データロガー データロガー、ロガー、データレコーダ、または RTU(remote terminal unit) とも呼ばれます

データロガーとは？

データロガーは、1つ以上のセンサの出力を記録して保存するために使用されるデバイスです。場合によっては、データロガーはセンサからの電気信号を解釈して単位に変換します。スマートセンサがデジタル出力を提供する場合、データロガーは単にデータを記録します。初期のデータロガーは、測定データを紙に記録するストリップ チャートレコーダでした。時が経つにつれ、データロガーはさまざまなタイプのメディアにデジタル形式でデータを保存するように進化しました。今日、データは通常、最新のフラッシュ メモリに保存され、さまざまなテレメトリ方法を介して送信されることがよくあります。

注意:「データロガー」の類似用語には、「データロガー」、「ロガー」、「データレコーダー」、「データ収集システム」、「RTU」(リモート端末ユニット) などがあります。どの用語が使用されるかは、業界や分野によって異なります。

今日、さまざまなデバイスが「データロガー」と呼ばれており、その機能は大きく異なります。たとえば、1 つのデータロガーは、温度測定など、単一のアプリケーション固有の目的のためにセンサと一緒にパッケージ化される場合があります。別のデータロガーは、さまざまなタイプの複数のセンサーからのデータを記録するために、さまざまなアプリケーションで使用される汎用デバイスである場合があります。この説明では、汎用データロガーに焦点を当てます。

最新の汎用データ ロガーのほとんどは、マイクロプロセッサ制御の電子デバイスであり、さまざまなセンサーと直接インターフェイスして次の操作を実行できます：

• 特定の時間間隔で測定値を提供する
• 統計データと数学的データを処理する
• データを保存する
• さまざまな通信ができる
• 測定データと計算値を送信する

測定機能と監視機能に加えて、一部のデータロガーは、特定の測定されたサイト状態、時刻、またはイベントのいずれかに応じて、アラームまたは通知をトリガーにしたり、外部デバイスを制御したりすることができます。たとえば、データロガーは、測定された水位の上昇に応答して水門を閉じ、担当者に通知を送信するようにプログラムできます。

データロガーにはどのような部品がありますか？

以下の図は、汎用データロガーの最も一般的な部分を示しています：

データ収集システムにおけるデータロガーの役割は何ですか？

データ収集システムは、測定データを収集するという主な目的を果たすために連携して動作する複数の電子デバイスで構成されています。汎用データロガーは、データ収集システムの頭脳と見なされることがよくありますが、測定値の取得、記録、送信、および分析のプロセスで使用されるインターフェイス コンポーネントの 1つにすぎません。これらのコンポーネントには、次のものが含まれます：

• センサ
• データロガー
• 通信（データの取得と保存）
• ソフトウェア
• 供給電源
• 屋外収納ケース(ENC)と三脚・タワー

施設は、データ収集システムの各コンポーネントを個別に選択して、特定のニーズを満たすカスタマイズされたソリューションを作成できます。

データロガーは、指定された間隔 (スキャンレート) が経過した後、指定された条件下で、または特定のイベントタイプ (降雨など) が発生した後に、データ収集システムのセンサを繰り返しスキャンするようにプログラムできます。高度なデータロガーは、センサから電気信号を受信し、プログラムされた計算を実行し、必要に応じてデータを他の測定単位に変換し、結果のデータをデータロガーのメモリに保存できます。

データロガーで取得したデータと計算値は、アクセス、共有、分析、レポート作成を強化するために、PC またはその他のデバイスに転送する必要があります。これを実現するには、オンサイトオプションと通信周辺機器を含むさまざまな方法を使用できます。

データロガーはどこで使用できますか?

