Enregistreur de données professionnel multicanal sur Raspberry Pi – Partie 1

Voir la partie 2 pour le matériel et la partie 3 pour la mise en œuvre du logiciel.

Dans cette série d'articles, j'expliquerai comment construire un enregistreur de données multicanal, capable de collecter des mesures de tension, de courant et de température sur les intervalles de temps spécifiés.

Notre objectif alternatif est de prouver que Raspberry Pi n'est pas seulement un bel outil pour promouvoir l'enseignement des compétences informatiques de base à l'école, mais un instrument sérieux capable de gérer des tâches professionnelles. L'enregistreur de données est un appareil électronique qui enregistre des données dans le temps, ou en relation avec l'emplacement, soit avec un instrument ou un capteur intégré, soit via des instruments et des capteurs externes".

Exigences

Précisons d'abord nos exigences. En tant qu'ingénieur de terrain/de service, je souhaite avoir :

• 8 ports d'entrée pouvant mesurer la température dans des plages de 0 à 260 C (environ 32 à 500 F) ;
• 8 ports d'entrée pour mesurer la tension (30 mV à 30 V, +/- 2 mV) ou le courant (10 mA à 500 A );
• intervalle de mesure du temps (1 … 60 s) ;
• un moyen simple de configurer l'enregistreur de données et de stocker les paramètres de configuration entre les redémarrages ;
• un moyen intuitif de récupérer les données collectées ou de les représenter sous forme de graphique ;

Agréables à avoir :

• solution légère et portable :l'enregistreur doit fonctionner sur piles ;
• facile à manipuler et à utiliser sur le terrain ou dans des conditions de laboratoire ;
• Un ordinateur de bureau ou portable n'est pas nécessaire pour faire fonctionner et collecter des données ;

Les exigences ci-dessus vous permettraient d'avoir un outil pour tester ou régler vos circuits électriques Segway, voiture ou bateau, incubateur de poulet, batterie solaire ou serre.

Architecture et conception

Le Raspberry Pi lui-même est un ordinateur à carte unique, nous exécuterons une distribution Linux Raspbian dessus. Nous devons construire une carte personnalisée supplémentaire, qui aura un convertisseur analogique-numérique (ADC), des connecteurs pour les shunts et des résistances de détection , capteurs de température, stabilisateur de puissance et notificateur de panne de courant (nous utilisons des accumulateurs lorsque nous sommes dans les champs).

Du point de vue de la connectivité, notre enregistreur de données sera accessible via WiFi. Nous allons mettre un dongle WiFi dans l'un des ports USB du Raspberry Pi. Le WiFi sera configuré en mode HOST, donc en gros, dans des conditions de terrain, vous pouvez voir l'enregistreur de données sur votre téléphone ou votre tablette comme un « réseau sans fil ». Vous pouvez vous y connecter et accéder au Data Logger par IP. Si vous travaillez avec l'enregistreur de données en laboratoire, vous pouvez brancher votre câble Ethernet sur le Raspberry Pi et l'enregistreur de données peut servir de routeur sans fil gratuit ou d'extension WiFi.
Voir le schéma du matériel et du réseau ci-dessous.

Le logiciel sera basé sur l'hypothèse que nous construisons un enregistreur de données connecté au réseau. Nous aurons une interface utilisateur Web, de sorte que toute la configuration de la journalisation peut être effectuée à partir de votre navigateur Web préféré. Les données collectées seront affichées à l'écran en temps réel et représentées sous la forme d'un ensemble de graphiques. Alternativement, l'utilisateur aura la possibilité de télécharger un ensemble complet de données collectées sous forme de fichier CSV et de l'analyser (par exemple dans MS Excel).

Ci-dessus se trouve un diagramme de conception de logiciel. L'ADC connecté aux ports GPIO du Raspberry Pi, nous avons besoin d'un moyen de programmer l'ADC et de lire ses valeurs. Nous avons également besoin d'un service qui récupérera les données ADC à partir de ports spécifiés sur une période de temps spécifiée, stockera et récupérera les paramètres de configuration. Nous utiliserons le service REST pour fournir à un utilisateur un accès facile aux données et à la configuration. L'interface utilisateur Web se compose de deux écrans :Configuration (donc définir l'intervalle, sélectionner les ports, conditions de déclenchement) et État (afficher les données récupérées et tracer des graphiques, exporter les données).

Pour plus de détails :Enregistreur de données professionnel multicanal sur Raspberry Pi - Partie 1