DATA LOGGER是能夠在一定期間收集數據並記錄的儀器。

本文章將介紹數據記錄與其定義、選擇時應該考量的五個要點，以及在測量中會發生的問題和解決方法。

數據記錄的定義

數據記錄指的利用感測器或是測量儀器擷取數據後，長時間進行記錄、保存，以及後續分析與解釋等整套流程。透過取得像是溫度、壓力、電壓或是可測量的量/參數的數據，以數位的形式保存。其主要目的，是提供完整的數據履歷記錄，讓研究者、工程師能夠透過這些情報來研究整體趨勢。或是對系統或流程進行各種改善的重要關鍵。

DATA LOGGER 該如何使用？

DATA LOGGER是收集數據不可或缺的工具，在測量與監控中扮演重要腳側，產品的開發中的評估驗證、環境監控、品質管理、產業自動化等，在廣泛的領域都能使用。透過感測器或是測量儀器從被測機械中收集數據，並轉換為數位形式，為了日後的分析保存。

DATA LOGGER應該要如何選擇？

需要根據測量條件、目的，並考慮各種因素或是附帶功能，選擇適當DATA LOGGER。以下介紹五點關於選擇DATA LOGGER的五項要點。

1. 顯示・演算功能

DATA LOGGER的種類

DATA LOGGER主要分為兩種。

1. 連接電腦的種類
能夠在電腦顯示中進行數據的確認與演算。

2. 全方位DATA LOGGER
DATA LOGGER 本體具有高解析度液晶螢幕，具備各種測量條件設定，能夠即時顯示測量數據的變動數據、長條圖等。由於具備多種功能，也能將DATA LOGGER與測量模組隨身攜帶，提升測量的便利性，能在各種測量現場快速掌握現象。

顯示畫面與演算

全方位的DATA LOGGER，具有波形、數值、警報顯示等各種畫面。
這些畫面能在數據收集中直觀的理解各種現象發生的過程。
此外，為了將測量數據可視化，最大值、最小值、峰值得演算等，在警報設置方面，具有能夠監控、輸出警報等多種的顯示功能。如此一來，除了收集數據外，在各種事件方面的對應能力也能大幅提升。

DATA LOGGER的使用方法

2. 擴充性

 

使用七台無線模組的擴充範例(左)、DATA LOGGER與直連模組的安裝範例(右)

在選擇DATA LOGGER時，擴充性也是一項重要的項目，能夠決定測量系統對測量需求的適用程度。

使用無線LAN傳輸數據

像是HIOKI的LR8450-01部分的DATA LOGGER可以使用無線LAN方式進行數據傳輸的無線模組。由於主機與模組間不需要配線，在需要遠端測測試的場合，像是控制室與測試室分開的測試場域；實際配線困難的測試環境；分散的測量場所的數據收集都能輕鬆解決。

測量通道的擴充性

LR8450-01可連接最多四個直連模組、七個無線模組，且可搭配不同模組，支援各種不同測量場景的通道數需求。

數據記錄時間

能夠擴充至最高330通道的LR8450-01 DATA LOGGER，提供能對應各種不同測試項目的數據記錄時間。如此一來，有利於各種不同的數據收集用途，也能進行詳細的分析與數據捕捉。

3. 測量的種類

測量項目可能有溫度、濕度、電壓、電流、功率、應變、振動等多種參數。所以必須要確認DATA LOGGER可支援那些測量項目。DATA LOGGER有只能測量單一項目的型號，也有能測量複數參數項目的機種。模組化的DATA LOGGER LR8450是能夠柔軟對應各種場景、系統的測量儀器。

系統構成的柔軟性

LR8450-01可以從寬廣的種類選擇測量模組，幫助構成適應性高的系統。極高泛用性，能對應多種場合。

DATA LOGGER主機與測量模組的組合使用

LR8450-01 DATA LOGGER與測量模組組合使用。由於測量項目可透過替換模組來變更，能夠流暢的隨時改變測量參數。

溫度、電壓測量模組

溫度的測量，需要根據條件選擇使用熱電偶或是測溫電阻體來檢測溫度。在電壓測量方面，除了可直接輸入測量範圍內的電壓外，也可搭配將壓力、位移等物理量轉換為電壓訊號輸出的感測器進行輸入。
產品中包含可選擇電壓、熱電偶與測溫電阻體輸入的模組，以及僅支援電壓與熱電偶輸入的模組。

