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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA TÉCNICA SUPERIORDE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA

TÍTULO: ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN DISPOSITIVO DE SENSORESAMBIENTALES PARA SU INTEGRACIÓN CON TERMINALESMÓVILES

AUTOR: D. Diego Onofre Artés García

TUTOR: D. Alvaro Araujo Pinto

MIEMBROS DEL TRIBUNAL

PRESIDENTE: D. Alfredo Sanz Hervás

VOCAL: D. Álvaro de Guzmán Fernández González

SECRETARIO: D. Alvaro Araujo Pinto

SUPLENTE: D. Octavio Nieto-Taladriz García

Calificación:

Madrid, de de


ESCUELA TÉCNICA SUPERIORDE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNDISPOSITIVO DE SENSORES

AMBIENTALES PARA SUINTEGRACIÓN CON TERMINALES

MÓVILES

Diego Onofre Artés García

SEPTIEMBRE 2016

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ResumenETSIT

Departamento de Ingeniería Electrónica

Ingeniero de Telecomunicación

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN DISPOSITIVO DE SENSORESAMBIENTALES PARA SU INTEGRACIÓN CON TERMINALES

MÓVILES

por Diego Onofre Artés García

El medio ambiente juega un papel muy importante todos los días en nuestra saludy bienestar. El aire que respiramos, el agua que bebemos, los niveles de ruido a losque estamos expuestos y el tiempo meteorológico son algunas de sus manifestaciones.Todos afectan directamente en términos de calidad y esperanza de vida, la apariciónde ciertas enfermedades u otros aspectos de nuestra salud personal.

Para comprobar las principales inquietudes sobre el entorno ambiental y corroborarque existe la necesidad de la elaboración de este tipo de proyectos, se realiza una in-vestigación sobre las diferentes características del medio. Del mismo modo se presentauna revisión de los diferentes sistemas, procedimientos y tecnología de captación decalidad del ambiente. Dado que las características del medio son numerosas, se de-cide centrar esfuerzos en el aire como propiedad medioambiental a medir. Por eso,el objetivo fundamental del proyecto es ofrecer a la sociedad un dispositivo capaz denotificar la calidad del ambiente en base a alguna de sus características y además quesea integrable con dispositivos móviles.

Para el diseño del dispositivo se realizan diversas pruebas preliminares. Acto seguidose diseñan los bloques funcionales del sistema que quedan implementados en esque-máticos. Tras el posicionamiento de los componentes elegidos, fabricación y montajedel dispositivo, se procede con las pruebas y la validación de sus propiedades.

Finalmente se obtienen conclusiones sobre el trabajo realizado, se analiza la viabili-dad de integración con dispositivos móviles y se resumen las líneas futuras de trabajoque hayan podido surgir durante el desarrollo del proyecto.

Palabras clave: Calidad del aire, AQI, VOCs, sensores de gas, NO2, O3, CO,PM10, PM2.5, calibración, sensor de temperatura, sensor de humedad, sensores óp-ticos, calidad del agua, partículas en suspensión.

http://www.etsit.upm.es

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AgradecimientosQuisiera agradecer todo el apoyo y cariño recibido a lo largo de todos estos años, yaque tengo la oportunidad de hacerlo en estas líneas. Por ello, esperando no olvidarmencionar a las personas importantes que han hecho esto posible, comenzamos:

En primer lugar, quisiera agradecer a la ETSIT el brindarme la oportunidad depoder cursar durante estos años esta maravillosa carrera. Así como sus departamentos,en particular, el Departamento de Ingeniería Electrónica, que me atrajo desde elprimer momento.

Alvaro, desde que me conoces has confiado en mí, espero corresponderte con mitrabajo y esfuerzo para que te sientas orgulloso de tu voto de confianza. Muchasgracias por tu tiempo y dedicación para que consiga acabar de una vez por todas.Eres muy grande.

ElB105, sois una familia y me habéis acogido como uno más todas las veces que hepodido compartir muy buenos ratos con vosotros, muchas gracias.

Manuel Lambea, te agradezco inmensamente tu entrega y dedicación en las tutoríasde Campos.

Amigos del Colegio Mayor Santa María de Europa, me habéis enseñado mucho, ylo hemos pasado genial. No puedo olvidarme de Arriazu, Villarín, Muelas, Cillero,Balbuena, Victor, José Manuel, y otros tantos. Muchas gracias por los momentosinolvidables que hemos pasado en El Mayor.

Mis amigos y compañeros del trabajo. Mis compañeros de análisis y de la testing,sois lo mejor y es un placer trabajar todos los días con vosotros, ya sé que os habrévuelto locos miles de veces con mis historias, pero lo pasamos bien. Muchas gracias porvuestro apoyo en todo momento. Pablo García, muchas gracias por dedicar tu tiempoy asegurarte de que cumplo con el objetivo de acabar la carrera. Juanjo, gracias portu ayuda.

Durante todos estos años vienen y van compañeros de clase, pero hay algunos quese han quedado, al menos en mi corazón. Almu, Patri, Rafus, Santi, Tomás, Joseee,Álvaro, Andrés, Nacho, Ángel... me habéis soportado todos estos años, eso es mucho,gracias a todos.

Samu, cofundador del núcleo duro, sigue cogiéndome el teléfono a deshoras. Muchasgracias por esas noches de MCRE a muerte y de todos los momentos mágicos deatranque semi friki que hemos compartido juntos. El núcleo duro no se acaba aquí,se mantendrá duro.

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Octavio, fiel amigo, estas ahí siempre, siempre. Esas partidas infinitas en el frontón,cuánto apoyo me has dado en esos veranos estudiando a muerte con el calorazo delpueblo. Parte de esto, te corresponde.

Mis compañeros de piso, Pascual, Jesús y Carlos. Somos una familia, y como todose comparte en las familias, esto también es vuestro. Pascu, el tiempo no pasa pornosotros. Jesús, mi verdadero compañero de habitación. Charli, mi seguidor en elcamino del núcleo duro, gracias por tu ayuda estos días. Os quiero a todos y os doylas gracias por vuestro apoyo y cariño.

A mi hermano, Antonio Artés. Te debo gran parte de lo que soy, has tenido siempreen mente que cada cosa que saliera de mis manos tenía que ser inmejorable y haspuesto tu empeño en que sea así. Recuerdo tus frases en los agradecimientos de tuPFC, espero haber correspondido con mi trayectoria no solo académica si no personala que estés orgulloso de mí, que sé que lo estás. Te quiero hermano, sigue ahí siempredándome apoyo para seguir creciendo. Saaaaabie, no me olvido de tí.

A mis padres, Antonio y Encarna. Los que con esfuerzo, sudor y lágrimas han conse-guido que todo esto llegara a buen puerto. Papá, a tu manera, has estado empujandopara que tire hacia delante. Mamá, eres el núcleo de la familia, la que manda, siénteteorgullosa. Ambos sois arquitectos magníficos de lo que soy ahora mismo, gracias porser primero mis amigos y luego mis padres. Os quiero.

Los últimos serán los primeros decían, Ana Mantecón. Muchas gracias por todo elapoyo y el cariño con el que me has obsequiado desde que te conozco. Consigues queafronte con humor los problemas que antes enfrentaba con enfado, por eso y lo demás,gracias.

Buenos señoras y señores, espero no haberme dejado personalidades importantespor nombrar. En cualquier caso, una cerveza y lo arreglamos. Os dejo con mi proyectofinal de carrera, disfrutadlo.

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«Si tu única herramienta es un martillo, tiendes a tratar cada problema como si fueraun clavo.»

Abraham Maslow

«No creo que haya alguna emoción más intensa para un inventor que ver alguna desus creaciones funcionando. Esa emoción hace que uno se olvide de comer, de dormir,de todo.»

Nikola Tesla

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Índice general

Resumen iii

Agradecimientos v

1. Introducción 11.1. Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3. Estructura de la memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Estado del arte 52.1. Conductores del sensado medioambiental . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2. Barreras a la adopción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3. Parámetros a medir del medio ambiente y métodos empleados . . . . 82.4. Calidad del aire y condiciones atmosféricas . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.4.1. Medida de la calidad del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.2. Proyectos para la monitorización del aire . . . . . . . . . . . . 15

2.5. Monitorización UVA/UVB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.6. Monitorización de la calidad del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.6.1. Medidas usando propiedades físicas . . . . . . . . . . . . . . . 192.6.2. Medidas usando propiedades químicas . . . . . . . . . . . . . 192.6.3. Medida de patógenos biológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.6.4. Medida móvil de la calidad del agua . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.7. Otros factores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.8. Directivas de futuro de la monitorización medio ambiental . . . . . . 222.9. Conclusiones al estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3. Elección del aire como propiedad medioambiental a monitorizar 253.1. ¿Por qué el aire? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.2. Análisis para la elección de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2.1. Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2.2. Coste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2.3. Noticias sobre contaminación del aire y tecnologías móviles . . 29

3.3. Elección de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3.1. Sensores para PMx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3.2. Sensores para medir presiones parciales de gases contaminantes 303.3.3. Otros sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.4. Definición de las etapas del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4.1. Prueba de concepto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4.2. Desarrollo del dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

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3.4.3. Conclusión, análisis y líneas futuras . . . . . . . . . . . . . . . 31

4. Prueba de concepto para la obtención de medidas 334.1. Herramientas utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2. Funcionamiento de los sensores ópticos . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2.1. SHARP GP2Y1010AU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2.2. SAMYOUNG DSM501A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3. Funcionamiento de los sensores resistivos . . . . . . . . . . . . . . . . 374.4. Pruebas, medidas y validación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.4.1. SHARP GP2Y1010AU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4.2. SAMYOUNG DSM501A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4.3. MiCs-2714 para NO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4.4. MiCs-2614 para O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4.5. MiCs-5524 para CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.4.6. Validación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5. Desarrollo del dispositivo 435.1. Especificaciones del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.2. Diseño de la arquitectura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.2.1. Diseño de bloques del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Gestión de la batería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Clúster de Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Microprocesador + ADCs + Memoria . . . . . . . . . . . . . . 45Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Módulo BLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5.2.2. Elección de los componentes para la arquitectura del sistema . 46Circuito cargador de batería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Batería Li-Po . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Amplificador operacional para monitorizar corriente . . . . . . 47Microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Expansor de interfaces GPIOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Led RGB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Amplificadores operacionales de bajo ruido . . . . . . . . . . . 48Conversor Analógico-Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Potenciómetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Módulo BLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Placa interfaz con pantalla, encoder y SD. . . . . . . . . . . . 49Traductor de niveles para SPI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Reguladores lineales a 3.3 [V]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Regulador Boost para interfaz gráfica a 5 [V] . . . . . . . . . . 49Regulador Boost para sensores a 5 [V] . . . . . . . . . . . . . . 50

5.2.3. Diseño de los esquemáticos del dispositivo . . . . . . . . . . . 50Medidor de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Compatibilidad de la placa interfaz con pantalla, encoder y SD 51Sensores de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Potenciómetro ajustable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

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Sensor de temperatura y humedad SHT21 [40] . . . . . . . . . 56Led RGB SMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Conversor de niveles I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Módulo BLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Acondicionamiento de señal y sensado . . . . . . . . . . . . . 57

5.3. Posicionado y rutado de componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575.3.1. Dimensiones y forma de la PCB . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.3.2. Disposición de los módulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.3.3. Consideraciones de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605.3.4. Montaje y soldadura de componentes . . . . . . . . . . . . . . 61

5.4. Pruebas básicas de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.4.1. Alimentaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.4.2. Batería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.4.3. Buses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.4.4. Puesta en marcha del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Expansor de interfaces GPIOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Sensor de temperatura y humedad SHT21 . . . . . . . . . . . 64ADC128D818 y red de acondicionamiento . . . . . . . . . . . 64Sensor de partículas PM10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Sensor de partículas PM2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Sensores MiCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Potenciómetro digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.4.5. Medidas y consumo energético . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Sensor de partículas PM10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70MiCs-5524 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72MiCs-2714 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72MiCs-2614 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Módulo de pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.4.6. Validación del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6. Conclusiones y líneas futuras 776.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776.2. Estudio de viabilidad de la integración con dispositivos móviles . . . . 796.3. Líneas futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

A. Esquemáticos de Spica 81

Bibliografía 101

xiii

Índice de figuras

2.1. Estación para la medida de la calidad del aire. (Fuente: http://www.latercera.com). 62.2. Media anual de PM10 en ciudades por regiones desde 2003 hasta 2010

(Fuente: OMS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3. Niveles globales de ozono medidos por GOME-2 (Fuente: ICSU World

Data Center for Remote Sensing of the Atmosphere ) . . . . . . . . . 112.4. Resumen de los tipos de sensores mencionados y sus características

(Fuente: IEEExplore [15]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.5. Resumen de trabajos anteriores (Fuente: IEEExplore [15]) . . . . . . 152.6. Curva de Eritema para el daño en la piel humana. . . . . . . . . . . . 172.7. Medidor de conductividad en el agua. (Fuente: http://www.omega.com). 19

3.1. (Izq.) MiCs sensor. (Cen.) SGX Electroquímico de SO2. (Der.) TGSde Figaro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2. Comparativa de precios extraída de [39] . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.3. Captura de la página web http://aqicn.org/home . . . . . . . . . . 293.4. Imagen de la contaminación en Madrid (Fuente: El-País) . . . . . . . 30

4.1. Placa de prototipado BQ ZUM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2. Placa de apoyo de SGX Sensors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3. Placa para medir corriente, basada en LM324AN. . . . . . . . . . . . 344.4. Curva de calibración del medidor de corriente . . . . . . . . . . . . . 354.5. SHARP GP2Y1010AU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.6. Esquema interno del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.7. Respuesta esperada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.8. Sensor MiCs insertado en el socket. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.9. Respuesta en tensión del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.10. Respuesta de consumo del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.11. SAMYOUNG DSM501A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.12. Respuesta del sensor durante 30 segundos. . . . . . . . . . . . . . . . 404.13. Respuesta del sensor durante 40 segundos. . . . . . . . . . . . . . . . 404.14. Respuesta del sensor durante 60 segundos. . . . . . . . . . . . . . . . 414.15. Uno de los montajes para hacer pruebas. . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.1. Diagrama de bloques de la arquitectura del sistema a implementar. . 445.2. Módulo BT de Raytac basado en el NRF51822 de Nordic Semi. . . . 495.3. Efecto de la resistencia de carga sobre la respuesta del sensor a un

evento de exposición al gas objetivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525.4. Circuito de medida propuesto en la nota de aplicación de SGX. . . . 535.5. Circuito para precalentamiento del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . 54

http://ieeexplore.ieee.org


http://aqicn.org/home

xiv

5.6. Resultado de la simulación del circuito de la figura 5.5. . . . . . . . . 555.7. Idea del circuito propuesto en la nota de aplicación para maximizar la

sensibilidad del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.8. Parte frontal de la PCB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.9. Parte trasera de la PCB. Nota: El nombre del dispositivo recibe el

nombre de Spica (Estrella más brillante de la constelación de Virgo) . 595.10. Disposición de los módulos en el diseño. . . . . . . . . . . . . . . . . 605.11. Horno de soldadura durante el proceso de calentamiento y soldadura. 615.12. Captura de osciloscopio con la que se midió la impedancia de entrada

del ADC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655.13. Puntos obtenidos de la gráfica de la hoja de especificaciones del MiCs-

5524. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675.14. Ajuste realizado sobre los puntos obtenidos para MiCs-5524. . . . . . 675.15. Puntos obtenidos de la gráfica de la hoja de especificaciones del MiCs-

2714. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.16. Ajuste realizado sobre los puntos obtenidos para MiCs-2714. . . . . . 685.17. Puntos obtenidos de la gráfica de la hoja de especificaciones del MiCs-

2614. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695.18. Ajuste realizado sobre los puntos obtenidos para MiCs-2614. . . . . . 695.19. Respuesta del sensor a la excitación del led de entrada. . . . . . . . . 715.20. Tensión de alimentación del led durante varias medidas. . . . . . . . . 715.21. Dos ciclos de medida del sensor, se puede apreciar que cada ciclo de

medida dura 1.11s y que se realizan 10 muestreos para una medida. . 715.22. Tensión en la parte baja de la resistencia de calentamiento del sensor. 725.23. Respuesta del sensor a un ciclo de medida. . . . . . . . . . . . . . . . 725.24. Tensión en la parte baja de la resistencia de calentamiento del sensor. 735.25. Respuesta del sensor a un ciclo de medida. . . . . . . . . . . . . . . . 735.26. Tensión en la parte baja de la resistencia de calentamiento del sensor. 745.27. Respuesta del sensor a un ciclo de medida. . . . . . . . . . . . . . . . 745.28. Gráfica de consumo del módulo de pantalla, se pueden apreciar los

refrescos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755.29. Visión delantera del montaje del dispositivo con pantalla. . . . . . . . 765.30. Visión trasera del montaje del dispositivo sin pantalla. . . . . . . . . 76

xv

Índice de tablas

2.1. Niveles de AQI y su expresión como nivel de calidad del aire. . . . . . 112.2. Métodos usados en los analizadores automáticos. . . . . . . . . . . . . 122.3. Análisis de la calidad del agua basándose en sensores de propiedades

físicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

xvii

Lista de acrónimos

ADC Analog-to-Digital ConverterApps AplicacionesAQI Air Quality IndexBLE Bluetooth Low EnergyBT BluetoothCO Monóxido de carbonoDIY Do It YourselfEPA Environmental Protection AgencyEPOC Enfermedad Pulmonar Obstructiva CrónicaFW FirmwareGPIO General Port Input OutputGPS Global Positioning SystemHW HardwareIPR Ingress Protection RatingLCD Liquid Crystal DisplayLi-Po Lithium Polymer BatteryM2M Machine to MachineMEMS MicroElectroMechanical SystemsMOS Metal-Oxide SemiconductorNO2 Dióxido de NitrógenoO3 OzonoOMS Organización Mundial de la SaludORP Oxidation Reduction PotentialPCB Printed Circuit BoardPM Particulate MatterPWM Pulse Width ModulationSMS Short Message ServiceSO2 Dióxido de AzufreSOC System On ChipSW SoftwareTIC Tecnologías de la Información y la ComunicaciónUNE Una Norma EspañolaUSB Universal Serial BusUV UltravioletaVOCS Compuesto Orgánicos VolátilesWSN Wireless Sensor Network

xix

A mi familia y a todos los que me apoyan a diario. . .

1

Capítulo 1

Introducción

1.1. MotivaciónEl medio ambiente juega un papel fundamental todos los días en nuestra salud y

bienestar. El aire que respiramos, el agua que bebemos, los niveles de ruido a losque estamos expuestos y el tiempo meteorológico son algunas de sus manifestaciones.Todos afectan directamente en términos de calidad y esperanza de vida, la apariciónde ciertas enfermedades u otros aspectos de nuestra salud personal.

La mala calidad del aire, por ejemplo, se ha relacionado con la muerte prematura,cáncer y enfermedades respiratorias tales como EPOC. El humo de los cigarrillos, nosolo para los fumadores sino para los fumadores pasivos, provoca además disminuciónde fertilidad. Por otro lado, la industrialización global, las grandes ciudades, los mediosde transporte, la agricultura y la producción energética están ejerciendo una enormepresión sobre el medio ambiente.

La monitorización ambiental se centra principalmente en la identificación y medi-ción de contaminantes químicos, biológicos, microbiológicos y radiológicos en el agua,suelo y aire. Existen otros factores que entran en juego como la temperatura, la hu-medad y los niveles de ruido. Durante décadas, la monitorización se ha realizadomediante la exposición de muestras “in-situ”, que posteriormente se han analizado enlaboratorio. Aunque muy preciso, esta forma de actuar es costosa, lenta y no escala-ble. Desde un punto de vista regulatorio ha habido un interés significativo en el uso detecnologías de detección distintas que permitan “acercar” el laboratorio al punto deinterés. Se han logrado algunos éxitos como en el muestreo de la calidad del aire. Sinembargo, los sensores cuestan decenas de miles de euros, lo que limita su capacidadde ampliación y restringe su uso a un pequeño número de sitios estáticos dentro deun área determinada.

Debido a la necesidad de mejorar, ser asequible y escalable, el uso de sensoresinalámbricos de bajo coste para aplicaciones de monitorización ambiental está co-brando un especial interés tanto de carácter regulatorio como no regulatorio. Laspersonas son más conscientes de su entorno ambiental y se interesan más por podercuantificar la calidad del ambiente en el que se encuentran. Sumado a la naturalezaubicua de los smartphones y tablets, dicha consciencia está provocando el desarrollo

2 Capítulo 1. Introducción

y la aparición de aplicaciones en las que es el usuario el que se convierte en un sensormóvil de su entorno.

En general, se puede clasificar la monitorización en aplicaciones de interior y apli-caciones de exterior. Las aplicaciones de interior se centran más en: temperatura,humedad, niveles de luz, calidad del aire y ruido. Mientras que las aplicaciones de ex-terior involucran una variedad más amplia, contaminación del aire, calidad del agua,ruido provocado por medios de transporte, el tiempo, eventos geológicos y aplicacionesrelacionadas con el sector primario.

Consciente de esta realidad, este proyecto se centra en la parte en la que el usuariopasa a ser un sensor móvil del entorno en el que se encuentra. Para ello, se busca el usode tecnologías que no supongan un coste excesivo y que permitan su adoptabilidadpor parte de ciudadanos de a pie. Es por eso que tras un análisis de las metodolo-gías y tecnologías empleadas actualmente para la medida y presentación de dichosresultados, se desarrolla un dispositivo capaz de suplir la necesidad por parte de lasociedad de poder monitorizar de manera individual la calidad del entorno. Dada lagran variedad de parámetros que conforman el medio ambiente, nos centraremos enuno, sobre el que se volcará el desarrollo del proyecto.

1.2. ObjetivosLos objetivos de la realización de este proyecto son los siguientes:

Comprobar las principales inquietudes sobre el entorno ambiental, para corroborarque existe la necesidad de la elaboración de este tipo de proyectos. Así mismo, explorarqué características medibles lo componen.

Realizar una revisión de los diferentes sistemas, procedimientos y tecnología decaptación de calidad del ambiente.

Elegir una característica del medio ambiente para evaluarla en base a mediciones yanálisis, que pueden ser presentados al ciudadano.

Realizar una investigación sobre los sistemas de captura, métodos y tecnologíasactuales para la medida de la propiedad ambiental que se ha elegido medir.

Diseñar un dispositivo portátil que pueda mostrar la calidad del ambiente centrán-dose en la propiedad ambiental elegida.

Obtención de conclusiones sobre el trabajo realizado, análisis sobre la viabilidad deintegración con dispositivos móviles y resumen de las líneas futuras de trabajo quehayan podido surgir durante el desarrollo del proyecto.

1.3. Estructura de la memoria 3

1.3. Estructura de la memoriaBasándonos en los objetivos y en el desarrollo que se ha realizado para conseguir

completar los objetivos, podemos apreciar en la estructura de la memoria, los pasosseguidos.

Capítulo 1: Introducción. Este capítulo nos da una idea contextualizada dela temática del proyecto y además nos muestra la estructura que conforma lamemoria.

Capítulo 2: Estado del arte. Como se ha mencionado, es necesario realizar unestudio del entorno actual en el que se mueve la monitorización del medio am-biente, incluyendo las metodologías y tecnologías que se emplean para la medidade propiedades medioambientales.

Capítulo 3: Elección del aire como propiedad medioambiental a monitorizar. Eneste capítulo se dan las explicaciones pertinentes sobre esta elección y cómo seva a proceder para conseguir reportar la calidad del aire.

Capítulo 4: Prueba de concepto para la obtención de medidas. Antes de sumer-girse en el diseño de un dispositivo final, se realizan varias pruebas y comproba-ciones. Esta etapa de prototipado surge con la idea de poder afrontar el diseñocon unos conocimientos adquiridos, que permitan dotar al dispositivo de todaslas propiedades necesarias y facilitar su diseño.

Capítulo 5: Desarrollo del dispositivo. En este capítulo se detalla el diseño,implementación y pruebas del dispositivo desarrollado. En las etapas del desa-rrollo se han tomado como referencia las perspectivas HW y SW para dar almismo tiempo la visión completa de la medida, desde la transducción hasta lapresentación.

Capítulo 6: Conclusiones. Estudio de viabilidad de la integración con dispositi-vos móviles. Líneas futuras.

5

Capítulo 2

Estado del arte

En este capítulo vamos a presentar cuáles son los procedimientos y tecnologías quese utilizan actualmente para reportar la calidad del medio ambiente. Para ello seha hecho una labor de búsqueda de información y síntesis con el objetivo de poderclasificar en áreas el estudio de la calidad del medio ambiente. Con ello podremosdeterminar en cada caso las propiedades más importantes que lo caracterizan.

2.1. Conductores del sensado medioambientalExisten una serie de factores influyentes de tipo técnico, sociales y económicos que

están influyendo en el crecimiento del interés por las aplicaciones de sensores parala monitorización del medio ambiente. El coste de los sensores está disminuyendo ysu precisión aumentando, por lo que las plataformas “in-situ” gozan de una mayorviabilidad. Además, la variedad en sus formas permite que existan nuevas métodospara muestrear la información que serían prohibitivas con los medios tradicionales.

Coste – Las soluciones actuales para la monitorización del medio ambiente utilizaninstrumentación con un coste elevado ya sea “in-situ” o en laboratorio. Técnicas demedida como la cromatografía de gases, son precisos y con una sensibilidad adecuada,pero los precios se encuentran desde los miles a decenas de miles de euros. Por otrolado, existen otras soluciones basadas en semiconductores, técnicas ópticas y electro-químicas que permiten realizar medidas por cientos de euros. Esto hace que aparezcanen el mercado desarrollos como AirQualityEgg [1], que presenta precios entre $100 y$200. Por otro lado, el impacto que tiene la contaminación ambiental del aire sobrela salud, por ejemplo, tiene un coste económico a nivel de país, como se demuestra en[2].

Dispositivos móviles. Smartphones – La adopción generalizada de los teléfonosinteligentes está proporcionando tanto una plataforma ambiental de bajo coste, comoen algunos casos, una solución final. Por ejemplo, las aplicaciones que hacen segui-miento de ruido ambiental, pueden utilizar el micrófono integrado en los teléfonos. Lafuncionalidad GPS, o la geolocalización por datos, hace posible la situación de medi-das, y su compartición mediante el uso de e-mail, SMS o Apps. El smartphone ofreceuna interfaz común para el procesamiento de los datos, por tanto, da igual la maneray forma en la que se obtienen las medidas mediante el uso de sensores inalámbricos,

6 Capítulo 2. Estado del arte

al final, al pasar por el dispositivo móvil los datos quedan condicionados a una pla-taforma común, estando disponible para entornos profesionales o entornos centradosen los ciudadanos.

Medición por parte del ciudadano – A medida que crece la disponibilidad delos sensores y son más asequibles, el interés de los individuos por su entorno crecerá.La participación activa en la generación y consumo de datos ambientales hace quela sociedad modifique su comportamiento y su nivel de compromiso dada su previainvolucración. Pudiendo tener acceso a esta información, las personas empezarán apreocuparse por los niveles de contaminación a la hora de realizar actividades al airelibre en grandes ciudades o tendrán más cuidado con la exposición de personas mássensibles a entornos no propicios, como pueden ser bebés, niños pequeños y personasmayores. Las TIC facilitan el intercambio de información entre usuarios que buscanrelaciones causa efecto entre la salud y el medio ambiente.

Sensado medioambiental, tecnologías de red y comunicaciones móviles –Muchos sensores ambientales tienen capacidades inalámbricas que van desde Zigbeede baja potencia a redes Wi-Fi o 3G/4G. Los nodos basados en Zigbee pueden cubrirgrandes áreas y los nodos basados en Wi-Fi cientos de metros, esto permite que lossensores se puedan desplegar sobre áreas geográficas considerables. Esto sumado ala madurez y uso de las tecnologías basadas en WSN en combinación con el uso delprotocolo IPv6, hace posible la realización del paradigma del Internet de las cosas(IoT) [3].

Figura 2.1: Estación para la medida de la calidad del aire.(Fuente: http://www.latercera.com).

2.2. Barreras a la adopción 7

2.2. Barreras a la adopciónA pesar del potencial de la monitorización basada en sensores, existen barreras

tanto desde el punto de vista regulatorio como del ciudadano, que tienen que sersuperadas para que la adopción sea realmente posible. Entre las que existen, vamosa mencionar de manera breve a continuación algunas de ellas:

Consumo energético – El consumo energético sigue siendo una restricción ope-rativa, en particular, para aplicaciones remotas desplegadas en las que no es posibleproporcionar acceso a la red eléctrica. Existen opciones de recolección energética(energía solar), pero su implementación podría ser más cara que el propio sensor. Losavances en la tecnología de las baterías y técnicas de recolección energética consiguenobtener mayor energía disponible, pero el cuello de botella se encuentra en el consu-mo. En este punto es donde aparecen las WSN cognitivas, que optimizan los ciclosde trabajo y selección de frecuencias para un uso eficiente de la batería y el espectroradio usado para la comunicación.

Robustez y coste – Muchas aplicaciones ambientales exponen los sensores a con-diciones duras. En primer lugar los sensores y por otro lado las baterías y toda laelectrónica a bordo necesitan protegerse de la lluvia, hielo, polvo y otras fuentes con-taminantes. Para ello se utilizan recintos o empaquetados clasificados por un IPR, elcoste de esta protección se suma al total del nodo. Por otra parte, la capacidad deproducir a bajo coste, con sensibilidad adecuada y buena fiabilidad, sigue siendo unreto. Pero la proliferación de teléfonos inteligentes puede proporcionar una plataformade coste cero para la adquisición, procesamiento, presentación y archivado de datosde los sensores, lo que simplifica en gran medida los requisitos del nodo sensor [4].

Limitaciones tecnológicas – Las capacidades y sensibilidades de los sensores debajo coste siguen siendo algo limitadas. Actualmente, la monitorización del medioambiente, por lo general, utiliza tipos de sensores de rango restringido, como los detemperatura, luz, humedad y presión atmosférica, es decir, lo que se podría encontraren una estación meteorológica de aficionado. Aunque los sensores basados en semi-conductores, materiales electroquímicos y medidores de partículas (PM) de bajo costeestén disponibles, su sensibilidad y precisión son a menudo inferiores a las técnicasinstrumentales actuales [5];[6]. Se hace necesario el uso de protocolos de calibracióncuidadosos y continuos para mejorar el rendimiento de algunos sensores, pero aúnno se ha logrado un progreso significativo. El uso de sensores para detectar la con-taminación bacteriana en el agua, es una de las muchas áreas de investigación activa[7]. Sin embargo, la disponibilidad de tecnologías de sensores comerciales sigue siendomuy limitada. Es probable que en unos años sea posible la detección “in-situ” de lacontaminación bacteriana para aplicaciones del mundo real.

