Adquisición de datos (abreviado DAQ) se refiere al proceso de medición de un fenómeno eléctrico o físico como el voltaje, la corriente, la temperatura, la presión o el sonido con un ordenador o un dispositivo de registro de datos. El dispositivo utilizado para realizar esta medición se denomina sistema de adquisición de datos, que suele constar de un conjunto de sensores o transductores, circuitos de acondicionamiento de señales y un conversor analógico-digital (ADC) que convierte las señales analógicas de los sensores en valores digitales que pueden ser procesados por un ordenador. Los sistemas de adquisición de datos se utilizan en diversas aplicaciones, como la investigación científica, el diseño y el desarrollo, la fabricación y el control de procesos, entre otras.

A data acquisition system typically consists of five components:

1. Sensors or transducers: These are devices that convert a physical parameter, such as temperature or pressure, into an electrical signal that can be measured and processed
2. Signal conditioning circuitry: This circuitry is used to amplify, filter, and/or shape the signals from the sensors so that they can be accurately measured by the data acquisition system.
3. Analog-to-digital converter (ADC): The ADC is used to convert the analog signals from the sensors into digital values that can be read by a computer or other data logging device.
4. Data acquisition (logging) hardware: This is the hardware that collects the digital data from the ADC’s.  It often involves concepts like system bus (supporting modularity), synchronization, triggering, recording, storage and even pre-processing. The data logging hardware will typically connect and interface to a computer or server to deliver the data for subsequent visualization, storage, and post-processing. However, DAQ systems can also operate in self-contained and autonomous stand-alone mode without continuous connection to a PC.  
5. Software: The data acquisition software is used to control the data acquisition hardware, collect, and store data, analyze, and display the measurement results in a way easily perceivable and intuitively understandable for the user.

Un sistema de adquisición de datos puede medir una amplia gama de fenómenos eléctricos y físicos, en función del campo de aplicación. Los sistemas DAQ que se centran en sistemas electromecánicos, que representan un segmento de mercado amplio e importante, suelen abarcar magnitudes como:

• Tensión 
• Actual 
• Temperatura
• Cepa 
• Flujo
• Presión
• Aceleración y vibración
• Presión sonora y ruido
• Desplazamiento
• RPM, ángulo
• Resistencia
• Humedad  

Para medir estas magnitudes físicas se necesita un sensor o transductor que convierta las magnitudes físicas primarias en una señal eléctrica apta para el procesamiento técnico. Dependiendo del transductor específico, estas señales eléctricas analógicas requerirán cierto acondicionamiento de la señal analógica: Esto puede implicar la amplificación de los niveles de señal pequeños y sensibles, filtrado, y diversos circuitos y disposiciones para la adaptación.

Un convertidor analógico-digital (ADC) se utiliza para convertir señales analógicas en datos digitales en un sistema de adquisición de datos. Un ADC funciona mediante el muestreo de la señal analógica a intervalos regulares y la conversión de cada muestra en una representación digital, normalmente en forma de número binario.

El ADC es un convertidor analógico-digital.

El ADC convierte la señal analógica en datos digitales realizando los siguientes pasos:

1. Muestreo: La señal analógica se muestrea a intervalos regulares, normalmente utilizando una señal de reloj para sincronizar el proceso de muestreo.
2. Cuantización: La señal analógica muestreada se cuantiza, o se divide en niveles discretos, en función de la resolución del ADC.
3. Codificación: A cada nivel cuantizado se le asigna un código digital, normalmente en forma de número binario.
4. Conversión: La señal analógica se convierte en digital codificando cada muestra como un código digital.

Los datos digitales producidos por el ADC pueden ser leídos y procesados por un ordenador u otro dispositivo de registro de datos.

El objetivo principal de un sistema de adquisición de datos es proporcionar datos precisos y fiables que puedan utilizarse para optimizar procesos y tomar decisiones fundamentadas en diversas aplicaciones.

