No ha dicho nada sobre la compatibilidad con su (s) transductor (es) y otros asuntos relacionados con la interfaz. Dado que los dos son igualmente capaces de comunicarse a través de Bluetooth (el Pi-3 tiene Bluetooth incorporado), lo más importante para diferenciar los dos es el consumo de energía, ya que su aplicación es sensible a la energía. El Arduino es un claro ganador allí.
El concepto de “tiempo” podría ser un problema. Si sus mediciones de tiempo son particularmente precisas, es posible que necesite un reloj en tiempo real, y la conexión a eso puede comenzar a afectar la forma en que se conecta a sus transductores. Es posible que tenga que hacer un poco de trabajo para manejar cosas como el tiempo del calendario (horario de verano, años bisiestos, etc.) en un Arduino. El sistema operativo Linux en Pi hará la mayor parte del trabajo pesado por usted.
No ha dicho cuántos datos necesitará almacenar localmente, o si los datos necesitan almacenamiento no volátil. Si planea adquirir una gran cantidad de datos, el uso de almacenamiento no volátil y un sistema de archivos puede ser atractivo. El Pi probablemente gane allí.
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Si su aplicación es solo un registrador de datos, y no tiene que hacer muchos cálculos matemáticos complejos para adquirir los datos, entonces el Arduino probablemente sea lo suficientemente bueno, y el Pi podría ser excesivo. El uso potencial de herramientas matemáticas sofisticadas como Octave o NumPy podría hacer de Pi una buena opción. La disponibilidad inmediata de la compresión de datos para acelerar las transferencias Bluetooth potencialmente grandes también podría hacer que el Pi sea un activo, aunque no es demasiado difícil rodar su propio LZW o una compresión similar.
Habría hecho bien en mencionar algunos problemas específicos como estos, en lugar de dejarnos especular sobre cuáles son sus problemas importantes. Ese es el paso de diseño más básico; identificando los requisitos.