Био мониторинг: 8 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Здравейте всички, В контекста на студентски проект бяхме помолени да публикуваме статия, описваща целия процес.

След това ще ви представим как работи нашата система за биологичен мониторинг.

Той е предназначен да бъде преносимо устройство, което позволява да се следи влажността, температурата и осветеността в оранжерия, тук в университета Pierre-et-Marie-Curie в Париж.

Стъпка 1: Компоненти

Подови сензори: Температура (Grove 101990019) и Влага (Grove 101020008)

Въздушни сензори: Температура и влага DHT22 (присъства извън кутията)

Сензор за осветеност: Adafruit TSL2561

Микроконтролер: STM32L432KC

Енергия: Батерия (3, 7 V 1050 mAh), Слънчеви клетки и регулатор на напрежението (LiPo Rider Pro 106990008)

LCD екран (128X64 ADA326)

Комуникация: Модул Sigfox (TD 1208)

Wifi модул: ESP8266

Стъпка 2: Софтуер

Arduino: Този интерфейс ни позволи да качим нашите кодове в

нашия микроконтролер за управление на различните стойности на сензорите. Микроконтролерът може да бъде програмиран да анализира и произвежда електрически сигнали, така че да изпълнява различни задачи като домашна автоматизация (управление на домакински уреди - осветление, отопление …), шофиране на робот, вградени изчисления и др.

Altium Designer: Използва се за проектиране на печатната платка на нашата електронна карта, за да побере нашите различни сензори.

SolidWorks: SolidWorks е 3D софтуер за компютърно проектиране, работещ под Windows. Ние проектирахме персонализирана кутия за нашата карта, нашите различни сензори и LCD дисплей. Генерираните файлове се изпращат до 3D принтер, който ще произведе нашия прототип.

Стъпка 3: Зачеване

Първата стъпка беше да се извършат различни тестове на

сензори за анализ на върнатите ни стойности и в какъв формат.

След като всички интересни стойности бяха обработени и избрани, успяхме да инсталираме различните сензори един по един. Така че можем да направим първо прототипиране на подложка Labdec.

След като кодовете бяха завършени и прототипиране, ние можем да преминем към печатна платка. Направихме пръстови отпечатъци на различните компоненти, насочващи картата според нашия прототип.

Опитахме се да оптимизираме пространството максимално; нашата карта е с диаметър 10 см, което е сравнително компактно.

Стъпка 4: Жилища

Паралелно проектирахме нашия случай. Беше по -добре да финализирате нашия случай и управление на обема след завършване на картата, за да получите компактен резултат, съответстващ на формата на картата. Направихме шестоъгълник с екрана, вграден в повърхността, твърде оптимизиращ пространството

Множество лица за управление на сензорите на кутията: Свързване отпред за външни сензори: Разбира се и нашият сензор за влажност, светлина и температура.

Това ни позволи да ограничим максимално риска от влажност в корпуса

Стъпка 5: Оптимизиране на потреблението на енергия

За да анализираме различните източници на потребление, ние

сте използвали съпротивление при шунтиране (1 ом)

Така че можем да измерим това: има пикова мощност от сто mA (~ 135 mA), когато нашата система комуникира и има непрекъсната консумация на сензори и на екрана около ~ 70mA. След изчислението сме изчислили автономност от 14 часа за батерията от 1050mAh.

Решение:

Управление на сензора чрез прекъсвания преди изпращане

Най -въздействащото действие е икономията на скрота, така че сме променили честотата на изпращане, но също така бихме могли да направим известно прекъсване.

Стъпка 6: Комуникация

Използвахме модул за комуникация с табло за управление:

Actoboard

Sigfox е мрежа, която има огромни предимства като много дълъг диапазон и ниска консумация. Въпреки това е задължително да има нисък поток от данни. (Low Flow Long Range)

Благодарение на това взаимодействие постигнахме мониторинг в реално време с достъпни данни онлайн

Стъпка 7: Резултати

Тук можем да видим резултата от нашата работа, извършена през семестър. Ние бяхме

способни да комбинират теоретични и практически умения. Доволни сме от резултатите; имаме доста добре завършен продукт компактен и отговарящ на нашите спецификации. Въпреки това имаме някои проблеми с комуникацията с актовата дъска, тъй като приключихме запояването на последните компоненти. WIP!