• Recogida y almacenamiento de datos: Un sistema de adquisición de datos se utiliza para recoger y medir datos de diversas fuentes, como sensores o transductores, y convertirlos en un formato que pueda ser procesado, analizado y almacenado por un ordenador.
• Visualización de datos: Un sistema de adquisición de datos puede transmitir los datos a una pantalla o PC conectado para permitir la visualización de los datos en tiempo real, por ejemplo, en una aplicación de supervisión. Alternativamente, los datos registrados pueden ser post-visualizados utilizando software de visualización de datos como el imc FAMOS Reader.
• Análisis de datos: Un sistema de adquisición de datos puede analizar los datos recopilados en tiempo real o fuera de línea para detectar tendencias, identificar patrones y proporcionar información que puede utilizarse para optimizar procesos o tomar decisiones informadas.
• Datos para el control en tiempo real: Los datos de los sistemas de adquisición de datos también suelen ser necesarios como señales de entrada para el control en tiempo real y el control en bucle cerrado en procesos o aplicaciones de bancos de pruebas. El control puede realizarse en un sistema de control independiente, como un PLC, o integrado en el sistema DAQ, como es habitual en imc, por ejemplo, con el sistema imc CRONOScompact.

Campos de aplicación típicos:

• Control de procesos: Un sistema de adquisición de datos puede utilizarse para supervisar y controlar procesos industriales, como el refinado de petróleo o la generación de electricidad, con el fin de optimizar la eficacia y la seguridad.
• Control de calidad: Un sistema de adquisición de datos puede utilizarse para probar y evaluar el rendimiento de los productos con el fin de garantizar que cumplen las normas especificadas.
• Investigación: Un sistema de adquisición de datos puede utilizarse para medir y registrar datos procedentes de experimentos, lo que permite a los investigadores analizar y comprender fenómenos complejos.
• Desarrollo: Un sistema de adquisición de datos puede utilizarse para medir datos de componentes, ensamblajes y prototipos de nuevo desarrollo con el fin de identificar puntos débiles y garantizar la seguridad y comodidad antes de lanzar el nuevo producto al mercado.

Los sensores y transductores son dispositivos que se utilizan para medir magnitudes físicas, como la temperatura, la presión, la deformación o la intensidad de la luz, y convertirlas en una señal eléctrica que pueda medirse y procesarse mediante un sistema de adquisición de datos. Existen muchos tipos diferentes de sensores y transductores, cada uno diseñado para medir una magnitud física específica.

• Termopares: Un termopar es un tipo de sensor que se utiliza para medir la temperatura. Consta de dos hilos de distintos metales unidos por un extremo. Cuando se calienta la unión entre los dos hilos, se produce una tensión proporcional a la temperatura. La tensión producida por el termopar puede medirse y utilizarse para determinar la temperatura.
• Termistores: Un termistor es un tipo de sensor que se utiliza para medir la temperatura. Consiste en un material semiconductor que tiene una resistencia sensible a la temperatura. Cuando cambia la temperatura del termistor, también cambia la resistencia del material. Este cambio de resistencia puede medirse y utilizarse para determinar la temperatura.
• Detectores de temperatura por resistencia (RTD): Un RTD es un tipo de sensor que se utiliza para medir la temperatura. Consiste en un hilo de un material cuya resistencia es sensible a la temperatura. Cuando cambia la temperatura del RTD, también cambia la resistencia del hilo. Este cambio de resistencia puede medirse y utilizarse para determinar con precisión la temperatura.
• Galgas extensométricas: Una galga extensométrica es un tipo de transductor que se utiliza para medir la deformación, la fuerza o la presión. Consiste en un alambre fino o una lámina unida a un soporte flexible. Cuando se aplica una fuerza a la galga extensométrica, el alambre o la lámina se deforman, provocando un cambio en la resistencia eléctrica. Este cambio de resistencia puede medirse y utilizarse para determinar la magnitud y la dirección de la fuerza aplicada.
• Células de carga: Una célula de carga es un tipo de transductor que se utiliza para medir la fuerza o el peso. Consiste en una pequeña estructura metálica que se deforma cuando se aplica una fuerza, provocando un cambio en la resistencia eléctrica. El cambio de resistencia puede medirse y utilizarse para determinar la magnitud de la fuerza aplicada. Las células de carga suelen utilizarse en sistemas de adquisición de datos para medir el peso, la fuerza o la presión.
• Sensores LVDT: Un sensor LVDT (transformador diferencial variable lineal) es un tipo de transductor que se utiliza para medir el desplazamiento lineal o la posición. Consta de un núcleo rodeado por dos bobinados primarios y un bobinado secundario. Cuando el núcleo se desplaza, el campo magnético producido por los devanados primarios cambia, provocando una tensión inducida en el devanado secundario. La magnitud de la tensión inducida es proporcional al desplazamiento del núcleo y puede medirse y utilizarse para determinar la posición del núcleo.
• Acelerómetros: Un acelerómetro es un tipo de sensor que se utiliza para medir la aceleración o la vibración. Consiste en una masa suspendida sobre un muelle o una flexión y conectada a un elemento sensor, como un cristal piezoeléctrico o una placa capacitiva. Cuando el acelerómetro se somete a una aceleración, la masa se mueve, provocando un cambio en las propiedades eléctricas del elemento sensor. Este cambio en las propiedades eléctricas puede medirse y utilizarse para determinar la aceleración del acelerómetro.
• Micrófonos: Un micrófono es un tipo de transductor que se utiliza para medir la presión sonora o la intensidad del sonido. Consiste en un diafragma unido a una bobina de alambre o a un elemento piezoeléctrico. Cuando las ondas sonoras inciden en el diafragma, éste vibra, provocando un cambio en las propiedades eléctricas de la bobina o del elemento piezoeléctrico. Este cambio en las propiedades eléctricas puede medirse y utilizarse para determinar la presión sonora en el micrófono.
• Transductores de corriente: Un transductor de corriente es un tipo de transductor que se utiliza para medir la corriente eléctrica. Consiste en un sensor que se inserta en el circuito y se utiliza para medir el campo magnético producido por la corriente. La magnitud del campo magnético es proporcional a la corriente y puede medirse y utilizarse para determinar la corriente que circula por el circuito.