Preocupación sobre la seguridad – La seguridad en los sensores para aplicacio-nes institucionales sigue siendo un motivo de preocupación. Los datos que identificanproblemas para la salud pública se suelen revisar por empleados públicos, ya que el


impacto social y económico de la mala presentación de los datos puede ser alto. Eluso de sistemas de bajo coste limita la capacidad para incorporar medios de seguridadpara la protección de los datos. Pero en los últimos años, están emergiendo SoCs concapacidades M2M con HW y SW capaces de ofrecer protocolos de seguridad, siendouna solución a medio plazo.

Usabilidad y escalabilidad – La facilidad de uso de sensores y su software dedesarrollo puede ser un reto, sobre todo para el usuario aficionado que los comprafuera de plataforma. El desarrollo de firmware permanece fuera de la capacidad téc-nica de la mayoría de los usuarios potenciales. Por tanto, es importante que ambossensores discretos e inalámbricas sean más fáciles de instalar, mantener y entender.Idealmente, los sensores deben evolucionar hacia una operativa plug&play. Y tienenque ser fácilmente detectables por smartphones, con aplicaciones de apoyo muy intui-tivas y sencillas que permitan conectividad a servicios en la nube para compartir yanalizar.

Calidad de los datos y propiedad – A medida que la disponibilidad y el desplie-gue de los sensores aumente, la granularidad y la omnipresencia de la monitorizaciónaumentarán. El aumento de datos que se producirá en ese instante, lo más proba-ble es que genere discusión y debate. Entre las principales cuestiones que surgirán,tendremos que tener especial cuidado en contestar a las siguientes:

¿De dónde han salido los datos?

¿Cómo se deben interpretar?

¿Cómo se asegura la calidad de los datos?

¿Los datos recogidos de internet o de comunidades de ciudadanos tendrán unsignificado estadístico apropiado?

Los debates se centrarán en la validez y el significado de los datos y las posiblesacciones a tomar para mejorar la salud y el bienestar de los ciudadanos.

2.3. Parámetros a medir del medio ambiente y mé-todos empleados

La monitorización ambiental se centra en la detección y medición de las concen-traciones de contaminantes, y discernir cuando los contaminantes dejan de constituirun riesgo para la salud pública. Tomando como partida dos medios básicos como elaire y el agua se analizan las propiedades químicas, físicas, radiológicas y biológicas.Por otro lado, tenemos como integrantes del entorno el ruido, los niveles de radiaciónsolar y las condiciones del entorno urbano. A modo resumen, tenemos que la calidaddel entorno se puede expresar en términos de:

Calidad del aire

2.4. Calidad del aire y condiciones atmosféricas 9

Calidad del agua

Calidad acústica

Radiación recibida

2.4. Calidad del aire y condiciones atmosféricasLa calidad del aire aparece frecuentemente en los medios de comunicación en rela-

ción con temas tales como la quema de combustibles, su efecto sobre zonas urbanas,el aumento de la cantidad de automóviles, la agricultura intensiva y la contamina-ción industrial. La actividad humana está teniendo un impacto en diversas zonas delplaneta, visibles algunas de ellas en forma de niebla fotoquímica, donde se puedenencontrar contaminantes como óxidos y dióxidos de nitrógeno, compuestos orgánicosvolátiles, ozono y aldehídos. El esmog es un problema a nivel mundial que afecta agrandes ciudades. Como podemos ver en la figura 2.2, los niveles de PM10 (partículascon un diámetro igual o menor a 10 µm) en las ciudades por regiones desde 2003 a2010 en muchos casos supera los límites de seguridad.

Figura 2.2: Media anual de PM10 en ciudades por regiones desde2003 hasta 2010 (Fuente: OMS)


La calidad del aire y sus componentes son generalmente definidos por la legislaciónnacional, como la “Clean Air Act” en los EE.UU, y en Europa por la legislaciónde la UE, como la “Ambient Air Quality and Cleaner Air for Europe (CAFE)”. Lalegislación define tanto los parámetros de interés y sus límites, como la manera en laque deben ser evaluados y gestionados por agencias nacionales. El proceso de medidaentraña la obtención de una gran variedad de parámetros a diferentes niveles desensibilidad en diferentes intervalos de tiempo. Esto provoca que para el público sehaga difícil consumir e interpretar los datos generados por las estaciones de medida.Para solucionar este problema, aparece el AQI diseñado por la EPA, que se basa enla puntuación de la calidad del aire en un intervalo de valores numéricos [8]. Losvalores de los contaminantes se encuentran normalizados a la misma escala según laconsideración del daño que ejerce sobre la salud. Es decir, la calidad del aire se expresacon un solo número. Ese número representa el valor más alto de AQI reportado poruno de los seis parámetros medidos del aire, y este a su vez se expresa de manerasencilla para el usuario. Los seis parámetros medidos son:

SO2

NO2

O3

CO

PM10

PM2,5

En la tabla 2.3 podemos ver de manera resumida los niveles a los que se hace referenciadesde el órgano de la EPA [9].

Las medidas de las concentraciones de estos contaminantes en la tierra, no solo serealizan con sensores que tenemos montados en estaciones de medida en la tierra, sinoque existen investigaciones ([10] y [11]) en las que se está utilizando el procesado deimágenes de satélites.

Los científicos están cada vez más interesados en combinar las medidas desde satélitede PM2,5 con medidas realizadas en la tierra para obtener medidas de manera global.Por otro lado, también se utilizan los satélites para medir el ozono y las temperaturasen base a la radiación de la luz.


Air Quality Index(AQI)

Niveles de preocupa-ción sobre la salud

Definición

0 - 50 Buena La calidad del aire es satisfactoria51 - 100 Moderada Las personas extraordinariamente sensitivas deben

considerar limitar los esfuerzos prolongados al airelibre.

101 - 150 No saludable paragrupos de riesgo

Los niños y adultos activos, y las personas con en-fermedades respiratorias, tales como el asma, debenlimitar los esfuerzos prolongados al aire libre.

151 - 200 Dañino Los niños y adultos activos, y las personas con en-fermedades respiratorias, tales como el asma, debenevitar el esfuerzo prolongado al aire libre; todos losdemás, especialmente los niños, deben limitar el es-fuerzo prolongado al aire libre.

201 - 300 Muy dañino Los niños y adultos activos, y las personas con enfer-medades respiratorias tales como el asma, deben evi-tar cualquier esfuerzo al aire libre; todos los demás,especialmente los niños, deben limitar los esfuerzosal aire libre.

301 - 500 Peligroso Todo el mundo debería de evitar la exposición a estosniveles de contaminación.

Tabla 2.1: Niveles de AQI y su expresión como nivel de calidad delaire.

Figura 2.3: Niveles globales de ozono medidos por GOME-2 (Fuente:ICSU World Data Center for Remote Sensing of the Atmosphere )


2.4.1. Medida de la calidad del aire

Vamos a ver qué tecnologías se usan actualmente en los analizadores automáticosque se encuentran repartidos por algunas ciudades. Los analizadores automáticosaprovechan las propiedades físicas y/o químicas de un contaminante gaseoso paradeterminar su concentración (Adaptado de US-EPA, 2008). Los métodos actualmenteutilizados por los analizadores automáticos de gases contaminantes se presentan enla tabla 2.2.

Contaminante Método de medición Tipo de métodoOzono O3 Fotometría Ultravioleta (UV) EquivalenteMonóxido de carbono CO Fotometría infrarroja (IR) de filtro de corre-

lación de gasEquivalente

Dióxido de nitrógeno NO2 Quimiluminiscencia en fase gaseosa ReferenciaDióxido de azufre SO2 Fluorescencia pulsante Equivalente

Tabla 2.2: Métodos usados en los analizadores automáticos.

Todos los analizadores automáticos cuentan con tres sistemas internos e interde-pendientes, [12] nos ofrece de manera resumida cómo son estos analizadores. Además,podemos encontrar en [13] una explicación de las metodologías introducidas másabajo. En cuanto a las normas que rigen cómo se deben de realizar y presentar lasmedidas, podemos encontrar en [14] una tabla donde se recogen los métodos y sucorrespondiente norma UNE. Un analizador automático está compuesto en generalpor los siguientes sistemas:

El sistema electrónico contiene el software de operación, controla el funciona-miento del analizador y realiza automáticamente los cálculos para el reporte delos resultados.

El sistema neumático consta principalmente de la bomba de succión y de lasconexiones y tuberías por donde circula la muestra de gas.

El sistema óptico es donde se aplica el método de medición del analizador,mediante procesos físicos y/o químicos, dependiendo del gas a analizar.

A continuación, comentamos cuáles son los contaminantes objetivo de las medi-das y cuáles son los métodos que se utilizan para conseguir detectar y obtener lasconcentraciones de contaminantes.

Analizador de O3 (Fotometría UV) – El principio de operación que utilizan losanalizadores de ozono, O3, se conoce como el método de fotometría UV y consiste enmedir la cantidad de luz ultravioleta, a una longitud de onda de 254 nm, absorbidapor el ozono presente en una muestra. El principio de operación se basa en la Ley deBeer-Lambert. Cuando la muestra pasa por el interior de las celdas, la molécula deozono absorbe una cantidad de luz, la cual se compara con la cantidad de luz medidaen la celda de referencia para calcular la concentración . La concentración obtenidase corrige a condiciones de temperatura y presión.


Analizador de CO (Fotometría Infrarroja IR) – Los analizadores de Monóxidode Carbono, CO, se sirven del principio de operación que se basa en la capacidad quetiene este gas para absorber energía en determinadas longitudes de onda. Se midela absorción de luz infrarroja, llevada a cabo por las moléculas de CO en intervalosrelativamente pequeños de longitudes de onda centradas sobre la región de máximaabsorción del contaminante.

Analizador de NOx (Quimiluminiscencia) – La quimiluminiscencia es unatécnica analítica basada en la medición de la cantidad de luz generada por una reacciónquímica. Los analizadores de Óxidos de Nitrógeno NOx, utilizan este principio apartir de la reacción que tiene lugar entre el óxido nítrico (NO) contenido en lamuestra de aire y el ozono (O3) que genera, en exceso, un dispositivo que es partede los componentes del instrumento. La luz emitida se encuentra en el intervalo delinfrarrojo entre 500 y 3000 nm.

Analizador de SO2 (Fluorescencia pulsante) – Los analizadores de Dióxidode Azufre emplean el principio de fluorescencia pulsante que se basa en el hecho deque las moléculas de SO2 absorben radiación ultravioleta (UV) a una longitud deonda en el intervalo de 210-410 nm, entrando en un estado instantáneo de excitaciónpara posteriormente decaer a un estado de energía inferior, emitiendo un pulso de luzfluorescente de una longitud de onda mayor en el intervalo de 240 a 410 nm.

Monitores de partículas – Los monitores de partículas (algunos modelos utili-zan el método de atenuación beta y de micro balanza oscilatoria), al igual que losanalizadores de gases, reportan resultados en tiempo real. Sin embargo, a diferenciade los analizadores de gases, no llevan a cabo un análisis de la muestra, únicamentedeterminan la concentración de partículas aprovechando las propiedades físicas de lasmismas. Estos equipos son utilizados para monitorizar partículas suspendidas en elaire, de diámetros menores a 10 y 2.5 micrómetros. En general se hace pasar airepor unos filtros especiales sobre los que se depositan partículas de cierto tamaño queincrementan la masa del filtro. Previamente, el aire introducido es filtrado para quesólo entren en la zona de medida, partículas del tamaño del rango de interés.

Como hemos podido apreciar, estos procedimientos son propios de un laborato-rio “in-situ”. Como hacíamos referencia en la evolución tecnológica, hay otro tipo desensores como pueden ser los electroquímicos y los basados en semiconductores quesimplifican el tamaño y el procedimiento de la solución para la medida. Claro está,pagando el precio de la pobre calibración frente a los medios de laboratorio. Recien-temente hay muchos estudios en torno al uso de este tipo de sensores. Destaca entreellos el que se elabora en esta referencia [15], donde se puede obtener una revisión delestado del arte de este tipo de sensores en proyectos similares, además de abordar laelaboración de un sistema propio de medida. De manera concreta, podemos apreciarque las tecnologías ópticas son las más fiables y precisas para realizar las medidasy que como vemos en la Figura 2.5 extraída de [15], estas técnicas ya no son las


más utilizadas fuera de los laboratorios. Por último, podemos ver entre los tipos desensores mencionados una tabla 2.4 comparativa de sus propiedades.

Figura 2.4: Resumen de los tipos de sensores mencionados y sus ca-racterísticas (Fuente: IEEExplore [15])

Entrarían en juego los sensores electroquímicos y los resistivos. El fundamento deesos sensores es sencillo, un material con propiedades eléctricas mezclado con unmaterial sensible a reacciones químicas o físicas, ahí radica la diferencia entre loselectroquímicos y los semiconductores.

En el caso de los electrolíticos, una reacción química desencadena un cambio en elcomportamiento de las propiedades eléctricas del material, produciendo una variaciónen la señal de salida del sensor. Por otro lado, en el caso de los semiconductores, lareacción es física, desencadenando una variación en la señal de salida.



Figura 2.5: Resumen de trabajos anteriores (Fuente: IEEExplore [15])

En los siguientes capítulos se detallará cómo funcionan los sensores usados parala obtención de la calidad del aire, concretamente, los que han sido utilizados en eldesarrollo del dispositivo.

2.4.2. Proyectos para la monitorización del aire

Dada la popularidad que están alcanzando plataformas de prototipado en casa comoArduino R© y Raspberry Pi R©. Es posible encontrar una gran cantidad de proyectosrelacionados con la medida de la calidad del aire en el entorno cercano del hogar.Entre los proyectos encontrados, destacamos los siguientes:

Grove - Air Quality Sensor v1.3 http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Air_Quality_Sensor_v1.3 (Es una wiki de seeedstudio en la que se puede ver el análisis de un sensor departículas y su puesta en marcha con Arduino.)

Grove - Dust Sensor http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Dust_sensor (Similaral anterior, solo que en este caso, con otro sensor.)


http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Air_Quality_Sensor_v1.3

http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Air_Quality_Sensor_v1.3

http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Dust_sensor


Air Quality with an inexpensive device http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/grovedust/ (Proyecto de medida de partículas suspendidas, para hacerlo en casa. Se realizancomparativas con sensores profesionales)

AirPi http://airpi.es/index.php (Proyecto de sensores ambientales utilizando la platafor-ma Raspberry Pi.)

birdi https://www.indiegogo.com/projects/birdi# (Empresa surgida de un proyecto encomunidad sobre la contaminación en los hogares.)

Cubesensros https://cubesensors.com/ (Pequeños sensores con forma de cubo, accesiblesdesde dispositivos móviles que se pueden combinar para tener diferentes medidas.)

Arduino con la familia de sensores MQ http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors(Figaro posee una familia de sensores llamados MQ-XX que son ampliamente conocidos enlas comunidades de Arduino interesadas en la medida de concentraciones de gases.)

AirQualityEgg http://airqualityegg.wikispaces.com/AirQualityEgg (Es un proyecto anivel mundial para concienciación, se trata de un pequeño huevo que incluye sensores decalidad del aire. La idea es que la gente desde sus casas envíe información de la calidad delaire local para trazar un mapa mundial.)

Air Quality Test Box http://www.instructables.com/id/Air-Quality-Test-Box/ (Un in-tento de caja de sensores similar al anterior, pero menos conseguido.)

CitiSense desarrollado por investigadores de la Universidad de San Diego http://seelab.ucsd.edu/health/overview.shtml (Proyecto para elaboración de estaciones de medida máscercanas al usuario.)

Plataforma Psense [16].

Plataforma Citizen Sensor (proyecto open source para la participación política de los ciuda-danos en las smart cities) [17].

2.5. Monitorización UVA/UVBEs conocido mundialmente el estrecho camino que une la radiación Ultravioleta

con el cáncer de piel. Una exposición excesiva es un problema global por culpa delagotamiento de ozono en la atmósfera y de comportamientos humanos irresponsa-bles. La falta de exposición al sol tiene también implicaciones en la deficiencia devitamina D, bajos niveles de vitamina D se relacionan con riesgo de padecer una grancantidad de enfermedades. Típicamente la radiación Ultravioleta se subdivide en trescomponentes basados en la longitud de onda:

UV-A (315nm y 400nm)

UV-B (280nm y 315nm)

UV-C (200nm y 280nm)

http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/grovedust/

http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/grovedust/

http://airpi.es/index.php

https://www.indiegogo.com/projects/birdi#

https://cubesensors.com/

http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors

http://airqualityegg.wikispaces.com/AirQualityEgg

http://www.instructables.com/id/Air-Quality-Test-Box/

http://seelab.ucsd.edu/health/overview.shtml

http://seelab.ucsd.edu/health/overview.shtml

2.5. Monitorización UVA/UVB 17

La radiación UV-C es absorbida por la capa de ozono y, normalmente, no llega a lasuperficie de la tierra. Pero en el hemisferio sur, pueden aparecer agujeros de ozono,esto es un problema. Las curvas de Eritema que muestran longitud de onda UV (nm)frente a la irradiación (W/m2) se utilizan para determinar los niveles de exposiciónUV que pueden dañar la piel humana, como resultado de quemaduras por el sol, comose muestra en la Figura 2.6.

Figura 2.6: Curva de Eritema para el daño en la piel humana.

La radiación Ultravioleta se puede medir de varias maneras, incluyendo instrumen-tos de radiometría, dosímetros personales e incluso instrumentos en satélites como elque vimos anteriormente. Los sensores de los dosímetros se centran generalmente enla medición de la radiación UV-A / B. En su forma más simple, pueden ser parchesadhesivos (dosímetros químicos) que se adhieren a la piel expuesta [18] o pulseras[19]. Los productos a menudo se dirigen a los padres que quieren un método sencillopara controlar la exposición de sus hijos. La forma más común de detección UV-A/ B es el dosímetro electrónico en varias formas, incluyendo relojes de pulsera parauso corporal como el Sunsaver, que se desarrolló como parte del proyecto ICEPURE7PM [20].

Ya hay una gran variedad de aplicaciones para teléfonos inteligentes, que reportanel índice de UV, tales como EPA UV Index, My UV Check, Sun Safe y otros. Losdatos utilizados por las aplicaciones se proporciona generalmente por el Servicio Me-teorológico Nacional local. La conversión de un smartphone en un dosímetro personal


UV se ha conseguido con algunos proyectos e iniciativas como Sundroid, que se basaen un sensor fotodiodo UV-A/B llevado externamente en el cuerpo y que se conectaa un teléfono Android a través de Bluetooth. Existen recientes investigaciones queapuntan al uso de la cámara del smartphone para poder realizar estas medidas [21].

2.6. Monitorización de la calidad del aguaLa necesidad de controlar con precisión la calidad del agua sigue creciendo debido

a la cada vez mayor demanda de agua fresca y limpia en todo el mundo. Las grandesciudades, los métodos de agricultura intensiva, el procesamiento de alimentos y másentornos están aumentando la demanda de agua. Mientras tanto, estas y otras activi-dades han dado lugar a incidencias debido al abastecimiento con agua contaminada.Las nuevas fuentes contaminantes que están surgiendo tienen un considerable impac-to negativo en la calidad del agua. Como resultado, hay una necesidad creciente deproporcionar información en tiempo real para complementar el análisis tradicional delaboratorio. Por otra parte, los datos de estas mediciones con sensores deben hacersepúblicos para garantizar la transparencia y para mantener informada a la ciudadaníade manera apropiada.

Hay una gran variedad de sensores que se han venido utilizando para controlar lacalidad del agua. Existen sensores portátiles, de mano, que permiten a los científicosrealizar medidas de campo “in-situ”. Mientras que existen sensores fijos, que se utili-zan en las empresas de servicios públicos de abastecimiento de agua. Algunas de lasprincipales tecnologías utilizadas en aplicaciones de monitorización de la calidad delagua hasta la fecha incluyen electroquímicas [22], biotecnológicas [23], MEMS [24],nanotecnológicas [25] y ópticas [26].

En los últimos años, las tecnologías de sensores y de medición óptica han surgidocomo una alternativa más fiable a los enfoques electroquímicos debido a que operarcon estos métodos es sencillo. Los métodos como la fluorescencia óptica y la absorciónse están adoptando ampliamente en diversas aplicaciones. Existen empresas dedicadasya a la monitorización en tiempo real de la calidad del agua, algunas de ellas son:

YSI Inc. www.ysi.com

Intellitect Water www.intellitect-water.co.uk

Liqum Oy www.liqum.com

Optiqua www.optiqua.com

En los siguientes apartados vamos a resumir, cuáles son las tecnologías empleadaspara determinar la calidad del agua dependiendo de las características que se quieranmonitorizar.

www.ysi.com

www.intellitect-water.co.uk

www.liqum.com

www.optiqua.com

2.6. Monitorización de la calidad del agua 19

2.6.1. Medidas usando propiedades físicas

Característica Descripción SensorTemperatura - La temperatura del agua influye en su densidad, la solubi-

lidad de sus constituyentes, el pH, la conductancia específi-ca, la tasa de reacciones químicas y la actividad biológica.

Termistor

Conductividad - La medida de la capacidad del agua para conducir unacorriente eléctrica. La conductividad es función de la con-centración y los tipos de sólidos disueltos, como metales,inorgánicos y orgánicos.

Electrodo conduc-tivo

Color - El color aparente es el color de una muestra de agua alcompleto, el cual se ve afectado tanto por compuestos di-sueltos como por compuestos en suspensión. El color ver-dadero se obtiene filtrando el agua para eliminar todo elmaterial en suspensión.

Óptico (Coloríme-tro)

Turbiedad - La turbiedad es cómo de oscura está una muestra de agua,causada por partículas en suspensión o impurezas que pue-den incluir barro, cieno, materia vegetal, compuestos orgá-nicos solubles con color, algas y microorganismos.

Óptico (Nefelóme-tro, Método dedispersión de su-perficie)

Tabla 2.3: Análisis de la calidad del agua basándose en sensores depropiedades físicas.

Figura 2.7: Medidor de conductividad en el agua.(Fuente: http://www.omega.com).

2.6.2. Medidas usando propiedades químicas

Oxígeno disuelto

Descripción – Una cantidad adecuada de oxígeno (O2) disuelto es necesariopara una buena calidad del agua. El principal factor que contribuye a los cambiosen los niveles de oxígeno disuelto es la acumulación de desperdicios orgánicos.


Sensor – Electroquímicos (Amperímetro, Galvánico, Polarográfico), Gas, Óp-tico (Luminiscencia), Biosensor.

pH

Descripción – El pH en una muestra de agua está relacionado con la concen-tración de iones de hidrógeno. El agua potable tiene un rango de pH de 6.5 a9.5.

Sensor – Electrométricos (Potenciométricos), ISFET, Ópticos (Colorímetro).

Cloro

Descripción – Como las aguas subterráneas se filtran a través de lechos de rocao arena y grava, ésta disuelve distintos minerales y constituyentes, incluyendoel Cloro.

Sensor – Electroquímico (Amperímetros), Óptico (Colorímetro).

ORP

Descripción – El potencial de oxidación (ORP) de una muestra de agua esuna medida clave para saber cómo de bien se está realizando el tratamiento delagua o su proceso de limpieza. Se usa para monitorizar agua potable, piscinasy spas.

Sensor – Electroquímico (Potenciométricos).

Cloro libre

Descripción – El cloro libre se forma en la reacción de gas de cloro con agua.Esta molécula y sus iones son esenciales para asegurar que el agua es potable.

Sensor – Electroquímico (Polarográficos, Amperimétricos), Ópticos (Coloríme-tro).

Metales pesados

Descripción – Los metales pesados comunes como el cadmio (Cd), cobre (Cu),mercurio (Hg), y el plomo (Pb), en el agua están relacionados con multitud deriesgos para la salud incluyendo reducción del crecimiento y desarrollo, cáncer,daños en los órganos, en el sistema nervioso y en casos extremos, la muerte.

Sensor – Electroquímico (ISE, ISFET), Ópticos (Fotoluminiscencia, Fluores-cencia).

2.6. Monitorización de la calidad del agua 21

Fosfatos

Descripción – Los fosfatos (PO 3−4 ) se absorben de forma natural por el agua

de los lechos de roca y otros depósitos minerales.

Sensor – Electroquímico (Potenciométricos ISE), Óptico (Colorímetro).

Nitratos

Descripción – Los nitratos (NO−3 ) son un compuesto inorgánico altamente

soluble en agua.

Sensor – Electroquímico (Potenciométricos ISE), Óptico (Absorción UV, Fluo-rescencia).

2.6.3. Medida de patógenos biológicos

Algas verde azuladas (cianobacterias)

Descripción – Las cianobacterias son bacterias que tienen el potencial de cau-sar problemas de salud en humanos y animales.

Sensor – Óptico (fluorescencia).

Clorofila

Descripción – La clorofila es producida por el fitoplancton. No tiene un im-pacto negativo en la salud humana y se ha informado de que en verdad tieneefectos beneficiosos.

Sensor – Óptico (fluorescencia).

Cryptosporidium

Descripción – El Cryptosporidium es un parásito de la familia de los protozoosque causa diarrea severa, conocida como criptosporidiosis.

Sensor – Biosensor (investigación).

Coliformes E. Coli

Descripción – El consumo humano de agua contaminada con E. Coli causanauseas, vómitos, dolor abdominal, diarrea e incluso la muerte en casos severos.E. Coli puede provenir de contaminación por aguas residuales.

Sensor – Biosensor (investigación).


2.6.4. Medida móvil de la calidad del agua

Al igual que con muchas otras áreas de detección que hemos comentado, en elárea de la calidad del agua está comenzando a surgir concepciones para móviles. Lossmartphones han comenzado a sustituir a los encargados de recoger los datos de lossensores “in-situ”.

Por ejemplo, tenemos el anuncio de In-Situ Inc. www.in.situ.com anunciando nohace mucho una aplicación para smartphone que permite conectar una sonda de manopara medir oxígeno disuelto mediante métodos ópticos. En relación con este productopodemos encontrar la que ofrece Insta-Link. Insta-Link proporciona una aplicaciónque se puede utilizar para escanear con el teléfono una tira de ensayo de cloro libre,pH, alcalinidad, dureza, y ácido cianúrico para determinar si la calidad del agua enuna piscina o spa es suficientemente buena para fines recreativos humanos [27].

La combinación de sensores y dispositivos móviles para las mediciones de la calidaddel agua, aunque está en las primeras etapas, promete un gran alcance. El poder rea-lizar lecturas discretas de la calidad del agua, junto con la localización geográfica, lainformación temporal y poder compartir esos datos con otros ciudadanos, se puedenutilizar para generar mapas comunitarios de calidad del agua. Los ciudadanos intere-sados podrán poner a prueba su suministro de agua de manera regular y cargar losdatos en una base de datos común.

2.7. Otros factoresRuido ambiental Es este área, el principal interés de la investigación se centra enel estudio de las zonas de ruido en entornos urbanos, usando procedimientos básicoscomo puede ser un micrófono. Es por eso, que existen investigaciones y estudios como[28]. Lo que se persigue es poder realizar estudios sobre las zonas más ruidosas enciudades, de manera que se pueda actuar en consecuencia por el bien de la ciudadanía,en cuanto a salud y bienestar se refiere.

Radiación Tras desastres naturales como el ocurrido en Chernobyl y el más recienteen Fukushima, se ha incrementado la preocupación de la población en diversas zonasdel planeta. No sólo son foco de atención estos eventos relacionados con centralesnucleares, además se conoce la posibilidad de que aparezcan concentraciones de Radónen los hogares, por eso la preocupación de algunos sectores por la radiación.

2.8. Directivas de futuro de la monitorización medioambiental

Se estima que el mercado para la detección y el control medioambiental crecerá enun 6, 5 por ciento por año y se espera que tenga un valor de $15.6B dólares para finalesdel año 2016. Una parte importante de este valor se relaciona con las actividades

www.in.situ.com

2.9. Conclusiones al estado del arte 23

institucionales y regulatorias, pero también habrá un creciente elemento consumidor.Los sensores y las aplicaciones que funcionan en entorno a los ciudadanos seguiránevolucionando. Estas tecnologías permitirán nuevos casos de uso, la disponibilidad denuevos conocimientos sobre el medio ambiente que nos rodea y cómo afecta a nuestrasalud y bienestar.

La primera oleada de estos productos ya ha alcanzado el mercado de consumo. Elhecho de que los lotes iniciales de algunos productos se hayan agotado, por ejemplo,CubeSensors [28], ilustra un apetito público por la información suministrada por estossistemas.

2.9. Conclusiones al estado del arteLa preocupación por el medio ambiente esta siendo cada vez más el centro de

atención de la sociedad y de la investigación científica en el siglo XXI. Como se puedeapreciar, son muchos los esfuerzos de la comunidad científica y la sociedad para poderllegar a controlar las variables del medio ambiente de manera local. A grandes rasgos,los avances hacia ese objetivo se encuentran más cerca en la monitorización del aireque en la monitorización del agua.

Con la aparición de nuevas tecnologías, más pequeñas, baratas y sencillas de utilizar,surgen ideas entre las comunidades involucradas para el desarrollo de dispositivos quepuedan estar al alcance del ciudadano. Gracias al apoyo indiscutible de Internet, secrean redes sociales en las que se comparte información y crece la curiosidad por podermonitorizar el entorno en el que vivimos.

Como hemos podido apreciar en este capítulo, el medio ambiente posee unas carac-terísticas que podemos medir y evaluar con el objetivo de cuantificar la calidad delentorno. Son muchas y muy variadas por lo que se considera indispensable para larealización del proyecto, centrarse en una sola característica. De este modo, se puedenabordar en profundidad las soluciones tecnológicas disponibles y poder desarrollar undispositivo que cumpla con unas especificaciones concretras.

25

Capítulo 3

Elección del aire como propiedadmedioambiental a monitorizar

En este capítulo, vamos a explicar por qué elegimos el aire como propiedad delmedio ambiente para monitorizar y además enumeramos los sensores elegidos paratal fin.

