Rasdaq

Rasdaq

Ibland vill man kunna “spela in” flera analoga signaler med hög bandbredd för att senare kunna studera och räkna på dom i t.ex Matlab. Ett sådant fall var när doktorander vid instutionen för datavetenskap ville mäta strömförbrukningen i datorer och smartphones för att utvärdera energieffektiviteten hos olika grafikalgoritmer. För detta ändamål utvecklade medlemmar vid ETF ett par specialiserade mätlösningar, varav Rasdaq (Raspberry Pi Data Aquisition) utgör andra generationens datainsamlingsmojt.

Vad den svarta lådan i praktiken gör är att sampla 8 analoga kanaler (±12 V) i 16 bitars upplösning i upp till 500 kHz. Lite vassare än ett vanligt ljudkort, alltså. Insamligen styrs och data hämtas ut via SSH över Ethernet, eventuellt i realtid.

För att lyckas med detta utvecklades ett särskilt dotterkort till en Raspberry Pi, försedd med en fin/dyr AD-omvandlare, ingångssteg med förstärkare och filter, mikrokontroller för timing samt realtidsklocka. På RPi:n körs ett specialiserat Linux-system, med egenutvecklad kerneldrivrutin som sköter dataöverföringen från dotterkortet. (Notera att effektiv överföringshastighet från ADC:n vid topprestanda är 500 kHz * 8 kanaler * 16 bitar = 64 Mbps)

Detta lilla kraftpaket kapslades i en stabil låda av anodiserad aluminium, framställd med föreningens CNC-fräs.

Som analoga ingångssteg för strömmätning utvecklades även två moduler, en med shuntmotstånd och en med hallsensor, som pluggas direkt i kontakterna på lådans ovansida. Dessa översätter uppmätt ström till spänning med en känd skalfaktor.

Rasdaq på insidan

Resultaten av en tidigare mätlösning kan betraktas här: http://fileadmin.cs.lth.se/graphics/research/papers/2012/power/.
Notera särskilt graferna i slutet av dokumentet, där man kan se strömförbrukningen under renderingen av en enskild frame.

Källkod och ritningar

Allt designmaterial finns på ETF:s GitHub:
Hårdvara, firmware, kernelmodul, userspace-verktyg
Buildroot