應變測量模組

模組內建電橋盒，可將應變片直接連接至測量模組進行應變測量。

電流測量模組

透過將HIOKI電流感測器連接至此模組，即可進行電流測量。可依用途彈性選擇從漏電流到6000 A的各類電流感測器。

CAN測量模組

此模組可取得廣泛應用於汽車與工廠自動化等領域的CAN通訊資料。
模組可將CAN訊號轉換為即時類比波形並顯示於資料記錄器上，也可將記錄的資料以CAN訊號形式輸出。

 

用途・範例

汽車研究者
使用温度，能夠觀測車載電池與電器品的溫度變化，輔助改善設計。若同時使用電流模組測量，能夠收集消費電流。將收集到的數據進行分析後，能夠改善能源效率，並輔助開發提升續航距離的電動車。

機械操作
温度模組連接溫度測器後，就能夠追縱特定機器的溫度變化。透過DATA LOGGER的警報功能，預先設定域值與警報的輸出條件，當記錄溫度超過設定範圍時，就會輸出警報來告訴測量人員。此功能在保全預告也相當實用。此外，使用電流模組，能夠詳細調查生產儀器的負載電流，把握各儀器的設備負載情況，提升安全性與信賴性。

4. 取樣速率

評估DATA LOGGER性能時，取樣速率也是相當重要的要素。通常DATA LOGGER的取樣速率約在10ms~1秒的範圍。部分DATA LOGGER可對應到1ms的速率。

1 ms取樣的優點

針對各種數據的收集與訊號的變化，若DATA LOGGER的取樣速率不足，就會有無法正確記錄的情況。取樣速度越快，DATA LOGGER就能記錄更廣泛更瞬間的現象。舉例來說，1ms取樣速率能夠捕捉壓力、振動等數10Hz的感測器輸出。

HIOKI DATA LOGGER LR8450主要優勢

LR8450可安裝高速電壓模組或是應變模組，實現1 ms的取樣速度。能夠高精度捕捉應力、壓力、應變等高速的現象。

各模組可分別設定更新間隔

LR8450可針對各測量模組，同時設定「較長的資料更新間隔」與「較短的資料更新間隔」進行測量。
透過此功能，可對高速控制訊號使用1 ms短更新間隔進行測量，而對溫度等容易受到雜訊影響且變化較慢的訊號，則可使用1秒長更新間隔並套用更強的濾波功能進行測量。藉此可實現高精度數據收集。

5. 具備高耐電壓，安全測量

在處理電氣系統時，安全測量是最重要的事項，因此高耐壓規格對於確保安全性極為重要。以下將說明高耐壓安全測量的重要性。

高耐壓規格的優勢

高耐壓規格可在各種應用中實現安全測量，並保護使用者免於潛在的電氣危險。
例如在電動車電池的測量中，電池單體與封裝後的電池通常以堆疊方式連接，並進行多點測量。此時，各輸入通道之間以及對地之間，皆會承受堆疊後的高電壓，因此測量儀器必須具備足夠的絕緣輸入與耐壓能力。

• 機器損傷的風險: 若使用不具高耐壓規格的測量儀器，可能因過高電壓導致設備損壞。
• 操作者的風險: 當電壓升高時，操作人員可能有觸電危險。
• 測量對象的端子間短絡:過高電壓可能造成電池組等測量對象端子間發生短路。
• 爆炸的可能性: 在極端情況下，若高電壓未被適當管理或絕緣，可能導致爆炸或其他危險事故。

為降低上述風險，並確保電氣測量過程中設備與作業人員的安全，高耐壓規格相當重要。

測量中會發生的一般問題

配線時間與成本的增加

配線作業在多個通道、測量點位分散的情況下，會增加許多時間與成本。
接下來將介紹配線時間與成本增加的幾點要素。

多通道的麻煩配線
測量點位若在不同測試空間時，各通道就需要相當長的配線。作業上會消耗許多時間與勞力成本。

花時間的配線作業
DATA LOGGER與被測物間需要使用測試線連接的配線作業不僅僅花時間，也會有設置作業延遲的可能性。

延長配線的成本
除了時間問題外，溫度檢測或是熱電偶感測器、電壓測量等還需額外購入更長的測試線。增加線材的成本。

配線出錯的風險
就算配線完成，也有可能在測試中不小心造成配線脫落，或是各種預期外的風險。都可能會導致數據收集中斷，並使得重要的數據遺失。

使用無線模組解決以上問題
若想要解決以上課題，可以使用無線測量模組。無線模組能夠放置在被測對象旁配線。與DATA LOGGER主機使用無線通訊進行資料傳輸，減少長配線的需求。

