Multichannel professionele datalogger op Raspberry Pi – deel 1

Zie deel 2 voor de hardware en deel 3 voor de software-implementatie.

In deze serie artikelen leg ik uit hoe je een meerkanaals datalogger bouwt, die in staat is om spannings-, stroom- en temperatuurmetingen te verzamelen gedurende de gespecificeerde tijdsintervallen.

Ons alternatieve doel is om te bewijzen dat Raspberry Pi niet alleen een leuk hulpmiddel is om het aanleren van elementaire computervaardigheden op school te promoten, maar een serieus instrument is dat in staat is om professionele taken uit te voeren.
Een "datalogger"-definitie van Wikipedia:"Een datalogger is een elektronisch apparaat dat gegevens in de loop van de tijd of in relatie tot locatie registreert, hetzij met een ingebouwd instrument of sensor, hetzij via externe instrumenten en sensoren”.

Vereisten

Laten we eerst onze eisen verduidelijken. Als field/service engineer wil ik het volgende hebben:

• 8 invoerpoorten die temperatuur kunnen meten in een bereik tussen 0 en 260 C (ongeveer 32…500 F);
• 8 ingangspoorten om spanning (30mV … 30V, +/- 2mV) of stroom (10mA … 500A) te meten;
• tijdmeetinterval (1 … 60 sec);
• een eenvoudige manier om datalogger te configureren en configuratieparameters op te slaan tussen herstarts;
• een intuïtieve manier om verzamelde gegevens op te halen of weer te geven in grafiekformaat;

Leuk om te hebben:

• lichtgewicht en draagbare oplossing:logger moet op batterijen werken;
• gemakkelijk te hanteren en te bedienen in zowel veld- als laboratoriumomstandigheden;
• Desktop of laptop is niet nodig om gegevens te gebruiken en te verzamelen;

Met de bovenstaande vereisten heb je een hulpmiddel om de elektrische circuits van je Segway, auto of boot, kippenbroedmachine, zonnebatterij of kas te testen of af te stemmen.

Architectuur en design

De Raspberry Pi zelf is een computer met één bord, we zullen er een Raspbian Linux-distributie op draaien. We moeten een extra aangepast bord bouwen, dat een analoog-naar-cijferomzetter (ADC), connectoren voor shunts en detectieweerstanden zal hebben , temperatuursensoren, stroomstabilisator en stroomuitvalmelder (we werken op accu's als we in het veld zijn).

Vanuit het oogpunt van connectiviteit is onze datalogger toegankelijk via wifi. We zullen een wifi-dongle in een van de Raspberry Pi USB-poorten plaatsen. De wifi wordt geconfigureerd in HOST-modus, dus in principe kunt u de datalogger op uw telefoon of tablet in de praktijk zien als een "draadloos netwerk". U kunt er verbinding mee maken en toegang krijgen tot de Data Logger via IP. Als u in het lab met Data Logger werkt, kunt u uw Ethernet-kabel in de Raspberry Pi steken en kan de Data Logger dienen als een gratis draadloze router of WiFi-extender.
Zie hardware- en netwerkdiagram hieronder.

Software zal gebaseerd zijn op de veronderstelling dat we een op het netwerk aangesloten datalogger bouwen. We zullen een webgebruikersinterface hebben, zodat alle logboekconfiguraties kunnen worden gemaakt vanuit uw favoriete webbrowser. De verzamelde gegevens worden in realtime op het scherm weergegeven en weergegeven als een reeks grafieken. Als alternatief kan de gebruiker een hele verzameling gegevens downloaden als CSV-bestand en deze analyseren (bijvoorbeeld in MS Excel).

Hierboven ziet u een softwareontwerpdiagram. De ADC die is aangesloten op Raspberry Pi GPIO-poorten, we hebben een manier nodig om ADC te programmeren en de waarden ervan te lezen. We hebben ook een service nodig die de ADC-gegevens van bepaalde poorten over een bepaalde tijdsperiode ophaalt, de configuratie-instellingen opslaat en ophaalt. We zullen de REST-service gebruiken om een ​​gebruiker een gemakkelijke toegang tot de gegevens en configuratie te bieden. De webgebruikersinterface bestaat uit twee schermen:Configuratie (dus interval instellen, poorten selecteren, voorwaarden activeren) en Status (opgehaalde gegevens weergeven en grafieken tekenen, gegevens exporteren).

Voor meer details:Multichannel Professional Data Logger op Raspberry Pi – Deel 1