Diseño y construcción de un sistema de medición modular autónomo para el monitoreo de variables de interés en zonas rurales

Abstract

En la presente tesis se ha desarrollado un sistema de medición modular autónomo (SMA) capaz de realizar mediciones con diversos sensores análogos y digitales con diferentes protocolos de comunicación, como serial, I2C, SPI, GPIO, etc. El SMA posee su propio sub-sistema de alimentación autónomo solar fotovoltaico, además que su diseño se adapta a condiciones rurales, donde el SMA puede ser expuesto a las lluvias, el polvo, la radiación solar, así como otros. Este proyecto surge como alternativa simple para ser el elemento central en mediciones multiparamétricas, el cual permite recolectar información cada cierto tiempo en una memoria microSD interna y además tiene la potencialidad de transmisión de información inalámbrico a través de conexión vía Wi-Fi o Bluetooth y de georreferenciación usando un módulo GPS. Para probar el SMA se le conectaron sensores de temperatura, presión atmosférica, humedad, radiación solar, velocidad de viento, nivel de vibración, medición de PH y un sensor de corriente y voltaje. El presupuesto energético del sistema, aunado a los sensores en funcionamiento fue de 1.25W. Se hizo una prueba de consumo donde se dejó funcionando el sistema por siete días continuos sin reportar ninguna pérdida de datos, como lo muestra los gráficos de las variables consideradas, demostrando que el subsistema fotovoltaico diseñado es adecuado para las exigencias energéticas del SMA.

In this thesis an autonomous measurement modular system (SMA), able of performing measurements with various analog and digital sensors with different communication protocols (serial, I2C, SPI, GPIO, etc.) has been developed. The SMA has its own power sub-system based on a solar photovoltaic system, and its design is adapted to rural conditions, where the SMA can be exposed to rainfall, dust, solar radiation, among others. This project arises as a simple alternative to be a central element in multi-parametric measurements, which allows to collect information during a time period in a microSD memory, and also it has the potential of wireless transmission via Wi-Fi or Bluetooth connection, and geotagged data using a GPS module. Temperature, atmospheric pressure, humidity, solar radiation, wind speed, vibration level, PH measurement, and current and voltage sensors were connected to the system. The energy budget of the system was 1.25W with all sensors and processor were powered. A consumption test was carried out where the system was left running for seven continuous days and no report of loss of data, as shown by the sensors plots was occurred. This demonstrates that the photovoltaic sub-system was adequate develop for the SMA energy requirements.