Estación meteorológica

Autor: Lic. Pablo C. Zizzutti

Director: Ing. Andrés L. Zizzutti (FIUBA)

Jurados: Esp. Ing. Jorge Fonseca (FIUBA)Esp. Ing. Jerónimo La Bruna (FIUBA)Ing. Juan Manuel Cruz (FIUBA, UTN-FRBA)

Carrera de Especialización en Sistemas Embebidos

Presentación del Trabajo Final

Introducción

2

3

Contexto

● Efectos del cambio climático reales por actividades humanas.

● Temperaturas globales promedio en constante aumento.

● CO2 en la atmósfera en incremento contínuo.

4

Necesidad

● Medir estados atmosféricos.

● Incrementar puntos de medición.

● Crear alertas tempranas.

5

Motivación

● Desarrollar una estación meteorológica autónoma.

● Un equipo de fácil instalación, bajo costo y duradero.

● Satisfacer la demanda de pequeños productores agropecuarios.

● Compatibilidad con softwares de pronósticos existentes.

● Diseñar hardware y software del sistema meteorológico.

● Generar conexión Ethernet para envío de datos a servidor remoto.

● Visualización de datos en un Dashboard accesible de forma remota.

6

Objetivos y alcances

7

Requerimientos

EthernetARM

Cortex-M32 bits

Puertos Serie

Indicación Status

LenguajeC

FreeRTOS

8

Diseño e implementación

9

Hardware - MCU

● STM32F767ZI

○ Cortex-M7 - 216 MHz

○ 2 Mbyte Flash, 512 KByte RAM.

○ I2C, UART, SPI, ETHERNET, USB

○ Interfaz DCMI (Imágenes)

○ RTC integrado

10

Hardware - Sensores

Los sensores elegidos para integrar la estación meteorológica:

Temperatura Humedad

Presiónatmosférica

Dirección y velocidad del

viento

Calidad de airePM2.5 / PM10

11

Hardware

12

Subsistemas

RTOS

Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento

Estación meteorológica

Realiza la adquisición de datos de los sensores

Estabiliza el resultado final integrando valores

13

Subsistemas

RTOS

Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento

Realiza el armado de la trama

Se envia por RS485 (Debug) y Ethernet

Estación meteorológica

14

Subsistemas

RTOS

Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento

Realiza las comunicaciones con el servidor

Muestra valores de sensado por puerto RS485

Estación meteorológica

15

Subsistemas

RTOS

Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento

Administra las tareas a ejecutar (scheduling)

Proporciona mecanismos de comunicación entre tareas

Estación meteorológica

16

Arquitectura de hardware

Sensor temperatura

humedad

Sensor vientos

Sensor presión atmosférica

Estación meteorológica

MCUSTM32

Sensor calidad de aire

RTOS

Ethernet

USB

RS485

17

Arquitectura de software

Hardware STM32 Nucleo Board

Hardware Abstraction STM32Cube Hardware Abstraction Layer (HAL)

Operating System (OS)

lwIP - lightweight TCP/IP

FreeRTOS

Libraries

Application

18

Tareas

FreeRTOSScheduler

RcvTask

SendTask

SensorTask

FrameTask

QueueSensor

QueueData

EthernetTask

DebugTask

19

Ensayos y resultados

20

Ensayos

Elementos utilizados en las pruebas funcionales del sistema:

21

Ensayos

22

Pruebas lectura sensores

Adquisiciónvalores sensores

AdquisiciónFecha / Hora

Acondicionamiento

Envío UART (RS485)

23

Pruebas lectura sensores

Resultados

24

Pruebas conexión al servidor

25

Pruebas conexión al servidor

26

Pruebas integración

27

Pruebas integración

28

Conclusiones

29

Trabajo realizado

● Comunicación con varios protocolos simultáneos.

● Desarrollo de conexión Ethernet.

● Integración de sensores de diferentes fabricantes.

● Presentación del prototipo funcional en la Expo Agro 2020.

30

Expo Agro 2020

31

Expo Agro 2020

32

Próximos pasos

● Optimización del diseño de hardware.

● Incluir WiFi en el sistema.

● Implementación de un Web Server para configuración local.

● Certificar el equipo con el Servicio Meteorológico Nacional.

33

Test

¡Muchas Gracias!

34¿Preguntas?