3.1. ¿Por qué el aire?Apoyándonos en los conocimientos adquiridos durante la etapa de documentación

del proyecto, llega el momento de tomar decisiones sobre cómo abordar la implemen-tación de una solución para reportar la calidad del ambiente. Es por eso, por lo queteniendo en cuenta las características del medio ambiente, llegamos a la conclusión deque la mejor opción para el desarrollo del proyecto sea mostrar la calidad del aire delentorno. A continuación, vemos los razonamientos que nos han llevado a esta decisión.

De entre los medios que hemos observado en el medio ambiente, desde un puntode vista de integración con dispositivos móviles, el más sencillo e intuitivo sería lacontaminación acústica. Ya que todos los smartphones poseen un micrófono con el quegrabar los sonidos del ambiente mientras el usuario no está utilizando el dispositivo.Dado que esta tecnología no muestra muchos avances, y en la actualidad el puntofuerte de la investigación está en software y gestión de los datos, descartamos estacaracterística.

En cuanto a las tecnologías relacionadas con la contaminación por radiación tantosolar como nuclear, no suscitan interés para este proyecto por varias razones.

En primer lugar, la radiación solar está controlada por soluciones que pueden ad-quirir los usuarios a bajo coste y que realizan su función de manera inmejorable. Unejemplo de ello son las pegatinas o pulseras solares [29]. Es cierto, que los dispositivosmóviles disponen de sensores capaces de captar la potencia lumínica, utilizando paraello el sensor de luz y la cámara. Pero tenemos que tener en cuenta que, si se quiererealizar un seguimiento en tiempo real de la radiación solar, el dispositivo debe estarexpuesto durante intervalos de tiempo a la luz del sol en caso de querer utilizar los

26 Capítulo 3. Elección del aire como propiedad medioambiental a monitorizar

sensores internos. Esto último es inviable y peligroso, ya que los dispositivos móvilesde hoy en día suelen estar fabricados incluyendo baterías de alta densidad energética.

Esto limita las condiciones de exposición del dispositivo a altas temperaturas. Porlo que si unimos eso, al hecho de que la mayor preocupación de la sociedad por elsol se produce en las épocas de mayor calor y horas de sol, no es una buena ideautilizar los dispositivos móviles para tal fin. Sí es cierto, que se podrían utilizar pla-taformas externas sobre las que tomar fotografías o poder medir de manera indirectala radiación solar, pero para eso, ya tenemos una solución sencilla como hemos visto.

En segundo lugar, la radiación nuclear es algo que preocupa a poca gente en com-paración con el resto de características medioambientales, si no preocupa, al menossuscita menos intervención en la vida cotidiana.

Otro factor de peso en el medio ambiente es el agua. Se descarta reportar la calidaddel agua por estar formada por una numerosa cantidad de propiedades, que debenser examinadas para poder hablar de agua apta o no apta para consumo o para elcontacto humano. Es decir, simplemente para reportar si el agua es salubre, se tienenque reunir una serie de técnicas y tecnologías que necesitarían de un dispositivo muycomplejo y variado, que permita medir tan solo varias de las propiedades que hemosvisto. Hay soluciones intermedias, como las tiras analizables, pero eso solo es aplicablepara un grupo de factores químicos. No olvidemos tampoco, que la electrónica no selleva muy bien con la humedad y el agua, por lo que el diseño de un dispositivopara medir propiedades del agua deberá estar bien aislado y alejado de dispositivosmóviles.

Por último se encuentra el factor social, muy poca gente en sus hogares se va apreocupar por la calidad del agua a nivel de salubridad ya que hay un órgano civil ylegislación encargada de la calidad del agua en los hogares. El uso quedaría relegadoa personas que se encuentren en el medio natural y quisieran evaluar “in-situ” si esposible beber de un arrollo o bañarse en un lago. Por último, en las zonas del planetaen las que realmente existen problemas con la escasez y calidad del agua, no podríanpermitirse en la actualidad, adquirir este tipo de dispositivos [30], sería más razonablela medida de laboratorio.

Nos queda entonces el aire. Principalmente se elige porque las propiedades quedefinen su calidad son seis, y estas seis se pueden medir con procedimientos similares,que permitirían su integración bajo un mismo dispositivo. La claridad y sencillez en lasnormativas sobre calidad del aire hacen atractiva la idea de diseñar un dispositivo quepueda suplir las necesidades de la sociedad en este aspecto. Hay otras razones ademásde las facilidades encontradas en el estado del arte frente a otras características, comoson el coste, la integración, el número de comunidades y foros interesados, y las últimasnoticias de este año sobre contaminación del aire.

3.2. Análisis para la elección de sensores 27

3.2. Análisis para la elección de sensoresUna vez se ha elegido la calidad del aire como parámetro del medio ambiente a

monitorizar, fue necesario documentarse más en profundidad sobre las técnicas exis-tentes, centrándose especialmente en las tecnologías de bajo coste y pequeño tamaño.Sirvió de gran ayuda la documentación de la EPA y los boletines de la UE sobrecalidad del aire [31], para obtener conocimiento sobre los efectos de los gases, lascantidades que hay que medir y cómo se procede.

3.2.1. Estado del arte

En el estudio bibliográfico cabe destacar las siguientes referencias ([15] [32] [33] [34][35] [36] [37] [38] [31]). En ellas encontramos un patrón común, era el uso de sensoreselectroquímicos y los basados en la tecnología MOS para la medida de concentracionesde gas, y el uso de sensores ópticos para la medida de las concentraciones de partículasPMx. Entre los sensores que se solían manejar para la medida de concentraciones degas, fundamentalmente aparecían dos marcas de fabricantes, los desarrollados porFigaro Engineering Inc. y los desarrollados por SGX Europe Sp. z o.o. (del grupoSGX Sensortech). Para los sensores de partículas existían también dos compañías queofrecen dispositivos para la medida, Sharp y Samyoung. Se eligen los sensores de SGXporque aportan una novedad frente a los de Figaro y es su forma. Tienen forma dechip y son bastante más pequeños por lo que la integración en una placa posibilitaríamayor miniaturización del sistema. Podemos verlo en la siguiente imagen.

Figura 3.1: (Izq.) MiCs sensor. (Cen.) SGX Electroquímico de SO2.(Der.) TGS de Figaro

Frente a las técnicas de laboratorio y los sensores electroquímicos, los sensores MOSbasados en película resistiva presentan el inconveniente de tener una gran dependenciade las condiciones ambientales, por lo que ante pequeñas concentraciones del gasobjetivo, las condiciones ambientales pueden hacer que se obtengan medidas erróneas.


Por otro lado, una calibración en laboratorio no serviría de mucho, ya que al cambiarlas condiciones del entorno, dicha calibración no será válida. Sin embargo, presentanbuenos resultados a la hora de realizar medidas comparativas, estando en un mismolugar y en condiciones similares. Es posible en ese caso, calibrarse con la estaciónde medida más cercana, ya que las condiciones meteorológicas y ambientales seránsimilares. De este modo, nuestro dispositivo podrá obtener sin problema medidasrelativas y dar resultados más ajustados.

3.2.2. Coste

No conseguimos encontrar sensores basados en tecnología MOS que sean capacesde reportar correctamente las medidas de concentración de dióxido de azufre, la únicasolución sería emplear un sensor electroquímico para esta medida. La dificultad a laque nos enfrentamos aquí es el precio, mucho más elevado que el resto de sensores.Estaríamos hablando de $85 dolares en la actualidad, $180 cuando se estaba llevandoa cabo esta parte del proyecto. Frente a los $10 de media que cuestan los demás. Espor eso, por lo que se decide no incluir sensor de dióxido de azufre.

La solución planteada para poder salvar la ausencia de este sensor es usar el para-digma de las TIC y apoyarse sobre la integración con dispositivos móviles. Se buscaobtener esa medida de los detectores automáticos más cercanos instalados en las ciu-dades. Utilizando un dispositivo móvil para tomar lecturas del dispositivo a diseñar,permitiría mediante el uso de GPS y datos, obtener el dato usando las plataformasciudadanas existentes de monitorización de la calidad del aire, como por ejemplo,http://aqicn.org/home (Figura 3.3) y http://waqi.info/. En [39] podemos veruna comparativa de precios y algunas características de estos sensores.

Figura 3.2: Comparativa de precios extraída de [39]


http://waqi.info/

3.2. Análisis para la elección de sensores 29

Figura 3.3: Captura de la página web http: // aqicn. org/ home

3.2.3. Noticias sobre contaminación del aire y tecnologías mó-viles

Durante el proceso de documentación e investigación, se encontraron varios artículosque resultan muy ilustrativos de los avances en la detección de la calidad del aire condispositivos móviles y por otro lado noticias que hablan de niveles escandalosos decontaminación, que obligan a modificar nuestros actos cotidianos.

Are environmental sensors coming to the iPhone 6? http://www.macworld.com/article/2600342/are-environmental-sensors-coming-to-the-iphone.html

Portable sensor lets users monitor air pollution on their smartphone http://newatlas.com/citisense-air-quality-monitor/25512/

Madrid supera ya el límite de la UE por contaminación del aire para todo el2015 http://www.lavanguardia.com/natural/20150114/54423338493/madrid-supera-limite-ue-contaminacion-aire-2015.html

Toxic air pollution particles found in human brains https://www.theguardian.com/environment/2016/sep/05/toxic-air-pollution-particles-found-in-human-brains-links-alzheimers

Paris emergency measures to combat smog hailed as a success https://www.theguardian.com/world/2015/mar/23/paris-smog-pollution-emergency-measures-traffic


http://www.macworld.com/article/2600342/are-environmental-sensors-coming-to-the-iphone.html

http://www.macworld.com/article/2600342/are-environmental-sensors-coming-to-the-iphone.html

http://newatlas.com/citisense-air-quality-monitor/25512/

http://newatlas.com/citisense-air-quality-monitor/25512/

http://www.lavanguardia.com/natural/20150114/54423338493/madrid-

supera-limite-ue-contaminacion-aire-2015.html

https://www.theguardian.com/environment/2016/sep/05/toxic-air-pollution-particles-found-in-human

https://www.theguardian.com/environment/2016/sep/05/toxic-air-pollution-particles-found-in-human

-brains-links-alzheimers

https://www.theguardian.com/world/2015/mar/23/paris-smog-pollution-emergency-measures-traffic

https://www.theguardian.com/world/2015/mar/23/paris-smog-pollution-emergency-measures-traffic


Figura 3.4: Imagen de la contaminación en Madrid (Fuente: El-País)

3.3. Elección de sensores

3.3.1. Sensores para PMx

Los sensores elegidos para la medición de partículas PM10 y PM2.5 son:

a) Dust Sensor SHARP GP2Y1010AU

Método de medida – La cantidad de partículas de 10µm o menos, se repre-senta como el valor de tensión alcanzado en el terminal de salida, tras un pulsode corriente a la entrada. Este pulso alimenta un fotodiodo, las pérdidas de po-tencia óptica en el camino entre el fotodiodo emisor y receptor es proporcionalal número de partículas, por eso, se realiza a una longitud de onda concreta.

b) Dust Sensor SAMYOUNG DSM501A

Método de medida – El procedimiento óptico es similar al anterior, solo queen este caso, la circuitería que acompaña a la parte de sensado expresa el valormedido mediante un PWM y las partículas que se van a observar son de 2.5µm.

3.3.2. Sensores para medir presiones parciales de gases conta-minantes

Los sensores elegidos para la medición de las presiones parciales NO2, O3 y COson:

a) MiCs-2714 para NO2

b) MiCs-2614 para O3

3.4. Definición de las etapas del proyecto 31

c) MiCs-5524 para CO

d) MiCs-4514 para CO y NO2 en un solo sensor

Método de medida – Son sensores MOS de película resistiva, la medida vie-ne reflejada en la variación de la tensión en un divisor resistivo, en el que laotra resistencia es fija y de valor cercano a la de calibración del sensor, paramaximizar la sensibilidad.

3.3.3. Otros sensores

Se decide incluir un sensor de temperatura y humedad SHT21 de Sensirion [40],ya que son parámetros sencillos de medir y existen gran variedad de dispositivoselectrónicos que pueden aportar esta solución. Se elegie este, por ser de montajesupercial y de pequeñas dimensiones. Este sensor añadirá valor a la solución final yservirá para poder ajustar mejor los sensores MOS, ya que les afectan las condicionesambientales, la temperatura y la humedad.

3.4. Definición de las etapas del proyectoUna vez hemos elegido los sensores que se van a incluir dentro del dispositivo,

pasamos a definir las etapas que quedan para completar el proyecto.

3.4.1. Prueba de concepto

Antes de lanzarse al diseño del dispositivo, se hace necesario el poder ponerse encontacto directo con los sensores, ver cómo reaccionan, cómo funcionan mediante elanálisis de las señales involucradas y poder realizar estimaciones de consumo. Conlos problemas encontrados y los conocimientos adquiridos, se pretende incluir en eldiseño del dispositivo, la circuitería necesaria para sacar el máximo partido al dispo-sitivo, tanto desde un punto de vista funcional, como en investigación para futurosprototipos.

3.4.2. Desarrollo del dispositivo

En esta etapa convergen el diseño, la implementación y evaluación del sistema.Tanto desde un punto de vista abstracto de subsistemas interrelacionados, como decomponentes hardware conectados en una PCB y por último, la programación delsoftware necesario para el funcionamiento.

3.4.3. Conclusión, análisis y líneas futuras

Una vez conseguimos el desarrollo del dispositivo y verificamos su funcionamiento,damos paso a la generación de conclusiones sobre el trabajo realizado. Además serealiza un análisis sobre la integración con dispositivos móviles y las lineas futurasque aparecen tras el trabajo realizado.

33

Capítulo 4

Prueba de concepto para la obtenciónde medidas

Antes de comenzar con el diseño del dispositivo encargado de monitorizar la calidaddel aire, se realiza una compra de los sensores elegidos con la idea de estudiar sufuncionamiento, ver sus posibilidades, y de este modo, tener la intuición necesariapara integrarlos en un mismo sistema. De todos los sensores, el SHT21 no se estudiaen esta etapa, ya que por las características expresadas en la documentación, es simplede integrar y carece de interés su prueba.

4.1. Herramientas utilizadasBQ Zum Core [41] . Compatible con Arduino. Arduino es una plataforma dehardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desa-rrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.Principalmente la hemos usado para probar los sensores de PMx, ya que hay códigosdisponibles en internet. Existen proyectos DIY para el uso de estos sensores con laplataforma Arduino. La ventaja de esta placa de prototipado es que incluye pinescon alimentación a 5V de los que se puede extraer hasta 3A por lo que podríamosconectar todos los sensores al mismo tiempo.

Figura 4.1: Placa de prototipado BQ ZUM.

34 Capítulo 4. Prueba de concepto para la obtención de medidas

MiCs Quick Start Evaluation Board SGX Sensortech [42] Según la docu-mentación de los sensores MiCs, los vapores de flux y soldaduras no controladas,pueden provocar el rápido deterioro de los sensores. En la página web de la compa-ñía, se ofrece un kit de desarrollo. Básicamente está compuesto por un regulador lineala 5V un socket adaptado para los sensores, un conjunto de resistencias y clavijas parasu selección.

Figura 4.2: Placa de apoyo de SGX Sensors.

Medidor de corriente En general, para la medida de consumo de los sensores MiCsse utilizó un amperímetro común, pero para el caso de los sensores de polvo, teniendoen cuenta el modo en el que se debían de realizar las medidas, suscitaban interés lospicos de corriente que se podían producir. Es por eso por lo que se diseña un medidorde corriente basado en un amplificador de instrumentación usando un LM324AN. Laidea es simple, amplificar la tensión que cae sobre un shunt, para poder medirla con elosciloscopio. Como conocemos la resistencia del shunt, podremos fácilmente usandola ley de ohm, obtener la corriente que pasa de manera instantánea.

Figura 4.3: Placa para medir corriente, basada en LM324AN.

4.2. Funcionamiento de los sensores ópticos 35

Aún habiendo realizado los cálculos teóricos para saber qué medidas podía dar elmedidor, la mejor manera de obtener mediciones fiables es calibrarlo con un instru-mento de laboratorio. Se toma una fuente de alimentación limitada en corriente y unamperímetro y se hace pasar una corriente por la shunt. Se mide la caída de tensióntanto en la shunt como a la salida y se van anotando los pasos de corriente. De estemodo, usaremos la ecuación que obtenemos de la recta de calibración del medidor.Con esta ecuación, ya podemos transformar los valores de tensión que veamos en lapantalla del osciloscopio a corriente.

Figura 4.4: Curva de calibración del medidor de corriente

Instrumentación de laboratorio Los circuitos que se han usado se han montadousando una placa de prototipado de inserción o una de puntos para soldar (medidor decorriente). Por otro lado, ha sido necesario el uso de osciloscopio, soldador, multímetro,etc.

4.2. Funcionamiento de los sensores ópticosTienen un factor común en cuanto a la forma en la que se obtienen las concen-

traciones de partículas. Estas concentraciones se obtienen mediante la potencia deseñal óptica que se pierde en una cavidad, en la cual encuentra aire y partículas ensuspensión. Las longitudes de onda de trabajo se eligen para la captación del tipo departícula objetivo.

4.2.1. SHARP GP2Y1010AU

Independientemente del funcionamiento interno del dispositivo, lo que nos preo-cupa ahora es cómo realizar las medidas. Para ello acudimos a la documentación ydeterminamos que el funcionamiento es el siguiente:


Figura 4.5: SHARP GP2Y1010AU.

Alimentación correcta del dispositivo a 5V.

Se mantiene la entrada 3 a 5V todo el tiempo hasta que se quiera hacer unamedida.

Para hacer la medida, se pone a cero la tensión en la conexión 3 durante 320µs,luego volvemos a subir a 5V. Repetimos esta operación cada 10ms.

A la salida del sensor tendremos una especie de pulso, en el que tendremos quemedir la tensión 280µs más tarde de haber cambiado la tensión en la entrada 3.

Con esa tensión, vamos a la tabla de calibración del fabricante y obtenemos laconcentración de partículas de 10µm.

Figura 4.6: Esquema interno delsensor.

Figura 4.7:Respuestaesperada.

Podemos ver en las figuras 4.6 y 4.7, la configuración que se ha comentado.

4.3. Funcionamiento de los sensores resistivos 37

4.2.2. SAMYOUNG DSM501A

En este caso no nos tenemos que preocupar tanto por la temporización. El sensor,en el momento en el que es alimentado, comienza a dar medidas en forma de pulsosnegados. Hay que tener en cuenta que este sensor necesita de un minuto para obtenermedidas fiables según la documentación, ya que lleva integrada una resistencia quecalienta el aire del interior. El objetivo es crear una corriente de convección que hagapasar un flujo de aire por la zona a medir.

Una vez trascurrido el tiempo de calentamiento, lo único que tenemos que haceres medir el tiempo que la señal se encuentra a 0V durante 30 segundos. Obtenemosmediante una división el tanto por cierto de tiempo que ha estado abajo la señal.Con este valor, consultaremos la tabla de calibración del fabricante, y obtenemos lamedida de la densidad de partículas de 2.5µm.

4.3. Funcionamiento de los sensores resistivosLos sensores resistivos poseen una superficie compuesta de óxido, generalmente

por dióxido de estaño, que se calienta por una estructura que genere calor, comopuede ser una resistencia integrada. Cuando ciertos compuestos son absorbidos porla superficie, esta tiene la facultad de cambiar su resistencia eléctrica. Si se analizalas variaciones de esa resistencia en el tiempo frente a diferentes muestras de gas,podremos obtener información sobre la concentración de gas. Los sensores de gasbasados en semiconductores son más complejos que otros, ya que en ellos, se produce lacombinación de procesos de naturaleza térmica, química y eléctrica al mismo tiempo.

Figura 4.8: Sensor MiCs insertado en el socket.

La resistencia de base puede variar muchísimo de un sensor a otro por el procesode fabricación. Teniendo en cuenta las condiciones de medida, SGX Sensortech reco-mienda monitorizar la sensibilidad. Por ejemplo, el cambio relativo de la resistenciamedida frente a una base. Esto permite detectar cambios en la concentración de gas,en vez de tener medidas absolutas del mismo, que como vimos anteriormente, parabajas concentraciones del gas,estas medidas se vuelven complicadas.


Los sensores varían su comportamiento con la temperatura, por lo que se aconsejala compensación de la resistencia medida para poder utilizar la misma curva de cali-bración. Por otro lado, también se ven afectados por otros gases distintos del objetivo,por lo que se recomienda el uso de modos pulsados. Eso sí, muy limitados, ya que eluso de estos modos incrementa el deterioro de los materiales.

Estos sensores necesitan un tiempo de calentamiento de al menos 30 segundosantes de poder realizar la medición. Además, se debe evitar el flujo de aire a travésde ellos, ya que el aire puede modificar la temperatura de la superficie y dar falsasmedidas. El fabricante asegura que estos sensores funcionando durante 6000 horasen las mismas condiciones no han experimentado cambios en la medida. Nosotros,en nuestro sistema, no nos podemos permitir la alimentación continua, ya que se haquerido que sea portátil.

4.4. Pruebas, medidas y validación

4.4.1. SHARP GP2Y1010AU

Se someten los sensores al paso de aire en diferentes zonas, se les sopla y se les hacepasar humo. Para producirlo se utilizó una botella de plástico en la que se introdujohumo procedente de quemar papel. Se intenta la muestra con diferentes densidadesde humo y los resultados parecen ser satisfactorios, ya que no tenemos manera decuantificar de otra forma la cantidad de partículas. Se utiliza un código adaptadodel extraído de http://arduinodev.woofex.net/2012/12/01/standalone-sharp-dust-sensor , realizandoel montaje adecuado para el funcionamiento del sensor.

Consumo con alimentación 1.5 mA

Consumo durante la medida 7.5 mA (Usando el medidor de corriente)

Figura 4.9: Res-puesta en tensión del

sensor.

Figura 4.10: Res-puesta de consumo del

sensor.

http://arduinodev.woofex.net/2012/12/01/standalone-sharp-dust-sensor

4.4. Pruebas, medidas y validación 39

4.4.2. SAMYOUNG DSM501A

Se procede del mismo modo que con el otro sensor de partículas. Se utiliza un códi-go adaptado del extraído de http://wiki.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Dust_sensor, realizando el montaje adecuado para el funcionamiento del sensor.

Consumo durante la medida 87.5 mA

Figura 4.11: SAMYOUNG DSM501A.

4.4.3. MiCs-2714 para NO2

Para realizar estas medidas se utilizó la placa de SGX. Una vez se midió la resis-tencia del pull-down del sensor, se alimentó, y se procedió a la exposición a diferentesentornos de temperatura y humedad en el laboratorio. Para conseguir algo de NO2,a fin de comprobar que el sensor experimentaba mayores variaciones con este gas, seprodujo la combustión de aceite sintético y se introdujo el aire de la combustión enuna botella para poder controlar la exposición. Se probó a soplar al sensor, y comose podía leer en la documentación, se producían cambios en la medida. Considerablessi el flujo era fuerte.

Consumo durante la medida 27 mA

4.4.4. MiCs-2614 para O3

Procedemos como en el caso anterior, sólo que en este caso particular, no es posiblela generación de ozono para las pruebas. En un principio, se barajó la posibilidad deelaborar un generador de arcos voltaicos, ya que el ozono se suele producir cuandose da lugar un arco eléctrico (en una tormenta eléctrica, los niveles de ozono sonmuy altos). Se comenzó con el diseño de un multiplicador de tensión, pero la idea sedescartó pronto dada la peligrosidad del invento, y porque suponía una pérdida detiempo si no se conseguía el efecto deseado.





4.4.5. MiCs-5524 para CO

En este caso, para producir el gas, se introdujo una cerilla incandescente en unabotella boca abajo, hasta que por la falta de oxígeno, la cerilla se apagaba. Se buscabala mala combustión, que en general produce monóxido de carbono. Los resultadosfueron grandes variaciones ante la exposición.


Figura 4.12: Respuesta del sensor durante 30 segundos.


4.4. Pruebas, medidas y validación 41


Podemos observar en las gráficas que se han extraído del osciloscopio, cómo amedida que pasa el tiempo, la variación de la tensión es menor. Esto se corresponde conla idea extraida de la documentación sobre el tiempo de calentamiento y estabilizaciónde la medida. En los casos observados son necesarios más de 30 segundos para que laseñal sea lo suficientemente estable como para realizar una medida.

4.4.6. Validación

Los resultados obtenidos nos ayudan a tomar la determinación de comenzar eldiseño de un sistema que incorpore estos sensores, y además cumpla con otra serie derequisitos que veremos en el siguiente capitulo.

Figura 4.15: Uno de los montajes para hacer pruebas.

43

Capítulo 5

Desarrollo del dispositivo

En este capítulo se va a tratar el desarrollo del dispositivo desde la concepción delas especificaciones hasta la verificación, pasando por todas las etapas de diseño yanálisis involucradas. Dentro de cada sección se abordarán las cuestiones relativas almódulo en cuestión, ya sea desde un punto de vista software o hardware. Se haceasí, con el objetivo de tener una visión completa del funcionamiento del módulo enparticular que forma el sistema.

5.1. Especificaciones del sistemaEn el capítulo 3 se determinaban cuáles serían las propiedades del aire que se iban

a medir con nuestro dispositivo. Ahora se procederá a concretar las especificacionesdel sistema conforme a lo establecido en los objetivos de este proyecto. Se enumerana continuación las especificaciones del dispositivo.

Portátil. Es indispensable el poder disponer de un dispositivo portátil, ya quees necesario que se pueda utilizar con independencia del lugar. Teniendo encuenta que los niveles de contaminación son diferentes en el interior y en elexterior de los hogares, el dispositivo deberá ser capaz de adaptarse a los dosentornos. Esto último implica que no puede tener un peso y tamaño excesivos.

Integrable con dispositivos móviles. Teniendo en cuenta el estado del artesobre dispositivos de medida para la ciudadanía, y la hegemonía de los dispo-sitivos móviles como medio de información personal, el sistema deberá incluiruna interfaz que pueda permitir la comunicación con dispositivos móviles.

Medir variaciones de las presiones parciales de NO2, O3 y CO. Estaespecificación y la siguiente son obvias para poder informar de la calidad segúnel estándar AQI de la EPA. Para eso se usará la documentación disponible en[43] sobre directrices para reportar la calidad del aire según la EPA.

Medir densidades de PM10 y PM2,5.

Medir temperatura y humedad. Son parámetros del entorno que aportaninformación importante para el usuario, pero además, serán necesarios paracompensar las variaciones en las medidas de los sensores. Como vimos en elcapítulo 3, los sensores utilizados tienen una gran dependencia de las condicionesambientales, entre las que destacan la temperatura y la humedad.

44 Capítulo 5. Desarrollo del dispositivo

5.2. Diseño de la arquitectura del sistema

5.2.1. Diseño de bloques del sistema

Gracias a los análisis llevados a cabo en el capítulo 4, tenemos una idea de los sen-sores que tenemos que incorporar en nuestro dispositivo. Queda ver cómo se integrany cuáles son los subsistemas necesarios para lograr el funcionamiento del dispositivo.Una manera simple de hacerse una concepción global, es realizar un esquema concajas de subsistemas, en el que se ve rápidamente de qué esta compuesto el sistema.

Figura 5.1: Diagrama de bloques de la arquitectura del sistema a im-plementar.

En el esquema 5.1 podemos observar los diferentes subsistemas que van a componerel dispositivo. A continuación, explicamos la funcionalidad y el contenido de cada unode ellos. Esto nos será útil para seleccionar los componentes de cada módulo y hacernosuna idea de las interconexiones que van a existir entre ellos.

Gestión de la batería

Nos encontramos con el bloque encargado de gestionar la batería, así como de laenergía que se extrae de la misma. Para realizar estar tareas se hace necesario:

Circuito cargador de batería para tecnología Li-Po. La entrada de energía en elsistema para cargar la batería se realizará mediante el uso de un conector micro-USB a 5V. Se elige la tecnología Li-Po por su alta densidad energética y porser la batería más usada actualmente en smartphones, por lo que se garantizala portabilidad del sistema.

5.2. Diseño de la arquitectura del sistema 45

Circuito de estimación del estado de carga de la batería. Informará al procesadorsobre la cantidad de energía que ha entrado o salido de la batería.

Circuito de acondicionamiento de la alimentación para los diferentes bloquesque forman el sistema.

Conexión al exterior mediante un conector micro-USB. Hoy en día es la interfazmás utiliza entre dispositivos móviles, por lo que nos aseguramos la compatibi-lidad con cables y cargadores de 2A para tablets.

Clúster de Sensores

Se trata de la agrupación de sensores que necesitaremos para reportar la calidaddel aire del entorno. Existen sensores que vienen en módulos separados, por tanto, eneste bloque se agrupan los siguientes sensores:

Sensor de temperatura.

Sensor de humedad.

Sensor de NO2 (Dióxido de Nitrógeno).

Sensor de O3 (Ozono).

Sensor de CO (Monóxido de Carbono).

Sensor combinado (CO + NO2).

Sensor de polvo PM10.

Sensor de polvo PM2,5.

Microprocesador + ADCs + Memoria

El microprocesador será el encargado de gestionar todos los módulos que vemosrepresentados en el diagrama 5.1. Se generará el firmware necesario para el correctofuncionamiento del conjunto. Para cuantificar la medida otorgada por los sensoresnecesitaremos canales ADC con el objetivo de trasladar estas medidas al micropro-cesador. Con el microprocesador podremos realizar operaciones para presentarlas oenviarlas a otro dispositivo. Por último, tendremos que disponer de la capacidad su-ficiente de memoria como para albergar los datos generados, tanto por el sistema,como los cálculos derivados tras todo el tiempo útil de la batería.

Presentación

Dicho bloque estará compuesto por los componentes encargados de mostrar demanera directa la calidad del aire en el entorno,es decir, la interfaz de usuario. Estáformada por:


Pantalla. Esta pantalla debe permitir albergar los datos obtenidos de los sen-sores y el valor calculado de la calidad del aire en el entorno. Y si fuera necesarioinformación acerca del estado de la batería, información sobre la conexión BT,etc.

Led RGB. Con la ayuda de un led RGB podremos representar los 6 coloresimpuestos por la normativa de la EPA para la representación del AQI.

Botón. Con él podremos controlar el encendido y apagado del sistema y otrasopciones como la de gestionar la conexión BT o cambiar los datos a mostrar enla pantalla.

