Биомониторинг: 8 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Всем привет, В рамках студенческого проекта нас попросили опубликовать статью, описывающую весь процесс.

Затем мы расскажем вам, как работает наша система биомониторинга.

Он задуман как портативное устройство, которое позволяет контролировать влажность, температуру и яркость внутри теплицы в кампусе Университета Пьера и Марии Кюри в Париже.

Шаг 1: Компоненты

Напольные датчики: температуры (Grove 101990019) и влажности (Grove 101020008)

Датчики воздуха: температура и влажность DHT22 (присутствует вне коробки)

Датчик освещенности: Adafruit TSL2561

Микроконтроллер: STM32L432KC

Энергия: Аккумулятор (3, 7 В 1050 мАч), Солнечные элементы и регулятор напряжения (LiPo Rider Pro 106990008)

ЖК-экран (128X64 ADA326)

Связь: модуль Sigfox (TD 1208)

Модуль Wi-Fi: ESP8266

Шаг 2: Программное обеспечение

Arduino: этот интерфейс позволил нам загружать наши коды в

наш микроконтроллер для управления различными значениями датчиков. Микроконтроллер можно запрограммировать на анализ и выработку электрических сигналов для выполнения различных задач, таких как домашняя автоматизация (управление бытовой техникой - освещение, обогрев…), управление роботом, встроенные вычисления и т. Д.

Altium Designer: Он использовался при разработке печатной платы нашей электронной карты для размещения различных датчиков.

SolidWorks: SolidWorks - это программа для компьютерного 3D-проектирования, работающая в Windows. Мы разработали специальную коробку для нашей карты, различных датчиков и ЖК-дисплея. Сгенерированные файлы отправляются на 3D-принтер, который изготовит наш прототип.

Шаг 3: зачатие

Первым шагом было выполнение различных тестов на

датчики для анализа возвращаемых нам значений и в каком формате.

После того, как все интересующие значения были обработаны и выбраны, мы смогли создать экземпляры различных датчиков один за другим. Таким образом, мы могли сделать первый прототип на планшете Labdec.

Как только коды были завершены и прототипирование было завершено, мы смогли перейти к печатной плате. Мы сделали отпечатки различных компонентов, направляющих карту, в соответствии с нашим прототипом.

Мы постарались максимально оптимизировать пространство; наша карта имеет диаметр 10 см, что довольно компактно.

Шаг 4: жилье

Параллельно мы проектировали наш корпус. Для нас было лучше завершить наш кейс и управление объемом после завершения карты, чтобы получить компактный результат, соответствующий форме карты. Мы сделали шестиугольник с экраном, встроенным в поверхность, чтобы оптимизировать пространство

Несколько лиц для управления датчиками на корпусе: Возможность подключения на передней панели для наружных датчиков: Конечно, наши датчики влажности, света и температуры тоже.

Это позволило максимально ограничить риски влажности в помещении.

Шаг 5: Оптимизация энергопотребления

Для анализа различных источников потребления мы

использовали шунтирующее сопротивление (1 Ом)

Таким образом, мы могли бы измерить это: пиковая мощность составляет 100 мА (~ 135 мА), когда наша система обменивается данными, а датчики и экран постоянно потребляют около ~ 70 мА. После расчета мы оценили автономность в 14 часов для нашей батареи 1050 мАч.

Решение:

Управление датчиком по прерываниям перед отправкой

Самым важным действием является экономия на проверке, поэтому мы изменили частоту отправки, но мы также можем приостановить рассылку.

Шаг 6: общение

Мы использовали модуль для связи с приборной панелью:

Актуатор

Sigfox - это сеть, которая имеет огромные преимущества, такие как очень большая дальность действия и низкое потребление. Однако обязательно иметь небольшой поток данных (Low Flow Long Range).

Благодаря этой синергии мы привели к мониторингу в реальном времени с доступными данными онлайн.

Шаг 7: Результаты

Здесь мы можем увидеть результат проделанной нами работы за семестр. Мы были

умеет сочетать теоретические и практические навыки. Результатом довольны; у нас есть довольно хорошо готовый компактный продукт, отвечающий нашим спецификациям. Тем не менее, у нас возникли некоторые проблемы с коммуникацией на плате, так как мы закончили пайку последних компонентов. WIP!