Monitoratge biològic: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Hola a tothom, En el context d’un projecte estudiantil, se’ns va demanar que publiquéssim un article que descrivís tot el procés.

A continuació, us presentarem com funciona el nostre sistema de monitorització biològica.

Es tracta d’un dispositiu portàtil que permet controlar la humitat, la temperatura i la lluminositat a l’interior d’un hivernacle, aquí al Campus Université Pierre-et-Marie-Curie, a París.

Pas 1: components

Sensors de sòl: temperatura (Grove 101990019) i humitat (Grove 101020008)

Sensors d'aire: temperatura i humitat DHT22 (presents fora de la caixa)

Sensor de lluminositat: Adafruit TSL2561

Microcontrolador: STM32L432KC

Energia: bateria (3, 7 V 1050 mAh), cèl·lules solars i regulador de tensió (LiPo Rider Pro 106990008)

Pantalla LCD (128X64 ADA326)

Comunicació: mòdul Sigfox (TD 1208)

Mòdul Wifi: ESP8266

Pas 2: programari

Arduino: aquesta interfície ens permet penjar els nostres codis a

el nostre microcontrolador per controlar els diferents valors dels sensors. El microcontrolador es pot programar per analitzar i produir senyals elèctrics, per tal de realitzar diverses tasques com la domòtica (control d’aparells domèstics - il·luminació, calefacció …), conduir un robot, informàtica integrada, etc.

Dissenyador Altium: es va utilitzar per dissenyar el PCB de la nostra targeta electrònica per acomodar els nostres diversos sensors.

SolidWorks: SolidWorks és un programari de disseny assistit per ordinador en 3D que s’executa a Windows. Hem dissenyat una caixa personalitzada per a la nostra targeta, els nostres diversos sensors i una pantalla LCD. Els fitxers generats s’envien a una impressora 3D que fabricarà el nostre prototip.

Pas 3: Concepció

El primer pas va ser realitzar diverses proves al

sensors per analitzar els valors que ens retornen i en quin format.

Un cop processats i seleccionats tots els valors interessants, vam poder instanciar els diferents sensors un per un. Per tant, podríem fer un primer prototipat en un pad Labdec.

Un cop es van completar els codis i vam fer prototips, vam canviar al PCB. Vam fer les empremtes digitals dels diferents components encaminant la targeta segons el nostre prototip.

Hem intentat optimitzar al màxim l’espai; la nostra targeta fa 10 cm de diàmetre i és relativament compacta.

Pas 4: Habitatge

Paral·lelament vam dissenyar el nostre cas. És millor finalitzar la gestió de casos i volum després de completar la targeta per obtenir un resultat compacte que coincideixi amb la forma de la targeta. Vam fer un hexàgon amb la pantalla incrustada a la superfície per optimitzar l’espai

Múltiples cares per gestionar els sensors de la caixa: connectivitat a la part davantera per als sensors exteriors: el nostre sensor d'humitat, llum i temperatura també, per descomptat.

Ens va permetre limitar al màxim els riscos d’humitat a l’habitatge

Pas 5: Optimització del consum d'energia

Analitzar les diferents fonts de consum

han utilitzat una resistència de derivació (1 ohm)

Per tant, podríem mesurar-ho: hi ha una potència màxima de cent mA (~ 135 mA) quan el nostre sistema es comunica i hi ha un consum continu de sensors i la pantalla d’uns 70 mA. Després del càlcul, hem estimat una autonomia de 14 hores per a una bateria de 1050 mAh.

Solució:

Gestió del sensor per interrupcions abans de l'enviament

L'acció més impactant és l'economia de control, de manera que hem canviat la freqüència d'enviament, però també podríem posar alguna interrupció.

Pas 6: Comunicació

Hem utilitzat un mòdul per comunicar-nos amb un tauler:

Actoboard

Sigfox és una xarxa que té enormes avantatges, com ara un rang molt llarg i un baix consum. Tanmateix, és obligatori tenir un flux de dades baix (baix flux de llarg abast)

Gràcies a aquesta sinergia vam donar lloc a un seguiment en temps real amb dades accessibles en línia

Pas 7: Resultats

Aquí podem veure el resultat del nostre treball realitzat durant un semestre. Nosaltres estàvem

capaç de combinar habilitats teòriques i pràctiques. Estem contents dels resultats; tenim un producte bastant ben acabat compacte i que compleix les nostres especificacions. Tot i això, tenim problemes amb la comunicació actoboard des que hem acabat de soldar els darrers components. WIP!