Bio Monitoring: 8 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

Cześć wszystkim, W ramach projektu studenckiego poproszono nas o opublikowanie artykułu opisującego cały proces.

Następnie przedstawimy Ci, jak działa nasz system biomonitoringu.

Ma być przenośnym urządzeniem pozwalającym na monitorowanie wilgotności, temperatury i natężenia światła wewnątrz szklarni, tutaj na kampusie Université Pierre-et-Marie-Curie w Paryżu.

Krok 1: Komponenty

Czujniki podłogowe: Temperatura (Grove 101990019) i Wilgotność (Grove 101020008)

Czujniki powietrza: Temperatura i wilgotność DHT22 (obecne poza pudełkiem)

Czujnik jasności: Adafruit TSL2561

Mikrokontroler: STM32L432KC

Energia: bateria (3, 7 V 1050 mAh), ogniwa słoneczne i regulator napięcia (LiPo Rider Pro 106990008)

Ekran LCD (128X64 ADA326)

Komunikacja: moduł Sigfox (TD 1208)

Moduł Wifi: ESP8266

Krok 2: Oprogramowanie

Arduino: Ten interfejs pozwolił nam przesłać nasze kody do

nasz mikrokontroler do sterowania różnymi wartościami czujników. Mikrokontroler można zaprogramować do analizy i wytwarzania sygnałów elektrycznych, aby wykonywać różne zadania, takie jak automatyka domowa (sterowanie sprzętem AGD - oświetleniem, ogrzewaniem…), sterowanie robotem, przetwarzanie wbudowane itp.

Altium Designer: Został użyty do zaprojektowania płytki drukowanej naszej karty elektronicznej, aby pomieścić różne czujniki.

SolidWorks: SolidWorks to oprogramowanie do komputerowego wspomagania projektowania 3D działające w systemie Windows. Zaprojektowaliśmy niestandardowe pudełko na naszą kartę, nasze różne czujniki i wyświetlacz LCD. Wygenerowane pliki przesyłamy do drukarki 3D, która wyprodukuje nasz prototyp.

Krok 3: Poczęcie

Pierwszym krokiem było wykonanie różnych testów na

czujniki do analizy zwracanych nam wartości i w jakim formacie.

Po przetworzeniu i wybraniu wszystkich interesujących wartości byliśmy w stanie utworzyć instancję różnych czujników jeden po drugim. Więc moglibyśmy zrobić pierwsze prototypowanie na pad Labdec.

Gdy kody zostały ukończone i prototypowanie, mogliśmy przejść na PCB. Wykonaliśmy odciski palców różnych komponentów kierujących kartę zgodnie z naszym prototypem.

Staraliśmy się maksymalnie zoptymalizować przestrzeń; nasza karta ma średnicę 10 cm, która jest stosunkowo zwarta.

Krok 4: Mieszkanie

Równolegle zaprojektowaliśmy naszą walizkę. Lepiej było sfinalizować naszą sprawę i zarządzanie wolumenem po skompletowaniu karty, aby uzyskać zwarty wynik pasujący do kształtu karty. Zrobiliśmy sześciokąt z ekranem osadzonym na powierzchni, aby zoptymalizować przestrzeń

Wiele twarzy do zarządzania czujnikami na obudowie: Łączność z przodu dla czujników zewnętrznych: oczywiście nasz czujnik wilgotności, światła i temperatury.

Pozwoliło to na maksymalne ograniczenie zagrożeń związanych z wilgocią w obudowie

Krok 5: Optymalizacja zużycia energii

Aby przeanalizować różne źródła konsumpcji, my

użyto rezystancji bocznikowej (1 ohm)

Moglibyśmy więc to zmierzyć: gdy nasz system się komunikuje, występuje moc szczytowa rzędu stu mA (~135 mA) i jest ciągły pobór czujników i ekranu około ~70mA. Po obliczeniach oszacowaliśmy autonomię na 14 godzin dla naszej baterii 1050 mAh.

Rozwiązanie:

Zarządzanie czujnikiem przez przerwania przed wysłaniem

Najbardziej wpływową akcją jest ekonomia scrutacji, więc zmieniliśmy częstotliwość wysyłania, ale możemy również wprowadzić pewne przerwy.

Krok 6: Komunikacja

Wykorzystaliśmy moduł do komunikacji z Dashboardem:

Płyta kartonowa

Sigfox to sieć, która ma ogromne zalety, takie jak bardzo długi zasięg i niskie zużycie. Jednak obowiązkowy jest niski przepływ danych. (Low Flow Long Range)

Dzięki tej synergii uzyskaliśmy Monitoring w Czasie Rzeczywistym z dostępnymi danymi online

Krok 7: Wyniki

Tutaj możemy zobaczyć efekt naszej pracy wykonanej w ciągu semestru. Byliśmy

potrafi łączyć umiejętności teoretyczne i praktyczne. Jesteśmy zadowoleni z wyników; mamy całkiem dobrze wykończony produkt, kompaktowy i spełniający nasze specyfikacje. Chociaż mamy pewne problemy z komunikacją Actoboard, odkąd zakończyliśmy lutowanie ostatnich komponentów. WIP!