Hiểu Chart Recorder, Lịch sử, Các loại và Ứng dụng của chúng

Xem Nhanh Nội Dung

Chart Recorder là gì?
Ứng dụng: Nơi sử dụng máy ghi biểu đồ
Các loại máy ghi biểu đồ
Hướng dẫn chọn Chart Recorder
Chart Recorder so với Data Logger
- Chart Recorder
- Data Logger
Nguồn gốc và lịch sử của máy ghi biểu đồ
- 40

Chart Recorder là gì?

Chart Recorder, dịch ra là “Máy ghi biểu đồ”: là một thiết bị đọc và vẽ thông tin đầu vào trên một tờ giấy cuộn. Dữ liệu đầu vào được nhập vào giấy bằng một hoặc nhiều bút có màu khác nhau.

Ví dụ: một máy ghi biểu đồ đo hoạt động địa chấn có thể sử dụng bút màu đỏ và xanh để đo các loại sóng và vận tốc khác nhau.

Về mặt hoạt động, máy ghi biểu đồ có ba loại cơ bản: cơ khí, cơ điện và điện tử.

Máy ghi biểu đồ cơ học sử dụng cơ chế đồng hồ cơ khí để cuộn giấy dưới bút.
Máy ghi biểu đồ cơ điện sử dụng kết hợp các yếu tố cơ giới và điện tử để cuộn giấy và di chuyển bút.
Máy ghi biểu đồ mới hơn có xu hướng được vận hành hoàn toàn bằng điện tử.

Tùy thuộc vào định dạng của máy ghi biểu đồ, giấy được cuộn theo một trong ba cách.

Trong máy ghi biểu đồ dải (trip chart recorder), các dải giấy dài được đẩy ra khỏi thiết bị.
Trong máy ghi biểu đồ tròn (Circular chart recorder), một cuộn giấy được nạp theo chuyển động quay.
Trong máy ghi biểu đồ cuộn (Roll chart recorder), dữ liệu được nhập vào một cuộn theo cách tương tự như máy ghi biểu đồ dải.

Máy ghi biểu đồ về cơ bản phục vụ mục đích tương tự như máy ghi dữ liệu hiện đại (modern-day data logger).

Ứng dụng: Nơi sử dụng máy ghi biểu đồ

Máy ghi biểu đồ từ lâu đã được sử dụng tại các nhà máy sản xuất để lưu giữ hồ sơ về các yếu tố quy trình như áp suất, lưu lượng, độ ẩm và nhiệt độ.

Trong các phòng thí nghiệm, máy ghi biểu đồ đã được sử dụng để lưu giữ các bản ghi đồ họa về dữ liệu khoa học được tổng hợp thông qua thử nghiệm và chẩn đoán.

Ngày nay, khi công nghệ cạnh tranh với máy ghi dữ liệu (datalogger), máy ghi biểu đồ truyền thống vẫn là lựa chọn ưu tiên để sử dụng trong các cài đặt từ xa, không có điện và trong kho vũ khí hoạt động thiếu hệ thống máy tính phức tạp.

Tại các nhà máy lọc nước, máy ghi biểu đồ thường được sử dụng để ghi lại tốc độ dòng chảy của nước trong các điểm hoạt động khác nhau. Tốc độ hoặc áp suất ở một giai đoạn của quy trình có thể tạo ra các dấu hiệu có cường độ cao trong khi các dấu hiệu khác cho thấy ít chuyển động hơn.

Trong các tòa nhà văn phòng lớn, máy ghi biểu đồ được sử dụng để ghi lại nhiệt độ bên trong trong suốt một ngày nhất định. Máy ghi biểu đồ tròn thường phù hợp cho mục đích này do tính chất nhỏ gọn của các thiết bị này. Dữ liệu có thể giúp người vận hành tòa nhà xác định cách sử dụng hiệu quả nhất hệ thống HVAC.

