Come scegliere l'hardware DAQ giusto per il tuo sistema di acquisizione dati

Aggiornato 16 lug 2026

Panoramica

Con molti dispositivi di acquisizione dati (DAQ) tra cui scegliere, può essere difficile selezionare quello giusto per la tua applicazione. Questo white paper contiene le cinque domande che dovresti porti per la scelta dell'hardware.

5 domande per guidarti nella scelta dell'hardware DAQ giusto

Quali tipi di segnali devo misurare o generare?
Mi serve il condizionamento del segnale?
Con quale velocità devo acquisire o generare campioni del segnale?
Qual è la minima variazione del segnale che devo rilevare?
Qual è il margine di errore consentito dalla mia applicazione?

1. Quali tipi di segnali devo misurare o generare?

I diversi tipi di segnali devono essere misurati o generati in altrettanti modi diversi. Un sensore (o trasduttore) è un dispositivo che converte un fenomeno fisico in un segnale elettrico misurabile, come tensione o corrente. È inoltre possibile inviare un segnale elettrico misurabile al sensore per ottenere un fenomeno fisico. È quindi importante comprendere i diversi tipi di segnali e i rispettivi attributi. In base ai segnali della tua applicazione, puoi iniziare valutando quale dispositivo DAQ utilizzare.

Funzioni dei dispositivi DAQ

Gli ingressi analogici misurano i segnali analogici
Le uscite analogiche generano segnali analogici
Gli ingressi/uscite digitali misurano e generano segnali digitali
I contatori/timer effettuano il conteggio di eventi digitali o generano impulsi/segnali digitali

Esistono dispositivi dedicati a una sola delle funzioni sopra elencate, così come dispositivi multifunzione che supportano tutte le funzioni citate. Sono disponibili dispositivi DAQ con un numero fisso di canali per una singola funzione, inclusi ingressi analogici, uscite analogiche, ingressi/uscite digitali o contatori; ti consigliamo però di considerare l'acquisto di un dispositivo con più canali di quelli attualmente necessari in modo da poter aumentare il numero di canali, se necessario. Se acquisti un dispositivo che dispone solo delle funzionalità per l'applicazione corrente, sarà difficile adattare l'hardware a nuove applicazioni in futuro.

I dispositivi DAQ multifunzione hanno un numero di canali fisso, ma offrono una combinazione di ingressi analogici, uscite analogiche, ingressi/uscite digitali e contatori. I dispositivi multifunzione supportano diversi tipi di I/O, offrendo offre la possibilità di gestire molte applicazioni diverse che un dispositivo DAQ a funzione singola non sarebbe in grado di controllare.

Un'altra opzione è una piattaforma modulare che puoi personalizzare in base alle tue specifiche esigenze. I sistemi modulari sono costituiti da uno chassis che controlla la temporizzazione e la sincronizzazione e da una varietà di moduli I/O. Uno dei vantaggi dei sistemi modulari consiste nella possibilità di selezionare diversi moduli con scopi specifici, che rendono quindi possibili più configurazioni. Con questa opzione puoi trovare moduli che svolgono una funzione in modo più accurato rispetto a un dispositivo multifunzione. Un altro vantaggio dei sistemi modulari è la possibilità di selezionare il numero di slot per lo chassis. Ogni chassis ha un numero fisso di slot, ma è possibile acquistare un telaio con più slot di quelli attualmente necessari in modo da poter espandere il sistema in futuro.

2. Mi serve il condizionamento del segnale?

Un dispositivo DAQ generico può misurare o generare +/-5 V o +/-10 V. Alcuni sensori generano segnali troppo complessi o pericolosi da poter essere misurati direttamente con questo tipo di dispositivo. La maggior parte dei sensori richiede il condizionamento del segnale, come l'amplificazione o il filtraggio, prima che un dispositivo DAQ possa misurare il segnale in modo efficace e preciso.

Ne sono un esempio i segnali di uscita di termocoppie nella gamma mV che richiedono l'amplificazione per l'ottimizzazione dei limiti dei convertitori analogico-digitali (ADC). Inoltre, le misure di termocoppia beneficiano del filtraggio passa-basso per rimuovere il rumore ad alta frequenza. Il condizionamento del segnale fornisce un netto vantaggio rispetto ai soli dispositivi DAQ, perché migliora sia le prestazioni che la precisione di misurazione dei sistemi DAQ.

La tabella 1 fornisce una sintesi del condizionamento comune del segnale per i diversi tipi di sensori e misure.

	Amplificazione	Attenuazione	Isolamento	Filtro	Eccitazione	Linearizzazione	CJC	Completamento del ponte
Termocoppia	x			x		x	x
Termistore	x			x	x	x
RST	x			x	x	x
Estensimetro	x			x	x	x		x
Carico, pressione, coppia (mV/V, 4-20 mA)	x			x	x	x
Carico, pressione, coppia (mV/V, 4-20 mA)	x			x	x	x
Accelerometro	x			x	x	x
Microfono	x			x	x	x
Sonda di prossimità	x			x	x	x
LVDT/RVDT	x			x	x	x
Alta tensione		x	x

Tabella 1. Condizionamento del segnale per tipi di sensori e misure

Se il sensore è elencato nella Tabella 1, è necessario considerare il condizionamento del segnale. Puoi aggiungere il condizionamento del segnale esterno o scegliere di utilizzare un dispositivo DAQ con condizionamento del segnale integrato. Molti dispositivi includono anche la connettività integrata per sensori specifici.