長配線的範例與DATA LOGGER使用無線模組的比較圖

雜訊對測量值的影響

高電壓、高頻也能穩定測量

DATA LOGGER 在雜訊環境下進行溫度測量容易受到高頻雜訊的影響，測量數據會有較大的波動，導致難以進行正確的測量。HIOKI透過長年的經驗，設計了可減輕高頻雜訊的LR8450，提供高信賴性與穩定的測量。

測量模組與DATA LOGGER間的無線連接

為了保證測量精度，無線模組建議直接使用無線連接主機。可降低雜訊對測量數據造成的影響，採用無線通訊，也能減少配線雜訊。透過無線連接不但能提升測量精度也能簡化測量設置流程。

想在現場確認數據

使用帶有畫面的DATA LOGGER，與需要連接電腦顯示數據的DATA LOGGER互相比較。

使用需要連接電腦的DATA LOGGER，需要在現場收集完數據後將測量儀器帶回至辦公室的電腦旁，部分甚至需要使用專用的電腦/軟體才能進行數據的確認。另一方面，帶有畫面的DATA LOGGER具有以下的優勢。

• 便於讀取與理解的顯示: 能夠直接讀取測量數據與波形，在現場也能簡單地確認數據。
• 監控警報狀態: 使用具有警報功能的DATA LOGGER，可由警報狀態快速辨別情況，並快速執行後續動作。
• 瞬間值與最大值得顯示: 瞬間值與最大值等重要的數據資料能在單一畫面顯示。
• 波形的變化與可視化: 波形的變化能即時顯示，可獲得關於測量流程關鍵的變化。

以上是使用具有畫面之DATA LOGGER的優點，不但能提供直觀的數據讀取與操作性，現場也能簡單地進行數據確認與分析。強化數據收集能力。

底盤測功機測試室中進行即時驗證與測量數據收集

DATA LOGGER在汽車產業中是相當有效的工具。可以即時收集車輛各處的數據，能用於提升車輛的性能、品質的保證、安全性測試的實施等，各式各樣的用途。

 

汽車產業的DATA LOGGER使用案例

汽車需要記錄車輛動作、性能以及各種感測器輸入的數據，並進行分析。這裡將介紹在汽車業界中數據記錄的重要性與用途。

CAN輸入與CAN輸出

車輛狀態中若有難以測量的參數，能使用CAN匯流排數據來把握車輛狀態。
本文將使用LR8450與CAN模組組合使用來說明CAN輸入與CAN輸出的主要功能。

• 類比數據與CAN數據(輸入)的同時顯示: 電壓、温度、應變等實際的類比數據的波形與車輛速度等CAN匯流排的情報同時顯示。
• 既有系統上的CAN數據整合成類比數據: HIOKI DATA LOGGER「LR8450與CAN模組」可將量測到的類比數據以CAN訊號形式輸出，並整合至CAN匯流排及既有系統資訊中，實現集中化管理。
• 異常時將CAN訊號做為警報輸出: HIOKI DATA LOGGER「LR8450與CAN模組」在檢測到異常時，可將CAN訊號作為警報輸出，提供採取適當措施的重要資訊。

CAN模組 U8555

將模組測得的類比訊號已CAN訊號輸出

來自客戶的聲音

測量流程的簡化

日本某大型汽車製造商導入HIOKI的LR8450-01，成功克服底盤動力計測試室中配線複雜的問題。這款無線資料記錄器可輕鬆進行即時數據確認，免除重複測試需求，進一步簡化測試流程。
LR8450-01與測量模組具備寬廣的工作溫度範圍與優異的抗雜訊能力，並可透過無線方式連接7個測量模組，高效率收集溫度與電壓數據。
在成功導入6個月後，也進一步促使客戶評估追加設備，充分展現LR8450-01的可靠性與效率，進而強化整體測試流程。

有助於提升電動車能源效率

有助於提升電動車能源效率
在電動車開發中，為了有效利用有限的電池容量，最佳化馬達與逆變器效率相當重要。於系統評估時，需要對整車進行高效率的能源管理。
因此，將資料記錄器所取得的溫度與電流等類比數據，與功率分析儀取得的電力數據整合於同一時間軸上，對於制定有效的管理策略而言不可或缺。詳細內容請參閱下列相關文章。

電動車之熱能與耗能管理