Diseño, implementación y desarrollo de un sistema de lectura de sondas de corriente y ModBus con transmisión inalámbrica

Abstract

El presente proyecto explica cómo se ha llevado a cabo el diseño y creación de un sistema de lectura de sondas analógicas de tensión, sondas analógicas de corriente y sondas ModBus RS-485 y la transmisión inalámbrica de los datos mediante radio LoRa. ULBIOS TECHSENS es una empresa que se dedica a la monitorización de la calidad del agua y del aire en hospitales, hoteles y edificios residenciales. Su sistema de monitorización se basa en la lectura a tiempo real de múltiples sondas que miden ciertos parámetros que indican la calidad del agua y aire de las instalaciones. Debido a la problemática a la que se enfrenta la empresa Ulbios en instalaciones complejas dónde se debe realizar el cableado de sondas en distancias considerables que suponen un gran coste económico y dificultades, se presenta una solución para evitar grandes tiradas de cable y usar el sistema de transmisión inalámbrica desarrollado en el proyecto, debido a que no existe ningún producto en el mercado que pueda transmitir inalámbricamente las lecturas de sondas analógicas y ModBus en que lo necesita Ulbios. El proceso seguido para la creación del sistema de lectura de sondas y transmisión inalámbrica de los datos ha sido el siguiente: Primeramente, se analizan y se exponer los conceptos teóricos más importantes a entender y que servirán de base y fundamentos para la realización del desarrollo. Seguidamente, se analizan los elementos utilizados en la empresa y los elementos utilizados para desarrollar el proyecto. Una vez se han llevado el análisis de los elementos, se procede al diseño de los sistemas emisores, un sistema emisor utilizando la placa Arduino Uno R3 y otro sistema emisor utilizando la placa Raspberry Pi Pico. Se desarrolla el diseño de los circuitos, la selección de componentes del sistema, la arquitectura del sistema, la lógica desarrollada y su funcionamiento. Finalmente se realizan las pruebas, se caracteriza el sistema y se da una posible opción para la creación de un producto. Además, se presentan los desarrollos futuros planeados para la mejora del sistema.

This project explains how the design and creation of a system for reading analogue voltage probes, analogue current probes and ModBus RS-485 probes and the wireless transmission of data via LoRa radio has been carried out. ULBIOS TECHSENS is a company that monitors water and air quality in hospitals, hotels and residential buildings. Its monitoring system is based on the real-time reading of multiple probes that measure certain parameters that indicate the quality of the water and air in the facilities. Due to the problems faced by the company Ulbios in complex installations where the wiring of probes over considerable distances must be carried out at great economic cost and difficulty, a solution is presented to avoid long cable runs and use the wireless transmission system developed in the project, since there is no product on the market that can wirelessly transmit the readings of analogue and ModBus probes as required by Ulbios. The process followed for the creation of the probe reading and wireless data transmission system was as follows: Firstly, the most important theoretical concepts to be understood and which will serve as the basis and foundations for the development of the project were analysed and explained. Next, the elements used in the company and the elements used to develop the project were analysed. Once the analysis of the elements has been carried out, we proceed to the design of the emitter systems, one emitter system using the Arduino Uno R3 board and another emitter system using the Raspberry Pi Pico board. The design of the circuits, the selection of system components, the architecture of the system, the logic developed, and its operation are developed. Finally, tests are carried out, the system is characterised and a possible option for the creation of a product is given. Furthermore, the planned future developments for the improvement of the system are presented.