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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
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Contexto
● Efectos del cambio climático reales por actividades humanas.
● Temperaturas globales promedio en constante aumento.
● CO2 en la atmósfera en incremento contínuo.
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Necesidad
● Medir estados atmosféricos.
● Incrementar puntos de medición.
● Crear alertas tempranas.
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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.
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Objetivos y alcances
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Requerimientos
EthernetARM
Cortex-M32 bits
Puertos Serie
Indicación Status
LenguajeC
FreeRTOS
9
Hardware - MCU
● STM32F767ZI
○ Cortex-M7 - 216 MHz
○ 2 Mbyte Flash, 512 KByte RAM.
○ I2C, UART, SPI, ETHERNET, USB
○ Interfaz DCMI (Imágenes)
○ RTC integrado
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Hardware - Sensores
Los sensores elegidos para integrar la estación meteorológica:
Temperatura Humedad
Presiónatmosférica
Dirección y velocidad del
viento
Calidad de airePM2.5 / PM10
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Subsistemas
RTOS
Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento
Estación meteorológica
Realiza la adquisición de datos de los sensores
Estabiliza el resultado final integrando valores
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Subsistemas
RTOS
Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento
Realiza el armado de la trama
Se envia por RS485 (Debug) y Ethernet
Estación meteorológica
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Subsistemas
RTOS
Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento
Realiza las comunicaciones con el servidor
Muestra valores de sensado por puerto RS485
Estación meteorológica
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Subsistemas
RTOS
Adquisición datos ComunicaciónAcondicionamiento
Administra las tareas a ejecutar (scheduling)
Proporciona mecanismos de comunicación entre tareas
Estación meteorológica
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Arquitectura de hardware
Sensor temperatura
humedad
Sensor vientos
Sensor presión atmosférica
Estación meteorológica
MCUSTM32
Sensor calidad de aire
RTOS
Ethernet
USB
RS485
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Arquitectura de software
Hardware STM32 Nucleo Board
Hardware Abstraction STM32Cube Hardware Abstraction Layer (HAL)
Operating System (OS)
lwIP - lightweight TCP/IP
FreeRTOS
Libraries
Application
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Tareas
FreeRTOSScheduler
RcvTask
SendTask
SensorTask
FrameTask
QueueSensor
QueueData
EthernetTask
DebugTask
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Pruebas lectura sensores
Adquisiciónvalores sensores
AdquisiciónFecha / Hora
Acondicionamiento
Envío UART (RS485)
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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.
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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.
