Este potenciostato Bluetooth lleva la instrumentación electroquímica fuera del laboratorio: resuelve la adquisición de sensores electroquímicos, como un sensor amperométrico, y envía los resultados directamente al móvil.
El dispositivo está basado en una arquitectura RISC-V con sistema operativo FreeRTOS e incorpora la electrónica analógica necesaria para energizar el sensor electroquímico y medir las corrientes generadas durante el proceso.
Su funcionamiento mediante pilas y la conectividad BLE permiten desarrollar un sistema portátil de medida, evitando conexiones cableadas con equipos externos durante su utilización.
Un array de LED con control progresivo de intensidad proporciona información visual sobre el avance del proceso de medida, permitiendo al usuario conocer de forma inmediata cuándo el sensor se encuentra en fase de estabilización y cuándo se ha completado la adquisición.
Medida de sensores electroquímicos
El equipo actúa como interfaz electrónica entre el sensor electroquímico y la aplicación encargada de procesar o visualizar los resultados.
La electrónica aplica las condiciones eléctricas necesarias al sensor y mide las corrientes generadas como respuesta electroquímica.
El sistema digitaliza posteriormente las medidas para que puedan ser procesadas por el dispositivo y transmitidas mediante Bluetooth.
Esta arquitectura permite integrar en un único equipo las funciones de excitación, adquisición, procesamiento y comunicación inalámbrica.
Control potenciostático del sensor
La etapa analógica está diseñada para establecer y mantener las condiciones eléctricas necesarias durante la medida del sensor electroquímico.
El controlador RISC-V coordina la secuencia de medida y los tiempos necesarios para realizar correctamente el proceso.
De forma simplificada, el ciclo de funcionamiento puede representarse como:
- Activación
- Energización del sensor
- Estabilización
- Medida de corriente
- Procesamiento
- Transmisión BLE
- Resultado
Esta secuencia permite automatizar el procedimiento y reducir la intervención necesaria por parte del usuario.
Medida de corriente electroquímica
Durante el proceso, la electrónica adquiere la corriente generada por el sensor como respuesta a la excitación aplicada.
Estas señales pueden presentar valores reducidos, por lo que la etapa de adquisición constituye una parte fundamental del diseño del potenciostato.
Tras el acondicionamiento y digitalización, el procesador puede realizar el tratamiento necesario antes de enviar los resultados a la aplicación móvil.
Arquitectura RISC-V
El dispositivo utiliza una arquitectura RISC-V encargada de coordinar el proceso completo de medida.
El procesador controla la secuencia de excitación, adquisición de corriente, temporización, interfaz de usuario mediante LED y comunicaciones Bluetooth.
La utilización de una arquitectura embebida permite integrar todas estas funciones en un dispositivo compacto y alimentado mediante pilas.
Sistema operativo FreeRTOS
El firmware está basado en FreeRTOS, permitiendo organizar las diferentes funciones del dispositivo mediante tareas independientes.
La arquitectura software puede separar la gestión del sensor electroquímico, adquisición de datos, temporización, comunicaciones BLE, señalización LED y gestión energética.
Esto facilita un funcionamiento determinista durante las diferentes fases del proceso de medida.
Bluetooth Low Energy
La conectividad Bluetooth Low Energy (BLE) permite comunicar el potenciostato directamente con smartphones, tablets u otros dispositivos compatibles.
A través de BLE pueden transmitirse los resultados obtenidos por el sensor y la información asociada al estado de la medida.
La comunicación inalámbrica elimina la necesidad de conectar físicamente el equipo a un ordenador durante su utilización y facilita el desarrollo de soluciones de medida portátiles.
Integración con aplicación móvil
El dispositivo está concebido para trabajar conjuntamente con una aplicación móvil que actúa como interfaz de usuario.
La aplicación puede recibir los resultados transmitidos mediante BLE y presentarlos de una forma sencilla para su consulta o posterior procesamiento.
Esta arquitectura separa la electrónica especializada de medida de la interfaz gráfica, aprovechando el smartphone como plataforma de visualización y gestión.
Indicador visual de progreso mediante LED
El equipo incorpora un array de LED que proporciona información visual sobre el estado del proceso.
Debido a que el sensor electroquímico necesita un determinado tiempo de energización y estabilización antes de completar la medida, los LED representan gráficamente la evolución del ciclo.
A medida que avanza el proceso, los diferentes LED se van activando y aumentando progresivamente su intensidad, proporcionando al usuario una indicación intuitiva del tiempo restante.
Cuando el proceso alcanza su estado final, la señalización permite identificar visualmente que la medida ha finalizado y que el resultado está disponible.
Esta interfaz evita depender exclusivamente de la aplicación móvil para conocer el estado del dispositivo.
Temporización y estabilización del sensor
La energización de determinados sensores electroquímicos requiere mantener unas condiciones específicas durante varios segundos antes de obtener una medida válida.
El firmware controla automáticamente esta temporización, evitando que el usuario tenga que gestionar manualmente las diferentes fases.
Durante este intervalo, el sistema mantiene la excitación correspondiente, controla el progreso y actualiza la indicación visual mediante los LED.
Funcionamiento mediante pilas
El dispositivo está diseñado para funcionar mediante pilas, proporcionando autonomía y facilitando su utilización como instrumento portátil.
La combinación de una arquitectura embebida y comunicaciones BLE permite reducir el consumo frente a tecnologías inalámbricas de mayor potencia.
La gestión energética puede mantener activos únicamente los subsistemas necesarios en cada fase de funcionamiento, optimizando la autonomía disponible.
Diseño portátil
La ausencia de conexiones permanentes de alimentación y comunicaciones permite utilizar el equipo como una solución de medida electroquímica portátil.
El usuario puede realizar el proceso directamente en el punto de utilización y recibir posteriormente los resultados en su dispositivo móvil.
Esta filosofía resulta especialmente interesante para instrumentación portátil, sensores conectados y sistemas de medida fuera de laboratorio.
Aplicaciones
La plataforma puede utilizarse en sensores electroquímicos portátiles, instrumentación de medida, sistemas de análisis conectados, sensores amperométricos, dispositivos de diagnóstico y aplicaciones IoT basadas en sensores electroquímicos.
La arquitectura también permite desarrollar diferentes variantes del producto adaptando la etapa analógica y el firmware a las características del sensor utilizado.
Especificaciones técnicas
| Tipo de equipo | Potenciostato portátil |
|---|---|
| Aplicación | Sensores electroquímicos |
| Función | Excitación y medida |
| Magnitud adquirida | Corriente del sensor |
| Arquitectura | RISC-V |
| Sistema operativo | FreeRTOS |
| Comunicación inalámbrica | Bluetooth Low Energy |
| Interfaz de usuario | Aplicación móvil |
| Indicador local | Array de LED |
| Indicación de progreso | Secuencial y mediante intensidad |
| Temporización | Controlada electrónicamente |
| Alimentación | Pilas |
| Funcionamiento | Portátil |
| Procesamiento | Local |
| Transmisión de resultados | BLE |