3. Con quale velocità devo acquisire o generare campioni del segnale?

Una delle specifiche più importanti di un dispositivo DAQ è la frequenza di campionamento, che corrisponde alla velocità con la quale l'ADC del dispositivo DAQ preleva campioni di un segnale. Le frequenze di campionamento tipiche sono hardware-timed o software-timed e vanno fino a 2 MS/s. La frequenza di campionamento per la tua applicazione dipende dalla componente di frequenza massima del segnale che stai cercando di misurare o generare.

Il teorema di Nyquist afferma che è possibile ricostruire accuratamente un segnale campionando due volte la componente di frequenza più alta di interesse. Tuttavia, in pratica, dovresti campionare almeno 10 volte la frequenza massima per rappresentare la forma del segnale. La scelta di un dispositivo DAQ con una frequenza di campionamento almeno 10 volte superiore alla frequenza del segnale garantisce la misurazione o la generazione di una rappresentazione più accurata del segnale.

Ad esempio, supponiamo che tu voglia misurare un'onda sinusoidale che ha una frequenza di 1 kHz. Secondo il teorema di Nyquist, è necessario effettuare un campionamento ad almeno 2 kHz ma è altamente raccomandato un campionamento a 10 kHz per misurare o generare una rappresentazione più accurata del segnale. La figura 1 confronta un'onda sinusoidale da 1 kHz misurata a 2 kHz e 10 kHz.

Figura 1. 10 kHz contro 2 kHz Rappresentazione di un'onda sinusoidale a 1 kHz

Una volta che la componente di frequenza massima del segnale che vuoi misurare o generare è nota puoi scegliere un dispositivo DAQ con la frequenza di campionamento più appropriata per l'applicazione.

4. Qual è la variazione minima del segnale che devo rilevare?

La minima variazione rilevabile nel segnale determina la risoluzione richiesta al dispositivo DAQ. La risoluzione si riferisce al numero di livelli binari che un ADC può utilizzare per rappresentare un segnale. Per spiegare meglio questo punto, immagina come sarebbe rappresentata un'onda sinusoidale se passasse attraverso un ADC con risoluzioni diverse. La figura 2 confronta un ADC a 3 bit e un ADC a 16 bit. Un ADC a 3 bit può rappresentare otto (2³) livelli di tensione discreti. Un ADC a 16 bit può rappresentare 65.536 (2¹⁶) livelli di tensione discreti. La rappresentazione dell'onda sinusoidale con una risoluzione a 3 bit assomiglia più a una funzione step che a un'onda sinusoidale in cui l'ADC a 16 bit fornisce un'onda sinusoidale dall'aspetto pulito.

Figura 2. Risoluzione a 16 bit rispetto al grafico di risoluzione a 3 bit di un'onda sinusoidale

I dispositivi DAQ normalmente hanno intervalli di tensione di +/-5 V o +/-10 V. I livelli di tensione che possono essere rappresentati sono distribuiti uniformemente su un intervallo selezionato per sfruttare la piena risoluzione. Ad esempio, un dispositivo DAQ con una gamma di +/-10 V e 12 bit di risoluzione (²¹² o 4.096 livelli uniformemente distribuiti) può rilevare una variazione di 5 mV, in cui un dispositivo con 16 bit di risoluzione (²¹⁶ o 65.536 livelli uniformemente distribuiti) può rilevare una variazione di 300 μV. Molti requisiti applicativi sono soddisfatti con dispositivi che hanno una risoluzione di 12, 16 o 18 bit. Tuttavia, se stai misurando sensori con piccoli e grandi intervalli di tensione, è probabile che tu possa trarre vantaggio dalla gamma di dati dinamici disponibili con dispositivi a 24 bit. La gamma di tensione e la risoluzione richieste per la tua applicazione sono fattori primari per la scelta del dispositivo più adatto.

5. Qual è il margine di errore consentito dalla mia applicazione?

Si definisce precisione la misura della capacità di uno strumento di indicare fedelmente il valore di un segnale misurato. Il termine non è connesso alla risoluzione; tuttavia, la precisione non può mai essere migliore della risoluzione dello strumento. Come specificare la precisione della misurazione dipende dal tipo di dispositivo di misurazione. Idealmente uno strumento misura sempre un valore con una certezza del 100%, ma nella realtà gli strumenti riportano un valore con il grado di incertezza specificato dal produttore. L'incertezza può dipendere da molti fattori, come rumore di sistema, errore di guadagno, errore di offset e non linearità. Una specifica comune per l'incertezza di ciascun produttore è la precisione assoluta. Il grado di incertezza specificato rappresenta il caso peggiore di errore del dispositivo DAQ a un determinato intervallo. Un esempio di calcolo per la precisione assoluta di un dispositivo multifunzione National Instruments è riportato di seguito:

Precisione assoluta = ([Lettura*Errore di guadagno] + [Intervallo di tensione*Errore di offset] + Incertezza del rumore)
Precisione assoluta = 2,2 mV

È importante notare che la precisione di uno strumento dipende non solo dallo strumento, ma anche dal tipo di segnale che viene misurato. Se il segnale misurato è rumoroso, la precisione della misurazione viene influenzata negativamente. Esistono diverse gamme di dispositivi DAQ con vari gradi di precisione e prezzi. Per migliorare la precisione, alcuni dispositivi sono in grado di effettuare l'autocalibrazione, l'isolamento o altre funzioni. Se un dispositivo DAQ di base può fornire una precisione assoluta superiore a 100 mV, un dispositivo con prestazioni superiori con tali caratteristiche può avere una precisione assoluta intorno a 1 mV. Una volta compresi i requisiti di precisione, è possibile scegliere un dispositivo DAQ con una precisione assoluta che soddisfi le esigenze dell'applicazione.