Módulo BLE

Interfaz de comunicación inalámbrica para poder enviar los datos de las medidas aun dispositivo remoto. Con ello podemos obtener las medidas realizadas por nuestraplaca de sensores y analizar a posteriori series históricas y otro tipo de informaciónrelacionada con dicha información obtenida. Se elige esta tecnología de comunicaciónpor su bajo consumo, y además, porque no se espera un alto ratio de transmisión. Seproporciona con ello una interfaz de usuario vía radio.

Se descartan otras tecnologías inalámbricas comoWi-Fi o Zigbee, porque se busca laintegración con smartphones y tablets. Estos dispositivos estarán utilizando la interfazWi-Fi para estar conectados a Internet, por lo que es mejor utilizar el otro medio detransmisión disponible (el Bluetooth) para enviar los datos.

5.2.2. Elección de los componentes para la arquitectura delsistema

Ya tenemos claras las funcionalidades que se tienen que implementar en cada unode los bloques de la anterior sección. Los dispositivos comunes, como son los elementospasivos y transistores, quedan relegados a la parte de diseño de esquemáticos. Es elturno de los circuitos integrados y módulos compuestos.

Se descarta hablar en esta sección de los sensores, porque ya fueron explicados endetalle no sólo ellos sino también la selección de los mismos en 3.3. No obstante, síse incluyen en esta sección los componentes involucrados en el acondicionamiento deseñal y muestreo. A continuación, vamos a enumerar los componentes elegidos paracada funcionalidad.

Circuito cargador de batería

Se emplea el componente bq24072 [44]. Su sencillez en cuanto a configuración ycompatibilidad para usarse con cargadores de pared, lo hacen un buen candidato.Además incluye “power-path”, por lo que podemos alimentar el sistema a través deeste circuito si se encuentra conectado al cargador sin consumir energía de la batería,siempre y cuando la batería ya se ha cargado.


Batería Li-Po

Se utiliza una batería Li-Po de 3000mAh. Se elige de esta capacidad porque suelenser las de mayor densidad energética. Con las pruebas realizadas en el capítulo 3 ypor los consumos estimados usando los datasheets del resto de componentes, se intuyeun consumo en el peor de los casos de 300mA durante el funcionamiento (sistema +pantalla + medida de sensor). Esta estimación de consumo no es durante toodo eltiempo, sólo en momentos de máximo consumo, el resto del tiempo el consumo serámenor. Esta batería nos daría autonomía suficiente para experimentar con nuestrodispositivo varios días.

Amplificador operacional para monitorizar corriente

Elegimos el INA195 [45], se trata de un amplificador de tensión diseñado espe-cialmente para medir la caída de tensión en shunts. Con este amplificador podremosobtener una medida de la corriente que está entrando o saliendo de la batería, conel objetivo de poder realizar cálculos basados en la cuenta de Coulomb de los mAhextraído o almacenados.

Microcontrolador

Usamos el KL27P64M48SF6 [46] (Kinetis KL27 Microcontroller). Un microcon-trolador optimizado para bajo consumo, de propósito general, ideal para dispositivosportátiles, basando en un core ARM Cortex M0+ hasta 48MHz. Las razones princi-pales para utilizar este micro son: el bajo consumo en los modos de bajo consumo, lamemoria interna de la que dispone para almacenar datos, facilidad de programacióny por último la plataforma de Desarrollo (NXP ofrece herramientas potentes como elIDE KSD y Processor Expert).

Por otro lado, existen multitud de ejemplos de programas para la plataforma dedesarrollo basada en KL27 (Placa de evaluación Freedom FRDM-KL27Z [47] de nues-tro microcontrolador).

Expansor de interfaces GPIOs

Se quiere encender y apagar todos y cada uno de los módulos que componen eldispositivo, por lo que será necesario enviar una linea de “enable” a cada uno. Lospines del microcontrolador no son suficientes y se incluye para tal función el circuitointegrado TCA9555 [48] controlado por I2C.

Led RGB

Usamos un led RGB de montaje superficial, el OVSRRGBCC3TM [49]. Su diseñoSMD y de pequeñas dimensiones lo hacen idóneo para nuestro dispositivo.


Amplificadores operacionales de bajo ruido

Estos amplificadores operacionales servirán para el acondicionamiento de señal delos sensores de gas y el de partículas PM10 de Sharp. Se usan un par de LMV774[50]. Sus principales características son bajo ruido y bajo offset.

Conversor Analógico-Digital

No se necesita una velocidad excesiva para la medida de las señales analógicasde los sensores de gas, y se espera poder tomar la medida de la tensión en el sensorde partículas Sharp en el momento adecuado. Para esta tarea, se busca un ADC deinstrumentación de baja velocidad y bajo coste. El ADC128D818 [51] cumple conestos requisitos.

Potenciómetro digital

Con el objetivo de incluir una circuitería que permita la implementación de unalgoritmo interno de auto-calibración y compensación de los sensores de gas, se decideincluir un potenciómetro digital de 100KΩ para completar una cadena de resistenciasque hacen las veces de potenciómetro controlado, encargándose así del ajuste fino. Elpotenciómetro elegido es configurable por I2C, se trata del TPL0102-100PWR [52].

Módulo BLE

Existen multitud de soluciones en el mercado para cumplir con la funcionalidadde comunicación por Bluetooth. Tras realizar una búsqueda exhaustiva, se llega a laconclusión de que es importante incluir un chip de Nordic, ya que son los mayoresfabricantes en volumen de módulos integrados BT a nivel mundial.

Encontramos un módulo de Adafruit, BLUEFRUIT LE SPI FRIEND [53], que uti-liza una plataforma basada en un micro de Nordic. Para salvar el coste de comprarlodirectamente en Adafruit, se busca documentación del módulo integrado en la solu-ción de Adafruit y se decide integrar directamente el módulo interno del shield ennuestro sistema. Se trata del MDBT40-R256 [54] de RAYTAC que está basado en elmicrocontrolador NRF51822 y que lleva antena integrada.


Figura 5.2: Módulo BT de Raytac basado en el NRF51822 de NordicSemi.

Placa interfaz con pantalla, encoder y SD.

En el momento del diseño, se disponía de la posibilidad de encargar módulos deimpresora 3D que incluyen pantalla, ranura SD, botón de control y encoder. Se adaptaperfectamente a lo que necesitamos para poder integrarlo a nuestro sistema. Se tratade la placa de control del LCD de la impresora BQ Hephestos 2 [55].

Traductor de niveles para SPI.

La circuitería de la pantalla funciona a 5V y nuestro procesador funciona a 3,3V.Es necesario traducir las señales del BUS SPI para que sea posible la comunicacióncon el controlador de pantalla. Para ello nos hacemos con el integrado TXB0108PWR[56].

Reguladores lineales a 3.3 [V].

Tanto el microcontrolador, como el módulo BT que vamos a utilizar funcionan a3.3V, por lo que equiparemos al dispositivo con dos reguladores, uno para cada mó-dulo. Esto es así, porque el regulador del microcontrolador siempre estará encendido,mientras que el del módulo BT será apagado por cuestiones de ahorro energético. Eneste caso usaremos el LP5907-3.3 [57].

Regulador Boost para interfaz gráfica a 5 [V] .

Según la documentación del módulo que incluye el LCD de la pantalla WG12864U5-TFH-VB5, el mayor consumo esperado está cercano a los 100mA. Por ello, se buscaun regulador que ofrezca un poco más de corriente. Nuestro candidato es el MCP1623[58].


Regulador Boost para sensores a 5 [V] .

Necesitamos en este caso un regulador que nos asegure un bajo ruido a la salida,ya que se va a encargar de alimentar a los sensores. Tras barajar varias opciones,optamos por usar un regulador que esté algo sobredimensionado (800mA aprox., algosuperior a 6 sensores que consumen 100mA cada uno). Con ello nos aseguramos queen el futuro, se puedan hacer medidas de sensores en paralelo. El regulador encargadode realizar esta función es el MCP1642B-ADJ [59].

5.2.3. Diseño de los esquemáticos del dispositivo

Con la lista de los componentes de cada módulo del sistema, nos disponemos ainterconectarlos con el objetivo de crear nuestro sistema. Gracias a la distribucióndel sistema por bloques, podemos abordar esta etapa comentando los detalles másimportantes de cada sección de manera ordenada.

En los anexos se pueden consultar los esquemáticos del sistema. Es por eso, queen esta sección se van a comentar solamente aquellos detalles más importantes queno se encuentran en las hojas de especificaciones y que forman parte solamente delámbito de diseño del sistema. Dicho esto, veamos por ejemplo, que hay componentescomo el traductor de niveles o los reguladores lineales que se han montado siguiendolos diseños recomendados sin más. En otros casos, como en el cargador de batería,los valores de las resistencias de configuración vienen explicados en la página delesquemático correspondiente.

Medidor de corriente

Al comienzo del diseño, se pensó en incluir un circuito que se encarga del “FuelGauge” de la batería. Esta idea se descartó por coste y complejidad, ya que en realidad,si el sistema sólo va a tener períodos de funcionamiento en los que el consumo esestable, se puede realizar de manera interna una estimación. Con un contador y lacorriente medida en las condiciones de funcionamiento del dispositivo (un perfil deconsumo completo del sistema), se puede estimar la cantidad de energía disponibleque queda almacenada en la batería. Por otro lado existen algoritmos de estimaciónde la carga de la batería basados en medidas conjuntas de corriente y tensión de lacelda de batería que podrían ser implementados, por lo que se elige este diseño.

La elección de los componentes se ha realizado conforme al diseño de referencia delintegrado, el punto importante aquí es el valor del shunt. Por la documentación leídaen diversas hojas de características de integrados para la medida de “Fuel Gauge”, engeneral se solía usar valores de 10 mΩ. Este valor de resistencia, sumando a la con-figuración de ganancia 100 del modelo montado, nos asegura una precisión adecuadaen las medidas de corriente que entra y sale de la batería.


Compatibilidad de la placa interfaz con pantalla, encoder y SD

En el diseño de esta parte hay varios detalles a resaltar.

El botón del encoder está constantemente alimentado con la alimentación delmicrocontrolador (VCC). Esto es así, para garantizar que el botón está dispo-nible aunque la alimentación de la interfaz con pantalla de 5V se encuentreapagada.

Esto no es así con los dos canales del encoder para notificar el giro. En este caso,los canales van alimentados a través de un divisor resistivo acompañado de undiodo Zener en paralelo, el cual garantiza un máximo de 3.3V en la línea haciael micro mientras se esté alimentando la interfaz. Si hubiéramos usado VCCpara los canales de giro del encoder, tendríamos consumo indeseado durante el“sleep”, ya que sabiendo que los estados del encoder en reposo pueden ser “alto” o“bajo”, en el caso de ser bajo, habría un camino de corriente desde alimentaciónpor el “pull-up” necesario para esa estructura. Con la configuración actual, elconsumo en sleep del encoder es nulo.

La placa de interfaz posee también un zumbador. No se pensaba incluir estafuncionalidad en un principio, pero se consideró importante que funcionara,ya que una señal acústica en caso de estar en una situación de contaminaciónextrema sería deseable, más que la señal visual emitida por el led RGB. Por loque se conecta una línea hacia él desde el módulo de PWM del microcontrolador.

Sensores de gas

Llegado el momento de incluir los sensores de concentración de gas en nuestrodispositivo, nos disponemos a implementar los circuitos de medida que aparecen enla hoja de características de cada uno.

Resistencia de película sensible al gas. Tenemos en nuestras manos unsensor resistivo, que por teoría de instrumentación electrónica se puede medirde diferentes maneras, dependiendo de la arquitectura que elijamos. Es poresto, por lo que nos ponemos en contacto con la empresa de sensores para pedirinformación acerca de cuáles son sus sugerencias para la medida de los sensores.Su respuesta es, el divisor resistivo.

En tal caso, nuestro trabajo ahora será maximizar la sensibilidad del trans-ductor. Esto se consigue haciendo que la resistencia de carga que montamos enserie con el sensor sea lo más parecida a la resistencia de base de calibracióndel sensor. Junto con la respuesta de SGX, vino adjunto un enlace a su nota deaplicación sobre la medida del sensor y efectivamente, en ella existía un apar-tado dedicado a maximizar la sensibilidad con unas breves explicaciones. En lasiguiente gráfica (figura 5.3), podemos ver el efecto de la resistencia de cargaen la sensibilidad del sensor cuando la resistencia de carga está desadaptada oadaptada (Rcarga ' Rsensor).


Figura 5.3: Efecto de la resistencia de carga sobre la respuesta delsensor a un evento de exposición al gas objetivo.

En nuestro esquemático hemos reproducido el montaje de la figura 5.4. Peroen lugar de usar un solo potenciómetro, usamos varios en serie. Cada uno delos potenciómetros, de valor creciente para poder cubrir el margen hasta elmáximo notificado por el fabricante del sensor. Así por ejemplo, se utilizantres potenciómetros (1 KΩ , 10 KΩ y 50 KΩ) para el sensor MiCs-2614, quetiene un rango de R0 (en adelante, resistencia de base) de 3 KΩ a 60 KΩ. Conesto se pretende poder realizar un ajuste fino de la resistencia de carga paraaproximarla lo máximo posible a la del sensor. Por otro lado, es indispensableincluir la resistencia de 820 Ω para proteger la película resistiva del sensor decualquier configuración de los potenciómetros.


Figura 5.4: Circuito de medida propuesto en la nota de aplicación deSGX.

Uno de los principales problemas que se encuentra a la hora de diseñar utilizandoestos sensores es que las especificaciones de resistencia base de calibración sonmuy variadas. Es decir, el rango de variación es muy grande (de pocos KΩhasta MΩ). Se consultó al fabricante por la posibilidad de obtener algún datomás específico, como una función de distribución de las posibles resistenciasbase de cada sensor, pero afirmaron que el proceso de fabricación empleado,no garantizaba en términos probabilísticos el centrarse en un rango pequeñode valores porque la dispersión era enorme. Por eso ofrecían esos márgenes enla hoja de características. La nota de aplicación que hemos comentado estáaccesible en [60].

Resistencia de calentamiento del sensor. Con el objetivo de reducir eltiempo de calentamiento y estabilización del sensor para la obtención de me-didas con estabilidad en la señal de salida del sensor, se diseña una circuiteríaexterna al sensor. Esta circuitería se va a encargar de hacer pasar la máximacorriente posible por la resistencia de calentamiento durante un tiempo estable-cido entre 2 y 3 segundos y posteriormente se bajará la corriente al valor típico.Tanto el valor máximo como el típico son los que se encuentran en las hojasde características. Basamos nuestro diseño en la idea de aumentar el gradientetérmico de calentamiento del sensor en los primeros instantes y suavizarlo mástarde, para que la llegada a la zona de medida sea más suave.


En un primer instante, el sensor estará a temperatura ambiente, por lo que,si hacemos funcionar la resistencia de calentamiento al máximo durante muypoco tiempo, el sensor no llegará a alcanzar la temperatura de medida, pero síse habrá ahorrado tiempo de calentamiento. La solución circuital de la que ha-blamos, es un circuito temporizado basado en una red R-C, que tras un tiempoelegido (que se reflejará en la selección del valor de la resistencia y el condensa-dor), hará conmutar un transistor que previamente se encontraba conduciendoen paralelo a una resistencia. Se trata de la resistencia R3 de la figura 5.5.

Figura 5.5: Circuito para precalentamiento del sensor.

El funcionamiento del circuito es sencillo. Durante pocos segundos, la resis-tencia que hay entre alimentación y masa por el camino de la Rheater es más bajapor estar cortocircuitado el transistor a la resistencia. Tras la conmutación, laresistencia del camino aumenta, de manera que se reduce la corriente. Para el di-seño de esta parte se realizaron simulaciones utilizando la herramienta LTSpice[61] para cada uno de los sensores (ya que tienen resistencias de calentamientodistintas). A continuación veremos una captura de los resultados obtenidos dela simulación para el MiCs-2614, extensible a los otros dos sensores.


Figura 5.6: Resultado de la simulación del circuito de la figura 5.5.

En el montaje también se incluye como en la mayor parte de los módulos deeste dispositivo, un montaje con dos transistores para gestionar la alimentacióndel sensor. No nos podemos permitir que la resistencia de calentamiento estáfuncionando todo el tiempo por motivos de ahorro energético.

Por último dejamos la posibilidad de incluir una resistencia en lugar de lospotenciómetros. Es decir, si tras un proceso de calibración externo se decide nomontar los potenciómetros, se ha dejado la huella para así incluir una resistenciadel valor deseado que haga las veces de resistencia de carga.

Potenciómetro ajustable

Basándose en la idea llevada a cabo en el circuito de precalentamiento de los sensoresde gas (se cortocircuitaba una resistencia para eliminar su efecto en el camino de lacorriente), reproducimos el diseño tal y como podemos ver en la página 13 de losesquemáticos. Dichas resistencias son elegidas conscientemente de manera crecientepara poder alcanzar valores cercanos a las posibles resistencias Rsensor. Por último,para un ajuste más fino, se incluye un potenciómetro digital controlado por I2C. Nosaseguramos de que la inclusión de este dispositivo no va a afectar en términos de ruidoen la medida, para luego consultamos esta nota de aplicación [62]. Por otro lado, elhecho de tener la salida del sensor centrada en una tensión intermedia, nos aportaventajas desde el punto de vista de la medida con el ADC, ya que al no estar cerca delos margenes superior e inferior de medida, el error introducido por el ADC es menor.


Figura 5.7: Idea del circuito propuesto en la nota de aplicación paramaximizar la sensibilidad del sensor.

Sensor de temperatura y humedad SHT21 [40]

Se incluye una red RC para medir el valor del PWM del sensor, ya que tras la redquedaría un valor constante de tensión proporcional al ciclo de trabajo que buscamosmedir (es donde se almacena la información de temperatura y humedad). De todosmodos, por teoría sobre medida de señales pulsadas, por tratarse de una señal debaja frecuencia (120Hz), el procedimiento deseado es medir el ciclo de trabajo me-diante líneas de interrupción al microcontrolador. Por eso, la primera opción pasa aser opcional y preferimos conectar directamente la salida del sensor a un GPIO delmicrocontrolador.

Led RGB SMD

Es conocido que la eficiencia lumínica de los diodos led son diferentes dependiendodel color de emisión. Si atendemos a las características del documento técnico, nosdamos cuenta que podemos compensar ese efecto de iluminación ponderando las resis-tencias que van en serie con los diodos, de este modo garantizamos que los tres canalesbrillan con la misma intensidad y nos será más sencillo poder reproducir colores RGB.

Conversor de niveles I2C

En el bus I2C del dispositivo hay variados periféricos que funcionan a diferentetensión. Por un lado, el expansor de GPIO funciona a 3.3V, mientras que el ADC yel potenciómetro digital funcionan a 5V. Para poder comunicar todos los periféricos

5.3. Posicionado y rutado de componentes 57

sin necesidad de la implementación de un nuevo bus de datos, se instala un conversorde niveles para conseguir interconectarlos todos. El montaje realizado sigue las guíasde diseño comentadas en la nota de aplicación publicada por NXP [63].

Microcontrolador

Para la integración del microcontrolador en el sistema, se siguen las hojas de ca-racterísticas y se pone especial atención en dejar puntos de prueba en todos los pineslibres que están sin uso en el microcontrolador por si fuera necesario en la etapa demontaje y puesta en marcha, realizar algún ajuste para que el sistema consiga tenertodas las funcionales, debuguear o cualquier otro tipo de funcionalidad nueva que sequiera probar en un futuro.

Módulo BLE

Para añadir el módulo Bluetooth, además de consultar la documentación del fa-bricante, se buscó más documentación en internet, ya que había cuestiones como lainclusión de un reloj externo que no estaban claros en la documentación. Se encontróun proyecto [64] en el que se solucionaban justamente las dudas que surgieron y porotro lado se encontraban disponibles los esquemáticos [65] usados para el módulo deBluetooth de Adafruit en el que nos habíamos inspirado para incluir el MDBT-40.Además se dejan disponibles puntos de programación para poder cambiar la configu-ración del dispositivo en un futuro.

Acondicionamiento de señal y sensado

Una vez tenemos la tensión de salida del sensor, el siguiente paso es trasladar estaseñal al ADC para poder muestrearla. Para que la impedancia de entrada del ADCno cargue el sensor (recordemos que hay sensores que pueden llegar a tener una R0

de hasta 1.5MΩ) se interpone un operacional en configuración de seguidor de tensión.Tras este seguidor de tensión se incluye el filtro antialiasing, formado por un circuitoRC con frecuencia de corte a 1500Hz. En el caso del circuito de acondicionamientopara el sensor de partículas de Sharp, se diseña el filtro con una frecuencia de cortede 16900Hz, mayor para que no afecte en el tiempo de subida del pulso a la salida delsensor de polvo.

Con esta estructura conseguiremos, por un lado el desacoplo de impedancias quenos da el seguidor de tensión y por otro lado la eliminación de componentes y ruidode alta frecuencia que no aportan nada para la medida que queremos realizar (unnivel DC).

5.3. Posicionado y rutado de componentesEn esta sección se va a tratar cómo se dispusieron algunos componentes y por qué.

El diseño hardware está accesible en las referencias [66], por lo que en estos puntos


vamos a explicar algunos detalles que se tuvieron en cuenta a la hora de realizar estaetapa del diseño.

5.3.1. Dimensiones y forma de la PCB

Las dimensiones de la placa del sistema están diseñadas para que encajen con laplaca para la interfaz de usuario. Teniendo en cuenta que la placa con la pantallatiene unas dimensiones de 15cm x 7cm, nuestro objetivo debía ser insertar nuestroscomponentes al menos en esta superficie, para que el dispositivo final no fuera muygrande. Para decidir el tamaño de la PCB que estamos diseñando, realizamos variasdisposiciones de los sensores de partículas debajo de la placa de presentación. La mejorsolución observada es usar una superficie de 15cm x 5cm. De este modo quedan libres2cm a lo largo de la placa de presentación que podemos aprovechar para insertar lossensores de polvo en posición vertical. En la documentación del sensor de Samyoungse detalla explícitamente que el sensor debe estar de canto para que se produzca laadecuada circulación del aire.

La forma de la PCB va a imitar la del módulo de pantalla. De este modo, parala elaboración de una caja permitiría que las paredes exteriores del diseño fueranuniformes. Además se busca que ambas placas se interconecten y queden paralelas.

Figura 5.8: Parte frontal de la PCB.


Figura 5.9: Parte trasera de la PCB.Nota: El nombre del dispositivo recibe el nombre de Spica (Estrella más

brillante de la constelación de Virgo)

5.3.2. Disposición de los módulos

Uno de los rasgos más característicos de la disposición de los componentes de laPCB es que se disponen de manera que, en condiciones normales (pantalla haciaarriba), los componentes se encuentren mirando hacia abajo. Esto se diseña de estemodo para evitar la posible deposición de partículas de polvo sobre la electrónica, ysobre todo, encima de los sensores de gas.

Para que no existan problemas con la integridad de las señales o ruido digital en lossensores, se disponen los componentes de manera que claramente podemos observaruna parte analógica y otra digital del dispositivo.


Figura 5.10: Disposición de los módulos en el diseño.

5.3.3. Consideraciones de diseño

En esta parte se van a comentar algunas consideraciones importantes llevadas acabo, que han dotado a la PCB de la disposición que se puede observar en la figura5.10.

La parte de gestión de la batería se diseña en un lateral de la placa y se intentaque los conectores de entrada de energía al sistema estén lo más cerca posiblepara evitar pérdidas energéticas y aumento de temperatura (durante la cargacircula una gran cantidad de corriente aprox. 1A). El circuito de carga se sitúaentre ambas interfaces y se incluye un camino térmico lo más amplio posiblepara evitar el calentamiento durante la carga.

En general, los reguladores para la alimentación de los módulos se han posicio-nado lo más cerca posible de los módulos que alimentan, para garantizar unabuena integridad de la señal de alimentación.

El módulo MDBT-40 se dispuso en ese lugar porque era el emplazamiento en elque no existían partes metálicas en la placa de interfaz que pudieran mitigar lapotencia de transmisión y/o recepción del módulo.

La zona en la que se encuentran los sensores se ha compactado al máximo paraque las condiciones ambientales dentro de la placa sean iguales para todos lossensores. Por otro lado, por ser una zona en la que sólo intervienen señales de


carácter analógico, se quiso apartar toda esta circuitería a una zona restringidade la placa. Es por eso que ocupa toda el lateral superior derecho de la placa.

Aprovechando el chaflán que posee la placa de interfaz en la parte inferior de-recha, se imita esta forma en la PCB diseñada con el objetivo de cubrir mayorapertura de visión de la luz del led. Si se pusiera en un lateral, el límite de visiónsería de 180 grados, mientras que en el chaflán sería mayor. Buscamos que elbrillo del led tenga la mayor facilidad posible de visión por parte del usuario.

5.3.4. Montaje y soldadura de componentes

Durante el montaje y soldadura de componentes se utilizaron diversas técnicas quecomentaremos a continuación.

Figura 5.11: Horno de soldadura durante el proceso de calentamientoy soldadura.

En primer lugar se comenzó por el uso del stencil que se pidió con la PCB. Se fijóla placa al stencil y se depositó pasta de soldadura para proceder a posicionartodos los componentes.

Durante esta etapa, se dejaron sin colocar los sensores para evitar su exposición avapores de flux y a alta temperatura. Por otro lado los potenciómetros tampocose colocaron para no dañar sus propiedades.

Tras el proceso de horneado (figura 5.11), con la ayuda de microscopio y es-tación de soldadura, se procedió con el resto de componentes. Para evitar lacontaminación de los sensores, se taparon con capton. De este modo se evita-ría la entrada de vapores y gases indeseados durante el montaje que pudierandañarlos.


Una vez tenemos completamente montada la placa, adaptamos el módulo depantalla con un nuevo conector para conseguir que ambas placas puedan unirse.

Una técnica muy eficaz utilizada para la soldadura de componentes SMD du-rante esta implementación, ha sido el “reflow”, o soldadura por pistola de airecaliente. Con esta técnica hemos podido controlar el proceso de soldadura delos sensores MiCs.

Con estos pasos habríamos conseguido tener listo el prototipo para comenzar con laspruebas funcionales.

5.4. Pruebas básicas de funcionamientoEn esta sección se van a relatar las pruebas que se han realizado al dispositivo y

comentar los bloques de software que se han generado para la prueba de las diferentesfuncionalidades del dispositivo. El código está accesible en el enlace que podemosconsultar en las referencias [67].

Para no entrar demasiado en desarrollo del código implementado, se va a comentara grandes rasgos los módulos implementados para realizar cada funcionalidad sugeridapara las pruebas de funcionamiento. Para el desarrollo del código se utiliza el IDEde Kinetis (KSD studio) y una placa programadora PE Micro a través de la interfazSWD.

Del mismo modo, se comentarán aquellos arreglos realizados al montaje e inciden-cias que se han encontrado, junto con la solución planteada a dicho escenario.

5.4.1. Alimentaciones

Antes de conectar por primera vez el dispositivo a la alimentación, se realizaronmedidas en todas las zonas de alimentación para comprobar que no había cortocir-cuitos o caminos de baja impedancia. Una vez comprobado, conectamos la placa auna fuente de laboratorio simulando una batería y comprobamos que había pasado el“smoke test”.

Para comprobar que los reguladores incluidos funcionan correctamente se programael encendido y apagado de cada módulo y se mide con el osciloscopio. Se obtienenvalores satisfactorios a excepción de la alimentación de los sensores. En este últimocaso, durante el funcionamiento la tensión es correcta (5.01V), pero en el estado deapagado, se pueden medir aproximadamente 1.6V. Tras investigar el esquemático yrealizar diversas pruebas se puede ver que la tensión aparece como consecuencia de lafuga que se produce en el “pull-up” del conversor de niveles I2C. Para futuras versionesserá necesario incluir un “output enable” para evitar esta situación. No tiene mayorimportancia ya que el consumo es muy bajo, si no lo fuera, la tensión sería 0V y no1.6V.

5.4. Pruebas básicas de funcionamiento 63

5.4.2. Batería

La siguiente prueba a las alimentaciones fue comprobar el circuito de carga. Losresultados fueron los esperados y el dispositivo consiguió realizar un ciclo de cargaadecuadamente. Con ayuda de una pistola de infrarrojos para medida de temperatu-ra, se comprobó que tras cinco minutos de “fast-charge” la temperatura del circuitointegrado se encontraba sobre los 44 grados centígrados.

5.4.3. Buses

Para ello insertamos componentes de Processor Expert que gestionen los driversdel bus SPI e I2C. Se prueba a mandar varias tramas y capturarlas por el osciloscopioy el comportamiento es el esperado.

Surgieron algunos problemas de nivel de protocolo entre el integrado de la pantallapor el SPI y con el ADC por I2C. En el primer caso, hay que tener cuidado conla línea CS, ya que la librería utilizada y el comportamiento del controlador de lapantalla exigen un comportamiento particular. Todo ello se solucionó revisando afondo la documentación. Por otro lado, el ADC daba problemas para poder leer lasmuestras en tanto respondía con una trama mayor a la que se le pedía. La soluciónfue enviar los comandos en modo bloqueante y recibir los datos por polling. De estemodo pudimos leer correctamente.

5.4.4. Puesta en marcha del sistema

Para poner en marcha el sistema y poder comprobar que cada una de las funciona-lidades incluidas cumple las especificaciones, se fue módulo a módulo realizando unaabstracción de las rutinas de bajo nivel para facilitar el manejo del sistema. De estemodo será sencillo programar sobre esta interfaz diferentes modos de comportamientoy aplicaciones. El primer paso para poner en marcha el sistema fue trabajar con lailuminación del led, esto nos aportaría información útil para debuguear, además deusar el debugger del IDE. El objetivo de comenzar por esta parte más sencilla erafamiliarizarse con el entorno de programación y pruebas.

Siguiendo las guías de diseño para la obtención del AQI según el estándar de la EPA[43] se implementan en el código las funciones necesarias para realizar la traducciónde los valores de concentraciones de gas y partículas de los sensores a nivel de calidaddel aire.

Pantalla

Para el uso del módulo de pantalla se realiza una adaptación de la librería U8glib[68] en su versión para microcontroladores ARM. Se encontraron diversos problemaspara la adaptación relacionados con las esperas del sistema y la capa de abstracciónhardware. El procedimiento a seguir fue identificar el funcionamiento que debieratener la pantalla funcionando correctamente con la placa BQZUM con la librería


de Arduino. Se capturaron las tramas SPI de inicialización correspondientes y trasanalizar y debuguear la librería se consiguió adaptar la librería a la interfaz SPI denuestro micro. A partir de ahí, conseguimos realizar el conocido “hola mundo!” yseguir con la programación de otras rutinas.

