Отслеживание холодовой цепи получает аппаратную помощь

Недавняя пандемия, вызванная вирусом Covid19, и последующая гонка на время для разработки вакцин выдвинули на первый план важность и проблемы, связанные с холодовой цепью. Некоторые из этих вакцин очень чувствительны к колебаниям температуры и требуют хранения при очень низких температурах, даже ниже -70 ° C. Эти уровни температуры также должны строго поддерживаться с очень низкими допусками от места производства до помещения, где он будет вводиться пациенту.

Термин «холодовая цепочка» относится к цепочке поставок материалов, которые могут быть повреждены или непоправимо повреждены, если температура, при которой они хранятся, не будет удерживаться в очень узких пределах. В эту категорию попадают многие фармацевтические, химические и пищевые продукты. Чтобы обеспечить поддержание холодовой цепи без прерывания, необходимо разработать систему отслеживания, которая была бы как можно более полной, автоматизированной и безошибочной.

Отслеживание активов с помощью сканера штрих-кода

Отслеживание активов

Задача отслеживания активов заключается в отслеживании продуктов или материалов на каждом этапе пути, который разделяет их от места производства до конечного пользователя, так что в любое время можно определить место, где находится актив. Самый простой способ отслеживания - применить штрих-код с уникальным идентификатором к каждому активу. Затем код можно сканировать с помощью считывателя штрих-кода или записывать каждый раз, когда он перемещается из одной точки в другую по цепочке.

Сегодня все эти шаги и движения можно записывать в централизованную базу данных отслеживания для дальнейшего анализа и запросов.

Развитие электронных технологий привело к появлению инновационных маломощных электронных устройств для отслеживания активов, таких как датчики температуры, влажности, ударов / вибрации и загрязнения, а также GPS-локаторы.

Очень важны в этой области также регистраторы данных, устройства, способные записывать и хранить информацию, поступающую от датчиков, относящуюся к процессу отслеживания. Большинство регистраторов данных, используемых в приложениях для отслеживания активов, имеют низкое энергопотребление и поэтому могут работать от батарей. На диаграмме слева показаны некоторые классические приложения для отслеживания активов, использующие регистраторы данных. Эти устройства включают датчик для сбора регистрируемых данных, процессор, энергонезависимую память для хранения данных и часы реального времени (RTC).

Некоторые типичные приложения для отслеживания активов с использованием регистраторов данных

Регистраторы данных широко используются в системах отслеживания холодовой цепи, поскольку они избегают частых подключений (обычно через Интернет или мобильную сеть) к централизованной системе.

Приложение для отслеживания активов холодовой цепи

Мониторинг и регистрация температуры важны не только для обеспечения целостности продукта, но и представляют собой требование Федерального управления по лекарствам (FDA) для контроля качества продуктов питания, лекарств и косметики.

Следовательно, необходимо использовать маломощное устройство с батарейным питанием, способное измерять и сохранять температуру через регулярные промежутки времени. В дополнение к регистратору данных нам также понадобится микроконтроллер с низким энергопотреблением, настоящий мозг системы слежения, способный выполнять программные алгоритмы управления и взаимодействовать с датчиками, дисплеями и последовательными или USB-каналами связи.

Одним из примеров микроконтроллера, отвечающего этим требованиям, является ML630Q466 / Q464 от Lapis Technology (принадлежащий группе Rohm), 32-разрядный микроконтроллер с низким энергопотреблением на базе ядра Arm Cortex-M0 + с двумя различными размерами флэш-памяти (128 КБ). / 64 КБ) и может поддерживать интерфейс USB. Эти микроконтроллеры имеют разные последовательные порты для подключения нескольких датчиков и регистрации их выходных данных. Они имеют встроенные драйверы ЖК-дисплея, RC-ADC для точного измерения температуры, полноскоростной контроллер USB 2.0 и поддерживают несколько режимов синхронизации. Такой уровень интеграции устраняет необходимость во многих внешних компонентах, обеспечивая более компактную конструкцию. Как показано на схеме ниже, MCU может питаться от батареи в силу своего низкого энергопотребления, он может управлять множеством внешних датчиков, дисплеем, каналом связи USB и модулем для беспроводной связи (опционально).

Существует широкий выбор датчиков, способных удовлетворить требования приложения отслеживания холодовой цепи. Эти датчики включают акселерометры, оптические датчики (окружающего света, RGB), датчики давления на основе МЭМС и магнитные датчики (ИС Холла и магнитометры). Акселерометры, такие как KXTJ3-1057, могут использоваться для обнаружения пробуждения при движении, определения угла, обнаружения ударов / свободного падения, активности, обнаружения постукивания, состояния двигателя и состояния машины.

32-разрядный микроконтроллер с низким энергопотреблением, подходящий для данного приложения

Что касается оптических датчиков, датчики внешней освещенности отлично подходят для контроля интенсивности освещения в окружающей среде или для управления подсветкой регистратора данных. Датчики цвета RGB обнаруживают изменение цвета объекта, сортируют продукты и сопоставляют продукты заданного цвета.

Кроме того, датчики барометрического давления могут помочь обнаружить изменения высоты, навигации в помещении, погодных станций и изменений давления. Наконец, ИС холла идеально подходят для обнаружения дверей, пробуждения, бесконтактных переключателей и положения спереди / сзади, а магнитометры отлично подходят для определения местоположения / положения и используются в качестве электронного компаса для трекеров.

Помимо возможности подключения по USB, добавление модуля, поддерживающего беспроводную связь, представляет собой захватывающую возможность, открывающую путь для возможной интеграции системы отслеживания с инфраструктурой Интернета вещей (IoT).

В подключенном пространстве Интернета вещей сенсорные узлы предлагают возможности, необходимые для регистраторов данных отслеживания активов. Совместное использование данных с другими находящимися поблизости активами и другими частями окружения позволяет системе отслеживания активов иметь наиболее полную картину среды, в которой работает актив. Модули беспроводной связи включают стандартные протоколы, такие как Bluetooth (особенно с низким энергопотреблением), WiFi и другие более специализированные протоколы Интернета вещей.

>> Эта статья изначально была опубликована на нашем дочернем сайте EE Times.

Связанное содержание:

• Спутниковая связь сокращает разрыв с недостаточно обслуживаемыми рынками Интернета вещей
• Renesas и Altran разрабатывают носимый чипсет с использованием 3db Access UWB.
• Отсутствие опыта и взаимодействия по-прежнему мешают IoT на подключенных предприятиях.
• Выбор технологий для социального дистанцирования в розничных приложениях.
• Платформа LoRa упрощает дизайн, сокращает BOM
• Датчики температуры отличаются высокой точностью и низким энергопотреблением.

Чтобы получить больше информации о Embedded, подпишитесь на еженедельную рассылку Embedded по электронной почте.