Các loại máy ghi biểu đồ

Công nghệ đằng sau máy ghi biểu đồ đã phát triển qua nhiều thập kỷ từ các thiết bị cơ khí của thời đại công nghiệp sang các thiết bị kỹ thuật số và không cần giấy tờ được ưa chuộng rộng rãi trong thế giới kinh doanh ngày nay.

Trong suốt quá trình phát triển này, đã xuất hiện một số loại máy ghi biểu đồ dễ vận chuyển và phù hợp với không gian làm việc hạn chế. Với độ phân giải được cải thiện và khả năng tương thích với các hệ thống máy tính, bộ ghi biểu đồ đã trở thành một thành phần thiết yếu trong các ứng dụng B2B khác nhau.

1. Galvanometer Instruments

Trên một số máy ghi biểu đồ nhất định, một điện kế được sử dụng để chạy các điểm đánh dấu. Theo kiểu thiết lập này, các điểm đánh dấu có thể bao gồm bút mực hoặc kim nung nóng. Trong trường hợp thứ hai, giấy nhạy cảm với nhiệt được nạp qua máy.

Bút hoặc kim nung nóng chạy liên tục ngược với nguồn cấp giấy, trong đó một số đoạn nhất định của bản ghi nhất định có thể có cường độ cao hơn những đoạn khác. Để ghi lại những khoảnh khắc căng thẳng hơn, người ta dùng lực bút nặng hơn lên giấy. Để đảm bảo hoạt động trơn tru, điện kế phải có đủ độ bền để xử lý áp lực của các bản ghi cường độ cao hơn.

2. Potentiometric (Servo) Instruments

Máy ghi biểu đồ cơ khí ít có khả năng di chuyển bút nhạy hơn nếu chúng được trang bị điện kế. Thay vào đó, máy ghi biểu đồ chiết áp được trang bị cơ chế trợ lực cung cấp chuyển động của bút bằng phương pháp khuếch đại năng lượng. Bằng cách này, các dấu hiệu có thể được ghi lại với độ chính xác cao hơn cho các bản ghi chậm hơn.

Nhờ sự điều khiển của bộ khuếch đại, các bút được gắn vào máy ghi biểu đồ điện thế có khả năng di chuyển không bị lỗi. Như vậy, các thiết bị servo có phạm vi ghi dữ liệu rộng lớn. Tuy nhiên, máy ghi biểu đồ chiết áp bị giới hạn về tốc độ ghi và do đó hầu hết chỉ giới hạn trong việc ghi các tín hiệu thay đổi trong khoảng thời gian ít nhất là một giây.

3. Digital Chart Recorders

Trong những thập kỷ gần đây, máy ghi biểu đồ kỹ thuật số đã trở thành tiêu chuẩn trong môi trường phòng thí nghiệm. Máy ghi kỹ thuật số hoạt động kết hợp với hệ thống máy tính. Các bản ghi chuyển đổi từ analog sang kỹ thuật số và được in thành bản cứng. Máy ghi biểu đồ kỹ thuật số được thiết kế để xử lý các biến tín hiệu và sự rối loạn về tốc độ và cường độ.

Trong môi trường phòng thí nghiệm, một máy ghi biểu đồ kỹ thuật số có thể được kết nối với một bảng mạch lớn với các mô-đun đa phạm vi và nhiều tốc độ. Bản ghi biểu đồ kỹ thuật số có thể được sử dụng để xem tức thời và nghiên cứu tiếp theo về các yếu tố môi trường được ghi lại từ một loạt các biến đầu vào.

4. Strip Chart Recorders

Trong máy ghi biểu đồ dải, các dải giấy dài được chuyển qua dưới một hoặc nhiều bút đánh dấu. Các bút được căn chỉnh trên các đường thẳng trên giấy từ một thành phần đính kèm phía trên và di chuyển khi kích hoạt việc đọc dữ liệu từ một nguồn tương ứng. Khi việc đọc được thực hiện, bút lệch lên hoặc xuống so với các đường thẳng.

