Monitoreo biológico: 8 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57

Hola, todos, En el contexto de un proyecto de un estudiante, se nos pidió publicar un artículo que describiera todo el proceso.

Luego le presentaremos cómo funciona nuestro sistema de monitoreo biológico.

Está destinado a ser un dispositivo portátil que permita controlar la humedad, la temperatura y la luminosidad dentro de un invernadero, aquí en el Campus de la Université Pierre-et-Marie-Curie, en París.

Paso 1: componentes

Sensores de suelo: temperatura (Grove 101990019) y humedad (Grove 101020008)

Sensores de aire: temperatura y humedad DHT22 (presente fuera de la caja)

Sensor de luminosidad: Adafruit TSL2561

Microcontrolador: STM32L432KC

Energía: Batería (3, 7 V 1050 mAh), células solares y regulador de voltaje (LiPo Rider Pro 106990008)

Pantalla LCD (128X64 ADA326)

Comunicación: módulo Sigfox (TD 1208)

Módulo Wifi: ESP8266

Paso 2: software

Arduino: esta interfaz nos permitió cargar nuestros códigos en

nuestro microcontrolador para controlar los diferentes valores de los sensores. El microcontrolador se puede programar para analizar y producir señales eléctricas, de modo que realice diversas tareas como la domótica (control de electrodomésticos - iluminación, calefacción …), conducción de un robot, informática embebida, etc.

Altium Designer: se utilizó para diseñar el PCB de nuestra tarjeta electrónica para acomodar nuestros diversos sensores.

SolidWorks: SolidWorks es un software de diseño asistido por computadora en 3D que se ejecuta en Windows. Diseñamos una caja personalizada para nuestra tarjeta, nuestros diversos sensores y una pantalla LCD. Los archivos generados se envían a una impresora 3D que fabricará nuestro prototipo.

Paso 3: concepción

El primer paso fue realizar varias pruebas en el

sensores para analizar los valores que nos devuelven y en qué formato.

Una vez que se procesaron y seleccionaron todos los valores interesantes, pudimos instanciar los diferentes sensores uno por uno. Entonces podríamos hacer un primer prototipo en un pad Labdec.

Una vez que se completaron los códigos y se hicieron los prototipos, pudimos cambiar a la PCB. Hicimos las huellas dactilares de los diversos componentes que enrutan la tarjeta de acuerdo con nuestro prototipo.

Hemos intentado optimizar el espacio al máximo; nuestra tarjeta tiene 10 cm de diámetro, lo que es relativamente compacto.

Paso 4: Vivienda

Paralelamente diseñamos nuestro caso. Fue mejor para nosotros finalizar nuestra gestión de casos y volumen después de completar la tarjeta para tener un resultado compacto que coincida con la forma de la tarjeta. Hicimos un hexágono con la pantalla incrustada en la superficie para optimizar el espacio.

Varias caras para gestionar los sensores en la carcasa: Conectividad en la parte frontal para sensores exteriores: Nuestro sensor de humedad, luz y temperatura también, por supuesto.

Nos permitió limitar al máximo los riesgos de humedad en la vivienda reducidos

Paso 5: Optimización del consumo energético

Para analizar las diferentes fuentes de consumo

han utilizado una resistencia de derivación (1 ohmio)

Entonces podríamos haber medido eso: hay una potencia máxima de cien mA (~ 135 mA) cuando nuestro sistema se comunica y hay un consumo continuo de sensores y la pantalla de aproximadamente ~ 70 mA. Después del cálculo, hemos estimado una autonomía de 14 horas para nuestra batería de 1050 mAh.

Solucion:

Gestión de sensores por interrupciones antes de enviar

La acción más impactante es la economía de escrutinio por lo que hemos cambiado la frecuencia de envío pero también podríamos poner alguna interrupción.

Paso 6: comunicación

Usamos un módulo para comunicarnos con un Tablero:

Actoboard

Sigfox es una red que tiene enormes beneficios, como un rango muy largo y un bajo consumo. Sin embargo, es obligatorio tener un flujo de datos bajo (flujo bajo y largo alcance).

Gracias a esta sinergia obtuvimos un Monitoreo en Tiempo Real con datos accesibles en línea

Paso 7: resultados

Aquí podemos ver el resultado de nuestro trabajo realizado durante un semestre. Éramos

capaz de combinar habilidades teóricas y prácticas. Estamos contentos con los resultados; tenemos un producto compacto bastante bien terminado y que cumple con nuestras especificaciones. Sin embargo, estamos teniendo algunos problemas con la comunicación del actoboard desde que terminamos de soldar los últimos componentes. WIP!