Desenvolupament d'un sistema de control autoàtic de temperatura per a plaques de petri de C.Elegans

Abstract

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet)

[CA] El projecte tractarà sobre el control de temperatura de mostres de C. elegans, un tipus de nematode, en cultiu dins de plaques de Petri (plaques de proveta circulars de fons baix de plàstic o vidre per al cultiu de microorganismes en laboratori), temperatura que es podrà monitoritzar en temps real. En primer lloc, partint de l’estructura prototip que es va construir anteriorment amb peces de material plàstic mitjançant una impressora 3D, estructura que ha de servir de suport per al sistema de monitoratge de les plaques, caldrà dissenyar i construir un recipient tancat, una part del qual es trobarà fixa formant part de l’estructura inicial, i una altra part del qual serà mòbil i implementarà el mòdul del sistema de control de temperatura automàtic. Per a la construcció d’aquest recipient es procedirà al disseny de les peces que l’hauran de conformar. En aquest cas, es necessita que el material de disseny verifique els criteris següents: certa rigidesa a més d’alta resistència a colps. A continuació, pel fet que es tracta d’un control de temperatura, caldrà recobrir interiorment tot el recipient per tal d’aïllar tèrmicament l’interior de l’ambient i facilitar-ne la regulació. Per al recobriment, caldrà buscar una baixa conductivitat tèrmica i elèctrica. Aquest punt s’aconseguirà per mitjà de l’adhesió d’un material aïllant en la cara interior de les parets del recipient. Una vegada preparat el recinte tancat, s’hauran de muntar sensors i actuadors en el recipient, i s’hauran d’efectuar les connexions amb els equips auxiliars corresponents. En el cas dels sensors, aquests es muntaran fixos en la part estructural del recipient, de forma que amb o sense el mòdul de control de temperatura col·locat, hom puga tindre informació sobre la temperatura al seu interior i a l’ambient. En allò referent als sensors, es necessitarà bona precisió, alta resolució, i que ocupen poc espai per tal que no interferisquen en el subsistema de visió artificial. En principi, se’n col·locaran dos: aquesta forma de procedir permetrà un millor control incremental des de la temperatura ambient. Pel que fa als actuadors, per les seues característiques i versatilitat, es farà ús d’una cèl·lula Peltier amb dos dissipadors i dos ventiladors del tipus que se solen emprar per a refrigeració d’equips informàtics, amb la qual cosa s’aconseguirà una transferència de calor bidireccional i eficaç. Si s’empren ventiladors que permeten regulació per PWM, la velocitat de gir es podrà adaptar fàcilment a la potència que s’haja de transferir en cada moment, si resulta escaient. La instrumentació necessària per a passar de l’etapa de control a l’etapa de potència constarà de la font d’alimentació i d’un controlador adequat. Aquest controlador haurà de rebre el senyal de control provinent de la CPU i efectuar l’actuació d’alta potència. A continuació, ja acabat el muntatge físic principal, caldrà fer totes les proves per a la identificació experimental del sistema, i posteriorment, amb aquestes dades, dissenyar el control per computador que permetrà mantenir constant la temperatura a l’interior. Aquest control per computador es processarà en un microcontrolador de baix cost i s’efectuarà a través del circuit de condicionament, tot llegint la temperatura i efectuant l’acció de control amb els ja citats sensors i actuadors, respectivament. Tot seguit, s’efectuaran les proves pertinents per verificar que el control dissenyat verifica les especificacions de disseny. Un cop assolit el disseny del prototip, es dissenyarà una PCB simple on aniran inserts el microcontrolador amb els seus perifèrics i el controlador. A més, contindrà una sèrie de circuits addicionals de regulació, protecció i connexió. Aquesta PCB juntament amb la font d’alimentació s’allotjaran en una capsa. Finalment, s’enllestirà la part d’interacció amb l’usuari: una interfície d’informació al frontal de la capsa per visualitzar en tot moment les dades més significatives mitjançant un LCD i un mòdul que permetrà el monitoratge de temperatura en temps d'execució a través de la xarxa gràcies a un microordinador (en aquest cas, una Raspberry Pi) que rebrà la informació i que funcionarà com a servidor web, fet que permetrà l'accés remot a les dades en temps real.