Máy ghi biểu đồ dải được thiết kế cho các quá trình đo lường liên tục. Dọc theo bất kỳ đoạn nào của bản ghi biểu đồ, giấy thường sẽ được cắt bớt và được sử dụng để nghiên cứu xu hướng cơ bản của hoạt động được đề cập. Quá trình này thường được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và xử lý trong phòng thí nghiệm.

5. Circular Chart Recorders

Máy ghi biểu đồ tròn ghi lại thông tin bằng một bộ phận quay, trên đó giấy được cuộn dưới các thiết bị đánh dấu. Khi tín hiệu thay đổi về tốc độ hoặc cường độ, các bút sẽ dịch chuyển lên hoặc xuống khỏi vị trí trung tâm của chúng. Máy ghi biểu đồ tròn lý tưởng cho các ứng dụng được thực hiện trong khoảng thời gian đã đặt, chẳng hạn như một giờ, một ngày hoặc thậm chí một tuần.

Do tính chất nhỏ gọn của thiết kế, máy ghi biểu đồ tròn có thể được thiết lập và vận hành trong không gian hạn chế. Do đó, máy ghi biểu đồ tròn là một tùy chọn phổ biến cho các quy trình theo lô với thời lượng cụ thể.

6. XY Recorders

Bộ ghi XY được sử dụng để ghi đồng thời hai đầu vào đối lập. Một bản ghi điển hình được thực hiện trên một thiết bị như vậy sẽ lập biểu đồ độ tương phản giữa đầu vào X và đầu vào Y. Những bản ghi như vậy có thể được sử dụng để nghiên cứu cách một đầu vào bị ảnh hưởng bởi đầu vào kia và ngược lại.

Máy ghi XY thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu các quá trình hóa học. Trong các nghiên cứu mà đầu vào X ghi lại nhiệt độ của một môi trường nhất định, đầu vào Y có thể ghi lại mức áp suất được tạo ra ở nhiệt độ đó. Máy ghi XY cho phép các công ty quan sát mối quan hệ qua lại của hai hiệu ứng đối lập trong một nghiên cứu nhất định.

7. Hybrid Recorders

Máy ghi kết hợp thực sự là sự kết hợp giữa máy ghi biểu đồ (Chart recorder) và máy ghi dữ liệu (Data Logger). Giống như máy ghi biểu đồ, thiết bị kết hợp ghi lại biểu đồ dựa trên đầu vào hoặc tập hợp đầu vào nhất định. Giống như một bộ ghi dữ liệu, một thiết bị kết hợp ghi lại và lưu trữ thông tin kỹ thuật số.

Máy ghi kết hợp thường được sản xuất với khả năng đa kênh được xử lý bằng một đầu in. Đối với mục đích đa kênh, Hybrid recorder là một lựa chọn lý tưởng và chi phí tương đối thấp. Trong các thiết lập hiện đại, máy ghi kết hợp thêm thành phần kỹ thuật số được sử dụng để tải lên hệ thống máy tính và liên lạc B2B.

8. Paperless Recorders

Như tên ngụ ý, thiết bị không cần giấy là thiết bị ghi biểu đồ ghi dữ liệu mà không cần sử dụng cuộn giấy. Thay vào đó, các bản ghi được giữ trong bộ nhớ kỹ thuật số của thiết bị và có thể được xem trên màn hình hiển thị đồ họa đính kèm. Máy ghi không giấy tương tự như máy ghi dữ liệu (data logger) về hình thức và chức năng.

Do không sử dụng giấy nên máy ghi không cần giấy thường nhỏ gọn và dễ dàng thiết lập trong không gian làm việc chật hẹp. Dữ liệu được ghi trên thiết bị không cần giấy tờ có thể được chuyển ngay sang hệ thống máy tính để xem và nghiên cứu sau này. Máy ghi không cần giấy tờ kết hợp công nghệ ghi biểu đồ với khả năng kỹ thuật số cần thiết cho hầu hết các ứng dụng B2B ngày nay.

