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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03
Olá pessoal, No contexto de um projeto de estudante, fomos solicitados a publicar um artigo descrevendo todo o processo.
Em seguida, apresentaremos como funciona o nosso sistema de bio monitoramento.
Pretende ser um dispositivo portátil que permite monitorizar a humidade, temperatura e luminosidade no interior de uma estufa, aqui no Campus da Université Pierre-et-Marie-Curie, em Paris.
Etapa 1: Componentes
Sensores de piso: Temperatura (Grove 101990019) e Umidade (Grove 101020008)
Sensores de ar: Temperatura e umidade DHT22 (presentes fora da caixa)
Sensor de luminosidade: Adafruit TSL2561
Microcontrolador: STM32L432KC
Energia: bateria (3, 7 V 1050 mAh), células solares e regulador de tensão (LiPo Rider Pro 106990008)
Tela LCD (128X64 ADA326)
Comunicação: Módulo Sigfox (TD 1208)
Módulo Wifi: ESP8266
Etapa 2: Software
Arduino: esta interface nos permitiu fazer upload de nossos códigos em
nosso microcontrolador para controlar os diferentes valores dos sensores. O microcontrolador pode ser programado para analisar e produzir sinais elétricos, de modo a realizar várias tarefas como automação residencial (controle de eletrodomésticos - iluminação, aquecimento …), condução de um robô, computação embarcada, etc.
Altium Designer: foi usado para projetar o PCB de nossa placa eletrônica para acomodar nossos vários sensores.
SolidWorks: SolidWorks é um software de design 3D auxiliado por computador que funciona no Windows. Projetamos uma caixa personalizada para nossa placa, nossos vários sensores e um display LCD. Os arquivos gerados são enviados para uma impressora 3D que fabricará nosso protótipo.
Etapa 3: Concepção
A primeira etapa foi realizar vários testes no
sensores para analisar os valores que nos são devolvidos e em que formato.
Uma vez que todos os valores interessantes foram processados e selecionados, fomos capazes de instanciar os diferentes sensores um por um. Assim, poderíamos ter um primeiro prototipagem feito em um pad Labdec.
Uma vez que os códigos foram concluídos e prototipagem, pudemos mudar para o PCB. Fizemos as impressões digitais dos vários componentes roteando o cartão de acordo com nosso protótipo.
Tentamos otimizar o espaço ao máximo; nosso cartão tem 10 cm de diâmetro, o que é relativamente compacto.
Etapa 4: Alojamento
Paralelamente, projetamos nosso case. Foi melhor para nós finalizar nosso case e gerenciamento de volume depois de completar o cartão para ter um resultado compacto que combinasse com o formato do cartão. Fizemos um hexágono com a tela embutida na superfície para otimizar o espaço
Múltiplas faces para gerenciar os sensores na caixa: Conectividade na frente para sensores externos: Nosso sensor de umidade, luz e temperatura também, é claro.
Isso nos permitiu limitar os riscos de umidade na caixa reduzidos ao máximo
Etapa 5: Otimização do Consumo de Energia
Para analisar as diferentes fontes de consumo nós
usei uma resistência de shunt (1 ohm)
Portanto, poderíamos ter medido isso: há uma potência de pico de cem mA (~ 135 mA) quando nosso sistema se comunica e há um consumo contínuo de sensores e a tela de cerca de ~ 70 mA. Após o cálculo, estimamos uma autonomia de 14 horas para nossa bateria de 1050mAh.
Solução:
Gerenciamento de sensor por interrupções antes de enviar
A ação mais impactante é a economia de análise, portanto, alteramos a frequência de envio, mas também podemos interromper.
Etapa 6: Comunicação
Usamos um módulo para se comunicar com um painel:
Actoboard
Sigfox é uma rede que apresenta enormes benefícios como muito Longue Range e baixo consumo. No entanto, é obrigatório ter um baixo fluxo de dados. (Baixo fluxo, longo alcance)
Graças a esta sinergia resultou um Monitoramento em Tempo Real com dados acessíveis online
Etapa 7: Resultados
Aqui podemos ver o resultado do nosso trabalho realizado ao longo de um semestre. fomos
capaz de combinar habilidades teóricas e práticas. Estamos felizes com os resultados; temos um produto compacto muito bem acabado e que atende às nossas especificações. Apesar de tudo, estamos tendo alguns problemas com a comunicação do actoboard desde que terminamos de soldar os últimos componentes. WIP!
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