Registrador de datos profesional multicanal en Raspberry Pi - Parte 1

Consulte la Parte 2 para el hardware y la Parte 3 para la implementación del software.

En esta serie de artículos, explicaré cómo construir un registrador de datos multicanal, capaz de recopilar medidas de voltaje, corriente y temperatura durante los intervalos de tiempo especificados.

Nuestro objetivo alternativo es demostrar que Raspberry Pi no es solo una buena herramienta para promover la enseñanza de habilidades informáticas básicas en la escuela, sino un instrumento serio capaz de manejar tareas profesionales.
Una definición de "registrador de datos" de Wikipedia:"A El registrador de datos es un dispositivo electrónico que registra datos a lo largo del tiempo o en relación con la ubicación, ya sea con un instrumento o sensor integrado o mediante instrumentos y sensores externos ”.

Requisitos

Primero aclaremos nuestros requisitos. Como ingeniero de campo / servicio, quiero tener:

• 8 puertos de entrada que pueden medir la temperatura en rangos entre 0 y 260 C (aproximadamente 32… 500 F);
• 8 puertos de entrada para medir voltaje (30 mV… 30 V, +/- 2 mV) o corriente (10 mA… 500 A);
• intervalo de medición de tiempo (1… 60 segundos);
• una forma sencilla de configurar el registrador de datos y almacenar los parámetros de configuración entre reinicios;
• una forma intuitiva de recuperar datos recopilados o representarlos en formato gráfico;

Es bueno tener:

• Solución liviana y portátil:el registrador debe funcionar con baterías;
• fácil de manejar y operar tanto en el campo como en el laboratorio;
• No se necesita una computadora de escritorio o portátil para operar y recopilar datos;

Los requisitos anteriores le permitirían tener una herramienta para probar o ajustar los circuitos eléctricos de su Segway, automóvil o bote, incubadora de pollos, batería solar o invernadero.

Arquitectura y diseño

La Raspberry Pi en sí es una computadora de placa única, ejecutaremos una distribución de Linux Raspbian en ella.Necesitamos construir una placa personalizada adicional, que tendrá un convertidor de analógico a dígitos (ADC), conectores para derivaciones y resistencias de detección. , sensores de temperatura, estabilizador de energía y notificador de cortes de energía (estamos funcionando con acumuladores cuando estamos en el campo).

Desde el punto de vista de la conectividad, se podrá acceder a nuestro registrador de datos a través de WiFi. Pondremos un dongle WiFi en uno de los puertos USB de la Raspberry Pi. El WiFi se configurará en modo HOST, por lo que básicamente en condiciones de campo puede ver el registrador de datos en su teléfono o tableta como una "red inalámbrica". Puedes conectarte a él y acceder al Data Logger por IP. En caso de que trabaje con Data Logger en el laboratorio, puede conectar su cable Ethernet a la Raspberry Pi y el Data Logger puede servir como un enrutador inalámbrico gratuito o extensor WiFi.
Vea el diagrama de hardware y red a continuación.

El software se basará en la suposición de que construimos un registrador de datos conectado a la red. Tendremos una interfaz de usuario web, por lo que toda la configuración de registro se puede realizar desde su navegador web favorito. Los datos recopilados se mostrarán en la pantalla en tiempo real y se representarán como un conjunto de gráficos. Alternativamente, el usuario podrá descargar un conjunto completo de datos recopilados como archivo CSV y analizarlo (por ejemplo, en MS Excel).

Arriba hay un diagrama de diseño de software. El ADC conectado a los puertos GPIO de Raspberry Pi, necesitamos una forma de programar ADC y leer sus valores. También necesitamos un servicio que recupere los datos de ADC de puertos específicos durante períodos de tiempo específicos, almacene y recupere los ajustes de configuración. Usaremos el servicio REST para proporcionar al usuario un fácil acceso a los datos y la configuración. La interfaz de usuario web consta de dos pantallas:Configuración (por lo tanto, establezca el intervalo, seleccione los puertos, condiciones de activación) y Estado (muestre los datos recuperados y dibuje gráficos, exporte datos).

Para más detalles:Registrador de datos profesional multicanal en Raspberry Pi - Parte 1