Bio monitorování: 8 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Ahoj všichni, V souvislosti se studentským projektem jsme byli požádáni o zveřejnění článku popisujícího celý proces.

Poté vám představíme, jak funguje náš bio monitorovací systém.

Má to být přenosné zařízení, které umožňuje monitorovat vlhkost, teplotu a svítivost uvnitř skleníku, zde v kampusu Université Pierre-et-Marie-Curie v Paříži.

Krok 1: Součásti

Podlahové senzory: Teplota (Grove 101990019) a Vlhkost (Grove 101020008)

Senzory vzduchu: Teplota a vlhkost DHT22 (k dispozici mimo krabici)

Světelný senzor: Adafruit TSL2561

Mikrokontrolér: STM32L432KC

Energie: baterie (3, 7 V, 1050 mAh), solární články a regulátor napětí (LiPo Rider Pro 106990008)

LCD obrazovka (128X64 ADA326)

Komunikace: modul Sigfox (TD 1208)

Wifi modul: ESP8266

Krok 2: Software

Arduino: Toto rozhraní nám umožnilo nahrát naše kódy do

náš mikrokontrolér pro ovládání různých hodnot senzorů. Mikrokontrolér lze naprogramovat tak, aby analyzoval a produkoval elektrické signály, aby mohl provádět různé úkoly, jako je domácí automatizace (ovládání domácích spotřebičů - osvětlení, topení …), řízení robota, vestavěné počítače atd.

Altium Designer: Byl použit k návrhu desky plošných spojů naší elektronické karty pro umístění různých senzorů.

SolidWorks: SolidWorks je 3D počítačem podporovaný návrhový software, který běží na Windows. Navrhli jsme vlastní krabici pro naši kartu, naše různá čidla a LCD displej. Vygenerované soubory jsou odeslány na 3D tiskárnu, která vyrobí náš prototyp.

Krok 3: Početí

Prvním krokem bylo provedení různých testů na

senzory pro analýzu hodnot, které nám byly vráceny a v jakém formátu.

Jakmile byly zpracovány a vybrány všechny zajímavé hodnoty, byli jsme schopni vytvořit instanci různých senzorů jeden po druhém. Mohli jsme tedy nechat udělat první prototyp na podložce Labdec.

Jakmile byly kódy dokončeny a prototypovány, mohli jsme přejít na PCB. Podle našeho prototypu jsme vytvořili otisky prstů různých komponent směrujících kartu.

Pokusili jsme se prostor optimalizovat na maximum; naše karta má průměr 10 cm, což je relativně kompaktní.

Krok 4: Bydlení

Souběžně jsme navrhli náš případ. Bylo pro nás lepší dokončit správu případů a svazků po dokončení karty, abychom měli kompaktní výsledek odpovídající tvaru karty. Udělali jsme šestiúhelník s obrazovkou vloženou na povrchu, aby optimalizoval prostor

Více tváří pro správu senzorů na pouzdře: Konektivita na přední straně pro venkovní senzory: Naše senzory vlhkosti, světla a teploty samozřejmě také.

Umožnilo nám to omezit rizika vlhkosti v krytu snížená na maximum

Krok 5: Optimalizace spotřeby energie

Analyzovat různé zdroje spotřeby jsme

použili zkratový odpor (1 ohm)

Mohli bychom to tedy změřit: špičkový výkon je sto mA (~ 135 mA), když náš systém komunikuje, a nepřetržitá spotřeba senzorů a obrazovky přibližně ~ 70 mA. Po výpočtu jsme odhadli autonomii 14 hodin pro 1050mAh baterii.

Řešení:

Správa senzoru přerušením před odesláním

Nejvýraznější akcí je ekonomie zkoumání, takže jsme změnili frekvenci odesílání, ale mohli bychom také dát nějaké přerušení.

Krok 6: Komunikace

Ke komunikaci s řídicím panelem jsme použili modul:

Actoboard

Sigfox je síť, která má obrovské výhody, jako je velmi dlouhý dosah a nízká spotřeba. Je však povinné mít nízký tok dat. (Low Flow Long Range)

Díky této synergii jsme dospěli k monitorování v reálném čase s přístupnými daty online

Krok 7: Výsledky

Zde můžeme vidět výsledek naší práce odvedené během semestru. Byli jsme

umí kombinovat teoretické a praktické dovednosti. S výsledky jsme spokojeni; máme docela dobře hotový kompakt produktu a splňující naše specifikace. Od dokončení pájení posledních komponent máme nicméně nějaké problémy s komunikací actoboard. WIP!