Expansor de interfaces GPIOs

Para este dispositivo se implementa un driver que nos abstrae de las escriturascorrespondientes en sus registros y sólo dejar paso a la llamada a funciones en las quese pasa como parámetro el módulo de la placa que se quiere encender. En general,estas funciones se van a llamar desde las rutinas de inicialización de otros módulos,así que facilita el proceso de programación del resto del código para otros dispositivoshardware.

Sensor de temperatura y humedad SHT21

Se descarta tomar medidas de la señal analógica que dejamos para promediar elPWM (la red RC no era suficientemente eficaz para mantener una continua). Se pro-cede a implementar un módulo driver en el que se incluyen las rutinas de apagado yencendido, atención a las interrupciones para medir el ciclo de trabajo de la señal ylas rutinas para calcular la temperatura y la humedad conforme a los datos leídos delsensor y las constantes incluidas en la documentación del dispositivo. En un princi-pio, sólo se obtenían medidas de temperatura, y se descubrió que el camino térmicodel dispositivo está ligado a línea SCL de comunicación. La solución fue desoldar elcomponente, cortar la pista y volverlo a soldar. Desde el punto de vista software, lamedida del tiempo se realiza mediante un contador que se activa con los flancos desubida cuando se atiende la interrupción y se para con los flancos de bajada. Trasesto se saca el tiempo de la señal en alto.

ADC128D818 y red de acondicionamiento

Como en casos anteriores, se implementa un driver que nos permita abstraernos dela configuración inicial y de las rutinas de comunicación para así solo preocuparnos porencenderlo, apagarlo y obtener las medidas de los canales. Surge un problema derivadode una errata en el diseño, y es que la configuración implementada en los esquemáticosno se correspondía con un seguidor de tensión. Existían dos posibilidades, una eralevantar el componente, cortar pistas y empalmar; y la otra era sencillamente quitarlos operacionales. Se opta por la segunda, pero en este caso debemos tener en cuentaque al quitar los operacionales, la impedancia de entrada del ADC puede influir enla medida. Para compensar el efecto de carga del ADC se procede a la medida de laimpedancia de entrada del ADC. Esto se consigue mediante el uso de dos resistenciasen serie de valor conocido y medido. Se realizan medidas de tensión en el divisorresistivo conectado y sin conectar a la entrada del ADC.


Figura 5.12: Captura de osciloscopio con la que se midió la impedan-cia de entrada del ADC.

Lo que observamos en el osciloscopio es que aparece una bajada de tensión de apro-ximadamente 12ms que se corresponde con el tiempo de medida del ADC. Obteniendolas ecuaciones de los dos montajes y despejando la variable objetivo, obtenemos quela impedancia de entrada del ADC se encuentra en torno a 1450KΩ. Suficientementealta para dos de los sensores pero no para el MiCs-5524 que puede tener resistenciasde base hasta 1500KΩ. En estos cálculos también se ha aislado la impedancia deentrada del osciloscopio (10MΩ). Podemos por tanto seguir con la puesta en marchadel dispositivo porque no limita el avance, pero queda anotado para solucionar ensiguientes versiones.

Sensor de partículas PM10

Durante la implementación del driver para este módulo, se encontró una incidenciaa la hora de realizar la medida a los 280µs de lanzar el flanco de bajada. El ADCes muy, muy lento. Es un parámetro que pasamos por alto en la etapa de diseño. Eltiempo que necesita el ADC para recolectar una medida son 12ms aproximadamentepor canal (lo pudimos medir en 5.12). Para solucionar esta incidencia se utilizó elcanal de ADC desechado en el sensor SHT21. No tenemos ningún tipo de problemaal implementar esta solución porque el sensor satura su salida a 3.8V y eso ocurremetiendo un bolígrafo en el sensor. Los niveles de polvo nunca van a ser tan altoscomo para alcanzar los 3.3V del máximo valor de Href del ADC. Por tanto se conectóun cable desde la línea del sensor de PM10 a la línea del ADC interno del micro. Seconsigue tras esto último obtener correctamente las medidas del sensor. En la siguientesección sobre medidas podremos ver la respuesta del sensor en el dispositivo.

Para realizar la medida en el momento oportuno, se realizaron ensayos para capturarmuestreos al mismo tiempo con la placa y el osciloscopio. De este modo, tras compararambas medidas, nos aseguramos que cogiendo la muestra 37 del buffer en el que sevan almacenando las muestras del ADC, estamos tomando la medida justo a los 280µs indicados en las instrucciones de medida del fabricante.


Sensor de partículas PM2.5

En este caso, la implementación es similar a la del sensor temperatura y humedadSHT21, pero con la particularidad de medir en este caso el ciclo de trabajo invertido (eltiempo que está abajo la señal). Durante la implementación se encontró que el sensorno respondía en las partes altas de señal con valores altos de tensión, por tanto, eldivisor resistivo que se había incluido atenuaba aún más la señal. La solución que sellevó a cabo fue cambiar los valores de las resistencias del divisor resistivo. De estemodo, el microcontrolador era capaz de detectar correctamente los flancos de subiday de bajada de la señal proveniente del sensor.

Sensores MiCs

Llega el turno de los sensores de SGX. El objetivo es poder comprobar que se puedeobtener medidas de la variación de las concentraciones de gas en el ambiente. Comose vio en el capítulo 4, la variación se va a apreciar pero necesitamos una curva decalibración con la que se pueda realizar la traducción de resistencia a concentraciónde gas.

Se plantearon diversas formas de calibración que involucraban el uso de cámarasde vacío (no se puede porque los encapsulados de los componentes explotarían) y eluso de mezcladores másicos (no disponibles). Para salvar este problema se recurre alos fabricantes de los sensores con la intención de obtener ayuda. La información quese obtiene es la curva de un sensor de otro tipo pero que nos da una intuición depor donde podríamos dar una solución temporal hasta que se pueda tener acceso auna cabina de calibración. Al fin y al cabo, una vez tengamos el dispositivo podemoscalibrarnos con la estación más cercana en la ciudad, como se comentó en el capítulo3.

La solución planteada es obtener de las hojas de características unas ecuaciones conlas que poder realizar la traducción. El procedimiento pasa por agrandar la gráfica,tomar puntos y a posteriori realizar un ajuste con una hoja de cálculo para obtener laecuación más cercana que representa la respuesta del sensor al gas contaminante. Acontinuación presentamos las gráficas con los puntos elegidos y los ajustes que se hanobtenido para cada uno de los sensores que hemos utilizado. Los rangos representadosen las gráficas son acordes a los rangos necesarios para obtener el AQI, téngase encuenta que los rangos de medida de los sensores son mayores.


Figura 5.13: Puntos obtenidos de la gráfica de la hoja de especifica-ciones del MiCs-5524.

Figura 5.14: Ajuste realizado sobre los puntos obtenidospara MiCs-5524.




Potenciómetro digital

Se comprueba que la comunicación es correcta y que se dan a la salida las condi-ciones configuradas con su cambio de resistencia.


5.4.5. Medidas y consumo energético

En este apartado se va a realizar una presentación de las medidas básicas relaciona-das con los sensores incluidos en el dispositivo que carecen de atención. Por supuesto,se trata de los sensores de respuesta analógica, ya que los de respuesta por pulsossuscitan más interés desde el punto de vista de la programación de la algoritmia parala medida que la interpretación de la evolución temporal de la señal.

Las medidas de consumo se realizan con la ayuda de un Power Monitor de Mooson[69] conectado en el lugar de la batería. Estos consumos son los del sistema haciala batería, no los de los sensores directamente. Estamos hablando del consumo delsensor más, el resto de circuitería y las pérdidas por la eficiencia de los reguladores.Para extraer la implicación en el consumo de un sensor, se realiza una resta entreel consumo durante la operación y cuando el sensor está apagado. Esto nos ayuda arealizar estimaciones de consumo del sistema.

En los siguientes subapartados se va a realizar un rápido repaso por los sensoresincluidos en el dispositivo y mostrar las gráficas obtenidas sobre su funcionamiento yconsumo energético. No se muestra el consumo del sensor SHT21 porque no se apreciaen la gráfica, su consumo es inferior a 1mA. Por otro lado, el consumo del sensor departículas describe un consumo plano de 126mA. Las gráficas de consumo energéticotienen la siguiente interpretación:

1) Sistema antes de inicialización.

2) Se inicializa el sistema y queda a la espera de que lancemos la medida.

3) Se realizan el proceso de medida.

4) Se apaga el sensor.

Sensor de partículas PM10

Se puede apreciar a continuación que el resultado de la medida es similar al queobteníamos en la prueba de concepto y que por tanto el software/hardware involu-crado para realizar la medida, funcionan correctamente. El consumo medio del sensorencendido es de 2.7mA y durante la medida 8.81mA.


Figura 5.19: Respuesta del sensor a la excitación del led de entrada.

Figura 5.20: Tensión de alimentación del led durante varias medidas.

Figura 5.21: Dos ciclos de medida del sensor, se puede apreciar quecada ciclo de medida dura 1.11s y que se realizan 10 muestreos para

una medida.


MiCs-5524

El consumo durante el precalentamiento es de 59.34mA y seguidamente, durantela medida 51.95mA.

Figura 5.22: Tensión en la parte baja de la resistencia de calenta-miento del sensor.

Figura 5.23: Respuesta del sensor a un ciclo de medida.

MiCs-2714





MiCs-2614





Módulo de pantalla

El consumo del backlight de la pantalla es de 73.9mA, y un refresco de pantallasupone 5.31mA sobre el consumo anterior.


Figura 5.28: Gráfica de consumo del módulo de pantalla, se puedenapreciar los refrescos.

5.4.6. Validación del sistema

Si hacemos un repaso a las especificaciones del sistema, podemos concluir que seconsigue dar una solución a todas las especificaciones propuestas. Por otro lado, trashaber realizado el diseño y la implementación del mismo, la realización de pruebasfuncionales y de consumo, muestran que el sistema puede ser portátil y que ademásdispone de las herramientas necesarias para mostrar el AQI.

El AQI será preciso en el caso de los sensores de partículas, aproximado en el casode los sensores de gas, pero tras el proceso de calibración con una estación de medidapodremos disfrutar de medidas más precisas. Con este apartado se cierra la partededicada al diseño e implementación del sistema de medida de la calidad ambientalcentrándonos en el aire.


Figura 5.29: Visión delantera del montaje del dispositivo con pantalla.

Figura 5.30: Visión trasera del montaje del dispositivo sin pantalla.

77

Capítulo 6

Conclusiones y líneas futuras

6.1. Conclusiones“La ingeniería es el conjunto de conocimientos científicos y tecnológicos para la

innovación, invención, desarrollo y mejoramiento de técnicas y herramientas parasatisfacer las necesidades de las empresas y la sociedad.”

Es necesario que se concluya la redacción de esta memoria expresando las conclu-siones obtenidas del trabajo realizado en este proyecto fin de carrera, tanto desde unpunto de vista social y empresarial, como desde un punto de vista tecnológico.

Desde un punto de vista social, podemos concluir que la tendencia de los últimostiempos de la sociedad con respecto a la preocupación medioambiental está en auge.Herramientas tan poderosas como Internet y las redes sociales permiten que la in-formación fluya a una velocidad jamás vista. La necesidad actual relacionada con latemática de este proyecto que surge es, que la sociedad demanda información localde la calidad del medio ambiente y que la información que es capaz el individuo demedir por sí mismo está limitada por cuestiones tecnológicas y de coste. Tecnológicasporque no existe una tecnología barata que ofrezca buenas prestaciones, y de coste,porque para obtener la calidad del ambiente es necesario poseer una basta variedadde sensores. Esto hace imposible para el ciudadano ser dueño de la información delmedio que le rodea, ya que esa información tiene que llegarle a través de otros medioscomo las estaciones de medida o laboratorios dedicados, que son los dueños de esainformación. Ante esta situación, este proyecto se suma a la idea de conseguir quelos ciudadanos puedan tener una plataforma propia e independiente con la que podermedir la calidad del ambiente.

Desde un punto de vista empresarial, vimos al final del capítulo 2 que el mercadode los sensores de calidad del ambiente está al alza. Luego anticiparse al mercadocon propuestas como la que aquí se propone puede ser una buena oportunidad demercado.

78 Capítulo 6. Conclusiones y líneas futuras

Desde un punto de vista tecnológico, se tienen varias conclusiones acerca de haciadonde se dirige la investigación en el ámbito de los sensores ambientales, concreta-mente relacionado con la calidad del aire, que ha sido el tema central del diseño deldispositivo presentado en este proyecto:

Los sensores basados en tecnologías MOS están aun en etapas muy tempranas.Vemos sin duda que esta tecnología es mucho más barata que el resto, pero elprecio que se paga es la falta de sensibilidad y en muchos casos precisión en lamedida.

Los sensores electroquímicos ofrecen buenos resultados pero sus precios siguenestando a niveles altos para aventurarse a comenzar diseños para la sociedad deconsumo.

Los sensores ópticos ofrecen soluciones de medida para la mayoría de parámetrosque se pueden estudiar en el medio ambiente, pero su principal inconvenientees el tamaño y el precio. Por otro lado, a nivel de consumo no están mal, porlo que serían fácilmente integrables. Es por eso por lo que se tiene la certezaque el futuro de los sensores medioambientales reside en la miniaturización desensores ópticos capaces de muestrear varios parámetros del medio ambiente ala vez.

Una vez hemos observado conclusiones a nivel general del desarrollo del proyecto,vamos a comprobar que se ha conseguido cumplir con los objetivos marcados al iniciodel proyecto.

En el capítulo 2 se ha realizado un estudio para comprobar las inquietudes dela sociedad sobre el entorno ambiental, y se han enumerado las característicasdel medio que son medibles para la interpretación de la calidad del ambiente.Del mismo modo se ha realizado una revisión de los diferentes sistemas, proce-dimientos y tecnologías de captación. Con esto hemos conseguido cumplir losdos primeros objetivos planteados.

En el capítulo 3 se describe la elección del aire como característica del medioa evaluar. Juntando el análisis realizado en ese capítulo con la sección 2.4 serealiza una investigación sobre los sistemas de captura, métodos y tecnologíaspara informar de la calidad del aire. Cumpliríamos así el tercer y cuarto objetivo.

En el capítulo 5, con algunas referencias al capítulo 4, se diseña un dispositivoportátil que pueda mostrar la calidad del ambiente centrándose en poder calcularla calidad del aire y mostrarla al usuario.

En la parte final del capítulo 5 y en el capítulo que nos encontramos ahora, seobtienen conclusiones al trabajo realizado. Como se va a ver a continuación ana-lizaremos la viabilidad de la integración con dispositivos móviles y expondremoslas líneas futuras de trabajo.

6.2. Estudio de viabilidad de la integración con dispositivos móviles 79

Se cierra esta sección no sin antes hacer referencia al dispositivo desarrollado eneste proyecto. Dicho dispositivo aporta como parte innovadora la integración de di-ferentes tecnologías de sensado bajo un mismo sistema. Por otro lado, puede ser unproducto final para el ciudadano en pocas iteraciones de diseño. A nivel de investiga-ción, permite a personas con conocimientos sobre la temática, utilizarlo y modificarsus características actuales a su antojo, para tratar de encontrar un modo de mejorarla medida de las concentraciones de gas utilizando sensores MOS. En este proyectose puso especial interés en que se incluyeran todos los componentes hardware ne-cesarios para que la potencialidad del dispositivo fuera mayor a la sugerida en lasespecificaciones.

6.2. Estudio de viabilidad de la integración con dis-positivos móviles

El dispositivo desarrollado incluye un módulo Bluetooth muy potente, por eso seeligió el NRF51822 de Nordic y no otro. El propio módulo Bluetooth integrado ennuestra placa es un microcontrolador con el que se podrían hacer más tareas ademásde la comunicación Bluetooth.

En la actualidad el módulo se ha programado con una versión de firmware quepodemos encontrar en la web de Adafruit para que tenga el mismo comportamientoque el módulo que podemos encontrar aquí [53]. Por otro lado, existe código para unaplataforma similar a la utilizada en este proyecto para implementar una uart sobreBLE, dicho proyecto se puede observar en esta referencia [70].

Dado que se ha incorporado una vía de comunicación, comúnmente utilizada entrelos dispositivos móviles, podemos concluir que es viable la integración con estos dis-positivos. Dada la potencialidad del módulo Bluetooth, podría incluso plantearse laposibilidad de que el sistema fuera programable por Bluetooth.

6.3. Líneas futurasDado el estado actual del desarrollo del dispositivo y toda la investigación que ha

supuesto, aparecen nuevas ideas que se podrían implementar utilizando el dispositivoo mejoras que se podrían incorporar en el futuro.

Con el objetivo de lograr la auto-calibración de los sensores tanto en condicionesde fábrica como en situaciones de cambio de características ambientales. Se incluyóen el diseño del dispositivo un módulo dual de sensores donde la resistencia de cargadel sensor estaría formada por resistencias seleccionables y un potenciómetro digital.El principal objetivo era dotar al dispositivo de un módulo capaz de explorar lasposibilidades de la auto-calibración del sensor. Por eso se piensa que una línea a seguir

80 Capítulo 6. Conclusiones y líneas futuras

es la implementación de algoritmos de auto-calibración del sensor en circunstanciastemporales dispares.

El diseño actual se puede coger con una mano, pero qué ocurriría si se realizaraun estudio de optimización de componentes. Pues la respuesta sería que hay muchospotenciómetros y sensores duplicados, por lo que la placa podría ser más pequeña.Una línea futura de trabajo que surge de aquí es poder realizar una implementacióndel dispositivo en el que no se sacrifiquen las especificaciones pero consiguiendo reducirel espacio considerablemente, de manera que pase de ser un dispositivo grande a unopequeño que se pueda llevar encima sin molestia. Por ejemplo, pillado a una mochila.

Dada la disponibilidad del módulo BT para comunicaciones, con la idea de mejoraraún más la integración en teléfonos y otros dispositivos móviles, una línea de trabajofuturo es la implementación de una aplicación para móvil que capte los datos deldispositivo, los presente al usuario y sea capaz de realizar análisis estadísticos sobrelos datos, así como su compartición en redes sociales e internet.

La verificación de funcionalidades básicas no ha explorado el uso de los modos debajo consumo del sistema. Teniendo en cuenta toda la teoría existente para diseñode sistemas empotrados de bajo consumo, sería buena idea para una línea de traba-jo, el análisis, diseño e implementación de técnicas de bajo consumo usando comoplataforma el dispositivo presentado en este proyecto.

81

Apéndice A

Esquemáticos de Spica

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

1 *

TOP_SPICA

1 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4

ProjectPCB_Spica.PrjPcb

AuthorDiego Onofre Artés García

1 235

46

79

810

J6

2x5pin Header 1.27mm

VCC

GND

SWD_DIO_TGTMCU

RST_K20D50_B

KL27_SWD_CLK

LED_GREEN

LED_BLUE

LED_RED

CHG_ON

DC_GOOD

CURR_SNS

EN_CHG

GND

N_EN_HTSCL_HT

VCCSDA_HT_ANA

SDA_HT_PWM

U_TEMP_HUMTEMP_HUM.SchDoc

GND

VCC

N_EN_HTSCL_HT

SDA_HT_ana

CS_INDFUBT_SCK

BT_MISO

BT_MOSI

BT_IRQ

BT_SWDIO/RST

GND

BT_3V3

U_BLEBLE.SchDoc

BT_3V3

GND

BT_CSBT_DFUBT_SCKBT_MOSIBT_SWDIO/RST

BT_MISOBT_IRQ

LCD_MOSILCD_CSLCD_SCKLCD_RST

BUZZ

SD_CLKSD_CSSD_DINSD_DOUTSD_R_CD

BTN_ENC

ENC1ENC3

LVL_EN

GND

VCCUI_5V

U_LCD_SDCARD_BUTTONLCD_SDCARD_BUTTON.SchDoc

SNS_5V

GND

S_EN_O3S_EN_NO2S_EN_COS_EN_COMB

VCC

S_EN_PM10S_EN_PM10_ILEDS_EN_PM2.5

S_ADC_INT

S_ADC_SCLS_ADC_SDA

S_PM2.5_Vout1S_PM2.5_Vout2

S_DPOT_SCLS_DPOT_SDAS_DPOT0S_DPOT1S_DPOT2S_DPOT3S_DPOT4

U_SENS_ADCSENS_ADC.SchDoc

EN_BT_PWR

EN_UI_PWR

EN_SNS_PWR

U_PMICSPMICS.SchDoc

EN_BT_PWR

EN_UI_PWR

EN_SNS_PWR SNS_5VVCC

VCC

GND

GND

UI_5V

R148220

GND GND

VCC

RST_K20D50_B

S_EN_O3S_EN_NO2S_EN_COS_EN_COMB

S_EN_PM2.5

S_EN_PM10S_EN_PM10_ILED

I2C_SCL_H

S_DPOT0

S_ADC_INT

S_PM2.5_Vout1S_PM2.5_Vout2

SD_DOUTSD_R_CD

BTN_ENC

ENC1ENC3

LCD_MOSILCD_CSLCD_SCKLCD_RST

BUZZ

SD_CLKSD_CSSD_DIN

LVL_EN

S_DPOT1S_DPOT2S_DPOT3S_DPOT4

LED_GREENLED_BLUE

LED_REDSWD_DIO_TGTMCU

RST_K20D50_BKL27_SWD_CLK

LCD_MOSI

LCD_CSLCD_SCK

LCD_RST

EN_BT_PWREN_UI_PWR

EN_SNS_PWR

SCL_HT

SDA_HT_ana

BT_CSBT_SCK

BT_MOSIBT_MISO

BT_SWDIO/RST

BT_IRQBT_DFU

CHG_ONDC_GOOD

CURR_SNSS_PM2.5_Vout1S_PM2.5_Vout2

S_ADC_INT

BUZZ

SD_CLKSD_CS

SD_DINSD_DOUT

BTN_ENCENC1

ENC3

I2C_SDA_H

MCU_I2C_SCLMCU_I2C_SDA

INT1

A12

A23

P00 4P01 5

P02 6

P03 7P04 8

P05 9

P06 10P07 11

GND 12

P10 13P11 14

P12 15P13 16

P14 17

P15 18P16 19

P17 20

A021

SCL22SDA23

VCC24

U19

TI-TCA9555

MCU_I2C_SCLMCU_I2C_SDA

VCC

VCC

GND

VCC

TP47TP46

GND

VCC

N_EN_HT

S_EN_O3

S_EN_NO2S_EN_CO

S_EN_COMB

S_EN_PM2.5

S_EN_PM10S_EN_PM10_ILED

S_DPOT0S_DPOT1

S_DPOT2S_DPOT3

S_DPOT4

INT_IO_EXP

INT_IO_EXP

SDA_HT_PWM

SDA_HT_PWM

GND

TP39TP40

TP42

TP44

TP41

D11OVSRRGBCC3

VCC

R147680

3

1

2

Q35N-CH

3

1

2

Q36N-CH

3

1

2

Q37N-CH

GND

SW1TL1015AF160QG

GND GND GND

I2C_SCL_HI2C_SDA_H

R15610K

R149220

R150

220R151

220R152

220

R162

220

R15710K

R15810K

R16110K

R159

10KR160

10K

R16310K

C76100n

C77100n

PRG_DIOPRG_CLKPRG_RSTI2C_SDAI2C_SCL

SPI0_MISOSPI0_MOSI

SPI1_MISOSPI1_MOSI

PWM_LED_REDPWM_LED_GREEN

PWM_LED_BLUE

SPI0_SCKSPI0_PCS0

SPI1_SCKSPI1_PCS0

BUZZER

SPI2_MISOSPI2_MOSI

SPI2_SCKSPI2_PCS0

ADC_CH0ADC_CH1

PTC0PTC1-LLWUPTC2PTC3

PTC8PTC9PTE0PTE1

PTE21PTE23PTE24PTE25PTE29PTE30PTE31PTA1

PTA2PTA4-NMI

PTA5PTB2PTB3

PTB16PTB17PTC10PTC11

U_SOCSOC.SchDoc

TP43

(DNP)

R153

0

(DNP)

R154

0

(DNP)

R155

0

LCD_SCK

LCD_MOSI

LCD_MISO

LCD_MISO

CHG_ON

DC_GOOD

EN_CHG

CURR_SNS

U_BAT_CHGBAT_CHG.SchDoc

SDA_L

SCL_L

SDA_H

SCL_H

U_3V3LV5V3V3LV5V.SchDoc

I2C_SCL_H

I2C_SDA_H

MCU_I2C_SCL

MCU_I2C_SDA

LVL_EN

ADC I2C Address:0x11

Leave the button in an accesible place to be pusshed from outside the case. A little hole in the case will be build to allow external user reset if something goes wrong.

Port control module—any enabled pin interrupt is capable of waking the system.

PIC7601

PIC7602 COC76

PIC7701

PIC7702 COC77

PID1101 PID1102 PID1103

PID1104 COD11

PIJ601 PIJ602

PIJ603 PIJ604

PIJ605 PIJ606

PIJ607 PIJ608

PIJ609 PIJ6010

COJ6

PIQ3501

PIQ3502

PIQ3503 COQ35

PIQ3601

PIQ3602

PIQ3603 COQ36

PIQ3701

PIQ3702

PIQ3703 COQ37

PIR14701

PIR14702 COR147

PIR14801

PIR14802 COR148

PIR14901

PIR14902 COR149

PIR15001 PIR15002 COR150

PIR15101 PIR15102 COR151

PIR15201 PIR15202 COR152

PIR15301 PIR15302 COR153

PIR15401 PIR15402 COR154

PIR15501 PIR15502 COR155

PIR15601

PIR15602

COR156 PIR15701

PIR15702

COR157 PIR15801

PIR15802

COR158

PIR15901 PIR15902 COR159

PIR16001 PIR16002 COR160

PIR16101

PIR16102

COR161

PIR16201 PIR16202 COR162

PIR16301

PIR16302

COR163

PISW101 PISW102

PISW103 PISW104

PISW105 PISW106

COSW1

PITP3901 COTP39 PITP4001 COTP40

PITP4101

COTP41

PITP4201 COTP42

PITP4301 COTP43

PITP4401 COTP44

PITP4601 COTP46 PITP4701

COTP47

PIU1901

PIU1902

PIU1903

PIU1904

PIU1905

PIU1906

PIU1907

PIU1908

PIU1909

PIU19010

PIU19011

PIU19012

PIU19013

PIU19014

PIU19015

PIU19016

PIU19017

PIU19018

PIU19019

PIU19020

PIU19021

PIU19022

PIU19023

PIU19024

COU19

NLBT0CS

NLBT0DFU NLBT0IRQ

NLBT0MISO NLBT0MOSI

NLBT0SCK NLBT0SWDIO0RST

NLBTN0ENC

NLBUZZ

NLCHG0ON

NLCURR0SNS

NLDC0GOOD

NLEN0BT0PWR

NLEN0CHG

NLEN0SNS0PWR

NLEN0UI0PWR

NLENC1 NLENC3

PIC7601

PIC7701

PIJ603

PIJ605

PIQ3502

PIQ3602

PIQ3702

PIR15602 PIR15702 PIR15802

PISW101

PISW103 PISW104

PISW105 PISW106

PIU1903

PIU19012

NLI2C0SCL0H

NLI2C0SDA0H

PIR16302 PIU1901

NLINT0IO0EXP

PIJ604

NLKL270SWD0CLK

NLLCD0CS

PIR15402

NLLCD0MISO

PIR15502

NLLCD0MOSI

NLLCD0RST

PIR15302

NLLCD0SCK

PIR15202

NLLED0BLUE

PIR15102

NLLED0GREEN

PIR15002

NLLED0RED

NLLVL0EN

PIU19022

NLMCU0I2C0SCL

PIU19023

NLMCU0I2C0SDA

PIU19015

NLN0EN0HT

PID1101 PIR14702

PID1102 PIR14802

PID1103 PIR14902

PIJ606

PIJ607 PIJ608

PIJ609

PIQ3501

PIR15001

PIR15601

PIQ3503 PIR14701

PIQ3601 PIR15101

PIR15701

PIQ3603

PIR14801

PIQ3701

PIR15201

PIR15801

PIQ3703

PIR14901

PIR15902 PITP4601 PIU19021

PIR16002 PITP4701 PIU1902

PIR16202 PISW102

PITP3901

PITP4001

PITP4101

PITP4201

PITP4301

PITP4401

PIU19018

PIU19019

PIU19020

PIC7602

PIJ6010

PIR16102 PIR16201

NLRST0K20D500B

NLS0ADC0INT

PIU1909

NLS0DPOT0

PIU1908

NLS0DPOT1

PIU1906

NLS0DPOT2

PIU1905

NLS0DPOT3

PIU1907

NLS0DPOT4

PIU19011

NLS0EN0CO

PIU1904

NLS0EN0COMB

PIU19010

NLS0EN0NO2

PIU19013

NLS0EN0O3

PIU19014

NLS0EN0PM205

PIU19017

NLS0EN0PM10

PIU19016

NLS0EN0PM100ILED

NLS0PM2050Vout1 NLS0PM2050Vout2

NLSCL0HT

PIR15301

NLSD0CLK NLSD0CS

PIR15501

NLSD0DIN

PIR15401

NLSD0DOUT

NLSD0R0CD

NLSDA0HT0ana

NLSDA0HT0PWM

PIJ602

NLSWD0DIO0TGTMCU

PIC7702

PID1104

PIJ601

PIR15901

PIR16001

PIR16101

PIR16301

PIU19024

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

2 *

PMICS

2 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VSYS

GND

GND GNDGND

GND

GND

GND

GND

GND

GND

GND

C6310u

GND

R137976k

GND

SW1

GND2EN3 FB 4

VOUT 5VIN6U16

MCP1623

EN1 FB 2

PG 3

VOUT 4

SW5

PGND6SGND7

VIN8U17

MCP1642B-ADJ

R142309k

GND

IN1

GND 2EN3

OUT 5U14

LP5907-3.3

IN1

GND 2EN3

OUT 5U15

LP5907-3.3

VCC

BT_3V3

UI_5V

SNS_5V

TP29

TP31

TP33

TP28

TP30

TP32

GND

EN_BT_PWR

EN_UI_PWR

EN_SNS_PWR

GND

GND

GND

L3

4.7u

R14110K

R13810K

R13610K

R13510K

R140976k

R139309k

L4

4.7u

C5610u

C5810u

C5910u

C6110u

C551u

C571u

C6010u

C6210u

10K pull down in enables. Most of the time, the system parts are going to be disabled, so a pull up is not efficient enought due to power consumption.

