Raspberry Piマルチチャネルデータロガー構築 – パート1:要件 & アーキテクチャ
完全ビルドはパート2(ハードウェア)、パート3(ソフトウェア)参照。本記事では、設定可能間隔で電圧、電流、温度を記録するマルチチャネルデータロガーの核心概念を概説。
目標は、Raspberry Piが教育用玩具から、プロフェッショナル測定タスク対応可能な堅牢フィールド対応機器へ移行可能なことを実証すること。Wikipediaによればデータロガーとは「内蔵計器/センサーまたは外部計器/センサー経由で、時間経過または位置関連でデータを記録する電子デバイス」。
システム要件
フィールド/サービスエンジニアとして、以下能力を備えたデバイス必要:
- 0–260°C(32–500°F)カバー8温度入力
- 電圧(30mV–30V、±2mV精度)または電流(10mA–500A)測定可能な8汎用入力
- 1秒–60秒設定可能サンプリング間隔
- 再起動後も持続する設定ストレージ
- 直感的データ取得とグラフィカル表現
望ましい機能:
- バッテリー駆動、軽量、ポータブル
- フィールドとラボ両環境で動作
- データ取得に外部デスクトップ/ラップトップ非依存
これら仕様で、EV回路チューニング、孵化器監視、ソーラーバッテリー評価、温室条件監視等幅広い用途対応可能。
アーキテクチャ & 設計概要
コアプラットフォームはRaspbian Linux稼働Raspberry Pi。カスタムキャリアボードでADC、シャントコネクター、温度センサー、電源スタビライザー、バッテリー動作サポート用電源障害通知機能を拡張。
接続性はWi-Fiベース。USB Wi-FiドングルをAP(ホスト)モード設定、ロガーを任意スマホ/タブレットでネットワークアクセスポイントとして出現。ラボ設定ではEthernetケーブルでPiをフリーWi-Fiルーター/エクステンダー化。
ソフトウェアアーキテクチャはWebベースUI中心。ブラウザでログ間隔設定、チャネル選択、トリガー条件設定可能。リアルタイムデータ動的グラフ表示、フルデータセットCSVエクスポートで外部解析(Excel等)対応。
主要コンポーネント:
- GPIOインターフェースADCで高精度読み取り
- ユーザー定義間隔でADCポーリング、生データ格納、設定持続管理するバックグラウンドサービス
- Web UI向け設定・データエンドポイント公開RESTful API
- 2主要画面:設定(パラメータ設定)とステータス(データ、グラフ、エクスポートオプション表示)
詳細:「Raspberry Piマルチチャネルプロフェッショナルデータロガー」シリーズ パート1参照。
製造プロセス
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