Bioüberwachung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Hallo alle zusammen, Im Rahmen eines studentischen Projekts wurden wir gebeten, einen Artikel zu veröffentlichen, der den gesamten Prozess beschreibt.

Anschließend stellen wir Ihnen vor, wie unser Biomonitoring-System funktioniert.

Es soll ein tragbares Gerät sein, das es ermöglicht, die Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Helligkeit in einem Gewächshaus hier auf dem Campus der Université Pierre-et-Marie-Curie in Paris zu überwachen.

Schritt 1: Komponenten

Bodensensoren: Temperatur (Grove 101990019) und Feuchtigkeit (Grove 101020008)

Luftsensoren: Temperatur und Feuchtigkeit DHT22 (außerhalb der Box vorhanden)

Helligkeitssensor: Adafruit TSL2561

Mikrocontroller: STM32L432KC

Energie: Akku (3, 7 V 1050 mAh), Solarzellen und Spannungsregler (LiPo Rider Pro 106990008)

LCD-Bildschirm (128X64 ADA326)

Kommunikation: Sigfox-Modul (TD 1208)

WLAN-Modul: ESP8266

Schritt 2: Software

Arduino: Mit dieser Schnittstelle konnten wir unsere Codes hochladen in

unseren Mikrocontroller, um die verschiedenen Werte der Sensoren zu steuern. Der Mikrocontroller kann so programmiert werden, dass er elektrische Signale analysiert und erzeugt, um verschiedene Aufgaben wie Hausautomation (Steuerung von Haushaltsgeräten - Beleuchtung, Heizung …), Steuerung eines Roboters, Embedded Computing usw. auszuführen.

Altium Designer: Es wurde verwendet, um die Leiterplatte unserer elektronischen Karte so zu gestalten, dass sie unsere verschiedenen Sensoren aufnehmen kann.

SolidWorks: SolidWorks ist eine computergestützte 3D-Konstruktionssoftware, die unter Windows ausgeführt wird. Wir haben eine benutzerdefinierte Box für unsere Karte, unsere verschiedenen Sensoren und ein LCD-Display entwickelt. Die generierten Dateien werden an einen 3D-Drucker gesendet, der unseren Prototyp herstellt.

Schritt 3: Konzeption

Der erste Schritt bestand darin, verschiedene Tests an den

Sensoren, um die an uns zurückgesandten Werte zu analysieren und in welchem Format.

Nachdem alle interessanten Werte verarbeitet und ausgewählt waren, konnten wir die verschiedenen Sensoren nacheinander instanziieren. So konnten wir ein erstes Prototyping auf einem Pad Labdec durchführen lassen.

Sobald die Codes fertiggestellt und das Prototyping abgeschlossen waren, konnten wir auf die Leiterplatte umsteigen. Wir haben die Fingerabdrücke der verschiedenen Komponenten beim Routing der Karte gemäß unserem Prototyp erstellt.

Wir haben versucht, den Platz maximal zu optimieren; Unsere Karte hat einen Durchmesser von 10 cm, was relativ kompakt ist.

Schritt 4: Gehäuse

Parallel dazu haben wir unser Gehäuse entworfen. Es war besser für uns, unser Fall- und Volumenmanagement nach Fertigstellung der Karte abzuschließen, um ein kompaktes Ergebnis zu erhalten, das der Form der Karte entspricht. Wir haben ein Sechseck mit dem in die Oberfläche eingebetteten Bildschirm gemacht, um den Raum zu optimieren

Mehrere Gesichter zur Steuerung der Sensoren am Gehäuse: Konnektivität auf der Vorderseite für Außensensoren: Natürlich auch unser Feuchtigkeits-, Licht- und Temperatursensor.

Dadurch konnten wir die Feuchtigkeitsrisiken im Gehäuse auf das Maximum reduzieren

Schritt 5: Optimierung des Energieverbrauchs

Um die verschiedenen Verbrauchsquellen zu analysieren, haben wir

einen Shunt-Widerstand (1 Ohm) verwendet haben

Wir hätten das also messen können: Es gibt eine Spitzenleistung von hundert mA (~ 135 mA), wenn unser System kommuniziert und es gibt einen kontinuierlichen Verbrauch von Sensoren und dem Bildschirm von etwa ~ 70 mA. Nach der Berechnung haben wir eine Autonomie von 14 Stunden für unseren 1050mAh-Akku geschätzt.

Lösung:

Sensormanagement durch Interrupts vor dem Senden

Die wirksamste Maßnahme ist die Scrutation Economy, daher haben wir die Sendefrequenz geändert, könnten aber auch einige Unterbrechungen vornehmen.

Schritt 6: Kommunikation

Wir haben ein Modul verwendet, um mit einem Dashboard zu kommunizieren:

Actoboard

Sigfox ist ein Netzwerk, das enorme Vorteile wie eine sehr lange Reichweite und einen geringen Verbrauch bietet. Es ist jedoch zwingend erforderlich, einen geringen Datenfluss zu haben. (Low Flow Long Range)

Dank dieser Synergie haben wir ein Echtzeit-Monitoring mit online zugänglichen Daten entwickelt

Schritt 7: Ergebnisse

Hier sehen wir das Ergebnis unserer Arbeit während eines Semesters. Wir waren

in der Lage, theoretische und praktische Fähigkeiten zu kombinieren. Wir sind mit den Ergebnissen zufrieden; Wir haben ein ziemlich gut fertiges Produkt, das kompakt ist und unseren Spezifikationen entspricht. Allerdings haben wir einige Probleme mit der Actoboard-Kommunikation, seit wir die letzten Komponenten fertig gelötet haben. WIP!