“你能去看一眼制冷机的压力吗？”——这是保罗（Paul）的导师（PI）发给他的常规短信之一。保罗在一间天体物理实验室做系统工程师，博士后身份。被反复催着跑去看表这件事，最终催生了一个开源项目。
他们那台制冷机有个外号，叫“Mountain Dewar”，本质上是一个大圆柱体，用来测试面向太空探测的敏感探测器。实验室最近搬了家，这台设备在闲置多年后重新启用，正在新场地里做测试。
测试的一部分是检漏：他们从 eBay 上淘到一台便宜的真空泵和一批二手真空部件，需要确认这些部件能保住密封。做法是把制冷机抽真空、排掉里面的空气，然后持续监测压力变化。
原来的监测手段相当原始——一个万用表接在压力传感器上，0 到 10V 的读数按手册里的对照表换算成托（Torr）。因为只是个万用表，没有实时压力数据，测试只能周五跑起来，周一再回来看看成没成。
保罗和一位研究生决定顺手摸一摸实验室的能力边界：用实验室里闲置的一块树莓派（Raspberry Pi）做一块电压表 PCB。研究生设计了一块带双通道 ADC 的板子，带电压差分，接到树莓派上就能读出 0 到 12V 的数值。他们意识到监测压力并不是实验室唯一要干的活，于是把这块板子做得足够通用，什么都能测。
板子做好、电压能读了之后，保罗知道还能再往前走一步。他从一块树莓派 4B 的干净系统和新 PCB 起步写软件。这项工作原本打算交给一位可能加入实验室的新本科生，对方最终没能进组，于是他转而试试 GitHub Copilot 在硬件项目上能做到什么程度。
他找到一块 Adafruit 的 OLED 扩展板（bonnet），正好能扣在 PCB 上面，不用接显示器就能快速看到各通道的数值。Copilot 把他读取 ADC 的测试代码变成一个能跑的 OLED 界面，速度快得让他意外；他接着让它加一个带小摇杆和按键的设置菜单，几乎没出岔子。到这里，导师“在制冷机顶上装个表”的要求已经完成了。
但他没停。保罗平时的工作大多围绕时间序列数据，于是选了 TimescaleDB，它原生支持对数据做汇总，查询起来更省事。他把树莓派联网，将设备数据流式传到 TigerData 云端；数据流不大，免费额度完全够用。随后又让 Copilot 搭了一个简单的网页界面，最后整体部署在 Vercel 上。
系统跑起来之后，他还玩了点花样，做了几个彩蛋主题：
- /neo：新粗野主义风格，配色与 Mountain Dewar 呼应
- /neon：霓虹粗野主义
- /nge：赛博军事风，模仿《新世纪福音战士》的视觉
- /98：Windows 98 风格，他自己承认还得再修修
硬件侧的配置是树莓派加 ADS1115（两通道，单端接 A0/A1），再叠一块 Adafruit 128x64 OLED 扩展板。软件功能包括：两个通道的实时数值，按可选公式换算；公式以 .txt 文件提供，第一行是单位，第二行是以 V 为变量的表达式，支持 sqrt、log、ln、log10、log2、exp、abs、sin、cos、tan、asin、acos、atan、pow、min、max、round 等函数和 pi、e 常量，无效文件会被跳过。
屏幕上还有菜单：按 A 键或摇杆进入，上下选择、左右改值、B 键返回。可调项包括每个通道的公式、记录间隔 N 秒、ADC 量程、显示刷新周期和 USB 记录开关，设置保存在 settings.json 里。插上 U 盘后，U 盘里有效的 formulas/*.txt 会被复制到树莓派；USB 记录打开时，读数会写进 U 盘上的 voltmeter_logs 目录，每次插入生成一个新的 CSV 文件。
前端用 Flask、FastAPI 和 Tailwind CSS 做主题，实时数据用 Chart.js 渲染，从 TigerData 取数时借助 time_bucket 和 make_interval。数据库侧的用法包括：读数表按时间分区，树莓派直接写入，断网时在内存里缓冲；time_bucket() 把 1 分钟到 24 小时的图表平均到约 300 个点，保证每个缩放级别都快而可读；last() 用一次查询取回各通道最新值供实时仪表盘使用；连续聚合用一分钟汇总支撑 6 小时以上的图表，与原始数据的偏差在 0.012V 以内；压缩与保留策略则在数据写入一天后压缩、90 天后丢弃。
他存的是原始电压，换算公式在下游应用，这样改公式永远不会污染历史数据。仪表盘通过只读角色连接，另有一个用模拟数据的演示模式，方便分享网站而不暴露真实读数。
回报来得很快。系统上线的第二天，导师让保罗关掉真空泵并汇报压力是否稳得住。他直接把网址发了过去，导师自己就能盯着看，不用他每隔几小时跑一趟。他就这么坐在工位上，看着压力一点点升上去。
这套系统他们决定开源，因为其他实验室很可能有类似需求。PCB 可以按需索取，代码放在 GitHub 上，任何人都能部署到自己实验室里。
热门跟贴