจำนวนจริงเพื่อให้ได้การแทนที่ดิจิตอลของข้อมูล
4. การส่งข้อมูล (Data Transmission): LabVIEW สามารถทำการสื่อสารกับอุปกรณ์ NI USB 6002 ได้อย่างราบรื่นสำหรับการส่งข้อมูล ข้อมูลดิจิตอลที่ได้รับจากการเก็บข้อมูลสามารถถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ผ่านทางอินเทอร์เฟซ USB เพื่อให้การถ่ายโอนข้อมูลเป็นไปอย่างเสถียรและรวดเร็ว โดย LabVIEW จัดการกระบวนการเก็บข้อมูลและการส่งข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถทำได้ในโหมดเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์หรือแบบไม่เรียลไทม์ได้ตามความต้องการของแอปพลิเคชันเฉพาะ
5. การประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูล (Data Processing and Analysis): ด้วยสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพของ LabVIEW คุณสามารถประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูลได้หลากหลายรูปแบบ คุณสามารถใช้ฟังก์ชันที่มีอยู่ใน LabVIEW หรือไลบรารีต่าง ๆ ในการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ วิเคราะห์สถิติ การประมวลผลสัญญาณคลื่น การรู้จำลักษณะ และอื่น ๆ โดยการเขียนโปรแกรมใน LabVIEW รูปแบบกราฟิกช่วยให้ง่ายต่อการปรับใช้อัลกอริทึมการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อน
6. การจัดเก็บข้อมูลและการแสดงผล (Data Storage and Visualization): LabVIEW สะดวกในการจัดเก็บข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ คุณสามารถบันทึกข้อมูลที่ได้รับจากกระบวนการเก็บข้อมูลเป็นไฟล์เช่นสเปรดชีต (เช่น CSV) ฐานข้อมูล หรือรูปแบบพิเศษอื่น ๆ เช่น TDMS รูปแบบไฟล์ TDMS ของ LabVIEW นั้นมีการจัดเก็บข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ เอื้อต่อการนำทางและการจัดการเมตาดาต้า นอกจากนี้ LabVIEW ยังมีตัวชี้วัดกราฟิกต่าง ๆ รวมถึงกราฟ เส้น หรือองค์ประกอบอินเทอร์เฟซผู้ใช้งานสามารถใช้ในการแสดงผลข้อมูลแบบเรียลไทม์หรือหลังการเก็บข้อมูล การแสดงผลเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจแนวโน้ม ความผิดปกติ และลักษณะภายในของข้อมูลที่ได้รับ

หากคุณสนใจในการสร้างระบบ Data Acquisition ด้วย LabVIEW เรายินดีที่จะให้คำปรึกษาและแนะนำขั้นตอนการดำเนินงานให้คุณ สามารถติดต่อเราได้ contact@byter.in.th

บทความโดย ดร. ศุภรัตน์ แย้มครวญ