Los acondicionadores de señal (también conocidos como amplificadores de medida) se utilizan en un sistema de adquisición de datos para amplificar, filtrar y/o dar forma a las señales procedentes de sensores o transductores, de modo que puedan ser medidas con precisión por el sistema de adquisición de datos. Suelen utilizarse para mejorar la relación señal/ruido de las señales, lo que facilita su medición e interpretación.

Hay muchos tipos diferentes de acondicionadores de señal, cada uno diseñado para realizar una función específica. Por ejemplo, un amplificador puede utilizarse para amplificar las señales débiles de los sensores y hacerlas más visibles para el sistema de adquisición de datos. Un filtro puede utilizarse para eliminar el ruido o los componentes de frecuencia no deseados de las señales, mejorando la relación señal/ruido. Un circuito de conformación de impulsos puede utilizarse para dar forma a los impulsos de los sensores en un formato específico, como una onda cuadrada o un tren de impulsos, lo que facilita su medición e interpretación.

Existen varios tipos de filtrado que pueden utilizarse en un sistema de adquisición de datos para eliminar el ruido o los componentes de frecuencia no deseados de las señales que se miden:

• Filtrado de paso bajo: Este tipo de filtro elimina los componentes de alta frecuencia de las señales, dejando pasar los componentes de baja frecuencia. Se suele utilizar para eliminar ruido u oscilaciones de alta frecuencia de las señales.
• Filtrado paso alto: Este tipo de filtro elimina los componentes de baja frecuencia de las señales, dejando pasar los componentes de alta frecuencia. Se suele utilizar para eliminar las desviaciones de CC o la deriva de la línea de base de las señales.
• Filtrado pasa banda: Este tipo de filtro permite el paso de un rango específico de frecuencias, mientras que elimina las frecuencias fuera de este rango. Se suele utilizar para aislar una frecuencia o rango de frecuencias específico de las señales.
• Filtro Band-stop: Este tipo de filtro elimina un rango específico de frecuencias de las señales, mientras que permite el paso de frecuencias fuera de este rango. Se suele utilizar para eliminar componentes de frecuencia específicos de las señales.
• Filtrado digital: Este tipo de filtrado utiliza técnicas de procesamiento digital de señales para eliminar el ruido o los componentes de frecuencia no deseados de las señales. Puede implementarse en software o hardware y suele utilizarse para mejorar la relación señal/ruido de las señales.
• Filtrado antialiasing: Este tipo de filtrado evita el aliasing, o distorsión de las señales que se produce cuando la frecuencia de muestreo es insuficiente para representar con precisión las señales que se miden. El aliasing puede provocar errores en la medición de las señales y dificultar la interpretación exacta de los datos.