Hướng dẫn chọn Chart Recorder

Chart recorder là cần thiết cho một loạt các ứng dụng. Để xác định loại phù hợp nhất cho các ứng dụng B2B của bạn, hãy xem xét các yếu tố sau:

Số lượng đầu vào phải được ghi lại. Để nghiên cứu nhiều biến đồng thời, máy ghi biểu đồ sẽ cần hỗ trợ nhiều bút.
Các loại đầu vào mà bạn định ghi.
Loại bản ghi sẽ hữu ích nhất cho việc nghiên cứu của bạn.
Chu kỳ quét cần thiết cho các ứng dụng của bạn.
Loại giao diện cần thiết cho giao tiếp B2B của bạn.
Loại Thiết kế phù hợp cho các ứng dụng của bạn, có thể là kiểu gắn trên bảng điều khiển (panel-mounted) hoặc kiểu “bench-style”.
Loại bản ghi ưa thích cho các ứng dụng B2B, loại bản ghi hoặc xu hướng (log type or trend)

Ngoài định dạng cơ bản và thiết lập của máy ghi biểu đồ, các câu hỏi khác cần xem xét bao gồm:

Bạn có cần nhiều màu cho các đường xu hướng khác nhau không?
Bạn cần chức năng cảnh báo trong recorder?
Bạn cần bao nhiêu điểm đặt trong một kênh nhất định?
Bản ghi của bạn có cần in thông điệp không?

Đối với phần lớn các ứng dụng B2B, nhìn chung bạn sẽ cần một máy ghi biểu đồ công nghệ cao với khả năng kỹ thuật số. Trong trụ sở công ty có bộ phận IT, máy ghi biểu đồ kỹ thuật số nói chung sẽ là lựa chọn thuận tiện nhất vì các bản ghi có thể được tải lên hệ thống máy tính của công ty để nhân viên công ty có thẩm quyền dễ dàng truy cập và nghiên cứu.

Sự lựa chọn giữa các bản cứng và hồ sơ không cần giấy tờ thực sự phụ thuộc vào văn hóa công ty. Nếu công ty của bạn đã sử dụng rộng rãi các định dạng kỹ thuật số và đã loại bỏ phần lớn việc sử dụng giấy, thì máy ghi dữ liệu kỹ thuật số không cần giấy tờ sẽ là lựa chọn khả dĩ nhất. Nếu công ty của bạn muốn giữ các bản sao cứng của tất cả thông tin, thì máy ghi biểu đồ dạng dải hoặc hình tròn có thể là lựa chọn tốt hơn. Hãy tính đến số lượng không gian văn phòng có sẵn nếu bạn xem xét máy ghi biểu đồ dải.

Chart Recorder so với Data Logger

Chart Recorder

Máy ghi biểu đồ cho phép người dùng xem dữ liệu được ghi nhanh chóng và dễ dàng dọc theo các tờ giấy. Các thành phần đánh dấu của máy ghi biểu đồ rất dễ thay thế và biểu đồ có nhiều kích cỡ khác nhau. Về cơ bản, một máy ghi biểu đồ là lý tưởng cho bất kỳ ứng dụng B2B nào trong đó giấy cứng là cần thiết cho tài liệu nghiên cứu quy trình.

Tuy nhiên, máy ghi biểu đồ giới hạn các nghiên cứu theo độ dài của nguồn cấp giấy. Tính di động của máy ghi biểu đồ ngược lại với độ phân giải dữ liệu, điều này tốt hơn ở các máy ghi lớn hơn. Những ưu và nhược điểm của máy ghi biểu đồ có thể được tóm tắt như sau:

Ưu điểm:

Bản ghi dữ liệu có thể xem ngay lập tức.
Biểu đồ và nhà sản xuất dễ thay thế.
Dữ liệu được ghi trên giấy vật lý.
Một loạt các kích thước biểu đồ, chẳng hạn như 4″, 6″ và 8″.

