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Por Joaquín Alonso, Manuel Agustín Gonzalez y Andrés Kaminker
También conocido como termociclador es un elemento esencial en laboratorios de biología molecular dado que permite realizar, los ciclos térmicos esenciales en la reacción en cadena de la polimerasa. Es por esto que son utilizados en múltiples procesos, uno de ellos es el test de COVID-19. Estos equipos pueden llegar a costar entre 2 y 50 mil dólares en nuestro país. Pese a eso existen alternativas libres como OpenPCR que resultan mucho más baratas. Este es un trabajo que busca ofrecer una alternativa similar a OpenPCR pero con mejores prestaciones a nivel técnico.
Este microcontrolador fue elegido dado que representaba un improvement por sobre el Atmega328 del OpenPCR. A su vez contaba con pines que soportaban los protocolos necesarios tal como I2C y SPI. Por último contaba con pines que soportaban la interfaz casi directa con un puerto USB, elemento altamente deseable para evitar complicaciones en el desarrollo de la interfaz. Por último, el ADC integrado era suficiente para la lectura de los sensores, proporcionando la precisión suficiente.
En primer lugar dispusimos ofrecer comunicación con una computadora mediante USB-B Micro. De esta manera permitíamos el uso del mismo con un conector fácilmente disponible pero que no agregaba las consideraciones de diseño necesarias del estándar USB-C dado que las prestaciones ofrecidas por este(mayor velocidad y power delivery no fueron consideradas necesarias). Esta interfaz tiene como objetivo ofrecer una configuración rápida y fácil desde la aplicación complementaria en el ordenador.
Aunque la conexión USB era suficiente, decidimos agregar un módulo Bluetooth (HC-05) que permita la conexión inalámbrica a una app companion en un teléfono celular que facilite el trabajo del usuario y le ofrezca recordatorios y alarmas sin tener que estar permanentemente alerta.
Para el sensado de temperatura decidimos utilizar termistores NTC ofrecidos por Vishay(Modelo: (NTCLE317E4103SBA [https://www.vishay.com/docs/29216/ntcle317e4103sba.pdf]) que tenían las características técnicas necesarias, especialmente la precisión. A través de un divisor resistivo y el ADC del ARM Cortex M3 obtenemos el valor de temperatura, necesario para realizar correctamente los ciclos térmicos.
Las placas de Peltier seleccionadas, componente esencial del sistema, fueron un componente complejo de seleccionar pero finalmente nos decantamos por VT-127-1.0-1.3-71 de Tetech. La temperatura soportada y la alta potencia que manejan las convirtieron en una opción idónea para el proceso seleccionado. Los drivers fueron seleccionados en función a las placas de Peltier y sus altos requerimientos eléctricos. Es por eso que el driver VNH5019A de Pololu fue seleccionadop porque podía entregar la potencia necesaria y era relativamente asequible.
Para simplificar el desarrollo de la interfaz de usuario y prescindir de una miríada de botones y perillas decidimos usar una pantalla táctil. Para ello fue seleccionado el módulo de Adafruit ILI9341. De esta manera disponemos de una pantalla sin incurrir en complejidades extras.
Debido a la complejidad que presenta la placa y siguiendo los pasos de OpenPCR nos decantamos por el uso de un conector ATX-24 y una fuente externa lo que facilita el routeo y nos provee de líneas de alimentación con poco ruido en 3.3V y 12V.
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