FW: At first boot, only VCC should be activated to allow the MCU run. Then it will enable rest of the components.

PIC5501

PIC5502 COC55

PIC5601

PIC5602 COC56

PIC5701

PIC5702 COC57

PIC5801

PIC5802 COC58

PIC5901

PIC5902 COC59

PIC6001

PIC6002 COC60

PIC6101

PIC6102 COC61

PIC6201

PIC6202 COC62

PIC6301

PIC6302 COC63

PIL301 PIL302

COL3

PIL401 PIL402

COL4

PIR13501

PIR13502

COR135

PIR13601

PIR13602

COR136

PIR13701

PIR13702

COR137

PIR13801

PIR13802

COR138 PIR13901

PIR13902

COR139

PIR14001

PIR14002

COR140

PIR14101

PIR14102

COR141 PIR14201

PIR14202

COR142

PITP2801

COTP28

PITP2901 COTP29

PITP3001

COTP30

PITP3101 COTP31

PITP3201

COTP32

PITP3301 COTP33

PIU1401

PIU1402 PIU1403

PIU1405

COU14

PIU1501

PIU1502 PIU1503

PIU1505

COU15

PIU1601

PIU1602

PIU1603 PIU1604

PIU1605 PIU1606

COU16

PIU1701 PIU1702

PIU1703

PIU1704

PIU1705

PIU1706

PIU1707

PIU1708

COU17

PIC5802 PIU1505

PIC5501 PIC5601

PIC5701 PIC5801

PIC5901 PIC6001

PIC6101 PIC6201 PIC6301

PIR13602

PIR13802 PIR13902

PIR14102 PIR14202

PIU1402

PIU1502

PIU1602

PIU1706

PIU1707

PIL301 PIU1601

PIL401 PIU1705

PIR13502 PIU1403

PIR13601 PITP2901 PIU1503 POEN0BT0PWR

PIR13702 PIR13901 PIU1604 PIR13801 PITP3101 PIU1603 POEN0UI0PWR

PIR14002 PIR14201 PIU1702 PIR14101 PITP3301 PIU1701 POEN0SNS0PWR

PIU1703

PIC6202 PIC6302 PIR14001

PITP3201 PIU1704

PIC6002 PIR13701

PITP3001 PIU1605

PIC5602

PITP2801 PIU1405

PIC5502

PIC5702

PIC5902

PIC6102

PIL302

PIL402

PIR13501 PIU1401

PIU1501

PIU1606

PIU1708

POEN0BT0PWR

POEN0SNS0PWR

POEN0UI0PWR

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

3 *

BATTERY CHARGER

3 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

GND GND GND GND

VBUS

GND

VSYS

GNDGND GND

VBAT

VCC

CHG_ON

DC_GOOD

GND

VSYS

R2646k4

R271k1

R28649

EN_CHG

CURR_SNS

TP4

GND GND

TP8TP6

TP7

TP5

GNDGND

(DNP)

R29

0

568-6822-1-NDD5

GND

CURR_SNS

SNS_N

SNS_P

VCC

U_FG_COULOMBFG_COULOMB.SchDoc

GND

VCCCE4

EN25 EN16

OUT 10

OUT 11IN13

EP17

TS 1

BAT 2

BAT 3

PGOOD 7

VSS8

CHG 9

ILIM12 TMR14

TD15

ISET16

U3

BQ24072

123

M

J4

S3B-XH-SM4-TB

R20220

R21220

R2310K

R2410K

R2510K

R22

10K

R3010K

R_LD1G_LD1

C1310u

C1410u

C1010u

GND

C1110u

C1510u

C12100n

490-3996-1-ND

L1

GNDGND

5V

D-

D+

ID

G

1234

S2

5

S1 S3S4

S5

S6

J3USB_Micro_Type_B

490-3996-1-NDL2

CHG CONFIGURATION:

* Fast Charge Current Iset = 649 ohm -> 1371 mA

* Max Input CurrentRIlim = 1k1 -> 1500 mA

* Charge TimeoutRTMR = 46k4 -> 6.25 hours

* NO NTC RNTC -> 10k instead

Pull up to VCC (3V3)VCC power line is always on because the linear regulator is always on.

2V drop in forward voltage(3.3V - 2V)/220 = 6 mA

PIC1001

PIC1002 COC10

PIC1101

PIC1102 COC11

PIC1201

PIC1202 COC12

PIC1301

PIC1302 COC13

PIC1401

PIC1402 COC14

PIC1501

PIC1502 COC15

PID50A

PID50K COD5

PIG0LD10A PIG0LD10K COG0LD1

PIJ301

PIJ302

PIJ303

PIJ304

PIJ305

PIJ30S1

PIJ30S2

PIJ30S3

PIJ30S4

PIJ30S5

PIJ30S6

COJ3

PIJ401

PIJ402

PIJ403

PIJ40M

COJ4

PIL101 PIL102

COL1

PIL201

PIL202

COL2

PIR2001

PIR2002 COR20

PIR2101

PIR2102 COR21

PIR2201 PIR2202 COR22 PIR2301

PIR2302

COR23 PIR2401

PIR2402

COR24 PIR2501

PIR2502

COR25

PIR2601

PIR2602

COR26 PIR2701

PIR2702

COR27 PIR2801

PIR2802

COR28 PIR2901 PIR2902

COR29

PIR3001

PIR3002

COR30

PIR0LD10A PIR0LD10K COR0LD1

PITP401 COTP4

PITP501 COTP5

PITP601

COTP6 PITP701

COTP7 PITP801 COTP8

PIU301

PIU302

PIU303

PIU304

PIU305

PIU306

PIU307

PIU308

PIU309

PIU3010

PIU3011

PIU3012

PIU3013

PIU3014

PIU3015

PIU3016

PIU3017

COU3

POCURR0SNS

PIC1001 PIC1101 PIC1201

PIC1301 PIC1401

PIC1501

PID50A PIJ305

PIJ403

PIJ40M

PIL202

PIR2302 PIR2402 PIR2502

PIR2602 PIR2702 PIR2802

PIR3002

PIU308

PIU3017

PIC1502

PIU302

PIU303

PID50K PIJ301 PIL102

PIG0LD10A PIR2001

PIG0LD10K

PIU307

POCHG0ON

PIJ302

PIJ303

PIJ304

PIJ30S1

PIJ30S2

PIJ30S3

PIJ30S4

PIJ30S5

PIJ30S6

PIL201

PIJ402 PIR2901

PIR2101

PIR0LD10A

PIR2202 PITP801 PIU305 PIR2301

PITP501 PIU304 POEN0CHG



PIR2601

PIU3014

PIR2701

PIU3012

PIR2801

PIU3016

PIR2902

PIR3001

PIU301

PIR0LD10K

PIU309

PODC0GOOD

PIJ401

PIC1002 PIC1102 PIC1202

PIL101

PIU3013

PIR2002 PIR2102

PIC1302 PIC1402

PIR2201

PITP401

PIU3010

PIU3011

POCHG0ON

POCURR0SNS

PODC0GOOD

POEN0CHG

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

4 *

FQ_COULOMB

4 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VCC

GND

GND

GND

CURR_SNS

GND

R13100

1W1%50ppm/ºC

R15

0.01SNS_NSNS_P

TP1

TP2

GND

R120R

VCC VCC

R14100

C5

100n

C6

100n

C7

100n

C4100n

SH

UN

T_P

SH

UN

T_N

OUT1

GND2

IN+3 IN- 4

V+ 5

U1

INA195

PCB: Differential pair for differential voltage measurement over shunt resistor.

PCB: DO NOT FORGET KELVIN UNION

PCB: Near to IC

PIC401

PIC402 COC4

PIC501 PIC502

COC5

PIC601 PIC602

COC6

PIC701 PIC702

COC7

PIR1201

PIR1202

COR12

PIR1301

PIR1302 COR13

PIR1401

PIR1402 COR14

PIR1501 PIR1502 COR15

PITP101 COTP1

PITP201 COTP2

PIU101

PIU102

PIU103 PIU104

PIU105

COU1

PIC401

PIC501 PIC602

PIU102

POGND

PIC402

PIR1202

PITP201 PIU105

PIR1301

PIR1501 POSNS0P

PIR1401

PIR1502 POSNS0N

PITP101

PIU101

POCURR0SNS

PIC601

PIC701

PIR1402

PIU104

NLSHUNT0N

PIC502

PIC702

PIR1302

PIU103

NLSHUNT0P

PIR1201

POVCC

POCURR0SNS

POGND

POSNS0N POSNS0P

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

D D

C C

B B

A A

5 *

SOC_KL27

5 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VCC

GND

C66100n

VCC

GND GND

GND

SWD_DIO_TGTMCU

RST_K20D50_B

MM3Z3V3T1GOSCT-ND

(DNP)

D10

Zener3V3

KL27_SWD_CLK

TP37TP38

TP35

SWD_DIO_TGTMCU

RST_K20D50_B

1

3GND4

GND 2

Y1ABM8G-24.000MHZ-18-D2Y-T

C7430p

GND GND

EXTAL

XTAL

XTALEXTAL

PRG_DIO

PRG_CLK

PRG_RST

KL27_SWD_CLK

I2C_SDA

I2C_SCL

ADC_1

ADC_0

SPI0_MISO

SPI0_MOSI

SPI1_MISO

SPI1_MOSI

PWM_LED_GREENPWM_LED_RED

PWM_LED_BLUE

PWM_LED_RED

PWM_LED_GREEN

PWM_LED_BLUE

PWM_LED_GREEN

PWM_LED_RED

PWM_LED_BLUE

SPI0_PCS0SPI0_SCK

I2C_SCLI2C_SDA

SPI0_MISOSPI0_MOSI

SPI1_PCS0SPI1_SCK

SPI1_MISOSPI1_MOSI

SPI0_SCK

SPI0_PCS0

SPI1_SCK

SPI1_PCS0

SPI2_PCS0SPI2_SCK

SPI2_MISOSPI2_MOSI

PWM_BUZZ

BUZZER PWM_BUZZ

PTC0

PTE0

PTA1PTA2

PTA4-NMIPTA5

PTB2PTB3PTB16PTB17

PTC1-LLWUPTC2PTC3

PTC8PTC9PTC10PTC11

PTE1

PTE23PTE24PTE25PTE29PTE30PTE31

SPI0_PCS0

SPI0_SCK

SPI0_MISO

SPI0_MOSI

PTC0

PTC1-LLWU

PTC2

PTC3

PTC8

PTC9

PTC10

PTC11

I2C_SCL

I2C_SDA

SPI1_PCS0

SPI1_SCK

SPI1_MISO

SPI1_MOSI

SPI2_PCS0

SPI2_SCK

SPI2_MISO

SPI2_MOSI

SPI2_MISO

SPI2_MOSI

SPI2_SCK

SPI2_PCS0

ADC_1

ADC_0

PTE0

PTE21

PTE1

PTE23

PTE24

PTE25

PTE29

PTE30

PTE31

ADC_CH0

ADC_CH1

PTA1

PTA2

PTA4-NMI

PTA5

PTB2

PTB3

PTB16

PTB17

PTC0

PTC1-LLWU

PTC2

PTC3

PTC8

PTC9

PTE0

PTE1

PTE21

PTE23

PTE24

PTE25

PTE29

PTE30

PTE31

PTA1

PTA2

PTA4-NMI

PTA5

PTB2

PTB3

PTB16

PTB17

PTC10

PTC11

(DNP)

R146

0R

(DNP)

R145

0R

VCC

TP36

490-3996-1-ND

L5

C7530p

C70100n

C68100n

C71100n

C73100n

490-3996-1-ND

L6

C651u

C671u

C691u

PTE21

TP34

C72

1uGND

PTA0/SWD_CLK/TPM0_CH522

PTA1/UART0_RX/TPM2_CH023PTA2/UART0_TX/TPM2_CH124

PTA3/SWD_DIO/I2C1_SCL/TPM0_CH025

PTA4/NMI_b/I2C1_SDA/TPM0_CH126PTA5/USB_CLKIN/TPM0_CH2/I2S0_TX_BCLK27

PTA12/TPM1_CH0/I2S0_TXD028

PTA13/TPM1_CH1/I2S0_TX_FS29PTA18/EXTAL0/UART1_RX/TPM_CLKIN032

PTA19/XTAL0/UART1_TX/TPM_CLKIN1/LPTMR0_ALT133

PTA20/RST_b34

PTB0/LLWU_P5/ADC_SE8/I2C0_SCL/TPM1_CH035

PTB1/ADC0_SE9/I2C0_SDA/TPM1_CH136PTB2/ADC0_SE12/I2C0_SCL/TPM2_CH037

PTB3/ADC0_SE13/I2C0_SDA/TPM2_CH138

PTB16/SPI1_MOSI/UART0_RX/TPM_CLKIN0/SPI1_MISO39PTB17/SPI1_MISO/UART0_TX/TPM_CLKIN1/SPI1_MOSI40

PTB18/TPM2_CH0/I2S0_TX_BCLK41

PTB19/TPM2_CH1/I2S0_TX_FS42

U18A

MKL27Z256VLH4_64LQFP

PTC0/ADC0_SE14/EXTRG_IN/audioUSB_SOF_OUT/CMP0_OUT/I2S0_TXD043

PTC1/LLWU_P6/RTC_CLKIN/ADC0_SE15/I2C1_SCL/TPM0_CH0/I2S0_TXD044

PTC2/ADC0_SE11/I2C1_SDA/TPM0_CH1/I2S0_TX_FS45PTC3/LLWU_P77SPI1_SCK/UART1_RX/TPM0_CH2/CLKOUT/I2S0_TX_BCLK46

PTC4/LLWU_P8/SPI0_SS/UART1_TX/TPM0_CH3/I2S0_MCLK49

PTC5/LLWU_P9/SPI0_SCK/LPTMR0_ALT2/I2S0_RXD0/CMP0_OUT50PTC6/LLWU_P10/CMP0_IN0/SPI0_MOSI/EXTRG_IN/I2S0_RX_BCLK/SPI0_MISO/I2S0_MCLK51

PTC7/CMP0_IN1/SPI0_MISO/audioUSB_SOF_OUT/I2S0_RX_FS/SPI0_MOSI52

PTC8/CMP0_IN2/I2C0_SCL/TPM0_CH4/I2S0_MCLK53PTC9/CMP0_IN3/I2C0_SDA/TPM0_CH5/I2S_RX_BCLK54

PTC10/I2C1_SCL/I2S0_RX_FS55

PTC11/I2C1_SDA/I2S0_RXD056

PTD0/SPI0_SS/TPM0_CH0/FXIO0_D057

PTD1/ADC0_SE5b/SPI0_SCK/TPM0_CH1/FXIO0_D158PTD2/SPI0_MOSI/UART2_RX/TPM0_CH2/SPI0_MISO/FXIO0_D259

PTD3/SPI0_MISO/UART2_TX/TPM0_CH3/SPI0_MOSI/FXIO0_D360

PTD4/LLWU_P14/SPI1_SS/UART2_RX/TPM0_CH4/FXIO0_D461PTD5/ADC0_SE6b/SPI1_SCK/UART2_TX/TPM0_CH5/FXIO0_D562

PTD6/LLWU_P15/ADC0_SE7b/SPI1_MOSI/UART0_RX/SPI1_MISO/FXIO0_D663

PTD7/SPI1_MISO/UART0_TX/SPI1_MOSI/FXIO0_D764

U18B


PTE0/CLKOUT32K/SPI1_MISO/UART1_TX/RTC_CLKOUT/CMP0_OUT/I2C1_SDA1

PTE1/SPI1_MOSI/UART1_RX/SPI1_MISO/I2C1_SCL2

USB0_DP5

USB0_DM6

PTE20/ADC0_DP0/TPM1_CH0/UART0_TX/FXIO0_D49PTE21/ADC0_DM0/TPM1_CH1/UART0_RX/FXIO_D510

PTE22/ADC0_DP3/TPM2_CH0/UART2_TX/FXIO0_D611

PTE23/ADC0_DM3/TPM2_CH1/UART2_RX/FXIO0_D712

PTE29/CMP0_IN5/TPM0_CH2/TPM_CLKIN017PTE30/DAC0_OUT/ADC0_SE23/CMP0_IN4/TPM0_CH3/TPM_CLKIN1/UART1_TX/LPTMP0_ALT118

PTE31/TPM0_CH419

PTE24/TPM0_CH0/I2C0_SCL20

PTE25/TPM0_CH1/I2C0_SDA21

U18C


VDD3

VSS4

VOUT337

VREGIN8

VDDA13

VREFH14

VREFL15

VSSA16

VDD30

VSS31

VSS47

VDD48

U18D


If the USB module is not used:* (USB0_DP, USB0_DM) floating* Connect USB_VDD to ground through a 10KΩ

TP FOR AREFIF NEEDED

18pF load capacitance.30pF -> 15pF(series) + 3pF(Cstray) = 18pF

PIC6501

PIC6502 COC65

PIC6601

PIC6602 COC66

PIC6701

PIC6702 COC67

PIC6801

PIC6802 COC68

PIC6901

PIC6902 COC69

PIC7001

PIC7002 COC70

PIC7101

PIC7102 COC71

PIC7201 PIC7202

COC72

PIC7301

PIC7302 COC73

PIC7401

PIC7402 COC74

PIC7501

PIC7502 COC75

PID100A PID100k

COD10

PIL501 PIL502

COL5

PIL601 PIL602

COL6

PIR14501 PIR14502 COR145

PIR14601 PIR14602 COR146

PITP3401 COTP34

PITP3501

COTP35

PITP3601 COTP36

PITP3701 COTP37

PITP3801 COTP38

PIU18022

PIU18023

PIU18024

PIU18025

PIU18026

PIU18027

PIU18028

PIU18029

PIU18032

PIU18033

PIU18034

PIU18035

PIU18036

PIU18037

PIU18038

PIU18039

PIU18040

PIU18041

PIU18042

COU18A

PIU18043

PIU18044

PIU18045

PIU18046

PIU18049

PIU18050

PIU18051

PIU18052

PIU18053

PIU18054

PIU18055

PIU18056

PIU18057

PIU18058

PIU18059

PIU18060

PIU18061

PIU18062

PIU18063

PIU18064

COU18B

PIU1801

PIU1802

PIU1805

PIU1806

PIU1809

PIU18010

PIU18011

PIU18012

PIU18017

PIU18018

PIU18019

PIU18020

PIU18021

COU18C

PIU1803

PIU1804

PIU1807

PIU1808

PIU18013

PIU18014

PIU18015

PIU18016

PIU18030

PIU18031

PIU18047

PIU18048

COU18D

PIY101 PIY102

PIY103 PIY104

COY1

PIU1809

NLADC00 POADC0CH0

PIU18011

NLADC01 POADC0CH1

PIC7402

PIU18032

PIY101

NLEXTAL

PIC6501 PIC6601 PIC6701 PIC6801 PIC6901 PIC7001

PIC7101

PIC7202

PIC7301

PIC7401 PIC7501

PID100A

PIL602

PIU1804

PIU18015

PIU18031

PIU18047

PIY102

PIY104

PIU18035

NLI2C0SCL POI2C0SCL

PIU18036

NLI2C0SDA POI2C0SDA

PIU18022

NLKL270SWD0CLK POPRG0CLK

PIC7201 PITP3401 PIU1807

PIC7302 PID100k PIR14501

PIR14601

PIU18014

PIL501 PIU18013

PIL601 PIU18016

PIR14602 PITP3601

PITP3501 PIU1808

PITP3701 PIU1805

PITP3801 PIU1806

PIU18023

NLPTA1 POPTA1

PIU18024

NLPTA2 POPTA2

PIU18026

NLPTA40N\M\I\ POPTA40N\M\I\

PIU18027

NLPTA5 POPTA5

PIU18037

NLPTB2 POPTB2

PIU18038

NLPTB3 POPTB3

PIU18039

NLPTB16 POPTB16

PIU18040

NLPTB17 POPTB17

PIU18043

NLPTC0 POPTC0

PIU18044

NLPTC10LLWU POPTC10LLWU

PIU18045

NLPTC2 POPTC2

PIU18046

NLPTC3 POPTC3

PIU18053

NLPTC8 POPTC8

PIU18054

NLPTC9 POPTC9

PIU18055

NLPTC10 POPTC10

PIU18056

NLPTC11 POPTC11

PIU1801

NLPTE0 POPTE0

PIU1802

NLPTE1 POPTE1

PIU18010

NLPTE21 POPTE21

PIU18012

NLPTE23 POPTE23

PIU18020

NLPTE24 POPTE24

PIU18021

NLPTE25 POPTE25

PIU18017

NLPTE29 POPTE29

PIU18018

NLPTE30 POPTE30

PIU18019

NLPTE31 POPTE31

PIU18028

NLPWM0BUZZ POBUZZER

PIU18029

NLPWM0LED0BLUE POPWM0LED0BLUE

PIU18042

NLPWM0LED0GREEN POPWM0LED0GREEN

PIU18041

NLPWM0LED0RED POPWM0LED0RED

PIU18034

NLRST0K20D500B POPRG0RST

PIU18052

NLSPI00MISO POSPI00MISO

PIU18051

NLSPI00MOSI POSPI00MOSI

PIU18049

NLSPI00PCS0 POSPI00PCS0

PIU18050

NLSPI00SCK POSPI00SCK

PIU18064


PIU18063


PIU18061


PIU18062


PIU18060


PIU18059


PIU18057


PIU18058


PIU18025

NLSWD0DIO0TGTMCU POPRG0DIO

PIC6502 PIC6602 PIC6702 PIC6802 PIC6902 PIC7002

PIC7102 PIL502

PIR14502

PIU1803

PIU18030

PIU18048

PIC7502

PIU18033

PIY103

NLXTAL

POADC0CH0

POADC0CH1

POBUZZER

POI2C0SCL

POI2C0SDA

POPRG0CLK

POPRG0DIO

POPRG0RST

POPTA1

POPTA2

POPTA40N\M\I\

POPTA5

POPTB2

POPTB3

POPTB16

POPTB17

POPTC0

POPTC10LLWU

POPTC2

POPTC3

POPTC8

POPTC9

POPTC10

POPTC11

POPTE0

POPTE1

POPTE21

POPTE23

POPTE24

POPTE25

POPTE29

POPTE30

POPTE31

POPWM0LED0BLUE

POPWM0LED0GREEN

POPWM0LED0RED

POSPI00MISO

POSPI00MOSI

POSPI00PCS0

POSPI00SCK

POSPI10MISO

POSPI10MOSI

POSPI10PCS0

POSPI10SCK

POSPI20MISO

POSPI20MOSI

POSPI20PCS0

POSPI20SCK

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

6 *

TEMP_HUM

6 0

21/09/2016 18:28:05

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

GND

N_EN_HT

VCC

SCL_HT

SDA_HT_ANA

3

1

2Q7

P-CH

VCC

VCC

VCC

GNDSDA 1VSS 2NC 3NC4

VDD5

SCL6

U2

SHT21P

TP3

(DNP)

R180

(DNP)

R170 GND

GNDSDA_HT_PWM

R1668K

R19

10K

C8100n

C9100n

SEL_HT

DATA_HT

DATA_HT_PWM

This is NOT I2C - Refer to datasheetThe TX data is over 120HzMax DC current in SDA is 40uASwitch RH/T on SDA: * SCL up = RH * SCL down = T

WARNING!!!ACTIVE LOW ENABLE PIN

PWM 120HzRC filter 160HzSimular comportamiento en caso peor.C = 100nFR = 10KTo MCU ADC CH

PIC801

PIC802 COC8

PIC901

PIC902 COC9

PIQ701

PIQ702 PIQ703

COQ7

PIR1601

PIR1602

COR16

PIR1701

PIR1702

COR17 PIR1801

PIR1802

COR18


PITP301 COTP3

PIU201

PIU202

PIU203 PIU204

PIU205

PIU206

COU2

PIC902 PIR1901 PITP301 NLDATA0HT POSDA0HT0ANA

PIR1802

PIR1902

PIU201

NLDATA0HT0PWM POSDA0HT0PWM

PIC801

PIC901

PIU202

POGND

PIC802

PIQ703

PIU205

PIQ701

PIR1602

PON0EN0HT PIU203 PIU204

PIR1702

PIU206

NLSEL0HT POSCL0HT

PIQ702

PIR1601

PIR1701 PIR1801

POVCC

POGND

PON0EN0HT

POSCL0HT

POSDA0HT0ANA

POSDA0HT0PWM

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

7 *

LCD_SDCARD_BUTTON

7 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



LCD_SDA_HLCD_CS

CNTRST

UI_5V

GND

GND GND

BUZZER

LCD_RST_H

LCD_SCK_H

SD_R_CDSD_DOUT_H

RST_BUTBTN_ENC

SD_DIN_HENC1

SD_CSSD_CLK_H

ENC3

LCD_MOSI

LCD_CS

LCD_SCK

LCD_RST

BUZZ

SD_CLK

SD_CS

SD_DIN

SD_DOUT

SD_R_CD

BTN_ENC

ENC3

BTN_ENC

ENC3

ENC1

SD_DIN

LCD_SDA

SD_CLK

SD_DOUT

SD_R_CD

LCD_RST

LCD_SCK

GND

R465K49

GND

GND

GND

GND

GND

GND

UI_5VVCC

LCD_SDALCD_RST

LCD_SCK

SD_DIN

SD_CLKSD_DOUT

LCD_SDA_HLCD_RST_H

LCD_SCK_H

SD_DIN_H

SD_CLK_HSD_DOUT_H

UI_5V

LCD_CS

LVL_EN LVL_OE

LVL_OE

GND

GND GND

TP23

TP21

TP24

TP25

TP19

GND

GND

VCC

VCC

UI_5V

UI_5V

VCC

UI_5V

UI_5V

GND

568-6822-1-NDD7

568-6822-1-NDD8

568-6822-1-NDD6

568-6822-1-NDD9

ENC1

1 235

46

79

810

11 1213 1415 1617 1819 20

S2011EC-10-ND

J5

2x10 pin Header 2.54mm

VCC

GND

(DNP)

R450R

GND

3

1

2

Q8N-CH

GNDGND

LCD_CS

UI_5V

SD_CS

TP22

3

1

2

Q9N-CH

GNDGND

BUZZER

SD_CS

TP20

R4168K

R3768K

R3668K

R3510K

R3910K

R4410K

R4310K

R4710K

R4010K

R425K49

R38100K

GND GND

C2010u

C22100n

C18100n

C17100n

C21100n

OE10B1 20

B2 18B3 17

B4 16

B5 15B6 14

B7 13

VCCA2

GN

D11

VCCB 19

A11

A23A34

A45

A56A67

A78A89 B8 12

U5

C19100n

(VCCA ≤ VCCB)

Pull Down > 50K

PIC1701

PIC1702 COC17

PIC1801

PIC1802 COC18

PIC1901

PIC1902 COC19

PIC2001

PIC2002 COC20

PIC2101

PIC2102 COC21

PIC2201

PIC2202 COC22

PID60A

PID60K COD6

PID70A

PID70K COD7

PID80A

PID80K COD8

PID90A

PID90K COD9

PIJ501 PIJ502

PIJ503 PIJ504

PIJ505 PIJ506

PIJ507 PIJ508

PIJ509 PIJ5010

PIJ5011 PIJ5012

PIJ5013 PIJ5014

PIJ5015 PIJ5016

PIJ5017 PIJ5018

PIJ5019 PIJ5020

COJ5

PIQ801

PIQ802

PIQ803 COQ8

PIQ901

PIQ902

PIQ903 COQ9

PIR3501

PIR3502

COR35

PIR3601

PIR3602

COR36

PIR3701

PIR3702

COR37

PIR3801

PIR3802

PIR3803 COR38 PIR3901

PIR3902

COR39 PIR4001

PIR4002

COR40

PIR4101

PIR4102

COR41

PIR4201

PIR4202

COR42

PIR4301

PIR4302

COR43

PIR4401

PIR4402

COR44

PIR4501

PIR4502 COR45

PIR4601

PIR4602

COR46

PIR4701

PIR4702

COR47

PITP1901 COTP19

PITP2001 COTP20

PITP2101 COTP21 PITP2201

COTP22 PITP2301

COTP23

PITP2401 COTP24

PITP2501 COTP25

PIU501

PIU502

PIU503

PIU504

PIU505

PIU506

PIU507

PIU508

PIU509

PIU5010

PIU5011 PIU5012

PIU5013

PIU5014

PIU5015

PIU5016

PIU5017

PIU5018

PIU5019

PIU5020

COU5

PIJ509

PIQ803

PIR3502 PITP1901

NL\LCD0CS

PIJ5013

PIQ903

PIR3902 PITP2201

NL\SD0CS

PIC2102 PID70K

PIJ504

PIR4002 PITP2101

NLBTN0ENC

POBTN0ENC

PIJ5020

PITP2001

NLBUZZER

POBUZZ

PIJ501

PIR3802

PITP2301

NLCNTRST

PID80K

PIJ5017

PIR4202 PIR4301

PITP2401

NLENC1

POENC1

PID90K

PIJ505

PIR4602 PIR4701

PITP2501

NLENC3

POENC3

PIC1701 PIC1801

PIC1901 PIC2001

PIC2101

PIC2201

PID60A

PID70A

PID80A

PID90A

PIJ503

PIJ5010

PIJ5015

PIJ5018

PIQ802

PIQ902

PIR3602

PIR3702

PIR3801

PIR4102

PIR4302

PIR4501

PIR4702

PIU5011

POGND

PIQ801 PIR3601 NLLCD0CS

POLCD0CS PIU504

NLLCD0RST POLCD0RST

PIJ5012

PIU5017

NLLCD0RST0H

PIU501

NLLCD0SCK POLCD0SCK

PIJ508

PIU5020

NLLCD0SCK0H

PIU503

NLLCD0SDA POLCD0MOSI

PIJ507

PIU5018

NLLCD0SDA0H

PIR3701

PIU5010 NLLVL0OE

POLVL0EN

PIU508

PIU509 PIU5012

PIU5013

PIJ506 NLRST0BUT

PIU505

NLSD0CLK POSD0CLK

PIJ5011

PIU5016

NLSD0CLK0H

PIQ901 PIR4101 NLSD0CS POSD0CS

PIU507

NLSD0DIN POSD0DIN

PIJ5019

PIU5014

NLSD0DIN0H

PIU506

NLSD0DOUT POSD0DOUT

PIJ5014

PIU5015

NLSD0DOUT0H

PIC2202

PIJ5016

PIR4402 PIR4502

NLSD0R0CD

POSD0R0CD

PIC1802

PIC1902 PIC2002 PID60K

PIJ502

PIR3501

PIR3803 PIR3901

PIR4201

PIR4601

PIU5019

POUI05V

PIC1702

PIR4001

PIR4401

PIU502

POVCC

POBTN0ENC

POBUZZ

POENC1

POENC3

POGND

POLCD0CS

POLCD0MOSI

POLCD0RST

POLCD0SCK

POLVL0EN

POSD0CLK

POSD0CS

POSD0DIN

POSD0DOUT

POSD0R0CD

POUI05V

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

8 *

BLE

8 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

GND

GND

GND

TP10TP9

GND GND

CONNECTEDMODE

TP12

SWCLKSWDIO/RST_3VFACTORYRST

GND

SCKMISOMOSI

IRQCS

CS_IN

GND

DFUTP18

BT_SCK

BT_MISO

BT_MOSI

BT_IRQ

SCK

MISO

MOSI

IRQ

BT_SWDIO/RST SWDIO/RST_3V

CS

TP17

TP14TP13TP11

TP15TP16

BT_3V3

BT_3V3

GND

GND

BT_3V3

BT_3V3

R334K7

R344K7

R31820

R32820

G_LD2R_LD2

C161u

GND11GND22

AVDD3P0.214

P0.225P0.236

P0.247P0.258

P0.2811XL29

XL110

P0.2912

P0.3

016

GN

D3

13V

DD

14

DC

C15

P0.0

017

P0.0

118

P0.0

219

P0.0

320

P0.0

421

P0.0

522

P0.0

623

P0.0

724

GN

D4

25

P0.08 26P0.09 27P0.10 28P0.11 29P0.12 30P0.13 31P0.14 32P0.15 33P0.16 34SWDIO 35SWCLK 36P0.17 37P0.18 38P0.19 39P0.20 40DEC2 41GND5 42

