Diseño e implementación de un control de temperatura en un mini-biorreactor mediante un sensor de infrarrojos

Abstract

[ES] Los mini-biorreactores son una herramienta de gran interés en los laboratorios de biología sintética. Estos mini-biorreactores se encargan de monitorizar y controlar las condiciones de los cultivos de bacterias para los experimentos (entrada y salida de medio, agitacíon del cultivo, aireación, etc.). En este proyecto, el objetivo principal consiste en la implementación de un bucle de control de temperatura mediante un sensor de infrarrojos. Se diseñarán e implementarán leyes de control novedosas basadas en condicionamiento de referencia para hacer frente a la fuerte diferencia entre la dinámica de calentamiento y la de enfriamiento.

Objetivos adicionales serán: - Implementar derivadores software para estimar la derivada de la temperatura en el biorreactor. - Implementar un simulador embebido del biorreactor. - Utilización de Github para el control de versiones del código desarrollado. - Calibración del sistema: bomba peristáltica, sensor de densidad óptica, sensor de fluorescencia y del sensor de temperatura basado en infrarrojos. El sensor de densidad óptica y el de fluorescencia ya están implementados, asíi como su software asociado. - Pruebas experimentales para validar el control de temperatura

[EN] Mini-bioreactors are a tool of great interest in synthetic biology laboratories. These mini-bioreactors are in charge of monitoring and controlling the conditions of the bacteria cultures for the experiments (inlet and outlet of medium, shaking the culture, aeration, etc.). In this project, the main objective is to implement a temperature control loop using an infrared sensor. Novel control laws based on reference conditioning will be designed and implemented to cope with the strong difference between heating and cooling dynamics. As secondary objectives, the calibration of the sensor, experimental tests to validate the temperature control will be carried out and, finally, work will be carried out towards the start-up of the mini-bioreactor.

Additional objectives will be: - Implement software derivatives to estimate the derivative of the temperature in the bioreactor. - Implement an embedded simulator of the bioreactor. - Use of Github for version control of the developed code. - Calibration of the system: peristaltic pump, optical density sensor, fluorescence sensor and infrared-based temperature sensor. The optical density sensor and the fluorescence sensor are already implemented, as well as their associated software. - Experimental tests to validate the temperature control