Raspberry Pi 上的多通道专业数据记录器 – 第 1 部分

硬件见第 2 部分，软件实现见第 3 部分。

在本系列文章中，我将解释如何构建一个多通道数据记录器，能够在指定的时间间隔内收集电压、电流和温度测量值。

我们的另一个目标是证明 Raspberry Pi 不仅是在学校促进基本计算机技能教学的好工具，而且是能够处理专业任务的严肃工具。
维基百科中的“数据记录器”定义：“A数据记录器是一种电子设备，可通过内置仪器或传感器或通过外部仪器和传感器记录随时间或与位置相关的数据。

要求

首先明确一下我们的要求。作为现场/服务工程师，我希望：

8 个输入端口，可测量 0 到 260 C（约 32…500 F）范围内的温度；
8 个输入端口，用于测量电压 (30mV … 30V, +/- 2mV) 或电流 (10mA … 500A)；
时间测量间隔（1 ... 60 秒）；
一种在重启之间配置数据记录器和存储配置参数的简单方法；
一种检索收集到的数据或以图形格式表示数据的直观方式；

应有尽有：

轻巧便携的解决方案：记录器应使用电池供电；
易于在现场或实验室条件下处理和操作；
不需要台式机或笔记本电脑来操作和收集数据；

上述要求将使您有一个工具来测试或调整您的 Segway、汽车或船电路、鸡孵化器、太阳能电池或温室。

建筑与设计

Raspberry Pi 本身是一台单板计算机，我们将在其上运行 Raspbian Linux 发行版。我们需要构建一个额外的定制板，其中包含一个模数转换器 (ADC)、分流器和传感电阻器的连接器，温度传感器，电源稳定器和停电通知器（我们在田间工作时在蓄电池上运行）。

从连接性的角度来看——我们的数据记录器可以通过 WiFi 访问。我们将在其中一个 Raspberry Pi USB 端口中放置一个 WiFi 加密狗。 WiFi 将配置为 HOST 模式，因此基本上在现场条件下，您可以将手机或平板电脑上的数据记录器视为“无线网络”。您可以连接到它并通过 IP 访问数据记录器。如果您在实验室使用 Data Logger，您可以将以太网电缆插入 Raspberry Pi，Data Logger 可以用作免费无线路由器或 WiFi 扩展器。
请参阅下面的硬件和网络图。

软件将基于我们构建联网数据记录器的假设。我们将有一个网络用户界面，因此所有日志配置都可以通过您最喜欢的网络浏览器进行。采集到的数据将实时输出在屏幕上，并以一组图形表示。或者，用户可以将整个收集的数据集下载为 CSV 文件并对其进行分析（例如在 MS Excel 中）。

上图是软件设计图。 ADC 连接到 Raspberry Pi GPIO 端口，我们需要一种方法来编程 ADC 并读取其值。我们还需要一个服务，它将在指定的时间段内从指定的端口检索 ADC 数据，存储和检索配置设置。我们将使用 REST 服务为用户提供对数据和配置的轻松访问。 Web 用户界面由两个屏幕组成：配置（设置间隔、选择端口、触发条件）和状态（显示检索数据并绘制图形、导出数据）。

有关更多详细信息：Raspberry Pi 上的多通道专业数据记录器 - 第 1 部分

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