U4

MDBT40-P256

PIC1601

PIC1602 COC16

PIG0LD20A PIG0LD20K COG0LD2

PIR3101

PIR3102

COR31 PIR3201

PIR3202

COR32

PIR3301

PIR3302

COR33 PIR3401

PIR3402

COR34

PIR0LD20A PIR0LD20K COR0LD2

PITP901 COTP9

PITP1001 COTP10

PITP1101 COTP11

PITP1201 COTP12

PITP1301 COTP13

PITP1401 COTP14

PITP1501 COTP15

PITP1601 COTP16

PITP1701 COTP17

PITP1801 COTP18

PIU401

PIU402

PIU403

PIU404

PIU405

PIU406

PIU407

PIU408

PIU409

PIU4010

PIU4011

PIU4012

PIU4013 PIU4014 PIU4015 PIU4016 PIU4017 PIU4018 PIU4019 PIU4020 PIU4021 PIU4022 PIU4023 PIU4024 PIU4025

PIU4026

PIU4027

PIU4028

PIU4029

PIU4030

PIU4031

PIU4032

PIU4033

PIU4034

PIU4035

PIU4036

PIU4037

PIU4038

PIU4039

PIU4040

PIU4041

PIU4042

COU4

PIC1602

PIR3301 PIR3401

PITP1701

PIU403

PIU4014

POBT03V3

PIR3201

PIU4039 NLCONNECTED

PIR3402

PITP1501 PIU407 NLCS

POCS0IN

PITP1201 PIU4034 NLFACTORYRST

PIC1601

PIG0LD20K PIR0LD20K

PIU401

PIU402

PIU4013 PIU4016 PIU4025

PIU4042

POGND

PITP1601 PIU408

NLIRQ POBT0IRQ

PITP1301 PIU405

NLMISO POBT0MISO

PIR3101

PIU4038 NLMODE

PITP1401 PIU406

NLMOSI POBT0MOSI

PIG0LD20A

PIR3202 PIR3102

PIR0LD20A

PITP1801

PIU4024

PODFU

PIU409

PIU4010

PIU4011

PIU4012

PIU4015 PIU4017 PIU4018 PIU4019 PIU4020 PIU4021 PIU4022 PIU4023

PIU4026

PIU4027

PIU4028

PIU4029

PIU4030

PIU4031

PIU4032

PIU4033

PIU4037

PIU4040

PIU4041

PITP1101 PIU404

NLSCK POBT0SCK

PITP901 PIU4036 NLSWCLK

PIR3302

PITP1001 PIU4035 NLSWDIO0RST03V

POBT0SWDIO0RST

POBT03V3

POBT0IRQ

POBT0MISO

POBT0MOSI

POBT0SCK

POBT0SWDIO0RST

POCS0IN

PODFU

POGND

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

9 *

I2C_LVLTRANS

9 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



SDA_L

SCL_L

3

1

2

Q15N-CH

3

1

2

Q16N-CH

SDA_H

SCL_H

R604K7

SNS_5VVCC

R614K7

R624K7

R634K7

Based on NXP application note for I2C bus level translationPIQ1501

PIQ1502 PIQ1503

COQ15

PIQ1601

PIQ1602 PIQ1603

COQ16

PIR6001

PIR6002

COR60 PIR6101

PIR6102

COR61 PIR6201

PIR6202

COR62 PIR6301

PIR6302

COR63

PIQ1502

PIR6002

POSDA0L PIQ1503

PIR6302

POSDA0H

PIQ1602

PIR6102

POSCL0L PIQ1603

PIR6202

POSCL0H

PIR6201 PIR6301

PIQ1501

PIQ1601

PIR6001 PIR6101

POSCL0H POSCL0L

POSDA0H POSDA0L

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

10 *

SENS_ADC

10 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VS_O3EN_O3SNS_5VGND

U_MICS_2614_O3MICS_2614_O3.SchDoc

SNS_5VGND

VS_NO2EN_NO2

U_MICS_2714_NO2MICS_2714_NO2.SchDoc

VS_CO_CEN_COMBVS_NO2_CSNS_5V

GND

U_MICS_4514_CO_NO2MICS_4514_CO_NO2.SchDoc

VS_COEN_COSNS_5VGND

U_MICS_5524_COMICS_5524_CO.SchDoc

GND

GND

GND

GND

GND

SNS_5VSNS_5V

GND

SNS_5V

SNS_5V

SNS_5V

SNS_5V

GND

S_EN_O3

S_EN_NO2

S_EN_CO

S_EN_COMB

VCC

VCC

S_EN_PM10

S_EN_PM10_ILED

S_EN_PM2.5

VCC

SNS_5V

GND S_ADC_INT

S_ADC_SCL

S_ADC_SDA

SNS_5V

S_PM2.5_Vout1

S_PM2.5_Vout2

EN_PM10PM10_ILED

PM10_VOUT

EN_PM2.5PM2.5_Vout1

GND

VCCSNS_5V

PM2.5_Vout2

U_PM_SENSORSPM_SENSORS.SchDoc

SNS_5V

GND

DPOT_SCLdpot_SDA

RPOT_B_INRPOT_A_IN

SEL_POTSEL_POT+270KSEL_POT+810KSEL_POT+1080KSEL_POT+540K

SNS_5VGND

VCC

U_SELECTABLE_RESISTORSELECTABLE_RESISTOR.SchDoc

(DNP)

R143

0

(DNP)

R144

0

SNS_5VVCC

GND

S_DPOT_SCL

S_DPOT_SDA

S_DPOT0

S_DPOT1

S_DPOT2

S_DPOT3

S_DPOT4

GND

ADC_INT

SNS_0SNS_1SNS_2SNS_3SNS_4SNS_5SNS_6SNS_7

ADC_SCLADC_SDA

SNS_5VVCC

U_ADC_8CHADC_8CH.SchDoc

VCC

C6410u

10uF Bulk capacitor for all sensors.Take into account the voltage reference for each signal.

PIC6401

PIC6402 COC64

PIR14301 PIR14302 COR143

PIR14401 PIR14402 COR144

POS0ADC0INT

POS0ADC0SCL

POS0ADC0SDA

POS0DPOT0SCL

POS0DPOT0SDA

POS0EN0CO

POS0EN0COMB

POS0EN0NO2

POS0EN0O3

POS0EN0PM205

POS0EN0PM10

PIC6401

POGND

PIR14301 PIR14302

PIR14401 PIR14402

POS0PM2050Vout1

POS0PM2050Vout2

POS0EN0PM100ILED

POS0DPOT0

POS0DPOT1

POS0DPOT4

POS0DPOT2

POS0DPOT3 PIC6402

POSNS05V

POVCC

POGND

POS0ADC0INT

POS0ADC0SCL

POS0ADC0SDA

POS0DPOT0

POS0DPOT1

POS0DPOT2

POS0DPOT3

POS0DPOT4

POS0DPOT0SCL

POS0DPOT0SDA

POS0EN0CO

POS0EN0COMB

POS0EN0NO2

POS0EN0O3

POS0EN0PM205

POS0EN0PM10

POS0EN0PM100ILED

POS0PM2050VOUT1

POS0PM2050VOUT2

POSNS05V

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

11 *

ADC_8CH

11 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

GND

SNS_5V

GND

ADC_INT

SNS_5V

SNS_0

SNS_1

SNS_2

SNS_3

SNS_4

SNS_5

SNS_6

SNS_7

GND

GND

GND

GND

SNS_5V

SNS_5V

SNS_5V

SNS_5V SNS_5V

SNS_5V SNS_5V

GND GND

GND GND

C362.2n

GND GND

SNS_FILT_0

SNS_FILT_1

SNS_FILT_2

SNS_FILT_3

SNS_FILT_4

SNS_FILT_5

SNS_FILT_6

SNS_FILT_7

ADC_SCL

ADC_SDA

SNS_FILT_0

SNS_FILT_1

SNS_FILT_2

SNS_FILT_3

SNS_FILT_4

SNS_FILT_5

SNS_FILT_6

SNS_FILT_7

GND

SNS_5V

GND

SNS_5V

SNS_5V

GND

SNS_5VSNS_5V

VCC

VCC

VCC

R65

10K

R64

10K

R69

10K

R70

10K

R71

10K

R73

10K

R68

10K

R67

10K

R6610K

VREF1

SDA 2SCL 3

GND 4

V+ 5

INT 6

A0 7A1 8

IN79

IN610IN511IN412IN313IN214IN115IN016

U8

ADC128D818

C2910n

C3010n

C3210n

C3110n

C3910n

C3510n

C402.2n

R72

4K7

R74

4K7

C34100n

C38100n

C26100n

C28100n

C271u

C251u

C331u

C371u

2

31

114 U7A

LMV774MT 6

57

114 U7B

LMV774MT

9

108

114 U7C

LMV774MT 13

1214

114 U7D

LMV774MT

2

31

114 U9A

LMV774MT 6

57

114 U9B

LMV774MT

9

108

114 U9C

LMV774MT 13

1214

114 U9D

LMV774MT

1500 Hz low pass filter

Sharp PM sensor Vout must be read 0.28ms after the rise edge. 3600KHz as in time . Four times this 14K4Hz. The filter has enough wideband.

2 capacitors for each IC, each one of them contains 4 OAMP 1u 100nPCB: next to IC Vcc pin.

2 capacitors for each IC, each one of them contains 4 OAMP 1u 100nPCB: next to IC Vcc pin.

ADC I2C Address:0x01



1500 Hz low pass filter 1500 Hz low pass filter



Interrupt Request. Active Low, NMOS, open-drain. Requires external pullup resistor to function properly. Pull up at 3V3 instead 5V because MCU is 3V3 powered.


PIC2501

PIC2502 COC25

PIC2601

PIC2602 COC26

PIC2701

PIC2702 COC27

PIC2801

PIC2802 COC28

PIC2901

PIC2902

COC29 PIC3001

PIC3002

COC30

PIC3101

PIC3102

COC31 PIC3201

PIC3202

COC32

PIC3301

PIC3302 COC33

PIC3401

PIC3402 COC34

PIC3501

PIC3502

COC35 PIC3601

PIC3602

COC36

PIC3701

PIC3702 COC37

PIC3801

PIC3802 COC38

PIC3901

PIC3902

COC39 PIC4001

PIC4002

COC40



PIR6601

PIR6602 COR66









PIU701

PIU702

PIU703

PIU704

PIU7011

COU7A PIU704

PIU705

PIU706

PIU707

PIU7011

COU7B

PIU704 PIU708

PIU709

PIU7010

PIU7011

COU7C

PIU704

PIU7011 PIU7012

PIU7013

PIU7014

COU7D

PIU801

PIU802

PIU803

PIU804

PIU805

PIU806

PIU807

PIU808

PIU809

PIU8010

PIU8011

PIU8012

PIU8013

PIU8014

PIU8015

PIU8016

COU8

PIU901

PIU902

PIU903

PIU904

PIU9011

COU9A PIU904

PIU905

PIU906

PIU907

PIU9011

COU9B

PIU904 PIU908

PIU909

PIU9010

PIU9011

COU9C

PIU904

PIU9011 PIU9012

PIU9013

PIU9014

COU9D

PIC2501 PIC2601 PIC2701 PIC2801

PIC2902 PIC3002

PIC3102 PIC3202

PIC3301 PIC3401

PIC3502 PIC3602

PIC3701 PIC3801

PIC3902 PIC4002

PIR6702

PIU703 PIU705

PIU7010

PIU7011

PIU7012

PIU804

PIU903 PIU905

PIU9010

PIU9011

PIU9012

POGND

PIR6401 PIU701

PIU702 POSNS00 PIR6501

PIU706

PIU707

POSNS02

PIR6601 PIU806 POADC0INT

PIR6701 PIU808

PIR6801 PIU807

PIR6901 PIU708


PIU7013

PIU7014

POSNS03

PIR7101 PIU901


PIU906

PIU907

POSNS06

PIR7301 PIU908


PIU9013

PIU9014

POSNS07

PIU802

POADC0SDA

PIU803

POADC0SCL

PIC2502 PIC2602 PIC2702 PIC2802

PIC3302 PIC3402

PIC3702 PIC3802

PIR6802

PIU704

PIU801 PIU805

PIU904

POSNS05V

PIC2901 PIR6402

PIU809 NLSNS0FILT00

PIC3101 PIR6902 PIU8011 NLSNS0FILT01

PIC3001 PIR6502

PIU8012 NLSNS0FILT02

PIC3201 PIR7002


PIC3501 PIR7102


PIC3901 PIR7302


PIC3601 PIR7202


PIC4001 PIR7402


PIR6602

POVCC

POADC0INT

POADC0SCL

POADC0SDA

POGND

POSNS00

POSNS01

POSNS02

POSNS03

POSNS04

POSNS05

POSNS05V

POSNS06

POSNS07

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

12 *

PARTICULE MATTER SENSORS

12 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



EN_PM10

GND

3

1

2Q1

P-CH

3

1

2

Q3N-CH

SNS_5V

3

1

2

Q6N-CH

GND

PM10_ILED

PM10_VCC

R6150

GND

V-LED

3

1

2

Q5N-CH

LED

PM10_VCC

PM10_VOUT

EN_PM2.5

GND

3

1

2Q2

P-CH

3

1

2

Q4N-CH

SNS_5V

VOUT1

VOUT2

PM2.5_Vout1

PM2.5_VCC

VOUT2

VOUT1

GND

particule matter 10MICROMS particule matter 2.5MICROMS

GND

GND

VCC

VCCSNS_5V

SNS_5V

PM2.5_Vout2

GND GND

MM3Z3V3T1GOSCT-ND

D1Zener3V3

GND

GND

C2220u

123456

78

J11x6 Box Header 1.25mm

123456

78

J21x6 Box Header 1.25mm

PM10_VCC

GND

568-6822-1-NDD2

GNDGND

LED

V-LED

GND

PM2.5_VCC

568-6822-1-NDD4

GNDGNDR1068K

R768K

R968K

R568K

R868K

R210K

R410K

R1

5K49

R3

5K49

R1110K

MM3Z3V3T1GOSCT-ND

D3Zener3V3

C11u

C31u

The LED control pin (pin 3 on the SHARP dust sensor module) is active low. This means that a LOW ( 0V ) value will turn the LED on and a HIGH ( VCC ) value will turn the LED off.

When 0V over PM10_LED, 0V over LEDWhen 3V3 over PM10_LED, open drain for LED

3V22 voltage limitation from PWM similar signal. 0.31mA for Zener in case of over voltage.

(5-3.3)/5490 = 0.00031

Mating part for 1x6 Box Header:Digi-key - WM1724-ND

Mating part for 1x6 Box Header:Digi-key - WM1724-ND

PIC101

PIC102 COC1

PIC201

PIC202 COC2

PIC301

PIC302 COC3

PID10A PID10k COD1

PID20A

PID20K

COD2

PID30A PID30k

COD3

PID40A

PID40K

COD4

PIJ101

PIJ102

PIJ103

PIJ104

PIJ105

PIJ106

PIJ107

PIJ108 COJ1

PIJ201

PIJ202

PIJ203

PIJ204

PIJ205

PIJ206

PIJ207

PIJ208 COJ2

PIQ101

PIQ102 PIQ103

COQ1

PIQ201

PIQ202 PIQ203

COQ2

PIQ301

PIQ302

PIQ303 COQ3

PIQ401

PIQ402

PIQ403 COQ4

PIQ501

PIQ502

PIQ503 COQ5

PIQ601

PIQ602

PIQ603 COQ6

PIR101 PIR102 COR1

PIR201

PIR202 COR2

PIR301 PIR302 COR3

PIR401

PIR402 COR4

PIR501

PIR502

COR5 PIR601

PIR602

COR6

PIR701

PIR702

COR7

PIR801

PIR802

COR8

PIR901

PIR902

COR9

PIR1001

PIR1002

COR10

PIR1101

PIR1102 COR11

PIC101

PIC201

PIC301

PID10A PID20A

PID30A

PID40A

PIJ103

PIJ105

PIJ107

PIJ108

PIJ201

PIJ207

PIJ208 PIQ302

PIQ402

PIQ502

PIQ602

PIR201

PIR401

PIR802

PIR902

PIR1101 POGND

PIJ104

PIQ503

NLLED PID10k PIR102 PIR202 POPM2050Vout1

PID30k PIR302 PIR402 POPM2050Vout2

PIJ102 POPM100VOUT

PIJ205

PIJ206

PIQ101

PIQ303

PIR502

PIQ201

PIQ403

PIR702 PIQ301

PIR801

POEN0PM10

PIQ401

PIR901

POEN0PM205

PIQ501 PIQ603 PIR1002

PIQ601 PIR1102 POPM100ILED

PIC302 PID40K PIJ203

PIQ203

NLPM2050VCC

PIC102 PID20K PIJ101

PIQ103

PIR601

PIR1001

NLPM100VCC PIQ102

PIQ202

PIR501

PIR701

POSNS05V

PIC202

PIJ106

PIR602 NLV0LED

POVCC

PIJ202

PIR101

NLVOUT1

PIJ204

PIR301

NLVOUT2 POEN0PM205

POEN0PM10

POGND

POPM2050VOUT1

POPM2050VOUT2

POPM100ILED

POPM100VOUT

POSNS05V

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

13 *

SELECTABLE_RESISTOR

13 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



R50270K

GNDGNDGND

SNS_5V

DPOT_SCL

dpot_SDA

HA 1

LA 2WA 3

HB 4

LB 5WB 6

A27

VSS 8

SDA9SCL10

GND 11

A112A013

VDD14

U6

TPL0102-100PWR

RPOT_A_IN

RPOT_B_IN

3

1

2

Q14N-CH

3

1

2

Q13N-CH

3

1

2

Q12N-CH

3

1

2

Q11N-CH

3

1

2

Q10N-CH

GND

SEL_POT

SEL_POT+270K

SEL_POT+810K

SEL_POT+1080K

SEL_POT+540K

GND

SNS_5V TP26

TP27

GND

SNS_5VSNS_5V

GND

VCC

VCC

R5568K

R5668K

R5768K

R5868K

R5968K

R48

10KR49

10K

R51270K

R52270K

R53270K

R54270K

C24100n

C231u

GND

MAX series resistor is RPOT = 100K+ 5*270K = 1450 ohm

Digital PotentiometerI2C Address:0x10

Allowable positive and negative values. So if the current is really low, it would not be a problem.

PIC2301

PIC2302 COC23

PIC2401

PIC2402 COC24

PIQ1001

PIQ1002

PIQ1003 COQ10

PIQ1101

PIQ1102

PIQ1103 COQ11

PIQ1201

PIQ1202

PIQ1203 COQ12

PIQ1301

PIQ1302

PIQ1303 COQ13

PIQ1401

PIQ1402

PIQ1403 COQ14



PIR5001

PIR5002

COR50

PIR5101

PIR5102

COR51

PIR5201

PIR5202

COR52

PIR5301

PIR5302

COR53

PIR5401

PIR5402

COR54

PIR5501

PIR5502

COR55 PIR5601

PIR5602

COR56 PIR5701

PIR5702

COR57 PIR5801

PIR5802

COR58 PIR5901

PIR5902

COR59

PITP2601 COTP26

PITP2701 COTP27

PIU601

PIU602

PIU603

PIU604

PIU605

PIU606

PIU607

PIU608

PIU609

PIU6010

PIU6011

PIU6012

PIU6013

PIU6014

COU6

PIC2301 PIC2401

PIQ1002

PIQ1102

PIQ1202

PIQ1302

PIQ1402

PIR4801

PIR5402

PIR5502 PIR5602 PIR5702 PIR5802 PIR5902

PIU602

PIU603

PIU607

PIU608

PIU6011

POGND

PIQ1001

PIR5901

POSEL0POT

PIQ1003 PIR5001 PIU605

PIU606

PIQ1101

PIR5801

POSEL0POT0270K

PIQ1103

PIR5002

PIR5101

PIQ1201

PIR5701

POSEL0POT0540K

PIQ1203

PIR5102

PIR5201

PIQ1301

PIR5601

POSEL0POT0810K

PIQ1303

PIR5202

PIR5301

PIQ1401

PIR5501 POSEL0POT01080K

PIQ1403

PIR5302

PIR5401



PIU601 PORPOT0A0IN

PIU604 PORPOT0B0IN

PIU609 POdpot0SDA

PIU6010 PODPOT0SCL

PIC2302 PIC2402

PIR4901

PIU6014

POSNS05V

POVCC

PODPOT0SCL

PODPOT0SDA

POGND

PORPOT0A0IN

PORPOT0B0IN

POSEL0POT

POSEL0POT0270K

POSEL0POT0540K

POSEL0POT0810K

POSEL0POT01080K

POSNS05V

POVCC

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

14 *

MICS_2614_O3

14 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

VS_O3

EN_O3

GND

3

1

2Q17

P-CH

31

2

Q18N-CH

SNS_5V

11

22

33

4 4

5 5

66

77

88

99

1010

U10MICS_SENSOR

GND3

1

2

Q20N-CH

3

1

2

Q19P-CH

GND

SNS_5VSNS_5V

GND

R8150K

GND

(DNP)

R840

GND

C4310n

R7568K

R7768K

R8310K

R7628K

R7856.2

R8225.5

R79820

R802K

R8510K

R861K

C411u

C42100u

This is the PRE-HEAT circuit. At first the N-CH transistor is ON, the voltage in the resistor deivider is higher and the power disipation in the internal heater resistor is higher.After simulated (2.2 seconds) the N-CH transistor goes off, the voltage in the internal heater resistor is lower, so the Rheater could reach the target temperature smoother.

3Kohm to 60Kohm

Used 820 resistor as minimum protection resistor for sensor resistor.

Used serial potentiometers for more accurate resistance selection.

Only footprint to prevent rpot distortion or future postcalibration if labview used for calibration

PIC4101

PIC4102 COC41

PIC4201

PIC4202

COC42

PIC4301

PIC4302

COC43

PIQ1701

PIQ1702 PIQ1703

COQ17

PIQ1801

PIQ1802

PIQ1803 COQ18

PIQ1901

PIQ1902

PIQ1903

COQ19

PIQ2001

PIQ2002

PIQ2003 COQ20

PIR7501

PIR7502

COR75

PIR7601

PIR7602

COR76

PIR7701

PIR7702

COR77

PIR7801

PIR7802

COR78 PIR7901

PIR7902

COR79

PIR8001

PIR8002

COR80

PIR8101

PIR8102


PIR8202

COR82

PIR8301

PIR8302 COR83

PIR8401

PIR8402

COR84

PIR8501 PIR8502

PIR8503 COR85

PIR8601

PIR8602

PIR8603 COR86

PIU1001 PIU1002 PIU1003

PIU1004

PIU1005

PIU1006 PIU1007 PIU1008 PIU1009

PIU10010

COU10 PIC4101

PIC4202

PIC4302

PIQ1802

PIQ2002

PIR7702

PIR8202 PIR8301

PIR8402

PIR8601

PIR8602

POGND

PIC4102 PIQ1703

PIQ1902

PIR7601

PIU1006 PIU1007 PIU1008 PIU1009

PIC4201

PIQ1901

PIR7602

PIC4301 PIQ2001

PIR8002

PIR8302

PIQ1701

PIQ1803

PIR7502

PIQ1801

PIR7701 POEN0O3

PIQ1903

PIR8001 PIQ2003

PIR7802

PIR8201

PIR7801

PIU1003

PIR7901

PIU1004

PIR7902

PIR8103

PIR8401

POVS0O3

PIR8101

PIR8102

PIR8503

PIR8501 PIR8502

PIR8603

PIU1001 PIU1002

PIU1005

PIU10010

PIQ1702

PIR7501

POSNS05V

POEN0O3

POGND

POSNS05V

POVS0O3

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

15 *

MICS_2714_NO2

15 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



GND

GND

SNS_5VSNS_5V

GND

VS_NO2

EN_NO2

SNS_5V

11

22

33

4 4

5 5

66

77

88

99

1010

U11MICS_SENSOR

GND

3

1

2

Q24N-CH

3

1

2

Q23P-CH

GND

GND

3

1

2Q21

P-CH

3

1

2

Q22N-CH

(DNP)

R970

GND

R8768K

R8968K

R9510K

R9456.2

R9075

R91820

R922K

R9610K

R981K

R8859K

R9320K

C4610n

C441u

C45100u


800ohm to 20Kohm




PIC4401

PIC4402 COC44

PIC4501

PIC4502

COC45

PIC4601

PIC4602

COC46

PIQ2101

PIQ2102 PIQ2103

COQ21

PIQ2201

PIQ2202

PIQ2203 COQ22

PIQ2301

PIQ2302

PIQ2303

COQ23

PIQ2401

PIQ2402

PIQ2403 COQ24

PIR8701

PIR8702

COR87

PIR8801

PIR8802

COR88

PIR8901

PIR8902

COR89

PIR9001

PIR9002

COR90 PIR9101

PIR9102

COR91

PIR9201

PIR9202

COR92

PIR9301

PIR9302


PIR9402

COR94

PIR9501

PIR9502 COR95

PIR9601

PIR9602


PIR9702

COR97

PIR9801

PIR9802

PIR9803 COR98

PIU1101 PIU1102 PIU1103

PIU1104

PIU1105

PIU1106 PIU1107 PIU1108 PIU1109

PIU11010

COU11 PIC4401

PIC4502

PIC4602

PIQ2202

PIQ2402

PIR8902

PIR9402 PIR9501

PIR9702

PIR9801

PIR9802

POGND

PIC4402 PIQ2103

PIQ2302

PIR8801

PIU1106 PIU1107 PIU1108 PIU1109

PIC4501

PIQ2301

PIR8802

PIC4601 PIQ2401

PIR9202

PIR9502

PIQ2101

PIQ2203

PIR8702

PIQ2201

PIR8901

POEN0NO2

PIQ2303

PIR9201

PIQ2403

PIR9002

PIR9401

PIR9001

PIU1101

PIR9101

PIU1102

PIR9102

PIR9303

PIR9701

POVS0NO2

PIR9301

PIR9302

PIR9603

PIR9601

PIR9602

PIR9803

PIU1103

PIU1104

PIU1105

PIU11010

PIQ2102

PIR8701

POSNS05V

POEN0NO2

POGND

POSNS05V

POVS0NO2

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

16 *

MICS_4514_CO_NO2

16 0

21/09/2016 18:28:06

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VS_CO_C

EN_COMB

SNS_5V

11

22

33

4 4

5 5

66

77

88

99

1010

U12MICS_SENSOR

GND

VS_NO2_C

GNDGND

R1041M

GND

R1161K

R11310K

GND

3

1

2Q25

P-CH

3

1

2

Q26N-CH

NO

2_H

EA

TER

CO

_HE

ATE

R

SNS_PW

(DNP)

R1110

(DNP)

R1140

GND

GND

SNS_5VSNS_5V

GND

GND

3

1

2

Q30N-CH

3

1

2

Q29P-CH

R10375

GND

SNS_PW

3

1

2

Q28N-CH

3

1

2

Q27P-CH

R10259K

SNS_PW

NO

2_H

EA

TER

CO

_HE

ATE

R

R9968K

R10068K

R11010K

R12110K

R112100K

R11728K

R10956.2

R11856.2

R12025.5

R101820

R105820

R1192K

R1062K

R11520K

R10820K

R107500K

C4910n

C5110n

C471u

C48100u

C50100u

800ohm to 20Kohm





These are the PRE-HEAT circuits. As in the other versions sensors.2.2 seconds of overheat for CO_C4.8 seconds of overheat for NO2_C

