Sistema electrónico para la medición de caudal en microsistemas

Abstract

El presente documento habla del proceso de ejecución para diseñar e implementar un sistema de comunicación de bajo consumo para la medición de caudal en válvulas de agua en sistemas microfluídicos. Se realizó un estudio riguroso de un sistema de comunicación vía LoRa por medio de una Adafruit Feather M0 with RFM95 LoRa Radio, y generar una comparación entre este sistema y uno desarrollado por bluetooth de baja intensidad (BLE), así mismo se desarrolló un sistema de comunicación vía LoRa por medio de una Adafruit Feather M0 RFM95 LoRa Radio, ésta envía datos del sensor YF-S401 entre estas placas. Se realizó pruebas de funcionamiento para el YF-S401, en donde se demostró que este sensor no cumplía con los rangos requeridos para llevar a cabo un sensado en un sistema microfluídico. Por lo que se procedió a realizar una etapa de investigación y de diseño de un sensor que cumpliera con este requerimiento. Se modeló un sistema microfluídico como un circuito eléctrico para determinar si conociendo el caudal de una parte del circuito se conocería el caudal que sale del sistema a medir. Se procedió a desarrollar un sensor de flujo por medio de cambios de temperatura inducidos bajo un calentador caracterizado y un proceso de sensado a lo largo del micro flujo elaborados en una placa de vidrio sometida a un proceso de PVD (Physical Vapour Deposition). Además se implementó un sistema de comunicación entre una Adafruit Feather BLE y un celular vía App Inventor, por lo que se logró extraer a una interfaz gráfica de forma efectiva, atractiva y sencilla para la posibilidad de observar datos en tiempo real. El sistema de pruebas para este prototipo a montar se basa en el circuito de etapas, caracterizado por la bomba de infusión de jeringa.

The following document shows the execution process to design and implement a low consumption communication system for the measurement of flow in water valves in microfluidic systems. A rigorous study of a communication system via LoRa was carried out through the use of an Adafruit Feather M0 with RFM95 LoRa Radio, and generated a comparison between this system and one developed through low intensity bluetooth (BLE), likewise a system of communication via Lora was developed through an Adafruit Feather M0 RFM95 LoRa Radio, which sends data from the YF-S401 sensor between the boards. Performance tests were carried out for the YF-S401, where it was shown that the sensor does not meet the ranges required to properly sense a microfluidic system. Therefore, a research and design stage for a sensor that complied with the requirements was performed. A microfluidic system was then modeled as an electrical circuit to determine if by knowing the flow rate at a part of the circuit, the flow rate from the output of the system to be measured would be known. A flow sensor was developed by means of temperature changes induced under a characterized heater and a sensing process along the micro flow elaborated in a glass board subjected to a PVD process (Physical Vapor Deposition). In addition, a communication system was implemented between an Adafruit Feather BLE and a cell phone via App Inventor, which allowed to export to a graphical interface in an effective, attractive and simple way for the possibility of observing data in real time. The test system for this prototype to be assembled is based on a stage circuit, characterized by the syringe infusion pump.