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MQ One with Mountain Module

MQ One

El MQ One nace como una nueva plataforma de desarrollo que incluye todos los componentes necesarios y listos para usar con el fin de poder aprender fácilmente sobre programación de sistemas embebidos.

MQ One
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11/16/2024

El proyecto ha consistido en el desarrollo del MQ One, un dispositivo electrónico programable modular, desde la concepción y el diseño hasta su validación y montaje.

El MQ One se ha concebido como una plataforma de desarrollo para el aprendizaje de la programación de sistemas embebidos. Por ello implementa los componentes y sensores más utilizados en el mundo de la electrónica listos para poder programarlos.

Incorpora desde entradas y salidas, con un encoder, un pulsador y 24 LEDs, hasta componentes más avanzados: pantalla, Unidad de Medición Inercial (IMU), microSD, micrófono y altavoz.

Además, mediante un conector que lleva en la parte trasera, se le pueden conectar módulos adicionales, permitiendo la conexión de nuevos sensores o características.

El MQ One se basa en el Espressif ESP32-S3, un microcontrolador de 32-bit y de doble núcleo a 24 MHz que además incorpora 32 MB de memoria flash y 8 MB de memoria PSRAM. Posee además conectividad Wi-Fi de 2.4 GHz y Bluetooth 5 (LE).

Todo el proyecto es Open Source y los archivos están disponibles en el siguiente repositorio de GitHub:

https://github.com/mquerostudio/MQ-One

El MQ One lo he podido crear gracias a PCBWay, que me han fabricado y apoyado durante el desarrollo de las PCBs.

PCBWay-Logo

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PCBWay

Desarrollo del Proyecto

El proyecto se ha dividido en dos fases:

  • Prueba de Concepto (POC), en la que se ha diseñado una PCB para probar las conexiones y uso de los distintos componentes que se han implementado en el MQ One. Para ello se han usado los módulos de prueba que vende Adafruit en su página web y que se pinchan a esta PCB.
POC-General.png
  • Pruebas de Validación de Ingeniería (EVT), en la que se ha diseñado, montado y verificado las tarjetas principales del MQ One. Destacar que se han panelizado la tarjeta principal, la tarjeta del módulo de la cámara, la tarjeta del módulo de montaña y la tarjeta del módulo de desarrollo para facilitar la fabricación y montaje.
EVT-PCB.png

Esquemáticos y PCB de la fase POC

El proyecto de KiCad y sus archivos se encuentran en el repositorio de GitHub en la carpeta 1-Proof of Concept (POC)/2-ECAD.

image.png

Para ver los archivos sin necesidad de descargar KiCad se puede usar la siguiente página web de kicanvas.org

POCsch.pngPOCpcb.png

Todo lo relacionado con la selección de componentes, cálculos, diseños… se encuentra en la memoria del TFG.

Esquemáticos y PCB de la fase EVT

De igual forma, el proyecto de KiCad y sus archivos se encuentran en el repositorio de GitHub en la carpeta 2-Engineering Validation Test (EVT)/2-ECAD.

image2.png

Para ver los archivos sin necesidad de descargar KiCad se puede usar la siguiente página web de kicanvas.org

EVTsch.pngEVTpcb.png

Todo lo relacionado con la selección de componentes, cálculos, diseños… se encuentra en la memoria del TFG.

Fallos de esquemático

Durante las pruebas de las placas se han detectado 2 fallos de esquemático y 2 de layout, que se han podido resolver mediante retrabajos de soldadura con cable 0.2 mm. De cara a una nueva versión habría que hacer los siguientes cambios.

Señales

Para que la tarjeta funcione correctamente habria que modificar algunas conexiones con el ESP32-S3.

sch1.pngsch2.png

Huella del regulador de 3.3V

La huella del regulador de 3.3V está mal dimensionada y habría que hacerla correctamente. A la izquierda esta la huella actual y a la derecha la huella correcta.

huella.png

Señal de reset de la pantalla

Esta parte del esquemático se podría eliminar ya que se puede implementar por código.

schdelete.png

Huella del conector de la batería

A la izquierda se puede ver como un bus de alimentación de 3.3V pasa por encima de los conectores mecánicos del conector de la batería. Esto hace que no se fabriquen correctamente.

Aunque no ha generado problemas, a la larga puede generar problemas de fiabilidad, por lo que habría que solucionarlo.

batconn.png

Firmware

Las pruebas para validar las funcionalidades y componentes de ambas placas se han realizado mediante códigos de ejemplo, utilizando el framework de Arduino.

Sin embargo, también se ha programado un pequeño firmware basado en FreeRTOS y LVGL mediante el framework de ESP-IDF. Por el momento, mediante este Sistema Operativo (OS), se puede utilizar el módulo de montaña para coger datos del GPS y el sensor ambiental y el módulo de la cámara.

El objetivo es ir haciendo artículos y tutoriales para utilizar estos componentes, frameworks…

MQ One with Mountain ModuleIMG_0867.GIF

El desarrollo del MQ One ha sido un proceso tedioso pero sobre todo gratificante. Durante estos meses he podido aprender diseño electrónico, diseño mecánico, programación y, sobre todo, de cómo hacer una integración entre todas estas partes de la Ingeniería.

Cierro así una etapa muy especial en mi vida, terminando mi etapa universitaria y llevandome amistades y aprendizajes para el futuro.

Este proyecto no ha terminado aqui, en unos meses se vienen noticias nuevas :)

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