100Kohm to 1500Kohm



PIC4701

PIC4702 COC47

PIC4801

PIC4802

COC48

PIC4901

PIC4902

COC49

PIC5001

PIC5002

COC50

PIC5101

PIC5102

COC51

PIQ2501

PIQ2502 PIQ2503

COQ25

PIQ2601

PIQ2602

PIQ2603 COQ26

PIQ2701

PIQ2702

PIQ2703

COQ27

PIQ2801

PIQ2802

PIQ2803 COQ28

PIQ2901

PIQ2902

PIQ2903

COQ29

PIQ3001

PIQ3002

PIQ3003 COQ30

PIR9901

PIR9902

COR99

PIR10001

PIR10002

COR100 PIR10101

PIR10102

COR101 PIR10201

PIR10202

COR102

PIR10301

PIR10302

COR103

PIR10401

PIR10402

PIR10403 COR104

PIR10501

PIR10502

COR105 PIR10601

PIR10602

COR106

PIR10701

PIR10702

PIR10703 COR107

PIR10801

PIR10802

PIR10803 COR108 PIR10901

PIR10902

COR109

PIR11001

PIR11002 COR110 PIR11101

PIR11102

COR111

PIR11201 PIR11202

PIR11203 COR112

PIR11301

PIR11302

PIR11303 COR113

PIR11401

PIR11402

COR114

PIR11501

PIR11502

PIR11503 COR115

PIR11601

PIR11602

PIR11603 COR116

PIR11701

PIR11702

COR117

PIR11801

PIR11802

COR118

PIR11901

PIR11902

COR119 PIR12001

PIR12002

COR120

PIR12101

PIR12102 COR121

PIU1201 PIU1202 PIU1203 PIU1204

PIU1205

PIU1206 PIU1207 PIU1208 PIU1209

PIU12010

COU12

PIR11801

PIU1203

NLCO0HEATER

PIC4701

PIC4802

PIC4902

PIC5002

PIC5102

PIQ2602

PIQ2802

PIQ3002

PIR10002

PIR10902 PIR11001

PIR11102

PIR11402

PIR11501

PIR11502

PIR11601

PIR11602

PIR12002 PIR12101

POGND

PIC4801

PIQ2701

PIR10202

PIC4901 PIQ2801 PIR10602 PIR11002

PIC5001

PIQ2901

PIR11702

PIC5101 PIQ3001 PIR11902 PIR12102

PIQ2501

PIQ2603

PIR9902

PIQ2601

PIR10001 POEN0COMB

PIQ2703 PIR10601 PIQ2803

PIR10302

PIR10901

PIQ2903 PIR11901 PIQ3003

PIR11802

PIR12001

PIR10101

PIU1204

PIR10102

PIR10403

PIR11101

POVS0CO0C

PIR10401

PIR10402

PIR10703

PIR10501

PIU1202

PIR10502 PIR10803

PIR11401

POVS0NO20C

PIR10701

PIR10702

PIR11203 PIR10801

PIR10802

PIR11303

PIR11201 PIR11202

PIR11503 PIR11301

PIR11302

PIR11603

PIU1205

PIU12010

PIR10301

PIU1201 NLNO20HEATER

PIQ2502

PIR9901

POSNS05V

PIC4702 PIQ2503

PIQ2702

PIQ2902

PIR10201

PIR11701

PIU1206 PIU1207 PIU1208 PIU1209

NLSNS0PW

POEN0COMB

POGND

POSNS05V

POVS0CO0C

POVS0NO20C

1

1

2

2

3

3

4

4

D D

C C

B B

A A

17 *

MICS_5524_CO

17 0

21/09/2016 18:28:07

Title

Size: Number:

Date:

Revision:

Sheet ofTime:

A4



VS_CO

EN_CO

SNS_5V

11

22

33

4 4

5 5

66

77

88

99

1010

U13MICS_SENSOR

R12756.2

R13125.5

GND

R124820

3

1

2

Q34N-CH

R1292K

R12328K

GND

SNS_5V

SNS_5V

GND

GNDGND

R128500K

R13420K

GND

3

1

2Q31

P-CH

3

1

2

Q32N-CH

(DNP)

R1300

3

1

2

Q33P-CH

GND

R12268K

R12568K

R13310K

R132100K

R1261M

C5410n

C521u

C53100u


100Kohm to 1500Kohm




PIC5201

PIC5202 COC52

PIC5301

PIC5302

COC53

PIC5401

PIC5402

COC54

PIQ3101

PIQ3102 PIQ3103

COQ31

PIQ3201

PIQ3202

PIQ3203 COQ32

PIQ3301

PIQ3302

PIQ3303

COQ33

PIQ3401

PIQ3402

PIQ3403 COQ34

PIR12201

PIR12202

COR122

PIR12301

PIR12302

COR123

PIR12401

PIR12402

COR124 PIR12501

PIR12502

COR125

PIR12601

PIR12602

PIR12603 COR126 PIR12701

PIR12702

COR127

PIR12801

PIR12802

PIR12803 COR128 PIR12901

PIR12902

COR129 PIR13001

PIR13002

COR130

PIR13101

PIR13102

COR131

PIR13201

PIR13202

PIR13203 COR132

PIR13301

PIR13302 COR133

PIR13401

PIR13402

PIR13403 COR134

PIU1301 PIU1302 PIU1303

PIU1304

PIU1305

PIU1306 PIU1307 PIU1308 PIU1309

PIU13010

COU13 PIC5201

PIC5302

PIC5402

PIQ3202

PIQ3402

PIR12502

PIR13002

PIR13102 PIR13301

PIR13401

PIR13402

POGND

PIC5202 PIQ3103

PIQ3302

PIR12301

PIU1306 PIU1307 PIU1308 PIU1309

PIC5301

PIQ3301

PIR12302

PIC5401 PIQ3401

PIR12902

PIR13302

PIQ3101

PIQ3203

PIR12202

PIQ3201

PIR12501

POEN0CO

PIQ3303

PIR12901

PIQ3403

PIR12702

PIR13101

PIR12401

PIU1304

PIR12402

PIR12603

PIR13001

POVS0CO

PIR12601

PIR12602

PIR12803

PIR12701

PIU1303

PIR12801

PIR12802

PIR13203

PIR13201

PIR13202

PIR13403

PIU1301 PIU1302

PIU1305

PIU13010

PIQ3102

PIR12201

POSNS05V

POEN0CO

POGND

POSNS05V

POVS0CO

PAC102

PAC101 COC1 PAC202

PAC201

COC2 PAC302 PAC301 COC3

PAC402 PAC401 COC4

PAC501 PAC502 COC5 PAC601 PAC602 COC6 PAC701 PAC702

COC7

PAC801

PAC802

COC8

PAC901

PAC902 COC9

PAC1001

PAC1002

COC10

PAC1101

PAC1102 COC11 PAC1201

PAC1202

COC12 PAC1301

PAC1302

COC13 PAC1401

PAC1402

COC14

PAC1502

PAC1501 COC15

PAC1601

PAC1602 COC16

PAC1701 PAC1702 COC17


PAC1902

PAC1901

COC19 PAC2001

PAC2002

COC20

PAC2102

PAC2101 COC21

PAC2201

PAC2202 COC22

PAC2302 PAC2301 COC23 PAC2402

PAC2401 COC24

PAC2501

PAC2502

COC25

PAC2601


PAC2702

COC27

PAC2801

PAC2802 COC28

PAC2901

PAC2902 COC29

PAC3001

PAC3002

COC30 PAC3102 PAC3101 COC31

PAC3202

PAC3201 COC32

PAC3301 PAC3302 COC33 PAC3401 PAC3402 COC34


PAC3601 PAC3602

COC36

PAC3701


PAC3802 COC38

PAC3902

PAC3901 COC39

PAC4002 PAC4001

COC40

PAC4102

PAC4101 COC41


PAC4302

PAC4301 COC43

PAC4401

PAC4402 COC44

PAC4502

PAC4501 COC45





PAC5002

PAC5001 COC50

PAC5102

PAC5101 COC51

PAC5202

PAC5201 COC52

PAC5302 PAC5301

COC53 PAC5402

PAC5401 COC54


PAC5601

PAC5602 COC56


PAC5801

PAC5802

COC58 PAC5901

PAC5902

COC59

PAC6002

PAC6001

COC60


PAC6202 PAC6201 COC62 PAC6302 PAC6301 COC63


PAC6501 PAC6502

COC65 PAC6601

PAC6602

COC66

PAC6702


PAC6801 COC68

PAC6901 PAC6902

COC69

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COC70

PAC7102 PAC7101

COC71


PAC7302 PAC7301

COC73

PAC7402

PAC7401 COC74


PAC7601 PAC7602

COC76

PAC7701

PAC7702

COC77

PAD10A PAD10K

COD1

PAD20A

PAD20K

COD2 PAD30A

PAD30K

COD3

PAD40A

PAD40K

COD4

PAD50A

PAD50K

COD5

PAD60A

PAD60K

COD6

PAD70A

PAD70K

COD7

PAD80A

PAD80K

COD8

PAD90A

PAD90K

COD9

PAD100A

PAD100K

COD10 PAD1102

PAD1101 PAD1104

PAD1103 COD11

PAG0LD10K

PAG0LD10A COG0LD1

PAG0LD20K

PAG0LD20A

COG0LD2

PAJ106 PAJ105

PAJ107 PAJ103 PAJ104 PAJ102 PAJ101

PAJ108 COJ1

PAJ206 PAJ205

PAJ207 PAJ203 PAJ204 PAJ202 PAJ201

PAJ208 COJ2

PAJ30S2 PAJ305

PAJ304

PAJ302

PAJ303

PAJ301

PAJ30S1

PAJ30S6

PAJ30S5

PAJ30S4

PAJ30S3

COJ3 PAJ40M

PAJ402 PAJ403 PAJ401

COJ4

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PAJ5010 PAJ508

PAJ506

PAJ504

PAJ502 PAJ501

PAJ503

PAJ505

PAJ507

PAJ509 PAJ5011 PAJ5012 PAJ5013 PAJ5014 PAJ5015 PAJ5016

COJ5

PAJ601

PAJ603

PAJ602

PAJ604

PAJ605

PAJ607

PAJ609

PAJ606

PAJ608

PAJ6010 COJ6

PAL102 PAL101 COL1

PAL202 PAL201

COL2

PAL301 PAL302 COL3

PAL401

PAL402

COL4

PAL502 PAL501

COL5

PAL602 PAL601 COL6

PAQ103 PAQ101

PAQ102

COQ1 PAQ203 PAQ201

PAQ202

COQ2

PAQ303 PAQ301

PAQ302

COQ3

PAQ403

PAQ401

PAQ402

COQ4

PAQ503 PAQ502

PAQ501

COQ5

PAQ602

PAQ601

PAQ603

COQ6

PAQ701

PAQ702 PAQ703

COQ7

PAQ803 PAQ801 PAQ802

COQ8

PAQ903 PAQ901 PAQ902

COQ9

PAQ1002 PAQ1001 PAQ1003 COQ10




PAQ1402 PAQ1401 PAQ1403

COQ14

PAQ1501 PAQ1502 PAQ1503

COQ15

PAQ1601 PAQ1602 PAQ1603

COQ16

PAQ1701

PAQ1702

PAQ1703 COQ17 PAQ1803 PAQ1801 PAQ1802

COQ18 PAQ1903

PAQ1901

PAQ1902

COQ19


PAQ2103

PAQ2101 PAQ2102

COQ21

PAQ2203 PAQ2201 PAQ2202

COQ22

PAQ2301

PAQ2302 PAQ2303 COQ23

PAQ2403


PAQ2501 PAQ2502

PAQ2503 COQ25

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COQ26

PAQ2703 PAQ2702

PAQ2701

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COQ28

PAQ2902 PAQ2901

PAQ2903

COQ29

PAQ3001

PAQ3002 PAQ3003

COQ30

PAQ3101


PAQ3203 PAQ3201

PAQ3202

COQ32

PAQ3303 PAQ3302

PAQ3301 COQ33


PAQ3501 PAQ3502

PAQ3503 COQ35

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PAQ3703 COQ37

PAR102 PAR101 COR1

PAR202 PAR201

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PAR302

COR3

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COR5

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PAR1002

COR10

PAR1102

PAR1101

COR11

PAR1201

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PAR1302

PAR1301 COR13 PAR1402

PAR1401

COR14

PAR1502 PAR1501 COR15

PAR1601

PAR1602

COR16


PAR1802 PAR1801 COR18 PAR1901 PAR1902 COR19

PAR2001

PAR2002

COR20

PAR2101

PAR2102

COR21

PAR2202

PAR2201 COR22

PAR2302

PAR2301 COR23 PAR2402 PAR2401

COR24

PAR2502


COR26 PAR2702 PAR2701

COR27

PAR2802

PAR2801

COR28 PAR2902

PAR2901

COR29 PAR3002 PAR3001 COR30

PAR3102



COR33

PAR3401

PAR3402 COR34

PAR3502

PAR3501 COR35

PAR3601

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PAR3701

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PAR3803 PAR3802

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PAR3902

PAR3901 COR39

PAR4002

PAR4001 COR40

PAR4101

PAR4102 COR41

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PAR4301

COR43

PAR4401

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PAR4502

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PAR4601


PAR4701

COR47

PAR4802

PAR4801 COR48 PAR4902 PAR4901 COR49



PAR5202







PAR6002 PAR6001

COR60




PAR6401


PAR6502

COR65 PAR6601

PAR6602 COR66



PAR7002

PAR7001 COR70


PAR7201

PAR7202

COR72

PAR7302

PAR7301

COR73

PAR7402 PAR7401

COR74

PAR7501


PAR7602

COR76

PAR7701 PAR7702

COR77

PAR7801

PAR7802 COR78

PAR7901

PAR7902

COR79

PAR8001

PAR8002 COR80

PAR8103

PAR8102

PAR8101

COR81

PAR8201

PAR8202 COR82

PAR8302

PAR8301 COR83

PAR8401

PAR8402

COR84 PAR8503

PAR8502

PAR8501 COR85

PAR8603

PAR8602

PAR8601

COR86

PAR8702 PAR8701

COR87




PAR9102 PAR9101

COR91


PAR9303

PAR9302

PAR9301

COR93



PAR9603

PAR9602

PAR9601 COR96

PAR9701


PAR9802

PAR9801

COR98


PAR10002

PAR10001

COR100

PAR10101

PAR10102

COR101

PAR10201

PAR10202

COR102

PAR10302

PAR10301

COR103

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PAR10402

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PAR10501 COR105

PAR10602

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PAR10703

PAR10702

PAR10701 COR107 PAR10803

PAR10802 PAR10801

COR108

PAR10901

PAR10902

COR109

PAR11002

PAR11001 COR110

PAR11102

PAR11101

COR111

PAR11203

PAR11202

PAR11201 COR112

PAR11303 PAR11302

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PAR11401

PAR11402 COR114 PAR11503

PAR11502

PAR11501 COR115

PAR11603 PAR11602

PAR11601 COR116



PAR12101 PAR12102 COR121

PAR12201

PAR12202 COR122 PAR12301

PAR12302 COR123

PAR12401

PAR12402

COR124

PAR12501

PAR12502 COR125

PAR12603

PAR12602

PAR12601

COR126

PAR12701

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PAR12803

PAR12802

PAR12801

COR128

PAR12901

PAR12902 COR129

PAR13001

PAR13002 COR130

PAR13101

PAR13102 COR131

PAR13203

PAR13202

PAR13201

COR132 PAR13301

PAR13302 COR133 PAR13403

PAR13402

PAR13401

COR134 PAR13502 PAR13501 COR135

PAR13601 PAR13602

COR136

PAR13701

PAR13702 COR137 PAR13801


PAR14002

PAR14001

COR140

PAR14102

PAR14101

COR141

PAR14202

PAR14201

COR142

PAR14302

PAR14301 COR143 PAR14402

PAR14401 COR144

PAR14502 PAR14501

COR145 PAR14602

PAR14601

COR146

PAR14701 PAR14702

COR147

PAR14801 PAR14802

COR148

PAR14901 PAR14902

COR149 PAR15002 PAR15001

COR150

PAR15102 PAR15101

COR151 PAR15202 PAR15201 COR152

PAR15301 PAR15302

COR153

PAR15401 PAR15402

COR154

PAR15501 PAR15502

COR155

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COR156

PAR15702 PAR15701

COR157 PAR15802 PAR15801

COR158

PAR15901

PAR15902 COR159

PAR16001

PAR16002 COR160

PAR16102 PAR16101 COR161

PAR16202 PAR16201

COR162

PAR16302 PAR16301 COR163

PAR0LD10K

PAR0LD10A COR0LD1

PAR0LD20K

PAR0LD20A

COR0LD2

PASW102 PASW104

PASW106

PASW105

PASW103 PASW101

COSW1

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COTP1

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COTP20

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PATP3301

COTP33

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PATP4101

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PATP4301

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COTP46

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PAU105

PAU104

PAU101

PAU103 PAU102

COU1

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PAU205

PAU201

PAU202

PAU203 COU2

PAU301 PAU302 PAU303 PAU304 PAU305

PAU306

PAU307 PAU308

PAU309 PAU3010 PAU3011 PAU3012 PAU3013 PAU3014

PAU3015

PAU3016 PAU3017 COU3

PAU4038 PAU4037 PAU4036

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PAU4033 PAU4032

PAU4035 PAU4034

PAU4031 PAU4030 PAU4029

PAU4025

PAU4028 PAU4027 PAU4026

PAU4024 PAU4022 PAU4023

PAU401 PAU402

PAU406

PAU403 PAU404 PAU405

PAU407

PAU4020 PAU4021 PAU4018 PAU4019 PAU4016 PAU4017

PAU4010 PAU4011

PAU408 PAU409

PAU4014 PAU4015 PAU4012

PAU4013 COU4

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PAU5017 PAU5018

PAU5014

PAU5016 PAU5015

PAU5012 PAU5013

PAU5011

PAU501 PAU502

PAU503

PAU505

PAU504

PAU507

PAU506

PAU5010

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COU6



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COU7

PAU801

PAU802

PAU8016

PAU8015

PAU805 PAU806

PAU803

PAU804

PAU807 PAU808

PAU8014

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PAU809

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PAU8010 PAU8011

COU8

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PAU9010

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PAU9011

PAU9014

PAU904


COU9

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PAU1007

PAU1006 PAU1003

PAU1002

PAU1001 COU10

PAU1105 PAU1104

PAU11010 PAU1109 PAU1108

PAU1107

PAU1106 PAU1103

PAU1102

PAU1101 COU11

PAU1205 PAU1204

PAU12010 PAU1209 PAU1208

PAU1207

PAU1206 PAU1203

PAU1202

PAU1201

COU12

PAU1305 PAU1304

PAU13010 PAU1309 PAU1308

PAU1307

PAU1306 PAU1303

PAU1302

PAU1301 COU13

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PAU1502 PAU1501 PAU1503


PAU1602 PAU1601

PAU1603

PAU1606

PAU1605 PAU1604

COU16

PAU1708

PAU1706 PAU1707

PAU1705

PAU1701 PAU1702

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COU17

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PAU18046 PAU18050 PAU18049 PAU18045

PAU18048 PAU18047

COU18 PAU19010 PAU19012 PAU1909 PAU19011 PAU1906 PAU1908 PAU1905 PAU1904 PAU1902 PAU1907 PAU1903 PAU1901

PAU19013 PAU19014 PAU19016 PAU19015 PAU19017 PAU19018 PAU19021 PAU19019 PAU19020 PAU19024 PAU19022 PAU19023

COU19

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COY1

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PATP101

PAU101

PAU1809

PAC902

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PAU18011

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PAD70K

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PAU18028

PAG0LD10K

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PAR3802

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PAU201

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PAU309

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PAD80K

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PAU18055

PAD90K PAJ505 PAR4602

PAR4701

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PAC101

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PAD10A

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PAG0LD20K

PAJ103 PAJ105

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PAJ207 PAJ208

PAJ305 PAJ403

PAJ40M

PAJ503

PAJ5010

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PAJ603

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PAL202

PAL602

PAQ302

PAQ402 PAQ502

PAQ602

PAQ802

PAQ902

PAQ1002 PAQ1102 PAQ1202

PAQ1302

PAQ1402

PAQ1802

PAQ2002

PAQ2202

PAQ2402

PAQ2602 PAQ2802

PAQ3002

PAQ3202

PAQ3402

PAQ3502

PAQ3602

PAQ3702

PAR201 PAR401

PAR802 PAR902

PAR1101

PAR2302

PAR2402

PAR2502

PAR2602

PAR2702

PAR2802

PAR3002

PAR3602

PAR3702

PAR3801

PAR4102

PAR4302 PAR4501

PAR4702

PAR4801

PAR5402

PAR5502

PAR5602

PAR5702 PAR5802 PAR5902

PAR6702

PAR7702

PAR8202

PAR8301

PAR8402

PAR8601

PAR8602

PAR8902

PAR9402

PAR9501

PAR9702 PAR9801

PAR9802

PAR10002

PAR10902

PAR11001

PAR11102

PAR11402

PAR11501

PAR11502

PAR11601 PAR11602

PAR12002 PAR12101

PAR12502

PAR13002 PAR13102

PAR13301

PAR13401

PAR13402

PAR13602

PAR13802

PAR13902

PAR14102

PAR14202

PAR15602

PAR15702

PAR15802 PAR0LD20K

PASW101 PASW103

PASW104 PASW105

PASW106

PAU102

PAU202

PAU308

PAU3017

PAU401 PAU402

PAU4013 PAU4016 PAU4025

PAU4042

PAU5011




PAU903


PAU9012

PAU1402

PAU1502

PAU1602

PAU1706 PAU1707

PAU1804

PAU18015

PAU18031

PAU18047

PAU1903 PAU19012

PAY102

PAY104

PAQ1602 PAR6102

PAU18035

PAU19022 PAQ1603 PAR6202

PAU6010

PAU803

PAQ1502 PAR6002

PAU18036

PAU19023 PAQ1503 PAR6302

PAU609

PAU802

PAR16302 PAU18039 PAU1901

PAJ604

PAU18022

PAQ801 PAR3601 PAU18049 PAR15402

PAU18052

PAR15502

PAU503

PAU18051

PAU504

PAU18045 PAJ5012

PAU5017

PAR15302

PAU501

PAU18050

PAJ508

PAU5020

PAJ507

PAU5018

PAJ104

PAQ503

PAR15202

PAU18029

PAR15102

PAU18042

PAR15002

PAU18041

PAR3701

PAU5010

PAU18056

PAR3101 PAU4038

PAQ701 PAR1602

PAU19015 PAC402 PAR1202

PATP201 PAU105

PAC802

PAQ703

PAU205

PAC1502 PAR1401

PAR1502

PAU302 PAU303

PAC4102

PAQ1703

PAQ1902

PAR7601

PAU1006

PAU1007

PAU1008

PAU1009 PAC4201 PAQ1901

PAR7602

PAC4301

PAQ2001 PAR8002 PAR8302

PAC4402 PAQ2103

PAQ2302 PAR8801

PAU1106

PAU1107

PAU1108

PAU1109

PAC4501 PAQ2301

PAR8802

PAC4601

PAQ2401

PAR9202 PAR9502

PAC4801 PAQ2701

PAR10202

PAC4901

PAQ2801 PAR10602

PAR11002

PAC5001

PAQ2901 PAR11702 PAC5101

PAQ3001 PAR11902

PAR12102

PAC5202

PAQ3103

PAQ3302

PAR12301

PAU1306

PAU1307

PAU1308

PAU1309 PAC5301 PAQ3301

PAR12302

PAC5401

PAQ3401 PAR12902 PAR13302

PAC7201 PATP3401

PAU1807

PAC7302 PAD100K

PAR14501

PAR14601

PAU18014

PAD50K

PAJ301

PAL102

PAD1101

PAR14702

PAD1102

PAR14802

PAD1103 PAR14902

PAG0LD10A PAR2001

PAG0LD20A PAR3202

PAJ102

PAR7201 PAU906 PAU907

PAJ30S1

PAJ30S2

PAJ30S3

PAJ30S4

PAJ30S5

PAJ30S6

PAL201 PAJ402

PAR2901

PAL301 PAU1601

PAL401 PAU1705

PAL501 PAU18013

PAL601

PAU18016

PAQ101

PAQ303

PAR502

PAQ201 PAQ403

PAR702 PAQ501

PAQ603

PAR1002

PAQ1003 PAR5001

PAU605 PAU606 PAQ1103

PAR5002

PAR5101

PAQ1203 PAR5102

PAR5201

PAQ1303 PAR5202

PAR5301

PAQ1403

PAR5302

PAR5401

PAQ1701

PAQ1803 PAR7502

PAQ1903

PAR8001

PAQ2003

PAR7802

PAR8201

PAQ2101

PAQ2203 PAR8702

PAQ2303

PAR9201

PAQ2403

PAR9002 PAR9401

PAQ2501

PAQ2603

PAR9902

PAQ2703 PAR10601

PAQ2803 PAR10302 PAR10901

PAQ2903

PAR11901 PAQ3003

PAR11802 PAR12001

PAQ3101

PAQ3203

PAR12202

PAQ3303

PAR12901

PAQ3403

PAR12702

PAR13101

PAQ3501 PAR15001

PAR15601 PAQ3503 PAR14701

PAQ3601 PAR15101

PAR15701

PAQ3603 PAR14801

PAQ3701 PAR15201

PAR15801 PAQ3703

PAR14901

PAR2101 PAR0LD10A

PAR2202 PATP801

PAU305

PAR2401 PATP601

PAU3015

PAR2501 PATP701

PAU306

PAR2601

PAU3014

PAR2701

PAU3012

PAR2801

PAU3016

PAR2902

PAR3001

PAU301

PAR3102 PAR0LD20A

PAR4802

PATP2601

PAU6013 PAR4902 PATP2701

PAU6012 PAR6401

PAR10502 PAR10803

PAR11401 PAR14401

PAU701 PAU702 PAR6501

PAR9102 PAR9303 PAR9701


PAU808 PAR6801 PAU807

PAR6901

PAR10102

PAR10403 PAR11101 PAR14301


PAU7013 PAU7014

PAR7101

PAR12402 PAR12603

PAR13001

PAU901 PAU902

PAR7301

PAR7902

PAR8103

PAR8401

PAU908 PAU909

PAR7401 PAU9013 PAU9014

PAR7801

PAU1003

PAR7901

PAU1004 PAR8101

PAR8102 PAR8503 PAR8501

PAR8502 PAR8603

PAR9001

PAU1101

PAR9101

PAU1102

PAR9301

PAR9302

PAR9603 PAR9601

PAR9602

PAR9803

PAR10101

PAU1204

PAR10401

PAR10402

PAR10703

PAR10501

PAU1202

PAR10701

PAR10702

PAR11203

PAR10801 PAR10802

PAR11303

PAR11201

PAR11202

PAR11503

PAR11301 PAR11302

PAR11603

PAR12401

PAU1304 PAR12601

PAR12602 PAR12803

PAR12701

PAU1303

PAR12801

PAR12802 PAR13203 PAR13201

PAR13202 PAR13403

PAR13502

PAU1403

PAR13702

PAR13901

PAU1604

PAR14002 PAR14201 PAU1702

PAR14302 PAU604

PAR14402

PAU601

PAR14602 PATP3601

PAR15902

PATP4601 PAU19021

PAR16002

PATP4701

PAU1902

PAR16202 PASW102

PATP3501 PAU1808

PATP3701 PAU1805 PATP3801 PAU1806

PAR10301 PAU1201

PAC302 PAD40K

PAJ203

PAQ203 PAC102

PAD20K PAJ101

PAQ103

PAR601 PAR1001

PATP4401

PAU18023

PATP3901

PAU18026

PATP4001

PAU18027

PAD10K PAR102 PAR202

PAU18037

PAD30K

PAR302 PAR402

PAU18038

PATP4301

PAU18046

PAR1702 PAU206

PAU1801 PATP4201

PAU1802

PATP4101

PAU18010

PAR6601

PAU806

PAU18019

PAJ506

PAC7602

PAJ6010

PAR16102

PAR16201

PAU18034

PAQ1001 PAR5901

PAU1909

PAQ1101 PAR5801

PAU1908

PAQ1301 PAR5601

PAU1906

PAQ1401 PAR5501

PAU1905

PAQ1201 PAR5701

PAU1907

PAQ3201 PAR12501

PAU19011

PAQ2601 PAR10001

PAU1904

PAQ2201 PAR8901

PAU19010

PAQ1801 PAR7701

PAU19013

PAQ401 PAR901

PAU19014

PAQ301

PAR801

PAU19017

PAQ601 PAR1102

PAU19016 PAR15301

PAU505

PAU18058 PAJ5011

PAU5016

PAQ901 PAR4101

PAU18057

PAR15501

PAU507

PAU18059

PAJ5019

PAU5014

PAR15401

PAU506

PAU18060

PAJ5014

PAU5015

PAC2202 PAJ5016 PAR4402

PAR4502

PAC601

PAC701 PAR1402

PAU104

PAC502

PAC702 PAR1302

PAU103

PAC2302 PAC2402

PAC2502

PAC2602 PAC2702

PAC2802

PAC3302 PAC3402

PAC3702 PAC3802

PAC6202 PAC6302

PAC6402

PAQ102

PAQ202

PAQ1702

PAQ2102

PAQ2502

PAQ3102

PAR501 PAR701

PAR4901

PAR6201

PAR6301

PAR6802

PAR7501

PAR8701

PAR9901

PAR12201

PAR14001

PATP3201

PAU6014 PAU704

PAU801

PAU805

PAU904

PAU1704

PAC2901 PAR6402

PAU809

PAC3101 PAR6902

PAU8011 PAC3001

PAR6502

PAU8012

PAC3201 PAR7002 PAU8010

PAC3501 PAR7102

PAU8014

PAC3901 PAR7302

PAU8016

PAC3601 PAR7202

PAU8013

PAC4001 PAR7402

PAU8015

PAC4702

PAQ2503 PAQ2702

PAQ2902 PAR10201

PAR11701 PAU1206

PAU1207

PAU1208

PAU1209 PATP901 PAU4036

PAJ602

PAU18025

PAC1802 PAC1902 PAC2002

PAC6002

PAD60K

PAJ502

PAR3501

PAR3803

PAR3901

PAR4201

PAR4601

PAR13701

PATP3001

PAU5019

PAU1605

PAC202 PAJ106 PAR602

PAJ401 PAR1301

PAR1501

PAC1002 PAC1102 PAC1202

PAL101

PAU3013

PAC1702

PAC5602

PAC6502 PAC6602

PAC6702 PAC6802

PAC6902 PAC7002

PAC7102

PAC7702

PAD1104 PAJ601

PAL502

PAQ702

PAQ1501

PAQ1601

PAR1201

PAR1601

PAR1701

PAR1801

PAR2002 PAR2102

PAR4001

PAR4401

PAR6001

PAR6101

PAR6602

PAR14502

PAR15901

PAR16001

PAR16101

PAR16301

PATP2801

PAU502

PAU1405

PAU1803 PAU18030

PAU18048

PAU19024

PAJ202 PAR101

PAJ204 PAR301

PAC1302 PAC1402

PAC5502

PAC5702

PAC5902

PAC6102

PAL302

PAL402

PAR2201

PAR13501

PATP401

PAU3010 PAU3011

PAU1401

PAU1501

PAU1606

PAU1708

PAC7502

PAU18033 PAY103

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