Monitorizare bio: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Bună ziua tuturor, În contextul unui proiect studențesc, ni s-a cerut să publicăm un articol care descrie tot procesul.

Vă vom prezenta apoi cum funcționează sistemul nostru de monitorizare biologică.

Este menit să fie un dispozitiv portabil care permite monitorizarea umidității, temperaturii și luminozității din interiorul unei sere, aici, la Campusul Université Pierre-et-Marie-Curie, din Paris.

Pasul 1: Componente

Senzori de podea: temperatură (Grove 101990019) și umiditate (Grove 101020008)

Senzori de aer: temperatură și umiditate DHT22 (prezent în exteriorul cutiei)

Senzor de luminozitate: Adafruit TSL2561

Microcontroler: STM32L432KC

Energie: baterie (3, 7 V 1050 mAh), celule solare și regulator de tensiune (LiPo Rider Pro 106990008)

Ecran LCD (128X64 ADA326)

Comunicare: modul Sigfox (TD 1208)

Modul Wifi: ESP8266

Pasul 2: Software

Arduino: Această interfață ne-a permis să încărcăm codurile noastre în

microcontrolerul nostru pentru a controla diferitele valori ale senzorilor. Microcontrolerul poate fi programat pentru a analiza și produce semnale electrice, astfel încât să îndeplinească diverse sarcini, cum ar fi automatizarea casei (controlul aparatelor de uz casnic - iluminat, încălzire …), conducerea unui robot, calcul încorporat etc.

Altium Designer: a fost folosit pentru a proiecta PCB-ul cardului nostru electronic pentru a găzdui diferiții noștri senzori.

SolidWorks: SolidWorks este un software de proiectare 3D asistat de computer care rulează pe Windows. Am proiectat o cutie personalizată pentru cardul nostru, diferiții noștri senzori și un afișaj LCD. Fișierele generate sunt trimise la o imprimantă 3D care va produce prototipul nostru.

Pasul 3: Concepție

Primul pas a fost efectuarea diferitelor teste pe

senzori pentru a analiza valorile returnate și în ce format.

Odată ce toate valorile interesante au fost procesate și selectate, am reușit să instanțiem diferiții senzori unul câte unul. Deci, am putea avea o primă prototipare făcută pe un pad Labdec.

Odată ce codurile au fost completate și prototipurile, am putut trece la PCB. Am realizat amprentele diferitelor componente rutând cardul în conformitate cu prototipul nostru.

Am încercat să optimizăm la maximum spațiul; cardul nostru are un diametru de 10cm, care este relativ compact.

Pasul 4: Locuințe

În paralel ne-am proiectat carcasa. A fost mai bine să finalizăm administrarea carcasei și a volumului după finalizarea cardului pentru a avea un rezultat compact care să se potrivească cu forma cardului. Am realizat un hexagon cu ecranul încorporat pe suprafață, pentru a optimiza spațiul

Mai multe fețe pentru a gestiona senzorii de pe carcasă: conectivitate pe partea din față pentru senzorii de exterior: senzorul nostru de umiditate, lumină și temperatură, desigur.

Ne-a permis să limităm la maxim riscurile de umiditate din carcasă

Pasul 5: Optimizarea consumului de energie

Pentru a analiza diferitele surse de consum noi

am folosit o rezistență la șunt (1 ohm)

Așadar, am putea măsura acest lucru: există o putere de vârf de o sută de mA (~ 135 mA) atunci când sistemul nostru comunică și există un consum continuu de senzori și ecran de aproximativ ~ 70mA. După calcul, am estimat o autonomie de 14 ore pentru bateria de 1050mAh.

Soluție:

Gestionarea senzorului prin întreruperi înainte de trimitere

Cea mai impactantă acțiune este economia de verificare, așa că am schimbat frecvența de trimitere, dar am putea pune și o anumită întrerupere.

Pasul 6: Comunicare

Am folosit un modul pentru a comunica cu un tablou de bord:

Actoboard

Sigfox este o rețea care are beneficii uriașe, cum ar fi gama foarte lungă și un consum redus. Cu toate acestea, este obligatoriu să aveți un flux redus de date. (Low Flow Long Range)

Datorită acestei sinergii am dus la o monitorizare în timp real cu date accesibile online

Pasul 7: Rezultate

Aici putem vedea rezultatul muncii noastre realizate în timpul unui semestru. Eram

capabil să combine abilitățile teoretice și practice. Suntem mulțumiți de rezultate; avem un produs destul de bine finisat compact și care îndeplinește specificațiile noastre. Cu toate acestea, avem unele probleme cu comunicarea actoboard, de când am terminat de lipit ultimele componente. WIP!