多くの汎用データロガーは保護された環境に設置するように設計されていますが、極端な環境条件向けに特別に開発されたものもあります。これらの極端な環境には、山岳地帯、砂漠、ジャングル、鉱山、海洋、氷河などがあります。データロガーは通常、監視期間が終了するまで (数十年後になる場合もあります)、さまざまなセンサからの測定データを自動的に処理して記録するために、長期間放置されます。

極地から赤道まで、世界中の気候でデータロガーが広く使用されているのは、その堅牢性、コンパクトなサイズ、広い動作温度範囲、低消費電力、さまざまな環境での動作能力によるものと考えられています。高度なデータロガーの汎用性は、さまざまな接続タイプとプログラム可能な入力によってさらに強化され、市販されているほぼすべてのセンサを測定できます。データロガーは、現場を訪問しなくても、監視対象の状況を包括的かつ正確で信頼性の高い形で表示できるため、さまざまな業界やアプリケーションで無人による長期監視と制御を行うために欠かせないツールです。

データロガーの各モデルの違いは何ですか?

この図では、さまざまなタイプの汎用データロガーが表示されています。これらのさまざまなタイプにより、データロガーはさまざまな測定アプリケーションに対応できます。

データロガーはさまざまなレベルで比較対照できますが、次に挙げる主な特性は、覚えておくと役立つ場合があります：

• サイズ
• 動作温度範囲
• 接続オプションの多様性と量
• 拡張機能
• 正確度レベル
• 精度レベル
• 分解能レベル
• スキャン速度とサンプル速度
• 通信機能
• デバイス制御
• プログラマビリティー
• オンボードデータ処理
• 通信プロトコル
• キーボードディスプレイ
• データストレージ

これらの特性については、次のセクションで簡単に説明します。

サイズ

一般的に、データロガーのサイズは、入出力 (I/O) と接続ポイントの数によって決まります。データロガーが小さいほど設置面積も小さくなるため、施設ではより安価で目立たない小型の収納箱を使用できます。ただし、データロガーが小さいほど、接続できるセンサや周辺機器の数が少なくなるため、機能が制限されます。

データロガーが収納箱内に収納されていない場合でも、現場でスペースの制限があり、大型のデータロガーを使用できない場合があります。

動作温度範囲

一部のメーカーはこの規則に準拠していない場合がありますが、公開されている動作温度範囲は通常、データロガーが指定された測定正確度内で動作する範囲を指します。この温度範囲外でも測定値は記録されますが、測定正確度に問題があり、データロガーが期待どおりに動作しない可能性があります。その他の動作エラーが発生することもあります。

一部のデータロガーは標準の動作温度範囲のみを備えていますが、他のデータロガーは、より極端な温度の環境で役立つ拡張温度範囲オプションを提供する場合があります。

接続オプションの多様性と量

データロガーのワイヤリングパネルには、センサを接続するための端子があります。これらの端子により、データロガーはセンサを測定し、センサと通信し、センサに電力を供給できます。

データロガーは、入力接続の数と種類がそれぞれ異なります。センサ接続オプションが少ないデータロガーでは、次のようになります。

• 接続するセンサが少数で済む施設には、コスト効率の高いオプションを提供します。
• 1 つのサイトから収集できるデータの量と種類が限られています。
• シングルエンド アナログ測定のみに制限される場合があります。
• 通常、接続オプションが多いデータロガーよりも小型で軽量です。

対照的に、接続オプションが多いデータロガーは、次の特徴があります。

• 多くのセンサが必要な場合、コスト効率が高くなります。
• 多くの場合、モジュール式で、追加の端子または接続を介してデータ収集システムを拡張して、より多くのセンサを測定できるため、現在のアプリケーション要件を満たし、将来の成長に対応できます。

一部のデータロガーは、センサの信号出力が電圧、電流、パルス、デジタル、またはシリアルのいずれであっても、電気応答でほぼすべてのセンサをスキャンできます。ただし、データロガーがセンサの信号を解釈するには、センサからの信号出力が、接続されているデータロガーの入力端子と互換性がある必要があります。通常、センサの取扱説明書には、必要なデータロガー接続の種類や、センサをデータロガーに配線する方法に関する情報が記載されています。

データロガーとセンサを接続するために使用される一般的な端子の種類は次のとおりです。

• アナログ入力
• パルスカウンタ
• スイッチ電圧励起出力Switched voltage excitation outputs
• デジタル I/O ポート
• RS-232、RS-422、RS-485ポート
• 5V端子
• 12V端子
• スイッチ12V端子

