Implementación de un sistema de control digital con microcontrolador en una cabina Climática para la calibración de instrumentos de monitoreo ambiental
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El presente trabajo de grado tiene como objetivo diseñar e implementar un sistema automatizado de control digital para una cabina térmica destinada a la calibración de instrumentos de monitoreo ambiental, tales como termómetros y termohigrómetros clínicos. Este proyecto surge a partir de la necesidad de optimizar y modernizar los procesos de calibración realizados en Clinical Solutions S.A.S, donde se requiere precisión, trazabilidad y estabilidad en las variables ambientales para garantizar la confiabilidad de los equipos utilizados en entornos hospitalarios. El sistema desarrollado integra un microcontrolador de arquitectura abierta con capacidad de comunicación inalámbrica, sensores digitales de temperatura y humedad relativa, módulos de calefacción y un sistema de refrigeración por compresión de vapor. A través de algoritmos de control ON/OFF con histéresis, el sistema permite regular de manera automática rangos específicos de temperatura (15 °C, 25 °C y 40 °C) y humedad relativa (30 %, 50 % y 80 %). Adicionalmente, se implementó una interfaz gráfica de usuario en Python que permite el monitoreo en tiempo real, la configuración de parámetros, el registro automático de datos en hojas de cálculo y la integración de una cámara IP para la captura de evidencia fotográfica con sello de fecha y hora. La metodología empleada abarcó el diseño electrónico del sistema, el desarrollo del firmware embebido, la construcción de la interfaz gráfica, y la ejecución de pruebas experimentales para validar la estabilidad, precisión y repetibilidad del sistema. Los resultados obtenidos evidencian que la cabina logra mantener las condiciones ambientales dentro de los márgenes aceptados por normativas internacionales, con tiempos de estabilización adecuados y un desempeño consistente durante las pruebas. Este proyecto demuestra una solución tecnológica accesible, replicable y de alto impacto para procesos de calibración clínica, contribuyendo a la mejora operativa de la empresa y abriendo la puerta a futuros desarrollos en automatización biomédica.
Abstract
This undergraduate research project aims to design and implement an automated digital control system for a thermal chamber used in the calibration of environmental monitoring instruments, such as clinical thermometers and thermo-hygrometers. The initiative arises from the need to optimize and modernize the calibration processes carried out at Clinical Solutions S.A.S, where precision, traceability, and environmental stability are essential to ensure the reliability of medical equipment used in healthcare environments. The developed system integrates an open-architecture microcontroller with wireless communication capabilities, digital temperature and relative humidity sensors, heating modules, and a vapor-compression refrigeration system. Through ON/OFF control algorithms with hysteresis, the system automatically regulates specific temperature ranges (18 °C, 25 °C, and 40 °C) and relative humidity levels (20 %, 50 %, and 80 %). Additionally, a Python-based graphical user interface was implemented to enable real-time monitoring, parameter configuration, automatic data logging to spreadsheets, and the integration of an IP camera for photographic evidence capture with timestamping. The applied methodology included the electronic design of the system, embedded firmware development, graphical interface construction, and the execution of experimental tests to validate the system’s stability, precision, and repeatability. The obtained results demonstrate that the chamber maintains environmental conditions within the acceptable margins established by international standards, with adequate stabilization times and consistent performance throughout the tests. This project presents an accessible, replicable, and high-impact technological solution for clinical calibration processes, contributing to the operational improvement of the company and paving the way for future developments in biomedical automation.
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spa
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Vargas Salazar, B. D. (2026). Implementación de un sistema de control digital con microcontrolador en una cabina climática para la calibración de instrumentos de monitoreo ambiental [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás].Repositorio Institucional
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