Tabla de Contenidos
IoT – Plataforma de Adquisición y Telemetría
Desarrollo de una PCB para IoT de alta calidad, siguiendo las normas internacionales que garantizan una alta calidad y funcionalidad.
1. Introducción
Esta tarjeta IoT ha sido diseñada como una plataforma electrónica modular, robusta y escalable, orientada a la adquisición de datos, registro local y transmisión remota en entornos exigentes.
El desarrollo está pensado para aplicaciones de telemetría, monitoreo ambiental, control remoto y sistemas embebidos conectados, con especial énfasis en fiabilidad eléctrica, bajo consumo energético y mantenibilidad a largo plazo.
La arquitectura permite su integración tanto en prototipos avanzados como en sistemas pre-productivos, facilitando futuras iteraciones de hardware y firmware sin rediseños radicales.
2. Objetivos de Diseño
Los objetivos principales del diseño son:
- Alta confiabilidad operativa en entornos eléctricos ruidosos
- Modularidad funcional, permitiendo ampliar o reducir capacidades
- Compatibilidad con sensores industriales y comerciales
- Optimización del consumo energético
- Facilidad de diagnóstico, depuración y mantenimiento
- Diseño alineado con buenas prácticas de ingeniería electrónica
3. Normas y Buenas Prácticas Consideradas
Durante el diseño de la tarjeta se han considerado las siguientes normas, recomendaciones y criterios técnicos:
3.1 Normativas Eléctricas y Electrónicas
- Principios generales de IEC 61131 (robustez en sistemas industriales)
- Recomendaciones de IEC 61000 (inmunidad y compatibilidad electromagnética – EMC)
- Buenas prácticas de ESD Protection en líneas de señal y alimentación
- Separación funcional entre dominios:
- Alimentación
- Señales analógicas
- Señales digitales
- Comunicaciones
3.2 Diseño de PCB
- Uso de planos de masa sólidos
- Minimización de lazos de corriente
- Ruteo controlado de señales sensibles
- Filtrado local por cada subsistema
- Desacoplo adecuado en pines de alimentación
- Claridad en serigrafía y puntos de test
3.3 Diseño para Mantenibilidad
- Componentes ampliamente disponibles
- Evitar componentes obsoletos o de ciclo corto
- Documentación clara del esquemático y PCB
- Identificación de señales críticas
4. Arquitectura General del Sistema
La tarjeta se estructura en los siguientes bloques funcionales:
- Unidad de procesamiento (MCU)
- Sistema de alimentación
- Sensores integrados
- Interfaces de comunicación
- Almacenamiento local
- Conectores de expansión
Cada bloque ha sido diseñado para operar de forma lo más independiente posible, reduciendo acoplamientos indeseados y facilitando la depuración.
5. Sistema de Alimentación
El sistema de alimentación ha sido diseñado considerando:
- Amplio rango de entrada
- Protección contra:
- Sobretensión
- Inversión de polaridad
- Picos transitorios
- Regulación eficiente para reducir pérdidas térmicas
- Filtrado adecuado para reducir ruido en el sistema
El diseño permite futuras adaptaciones para entornos automotrices, industriales o alimentados por batería.
6. Unidad de Procesamiento
La unidad de procesamiento central es responsable de:
- Adquisición de datos de sensores
- Gestión de comunicaciones
- Almacenamiento local
- Lógica de control del sistema
El diseño no está acoplado a una única familia de microcontroladores, permitiendo evaluar distintas opciones según requisitos de rendimiento, consumo o disponibilidad.
7. Sensores y Entradas
La tarjeta incorpora soporte para:
- Sensores ambientales (temperatura, humedad, presión, etc.)
- Entradas digitales para detección de eventos
- Posibilidad de sensores externos mediante buses estándar
Se ha puesto especial cuidado en:
- Filtrado de señales
- Protección contra ruido
- Integridad de datos
8 Actuadores
El diseño contempla salidas para actuadores, tales como:
- Tiene 2 salidas de 220Vac/2A con fusible de protección para interactuar con actuadores diversos, para cargas menores a 2A o para comandar contactores de alta potencia para gestinar sistemas de mucho mayor consumo.
9. Comunicaciones
El diseño contempla múltiples interfaces de comunicación, tales como:
- Módulo de Comunicaciones vía red de Celular 4G
- Módulo de Comunicaciones inalambricas en 2.4GHz
- Módulo de Comunicaciones Ethernet 100BT
La arquitectura permite incorporar tecnologías de comunicación celular, inalámbrica o cableada según el escenario de uso.
9.1 GPS
El diseño incluye en dispositivo GPS de alta calidad que nos permite ampliar las posibilidades de este dispositivo para diversas aplicaciones en vehículos de transporte.
El sistema GPS de alta precisión nos permite disponer de geolocalización que puede ser transmitida en tiempo real a una central, para realizar trazabilidad de un recorrido específico para detectar en todo momento la posición real de algún vehículo.
10. Almacenamiento Local
Se incluye soporte para almacenamiento local con el objetivo de:
- Registro de datos cuando no hay conectividad
- Auditoría y respaldo
- Análisis posterior de eventos
El diseño considera protección ante fallos de alimentación durante operaciones de escritura.
11. Consideraciones de Consumo Energético
El diseño ha sido optimizado para:
- Modos de bajo consumo
- Desactivación selectiva de subsistemas
- Operación prolongada en sistemas alimentados por batería
Esto permite su uso en aplicaciones donde la autonomía es un factor crítico.
12. Escalabilidad y Evolución
Uno de los pilares del proyecto es la evolución controlada del hardware:
- Posibilidad de añadir nuevos sensores
- Cambio de microcontrolador sin rediseñar toda la placa
- Adaptación a distintos escenarios de comunicación
- Reutilización del diseño base
13. Estado del Proyecto
Esta tarjeta se encuentra en una fase de desarrollo activo, con validaciones funcionales progresivas.
El diseño está pensado como una base sólida sobre la cual construir versiones futuras, manteniendo compatibilidad y continuidad técnica.
14. Conclusión
Este desarrollo representa una plataforma IoT profesional, diseñada con criterios de ingeniería, orientada a la confiabilidad, escalabilidad y uso en entornos reales.
La documentación, el diseño electrónico y la arquitectura del sistema han sido concebidos para acompañar el ciclo de vida completo del producto, desde el prototipo hasta una posible industrialización.