これらの端子の種類については、次のセクションで簡単に説明します。

アナログ入力

アナログ入力は電圧入力と電流入力の両方を指し、次のいずれかで使用されることが多いです。

• ブリッジ センサ
• 0～20mA および 0～40mA の電流出力
• 白金抵抗温度計 (PRT)
• ポテンショメータ
• 圧力トランスデューサ
• 抵抗ブリッジ
• ひずみゲージ
• サーミスタ
• 熱電対
• サーモパイル
• バイブレーティングワイヤ
• シャント抵抗器付き電圧電流
• 電圧出力 (シングルエンドと差動測定の両方を含む)

パルスカウンタ

パルスカウンタは、データロガーによってスイッチの開閉、低レベルAC正弦波、または高周波パルスを測定するために使用されます。パルスカウンタは、各実行間隔 (スキャンレート) のカウント数を合計し、rpm、速度、流量、降雨強度などの変数を決定できるようにします。

パルスカウンタは、多くの場合、次のいずれかで使用されます:

• 風速計
• 接点閉鎖装置
• 流量計
• 転倒マス式雨量計

スイッチ電圧励起出力

スイッチ電圧励起出力は、電圧抵抗を測定するセンサで使用されます。これらの出力は、電圧のオン/オフを切り替えることで、抵抗ブリッジ測定用のプログラム可能な電圧励起を提供します。ブリッジ測定は、電圧出力と励起電圧の比率であり、励起電圧の誤差を排除します。

デジタル I/O ポート

デフォルトでは、デジタル I/Oポートはバイナリ入力として構成され、ステータスの検出や SDM周辺機器の読み取りなどの機能を実行します。さらに、各ポートを個別に制御出力としてプログラムして、外部デバイスを物理的に制御することもできます。

RS-232、RS-422、RS-485ポート

RS-232、RS-422、RS-485ポートは、データロガーをスマートシリアルセンサおよび通信デバイスに接続するために使用されます。

5V端子

これらの端子は、センサやその他の周辺機器用の調整済みまたは非調整済みの電源になります。

12V端子

12V端子は通常、センサやその他のデバイス用の非調整済みの連続電源として使用されます。

スイッチ12V端子

スイッチ12V端子は、定期的にのみ電力を必要とするセンサなどのデバイスに電力を供給するために使用されます。これらの端子はデータロガーによって制御され、測定中のみセンサに電力を供給します。

その他の接続オプションの多様性と量

データロガーのワイヤリングパネルには、電源、通信周辺機器、外部制御デバイスを接続するための端子も用意されています。配線パネルの入力および出力接続により、データロガーはさまざまな周辺機器と通信し、電力を供給できます。

データロガーを他の周辺機器に接続するためによく使用される端子の種類を次に示します:

• 連続アナログ出力
• 専用ポート (多くの場合、メーカー固有)
• 取り外し可能な電源端子

連続アナログ出力

連続アナログ出力は、周辺機器または比例コントローラに電圧レベルを提供します。これにより、データロガーは、デジタルディスプレイや比例制御ゲートなどの制御対象デバイスを含む他のデバイスを制御できます。

データロガーは、SCADA (監視制御およびデータ収集) システム内の測定デバイスとしてよく使用されます。連続アナログ出力を使用して、データロガーから PLC (プログラマブル ロジック コントローラ) にデータを直接送信できます。

専用ポート (多くの場合、メーカー固有)

これらのポートは、特定のメーカーに固有の他の拡張デバイスと通信するために使用されます。

取り外し可能な電源端子

これらの端子は、データロガーを外部電源に接続するために使用されます。これらの端子は簡単に取り外すことができるため、クイック ディスコネクト オプションを提供します。

拡張機能

データロガーでは、同期測定デバイス (SDM) やマルチプレクサなどの拡張モジュールを使用して、入出力機能を拡張できます。これらのアドオン モジュールとマルチプレクサにより、ワイヤリングパネルでデータロガーが提供する接続の数とタイプを超えて、データロガーでより多くのセンサを測定できるようになります。制御モジュールにより、データロガーで制御できるデバイスの数が増えます。