Nhược điểm:

Giấy và thiết bị đánh dấu phải được nạp lại.
Thời gian ghi bị giới hạn trong độ dài nhất định của cuộn biểu đồ.
Độ phân giải dữ liệu giới hạn trong các máy ghi nhỏ hơn.
Ít tính di động hơn với các máy ghi lớn hơn, độ phân giải cao.

Data Logger

Bộ ghi dữ liệu đã thay thế bộ ghi biểu đồ trong hầu hết các ứng dụng phòng thí nghiệm và B2B ngày nay. Bộ ghi dữ liệu là một thiết bị được trang bị các cảm biến kỹ thuật số đọc các điều kiện của bất kỳ môi trường cụ thể nào được đưa vào nghiên cứu. Dữ liệu được giữ trong bộ nhớ kỹ thuật số của thiết bị và sau đó được chuyển sang hệ thống máy tính để lưu trữ và nghiên cứu tiếp theo. Như vậy, bộ ghi dữ liệu yêu cầu một kho chứa bằng máy tính hiện đại hơn.

Những ưu và nhược điểm của bộ ghi dữ liệu có thể được tóm tắt như sau:

Ưu điểm:

Thiết kế nhỏ gọn có thể phù hợp với hầu hết mọi môi trường làm việc.
Dữ liệu đã ghi có thể được xem ở bất kỳ mức độ phân giải nào trên hệ thống máy tính.
Dữ liệu có thể được nhập vào các chương trình phần mềm và nghiên cứu ở các định dạng khác nhau.
Dữ liệu có sẵn để xem tức thì trên các thiết bị hiển thị.
Không yêu cầu biểu đồ giấy hoặc thiết bị đánh dấu.

Nhược điểm:

Dữ liệu phải được truyền từ bộ nhớ máy ghi sang máy tính thông qua cáp USB hoặc Ethernet.
Yêu cầu kiến thức về máy tính.

Nguồn gốc và lịch sử của máy ghi biểu đồ

Máy ghi biểu đồ lần đầu tiên được sử dụng trong những năm 1830 để ghi lại tốc độ và tính nhất quán của các phương tiện và thiết bị đang di chuyển. Những ứng dụng ban đầu đáng chú ý của các thiết bị ghi biểu đồ bao gồm:

1838: Charles Babbage chế tạo một chiếc xe lực kế với một máy ghi biểu đồ sẵn có, sử dụng một dải giấy dài 1.000 foot trải ra trên bàn. Nhiều cây bút khác nhau được gắn vào một cầu nhô ra ở giữa bàn. Thiết bị được sử dụng để ghi lại chuyển động của một toa tàu gắn liền với nhiều biến số.

1848–1950: John Locke sử dụng máy ghi biểu đồ để thực hiện các quan sát thiên văn. Phương pháp mới và cải tiến này để nghiên cứu các ngôi sao sẽ sớm được áp dụng trên toàn thế giới.

1858: Nam tước Kelvin sử dụng máy ghi âm siphon để ghi lại các tín hiệu điện báo dưới nước.

1888: William Henry Bristol được cấp bằng sáng chế cho Máy ghi và Chỉ báo Áp suất – nguyên mẫu cho các máy ghi biểu đồ tiếp theo. Sau đó, ông thành lập Công ty Sản xuất Bristol, nơi giám sát sự phát triển của công nghệ ghi biểu đồ trong thế kỷ tiếp theo.

1915: JC Stevens cấp bằng sáng chế cho máy ghi biểu đồ môi trường đầu tiên .

Khi thế kỷ 20 phát triển, máy ghi biểu đồ trở nên tiên tiến hơn và có thể áp dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công!

Tâm Mr. Admin

Email: [email protected]

Điện thoại/Zalo: 0979 822 782

Bài viết cùng chuyên mục:

Chia sẻ Facebook