Construcción de un registrador de datos multicanal con Raspberry Pi – Parte 1: Requisitos y arquitectura

Para la construcción completa, vea Parte 2 (hardware) y Parte 3 (software). En este artículo, esbozamos los conceptos centrales detrás de un registrador de datos multicanal que registra voltaje, corriente y temperatura a intervalos configurables.

El objetivo es demostrar que una Raspberry Pi puede pasar de juguete educativo a instrumento robusto listo para campo, capaz de manejar tareas de medición profesionales. Según Wikipedia, un 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 a través de instrumentos y sensores externos».

Requisitos del sistema

Como ingeniero de campo o servicio, necesitará un dispositivo que ofrezca las siguientes capacidades:

• Ocho entradas de temperatura cubriendo 0–260 °C (32–500 °F)
• Ocho entradas versátiles que pueden medir voltaje (30 mV – 30 V, precisión ±2 mV) o corriente (10 mA – 500 A)
• Intervalo de muestreo configurable de 1 s a 60 s
• Almacenamiento de configuración persistente tras reinicios
• Recuperación intuitiva de datos y representación gráfica

Características deseadas:

• Alimentado por batería, ligero y portátil
• Operativo tanto en campo como en laboratorio
• Sin dependencia de un ordenador de sobremesa o portátil externo para adquisición de datos

Estas especificaciones permiten una amplia gama de aplicaciones —desde ajuste de circuitos de vehículos eléctricos y monitorización de incubadoras hasta evaluación de baterías solares e invernaderos.

Visión general de arquitectura y diseño

La plataforma central es una Raspberry Pi ejecutando Raspbian Linux. La aumentaremos con una placa portadora personalizada que aloja un ADC, conectores shunt, sensores de temperatura, un estabilizador de energía y un notificador de fallo de alimentación para soportar operación con batería.

La conectividad es Wi‑Fi. Un dongle USB Wi‑Fi se configurará en modo AP (host), haciendo que el registrador aparezca como punto de acceso de red en cualquier teléfono o tablet. En entornos de laboratorio, un cable Ethernet puede convertir la Pi en un router o extensor Wi‑Fi gratuito.

La arquitectura de software se centra en una UI basada en web. Los usuarios pueden configurar intervalos de registro, seleccionar canales y establecer condiciones de disparo a través de un navegador. Los datos en tiempo real aparecen como gráficos dinámicos, mientras que los conjuntos de datos completos pueden exportarse como CSV para análisis externo (ej. Excel).

Componentes clave incluyen:

• ADC interconectado vía GPIO para lecturas de alta precisión
• Servicio en segundo plano que sondea el ADC a intervalos definidos por el usuario, almacena datos brutos y gestiona persistencia de configuración
• API RESTful que expone endpoints de configuración y datos para la UI web
• Dos pantallas principales de UI: Configuración (parámetros) y Estado (ver datos, gráficos y opciones de exportación)

Para más detalles, consulte la Parte 1 de la serie «Registrador de datos profesional multicanal en Raspberry Pi».