正確度レベル

正確度とは、実際の値に可能な限り近い結果を提供する測定の能力です。たとえば、実際の値の ±0.1 以内の測定値を生成するデータロガーは、実際の値の ±0.5 以内の測定値を生成するデータロガーよりも正確であると言われています。正確度は、多くの場合、特定の温度 (通常は 25℃) で製造元によって記載されます。一部の製造元では、温度範囲での正確度を指定します。

精度レベル

精度とは、同じ量の繰り返し測定間の一致度合いのことです。たとえば、同じサンプルの 10 回の測定を ±0.1 以内で実行するデータロガーは、同じサンプルの 10 回の測定を ±0.8 以内で実行するデータロガーよりも精度が高いと言われています。

分解能レベル

測定において、分解能とは、検出できる量の最小の変化を指します。たとえば、あるデータロガーが 10 分の 1 ミリボルトの差を検出する場合、そのデータロガーは、1 ミリボルトの差を検出する別のデータロガーよりも分解能が高いと言われています。

スキャン速度とサンプル速度

メーカーによっては、センサをスキャン(測定)する間隔と測定値を記録する間隔を区別できないデータロガーもあります(2つのレートは同じものとして扱われます)。データロガーは、選択した記録間隔に基づいてセンサをスキャンし、各スキャンで測定されたすべてのパラメータが記録されます。

一方、高度なデータロガーは、時間スキャンレートに基づいて、指定された条件下で、またはイベントに応じてセンサをスキャンするようにプログラムできます。プログラムされたスキャンレートは、データロガーモデルによって大きく異なり、たとえば、数時間に 1 回から 1 秒あたり 100,000 回 (Hz) までの範囲になります。スキャンからのすべての測定値を記録する必要はないことに注意してください。たとえば、センサが 5 秒ごとにスキャンされる場合 (スキャンレート)、15 分間の平均読み取り値 (サンプルレート) のみを記録する必要があります。

最大スキャンレートは、データロガーがセンサをスキャンする最高頻度です。たとえば、データロガーの最大スキャンレートは 1 Hz から 100,000 Hz の範囲になります。

最大スキャンレートが遅いデータロガーは安価ですが、パラメーター(降雨量など)を測定および記録できるレートは制限されます。その結果、最大スキャンレートが高速なデータロガーを使用して同じ期間に取得できるデータ量と比較すると、指定された期間に利用できる測定データは少なくなります。

通信機能

データロガーからベース ステーション PC やクラウド ホスト データベースなどの中央の場所にデータを転送するために、データロガーには統合された通信機能があるか、外部の通信デバイスとインターフェイスできる場合があります。これらのデバイスは、有線接続 (イーサネットなど)、ワイヤレスセルラー、または Wi-Fi をサポートしている場合があります。衛星や周波数ホッピング スペクトラム拡散無線などのさまざまな他の通信オプションも使用されます。

デバイス制御

データロガーには、高度な測定および監視機能に加えて、外部デバイスを制御する機能が装備されている場合があります。制御メカニズムとして、データロガーは、測定された状態またはイベントに応じて、事前に設定された時間にデバイスをアクティブにするようにプログラムできます。データロガーは、モータ、ゲート、ポンプ、清浄機、バルブ、インジェクタなどを作動または停止できます。たとえば、温度レベルが事前に設定された最大値を超えると、システムは HVAC 機器を作動させることができます。さらに、制御機能は、時刻、外気温、室内温度に基づいて空気交換を開始または停止する決定など、複数の条件またはイベントに基づいて行うことができます。

プログラマビリティ

一部のデータロガーではプログラミングの柔軟性が非常に限られているため、ユーザーはデータロガーが処理できるプリセット機能に制限されます。他のデータロガーでは、組み込みのプログラミング言語と命令を備えたマイクロプロセッサを使用して、ユーザーが新しいカスタマイズされたプログラムを作成して実行できるようにします。これらのデータロガーでは、ユーザーはより多くの制御と、チャネル間計算をプログラムすることができます。以下は、データロガーのプログラミング言語のコードの部分的引用の例です。

'Declare Variables and Units
Public BattV
Public PTemp_C
Public Temp_C

Units BattV=Volts
Units PTemp_C=Deg C
Units Temp_C=Deg C

'Define Data Tables
DataTable(OneMin,True,-1)
	DataInterval(0,1,Min,10)
	Average(1,Temp_C,FP2,False)
EndTable

