El seguimiento de la cadena de frío recibe asistencia de hardware

La reciente pandemia causada por el virus Covid19 y la posterior carrera contra el tiempo para desarrollar vacunas ha puesto de relieve la importancia y los problemas relacionados con la cadena de frío. Algunas de estas vacunas son muy sensibles a las variaciones de temperatura y requieren almacenamiento a temperaturas muy bajas, incluso por debajo de -70 ° C. Estos niveles de temperatura también deben mantenerse estrictamente, con tolerancias muy bajas, desde el punto de producción hasta la instalación donde se administrará al paciente.

El término "cadena de frío" se refiere a la cadena de suministro de materiales que podrían verse comprometidos o dañados irreparablemente si la temperatura a la que se almacenan no se mantiene dentro de límites muy estrechos. Muchos productos farmacéuticos, químicos y alimenticios entran en esta categoría. Para garantizar que la cadena de frío se mantenga sin que se interrumpa nunca, es necesario desarrollar un sistema de seguimiento que sea lo más completo, automatizado y libre de errores posible.

Seguimiento de activos con un escáner de código de barras

Seguimiento de activos

El seguimiento de activos tiene la tarea de rastrear productos o materiales a lo largo de cada etapa del camino que los divide desde el lugar de producción hasta el usuario final para que, en cualquier momento, sea posible determinar el lugar donde se encuentra el activo. La forma más sencilla de realizar un seguimiento es aplicar un código de barras con un identificador único a cada activo. Luego, el código puede escanearse con un lector de códigos de barras o registrarse cada vez que se mueva de un punto a otro a lo largo de la cadena.

Hoy en día, todos estos pasos y movimientos se pueden registrar en una base de datos de seguimiento centralizada para su posterior análisis y consulta.

La evolución de la tecnología electrónica ha llevado a la introducción de dispositivos electrónicos innovadores de bajo consumo para rastrear activos, como sensores de temperatura, humedad, golpes / vibraciones y contaminantes, además de localizadores GPS.

Muy importantes en este ámbito también son los data loggers, dispositivos capaces de registrar y mantener almacenada la información procedente de los sensores relacionada con el proceso de seguimiento. La mayoría de los registradores de datos utilizados en aplicaciones de seguimiento de activos tienen un bajo consumo de energía y, por lo tanto, pueden funcionar con baterías. El diagrama de la izquierda muestra algunas aplicaciones clásicas de seguimiento de activos que utilizan registradores de datos. Estos dispositivos incluyen un sensor para adquirir los datos a registrar, un procesador, una memoria no volátil para el almacenamiento de datos y un reloj en tiempo real (RTC).

Algunas aplicaciones típicas de seguimiento de activos que involucran registradores de datos

Los registradores de datos son habituales en los sistemas de seguimiento de la cadena de frío, ya que evitan tener que recurrir a conexiones frecuentes (normalmente a través de Internet o redes móviles) con el sistema centralizado.

Aplicación de seguimiento de activos de la cadena de frío

El control y el registro de la temperatura no solo son esenciales para garantizar la integridad del producto, sino que también representan un requisito impuesto por la Administración Federal de Medicamentos (FDA) para controlar la calidad de los alimentos, los medicamentos y los cosméticos.

Por lo tanto, es necesario utilizar un dispositivo de batería de bajo consumo capaz de adquirir y almacenar la temperatura a intervalos de tiempo regulares. Además del registrador de datos, también necesitaremos un microcontrolador de bajo consumo, el cerebro real del sistema de seguimiento, capaz de ejecutar algoritmos de control de software e interactuar con sensores, pantallas y canales de comunicación en serie o USB.

Un ejemplo de microcontrolador capaz de cumplir con estos requisitos es el ML630Q466 / Q464 de Lapis Technology (perteneciente al grupo Rohm), un microcontrolador de bajo consumo de 32 bits basado en un núcleo Arm Cortex-M0 + con dos tamaños de ROM flash diferentes (128 KB / 64 KB) y es compatible con la interfaz USB. Estos microcontroladores cuentan con diferentes puertos seriales para conectar múltiples sensores y registrar su salida. Tienen controladores LCD incorporados, RC-ADC para una medición de temperatura precisa, controlador de velocidad completa USB 2.0 y admiten múltiples modos de reloj. Este nivel de integración elimina la necesidad de muchos componentes externos, lo que permite un diseño más compacto. Como se muestra en el diagrama a continuación, el MCU puede funcionar con batería en virtud de su bajo consumo de energía, puede administrar una multitud de sensores externos, una pantalla, un canal de comunicación USB y un módulo para conectividad inalámbrica (opcional).

Existe una amplia selección de sensores capaces de cubrir los requisitos de una aplicación de seguimiento de la cadena de frío. Estos sensores incluyen acelerómetros, sensores ópticos (luz ambiental, RGB), sensores de presión basados ​​en MEMS y sensores magnéticos (Hall IC y magnetómetros). Los acelerómetros como KXTJ3-1057 se pueden usar para detectar despertar por movimiento, detección de ángulo, detección de impacto / caída libre, actividad, detección de golpes, salud del motor y salud de la máquina.

Un microcontrolador de baja potencia de 32 bits adecuado para la aplicación

Para los sensores ópticos, los sensores de luz ambiental son excelentes para monitorear la intensidad de la luz en un entorno o para el control de la luz de fondo del registrador de datos. Los sensores de color RGB detectan los cambios de color de un objeto, clasifican los productos y hacen coincidir los productos de un color determinado.

Además, los sensores de presión barométrica pueden ayudar a detectar cambios de altitud, navegación interior, estaciones meteorológicas y cambios de presión. Por último, los circuitos integrados de pasillo son ideales para la detección de puertas, la detección de activación, los interruptores sin contacto y la posición frontal / posterior, mientras que los magnetómetros son excelentes para la detección de ubicación / posición y se utilizan como eCompass para rastreadores.

Además de la conectividad USB, la adición de un módulo capaz de soportar la comunicación inalámbrica representa una oportunidad fascinante, allanando el camino para una posible integración del sistema de seguimiento con el marco de Internet de las cosas (IoT).

En el espacio de IoT conectado, los nodos de sensores ofrecen las capacidades necesarias para los registradores de datos de seguimiento de activos. Compartir datos con otros activos cercanos y otras partes del entorno permite al rastreador de activos tener la imagen más completa posible de los entornos experimentados por el activo. Los módulos de comunicación inalámbrica incluyen protocolos estándar como Bluetooth (especialmente de bajo consumo), WiFi y otros protocolos de IoT más especializados.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EE. Tiempos.

Contenidos relacionados:

• La conectividad satelital cierra la brecha con los mercados de IoT desatendidos
• Renesas y Altran desarrollan un chipset portátil usando 3db Access UWB
• La falta de experiencia e interoperabilidad aún obstaculiza el IoT en la fábrica conectada
• Opciones de tecnología para el distanciamiento social en aplicaciones minoristas
• La plataforma LoRa simplifica el diseño, reduce la lista de materiales
• Los sensores de temperatura tienen alta precisión y bajo consumo de energía

Para obtener más información sobre Embedded, suscríbase al boletín informativo semanal por correo electrónico de Embedded.