El tipo de filtrado utilizado en un sistema de adquisición de datos depende de los requisitos específicos de la aplicación y de las características de las señales que se miden.

La finalidad de los convertidores analógico-digitales (ADC o AD Converters) en un sistema de adquisición de datos es convertir señales analógicas, como la tensión o la corriente, en valores digitales que puedan ser leídos y procesados por un ordenador u otro dispositivo de registro de datos. Los ADC son una parte esencial de un sistema de adquisición de datos, ya que permiten que el sistema mida y registre señales analógicas y las convierta en una forma que se pueda analizar y comprender fácilmente.

Los ADC funcionan muestreando las señales analógicas a intervalos regulares y convirtiendo cada muestra en una representación digital, normalmente en forma de número binario. La resolución del ADC, que suele medirse en bits, determina el número de posibles valores digitales que pueden producirse y, por tanto, la precisión de la conversión. Por ejemplo, un ADC con una resolución de 8 bits puede producir 256 posibles valores digitales (2^8), mientras que un ADC con una resolución de 16 bits puede producir 65.536 posibles valores digitales (2^16), mientras que un ADC con una resolución de 24 bits puede producir 16.777.216 posibles valores digitales (2^24).

En general, la finalidad de los ADC en un sistema de adquisición de datos es proporcionar datos digitales precisos y fiables que puedan utilizarse para analizar y comprender señales analógicas complejas.

El almacenamiento de datos es un aspecto importante de un sistema de adquisición de datos, ya que permite que el sistema conserve los datos recopilados durante un periodo de tiempo, incluso cuando el sistema no está recopilando datos de forma activa. Esto es importante porque permite que los datos se analicen y comprendan en un momento posterior, proporcionando información valiosa que puede utilizarse para optimizar procesos o tomar decisiones informadas.

El almacenamiento de datos también es importante porque permite acceder a ellos y analizarlos desde varias ubicaciones, lo que facilita compartirlos con otras personas o colaborar en su análisis. Esto es especialmente importante en sectores en los que los datos se recogen de múltiples fuentes o en los que el análisis de datos lo realiza un equipo de personas.

Hay muchas formas diferentes de almacenar datos en un sistema de adquisición de datos, entre ellas:

• Almacenamiento local: Los datos pueden almacenarse localmente en el hardware de adquisición de datos, como en un disco duro o una memoria flash. Esto permite acceder a los datos y analizarlos directamente desde el sistema de adquisición de datos.
• Almacenamiento portátil: Los datos pueden almacenarse en un dispositivo de almacenamiento portátil, como una unidad USB o una tarjeta SD, y transferirse a un ordenador u otro dispositivo para su análisis. Esto permite transportar y analizar fácilmente los datos en diferentes dispositivos.
• Almacenamiento en red: Los datos pueden transmitirse a través de una red a una ubicación remota, como un servidor o almacenamiento en la nube, para su almacenamiento y análisis. Esto permite acceder a los datos y analizarlos desde múltiples ubicaciones.

La función de la visualización de datos en un sistema de adquisición de datos es proporcionar una representación visual de los datos recogidos por el sistema, facilitando su comprensión e interpretación. La visualización de datos puede utilizarse para identificar patrones y tendencias en los datos, permitiendo a los usuarios ver las relaciones de forma rápida y sencilla entre diferentes puntos de datos.

La visualización de datos puede utilizarse en un sistema de adquisición de datos para diversos fines, entre ellos:

• Identificar problemas: Al visualizar los datos, es más fácil identificar problemas o anomalías en los datos, como cambios repentinos o tendencias inesperadas. Esto puede ayudar a los usuarios a identificar y abordar rápidamente cualquier problema que pueda estar afectando al sistema.
• Toma de decisiones con conocimiento de causa: La visualización de datos puede ayudar a los usuarios a tomar decisiones informadas al proporcionar una representación clara e intuitiva de los datos. Al visualizar los datos, los usuarios pueden comprenderlos mejor y tomar decisiones más informadas basándose en ellos.
• Comunicación de resultados: La visualización de datos puede utilizarse para comunicar los resultados del análisis de datos a otras personas de forma clara e intuitiva. Al visualizar los datos, es más fácil transmitir su significado a otras personas, ya sean técnicos o no.