'Main Program
Begin Prog
	'Main Scan
	Scan(1,Sec,1,0)
		'Datalogger Battery Voltage measurement 'BattV'
		Battery(BattV)
		'Datalogger Panel Temperature measurement 'PTemp_C'
		PanelTemp(PTemp_C,60)
		'Type T (copper-constantan) Thermocouple measurements 'Temp_C'
		TCDiff(Temp_C,1,mv34,1,TypeT,PTemp_C,True,0,60,1,0)
		'Call Data Tables and Store Data
		CallTable OneMin
	NextScan
EndProg

オンボード データ処理

一部のデータロガーは、システムのセンサから収集されたデータに対して基本的な処理を実行できます。たとえば、毎日の最小値、最大値、平均値、合計値、その他の統計値の計算などです。さらに、センサから提供されるデータを使用して、密度高度、露点、蒸発散量、熱指数、風速冷却などのパラメータを計算することもできます。

オンサイトで統計および数学的処理を提供することで、データロガーは、すべての個別の測定値ではなく、計算された値のみを記録できます。これにより、必要な情報の数が少なくなり、データ分析やレビューのプロセスが簡素化されます。記録される測定値の頻度が減るため、保存されるデータの量が大幅に減ります。保存されるデータの量を減らすことで、データロガーのメモリがいっぱいになってダウンロードが必要になるまでの時間を延ばすことができ、携帯電話やその他の無線通信デバイスを介して送信されるデータの量を減らすことができます。

通信プロトコル

通信プロトコルは、データロガーと他のデバイス間でデータを交換する方法を管理するルールのシステムです。これには、データロガーとデータ収集システム内の外部測定デバイス間の通信、データロガーとネットワーク内の他のデータロガー間の通信、データロガーと PC またはサーバー間の通信が含まれます。プロトコルは、データロガーを既存のシステムに統合して、システムデバイスとデータロガーがすべて同じプロトコルを使用して相互に通信できるようにする場合に特に重要です。通信プロトコルは、データロガー、外部デバイス、またはソフトウェアの製造元独自のものである場合があります。これらのプロトコルは、Modbus、DNP3、SDI-12、FTP などのサードパーティ組織によって開発および管理される場合もあります。

キーボード ディスプレイ

一部のデータロガーには、画面とキーパッドを含む統合型または取り外し可能なキーボード ディスプレイがあります。このディスプレイにより、ユーザーは測定データを、通常、リアルタイム形式と履歴形式の両方で表示できます。

ディスプレイのキーパッド機能により、ユーザーは現場でデータロガーをプログラム、構成、および分析することもできます。ノートPC、スマートフォン、タブレットなどの他の外部通信デバイスは必要ありません。

データストレージ

センサがスキャンされる頻度(スキャンレート)と、データ測定値や計算値が記録される頻度(サンプルレート)を知ることは、メモリ容量がいっぱいになってダウンロードが必要になるまで、データロガーがデータを記録できる期間を判断するのに役立つ情報となります。データロガーに表示画面がない限り、データロガーの内部メモリに保存されたデータは、視覚化、分析、共有、レポート生成、および永続的な保存のために、PC またはその他の Web ブラウザー対応デバイスに物理的に転送する必要があります。

内部データメモリ、プログラム、通信、およびオペレーティングシステムは、SRAM またはRAMメモリに保存されます。使用されるメモリストレージの種類に応じて、このメモリは内部リチウム バッテリによってバックアップされます。電源が失われた場合、またはデータロガーが外部電源に接続されていない場合は、バッテリによってメモリとクロックが維持されます。

データロガーのメモリ容量が施設のスキャンレートとサンプルレートのニーズを満たすのに十分でない場合は、外部データストレージデバイスを購入して使用することもできます。外部データストレージデバイスを使用すると、データロガーのメモリがいっぱいになってデータが失われた場合に冗長データリソースが提供されます。

アプリケーションに適したデータ ロガー モデルを選択するにはどうすればよいでしょうか？

データロガーの選択は、慎重に検討する必要がある重要な決定です。選択プロセスのサポートについては、詳細な購入の考慮事項セクションを確認してください。