Diseño y desarrollo de un sistema IoT de bajo consumo para el monitoreo continuo de la temperatura
Autores: Pires, Luis Miguel; Figueiredo, João; Martins, Ricardo; Nascimento, João; Martins, José
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y desarrollo de un sistema IoT de bajo consumo para el monitoreo continuo de la temperatura
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Desarrollo
Sistema de monitoreo de temperatura
Sensores
Parametrización en tiempo real
Precisión
Plataforma en la nube IoT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo de temperatura compacto, de alta precisión y eficiente en energía, diseñado para aplicaciones de seguimiento donde el monitoreo térmico continuo y preciso es esencial. Construido alrededor del sistema en chip (SoC) HY0020, el sistema integra dos sensores de temperatura basados en el gap de banda: uno interno al SoC y uno externo (Si7020-A20), montado en una PCB personalizada y alimentado por una batería de botón. Una característica distintiva del sistema es su soporte para la parametrización en tiempo real del sensor interno, lo que permite capacidades avanzadas como el perfilado térmico, la validación cruzada y los diagnósticos a bordo. El sistema fue evaluado tanto en condiciones de temperatura ambiente como de refrigeración, demostrando alta precisión con el sensor interno mostrando un error promedio de 0.041 grados C y -0.36 grados C, respectivamente, y errores absolutos por debajo de +/-0.5 grados C. Con un consumo promedio de corriente de solo 0.01727 mA, el sistema logra una autonomía estimada de 6.6 años con una batería de 1000 mAh. Los datos se transmiten a través de Bluetooth Low Energy (BLE) a una puerta de enlace Raspberry Pi 4 y se reenvían a una plataforma en la nube IoT para acceso y análisis remotos. Con un costo total de aproximadamente 20 EUR y construido completamente con componentes disponibles comercialmente, este sistema ofrece una solución escalable y rentable para una amplia gama de aplicaciones sensibles a la temperatura. Su combinación de precisión, autonomía a largo plazo y capacidades de diagnóstico avanzadas lo hacen adecuado para su implementación en diversos campos como el monitoreo de la cadena de suministro, la detección ambiental, el almacenamiento biomédico y la infraestructura inteligente, donde el seguimiento térmico confiable y de bajo mantenimiento es esencial.
Descripción
Este artículo presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo de temperatura compacto, de alta precisión y eficiente en energía, diseñado para aplicaciones de seguimiento donde el monitoreo térmico continuo y preciso es esencial. Construido alrededor del sistema en chip (SoC) HY0020, el sistema integra dos sensores de temperatura basados en el gap de banda: uno interno al SoC y uno externo (Si7020-A20), montado en una PCB personalizada y alimentado por una batería de botón. Una característica distintiva del sistema es su soporte para la parametrización en tiempo real del sensor interno, lo que permite capacidades avanzadas como el perfilado térmico, la validación cruzada y los diagnósticos a bordo. El sistema fue evaluado tanto en condiciones de temperatura ambiente como de refrigeración, demostrando alta precisión con el sensor interno mostrando un error promedio de 0.041 grados C y -0.36 grados C, respectivamente, y errores absolutos por debajo de +/-0.5 grados C. Con un consumo promedio de corriente de solo 0.01727 mA, el sistema logra una autonomía estimada de 6.6 años con una batería de 1000 mAh. Los datos se transmiten a través de Bluetooth Low Energy (BLE) a una puerta de enlace Raspberry Pi 4 y se reenvían a una plataforma en la nube IoT para acceso y análisis remotos. Con un costo total de aproximadamente 20 EUR y construido completamente con componentes disponibles comercialmente, este sistema ofrece una solución escalable y rentable para una amplia gama de aplicaciones sensibles a la temperatura. Su combinación de precisión, autonomía a largo plazo y capacidades de diagnóstico avanzadas lo hacen adecuado para su implementación en diversos campos como el monitoreo de la cadena de suministro, la detección ambiental, el almacenamiento biomédico y la infraestructura inteligente, donde el seguimiento térmico confiable y de bajo mantenimiento es esencial.