21、树莓派模拟数据采集、记录与可视化

树莓派模拟数据采集、记录与可视化

1. 电位器电路原理

模块采用了一种被称为电位器的电路。顶部的电阻与底部传感器提供的电阻相平衡，从而提供一个介于 VCC 和 GND 之间的电压。电位器的输出电压（Vout）计算公式如下：
- (R_t) 和 (R_b) 分别是顶部和底部的电阻值。
- (V_{CC}) 是电源电压。

模块中的电位器有 10k 欧姆的电阻，根据调节器的位置在顶部和底部之间分配。例如，在中间位置，两侧各有 5k 欧姆，输出电压为 1.65V；顺时针旋转四分之一时，分别为 2.5k 欧姆和 7.5k 欧姆，产生 0.825V 的输出电压。

对于更敏感的电路，可以使用更复杂的电路，如惠斯通电桥（可检测电阻的微小变化），或者使用基于读数输出模拟电压的专用传感器（如 TMP36 温度传感器）。PCF891 还支持差分输入模式，可将一个通道与另一个通道的输入进行比较。

2. 使用模数转换器读取模拟数据

I2CTools 对于在命令行调试 I2C 设备非常有用，但在 Python 中使用并不实际，因为它速度慢且需要大量开销。幸运的是，有几个 Python 库提供 I2C 支持，可高效地与连接的设备进行通信。

我们将使用这样的库创建一个 Python 模块，以便快速轻松地从 ADC 设备获取数据并在程序中使用。该模块的设计使得其他硬件或数据源可以替代它，而不影响其余示例。

3. 准备工作

要使用 Python 3 通过 I2C 总线，我们将使用 Gordon Henderson 的 wiringPi2。安装 wiringPi2 的最简单方法是使用 Pyt