Een Multikanaal Datalogger Bouwen Met Raspberry Pi – Deel 1: Vereisten & Architectuur

Voor de volledige build, zie Deel 2 (hardware) en Deel 3 (software). In dit artikel schetsen we de kernconcepten achter een multikanaal datalogger die spanning, stroom en temperatuur meet bij configureerbare intervallen.

Het doel is te demonstreren dat een Raspberry Pi kan overgaan van een educatief speelgoed tot een robuust, veld-klaar instrument capabel van het hanteren van professionele meetopdrachten. Volgens Wikipedia is een datalogger "een elektronisch apparaat dat data over tijd opneemt, of in relatie tot locatie, ofwel met een ingebouwd instrument of sensor of via externe instrumenten en sensoren."

Systeemvereisten

Als veld- of service-engineer heb je een apparaat nodig dat de volgende mogelijkheden biedt:

• Acht temperatuuringangen dekkend 0–260°C (32–500°F)
• Acht veelzijdige ingangen die ofwel spanning (30mV–30V, ±2mV nauwkeurigheid) ofwel stroom (10mA–500A) kunnen meten
• Configureerbaar bemonsteringsinterval van 1s tot 60s
• Persistente configuratieopslag over herstarts heen
• Intuïtieve data-opvraag en grafische weergave

Gewenste features:

• Batterij-gevoed, lichtgewicht en draagbaar
• Operationeel in zowel veld- als laboratoriumomgevingen
• Geen afhankelijkheid van een externe desktop of laptop voor data-acquisitie

Deze specificaties maken een breed scala aan toepassingen mogelijk – van het tunen van elektrische voertuigcircuits en het monitoren van broedkasten tot het beoordelen van zonne-accu's en kascondities.

Architectuur & Ontwerp Overzicht

Het kernplatform is een Raspberry Pi met Raspbian Linux. We zullen het uitbreiden met een custom carrier-bord dat een ADC, shunt-connectors, temperatuursensoren, een spanningstabilisator en een stroomstoring-notifier host om batterij-operatie te ondersteunen.

Connectiviteit is Wi-Fi-gebaseerd. Een USB Wi-Fi-dongle wordt geconfigureerd in AP (host)-modus, waardoor de logger verschijnt als een netwerk-toegangspunt op elke telefoon of tablet. In laboratoriumomgevingen kan een Ethernet-kabel de Pi omtoveren in een gratis Wi-Fi-router of extender.

Software-architectuur richt zich op een web-gebaseerde UI. Gebruikers kunnen log-intervallen configureren, kanalen selecteren en trigger-condities instellen via een browser. Real-time data verschijnt als dynamische grafieken, terwijl volledige datasets geëxporteerd kunnen worden als CSV voor externe analyse (bijv. Excel).

Kerncomponenten omvatten:

• ADC geïnterfaceerd via GPIO voor hoge-precisie metingen
• Een achtergrondservice die de ADC op door de gebruiker gedefinieerde intervallen peilt, ruwe data opslaat en configuratie-persistentie beheert
• Een RESTful API die configuratie- en data-eindpunten blootlegt voor de web-UI
• Twee primaire UI-schermen: Configuratie (parameters instellen) en Status (data, grafieken en export-opties bekijken)

Voor diepere inzichten, raadpleeg Deel 1 van de "Multikanaal Professionele Datalogger op Raspberry Pi" serie.