Y SENSADO DE PARÁMETROS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de tipo modular que tiene una conectividad remota para el control y sensado de parámetros que ocurren de manera extema a su alrededor, de tal manera que permite una integración amplia de periféricos de captura de información y sensado, de tal manera que no existe la necesidad de hacer modificaciones de hardware para dicha integración con el sistema de la presente solicitud.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conoce en el campo técnico de los sistemas modulares, que la integración de sensores resulta complicado debido a la incompatibilidad en hardware y/o software que existe, de tal manera que en la mayoría de las ocasiones este tipo de sistemas están limitados a los periféricos que fueron diseñados exclusivamente para su integración.

Es por ello que existe la necesidad de un sistema modular que sea capaz de integrar una amplia variedad de periféricos sin que necesariamente éstos hayan sido diseñados para su uso con el sistema, es decir, integrar cualquier tipo de periféricos para que trabajen con el sistema sin la necesidad de que sean alterados en hardware y/o software. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

De conformidad con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un Sistema Modular con Conectividad Remota el cual tiene la ventaja de que tiene la capacidad de integrar periféricos para el control y sensado de parámetros.

De conformidad con un segundo aspecto de la presente invención, se proporcionan módulos Intercambiables a través de los cuales se puede hacer la adecuación del Sistema Modular dependiendo de las necesidades técnicas de captura, análisis y comunicación de las señales involucradas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 , es el diagrama a bloques de conformidad con el Sistema Modular con Conectividad Remota para el Control y Sensado de Parámetros de la presente invención.

La Figura 2, es el diagrama esquemático de la tarjeta principal del

Sistema Modular de la presente invención.

La Figura 3, es el diagrama esquemático de las conexiones hacia el

Módulo de Conectividad (2).

La Figura 4, es el diagrama esquemático de un LoadSwitch controlado por el Microcontrolador (5).

La Figura 5, es el diagrama esquemático de la Batería (14) y el Panel

Solar/Micro USB (15).

La Figura 6, es el diagrama esquemático del Puerto de Programación (11).

La Figura 7, es el diagrama esquemático de las conexiones hacia el Módulo de Adecuación de Sensores (4). La Figura 8, es el diagrama esquemático del Cargador de Batería (13). La Figura 9, es el diagrama esquemático del Regulador de Voltaje (9). La Figura 10, es el diagrama esquemático del Medidor de Batería (10). La Figura 11 , es el diagrama esquemático del Módulo de Adecuación de Sensores (4).

La Figura 12, es el diagrama esquemático del Módulo de Conectividad

(2).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

De conformidad con las figuras de la presente solicitud, se tiene que el Sistema Modular con Conectividad Remota para Control y Sensado de Parámetros que a continuación se describe, se compone de cuatro módulos:

Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1),

Módulo de Conectividad (2),

Módulo de Fuente de Energía (3), y

- Módulo de Adecuación de Sensores (4).

La interacción de cada uno de los cuatro módulos permite llevar a cabo cada una de las funciones, asi como implementar todos los parámetros de conectividad necesarios para que el sistema funcione correctamente de forma modular.

La Figura 3 muestra las conexiones hacia el Módulo de Conectividad (2) el cual contiene un par de headers (A y A').

La Figura 4 muestra un LoadSwitch controlado por el Microcontrolador (5), para conmutar el Módulo de Fuente de Energía (3) hacia el Módulo de Conectividad (2) y el Módulo de Adecuación de Sensores (4), esto permite controlar en consumo de energía para que sea más eficiente el Sistema Modular.

La Figura 5 muestra el Panel Solar/Micro USB (15) y la Batería (14). La Figura 6 muestra el Puerto de Programación (11) del Sistema

Modular.

La Figura 7 muestra las conexiones hacia el Módulo de Adecuación de Sensores (4), en donde se encuentran un par de headers (B y B') que mapean todas las señales de las conexiones físicas del Módulo de Adecuación de Sensores (4), de igual manera se encuentran las conexiones físicas (C, C\ C", C"\ C ^,,H y C"'") de los diferentes sensores que se utilizan, en donde se pueden conectar hasta seis sensores en un header (B y B'), el tipo de conexión puede ser de tipo Plug&Play y Poka-Yoke para evitar cualquier tipo de error en el acoplamiento. La alimentación a estas conexiones es controlada por el LoadSwitch para evitar el consumo de energía cuando no se están utilizando los sensores.

La Figura 8 muestra el Cargador de Batería (13) el cual se compone de una fuente regulada de 5V y un panel solar de 6V, de igual manera tiene un par de

Led's que sirven como indicadores visuales para conocer si esta conectado operativamente alguna fuente de alimentación y si la Batería (14) se encuentra en un proceso de recarga.

La Figura 10 muestra el Medidor de Batería (10) el cual identifica los diferentes parámetros de la Batería (14), ésta información es recabada por el Microcontrolador (5) para enviar el estado de dicha Batería (14) a través del Módulo de Conectividad (2) conectado operativamente.

La Figura 11 muestra el Módulo de Adecuación de Sensores (4) en donde se encuentra el amplificador operacional OpAmp (17), el Identificador ID_SENSOR (6), la Conexión a Sensores (16), el Driver RS485 (18) y el Driver UART l ² C (19).

La Figura 12 muestra el Módulo de Conectividad (2) en donde se encuentra el Elemento de Transmisión de Datos (8), el Identificador ID_SHIELD (7). Mediante los headers (D y D") de éste módulo se establece la conexión operativa del Módulo de Conectividad (2) al Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1).

El Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1) está integrado en una tarjeta principal (Figura 2), la cual Incluye un Mlcrocontrolador (5) y medios de comunicación para interactuar con los otros módulos de los que consta el Sistema Modular. Inlclalmente el Mlcrocontrolador (5) procesa paralelamente un Identificador ID_SENSOR (6) de sensores unidos operativamente provenientes del Módulo de Adecuación de Sensores (4) y un Identificador ID_SHIELD (7) proveniente del Módulo de Conectividad (2) que se encuentra unido operativamente para posteriormente establecer los parámetros necesarios para generar una comunicación bidlrecdonal y transmitir la Información de los sensores conectados al sistema por medio del Elemento de Transmisión de Datos (8) que se encuentra en el Módulo de Conectividad (2), en donde el Identificador ID_SHIELD (7) le permite al Mlcrocontrolador (5) identificar qué Módulo de Conectividad (2) se conecto operativamente al Módulo de

Unidad de Procesamiento (MCU) (1).

El Mlcrocontrolador (5) se configura de tal manera que pueda Incluir cualquier combinación de elementos de memoria, por ejemplo de tipo Flash, RAM o ROM permitiendo que su velocidad de procesamiento sea lo suficientemente eficiente para poder realizar la transmisión de datos en tiempo real.

La tarjeta principal Incluye un Regulador de Voltaje (9) de alta eficiencia que permite mantener la alimentación estable, Independientemente de las variaciones de voltaje que puedan presentarse en el Módulo de Fuente de Energía (3), así mismo consta de un Medidor de Batería (10) el cual principalmente tiene la función de comunicarse con el Mlcrocontrolador (5) para registrar el estado del Módulo de Fuente de Energía (3). Complementariamente la tarjeta principal contiene un Puerto de

Programación (11) conectado operativamente con el Microcontrolador (5), de tal manera que a través de éste puerto se asignan y definen cada una de las operaciones del Microcontrolador (5).

Módulo de Conectividad

El Módulo de Conectividad (2) se encuentra en una tarjeta que incluye medios de unión y comunicación para conectarse operativamente a la tarjeta principal del Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1), dicho Módulo de Conectividad (2) integra un Identificador ID_SHIELD (7) referido al Elemento de Transmisión de Datos (8), el cual permite al Microcontrolador (5) transmitir la información con diferentes tecnologías de comunicación sin necesidad de realizar modificaciones en el software de los sensores. De manera complementaria, el Elemento de Transmisión de Datos

(8) lleva a cabo una comunicación serial tipo UART ( Universal Asynchronous Racaiver-Transmitter en ingles) con comandos AT (ATention command set en ingles) para lograr la inicialización, configuración y transmisión de datos con el Microcontrolador (5), así también como para recuperar información de dicho Microcontrolador (5) y transmitirla a cualquier dispositivo remoto mediante la Antena

(12) de comunicación remota que se encuentra unida operativamente al Elemento de Transmisión de Datos (8).

Módulo de Fuente de Energía

El Módulo de Fuente de Energía (3) se encuentra Integrado en la tarjeta principal, en donde se incluye un Cargador de Bateria (13) y medios de conexión para interactuar con los otros sistemas de éste Módulo, en donde el Cargador de Batería (13), que se encuentra unido operativamente con dicha tarjeta principal, permite recargar la Batería (14) por medio de una fuente de alimentación, por ejemplo el Panel

Solar/Micro USB (15) que se encuentra operativamente unido.

Módulo de Adecuación de Sensores

El Módulo de Adecuación de Sensores (4) se encuentra en una tarjeta que incluye medios de unión y comunicación para conectarse a la tarjeta principal del

Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1) y a la Conexión de Sensores (16), éste Módulo de Adecuación de Sensores (4) está unido operativamente con el Microcontrolador (5) a través de alguno de sus puertos de comunicación.

De igual manera, el Módulo de Adecuación de Sensores (4) se integra un Identlficador ID_SENSOR (6) respecto al sensor unido operativamente a través de la Conexión a Sensores (16), lo cual le permite al Microcontrolador (5) del Módulo de

Unidad de Procesamiento (MCU) (1) funcionar con sensores de diferentes protocolos de comunicación sin la necesidad de modificar el software de los sensores. Los sensores que están unidos operativamente con la Conexión a Sensores (16) pueden ser analógicos o digitales.

Por otra parte, el Módulo de Adecuación de Sensores (4) integra un amplificador operacional OpAmp (17) que permite mantener los datos de manera temporal para que puedan ser procesador por el Microcontrolador (5), éste proceso se establece con sensores de tipo analógicos.

En el Módulo de Adecuación de Sensores (4) se integra un medio de comunicación para sensores que requieran el protocolo RS485 a través del Driver RS485 (18), el cual interpreta el protocolo del respectivo sensor que se encuentra conectado y lo convierte al protocolo UART quien a su vez es capaz de convertirlo a un protocolo l ² C a través del Driver UART l ² C (19) en caso de que sea necesario para completar la comunicación con el Microcontrolador (5). De manera opcional, el Módulo de Adecuación de Sensores (4) puede ser omitido para unir operativamente la Conexión a Sensores (16) con el Módulo de Unidad de Procesamiento (MCU) (1 ), siempre y cuando el sensor conectado sea soportado directamente en el Microcontrolador (5).