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SISTEMA ELECTRÓNICO PARA MONITOREO Y ALERTA DE TEMPERATURA

CORPORAL

JAVIER AUGUSTO MURCIA JUAN DAVID BUITRAGO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CALI

FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2014

SISTEMA ELECTRÓNICO PARA MONITOREO Y ALERTA DE TEMPERATURA

CORPORAL

JAVIER AUGUSTO MURCIA JUAN DAVID BUITRAGO

Trabajo de Grado

Director Mg. Ing. Oscar Casas García

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CALI

FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2014

5

_______________________________________

Oscar Casas García, Mg. Ing.

_______________________________________

José Fernando Valencia Murillo, Dr. Ing.

_______________________________________

Jairo Alejandro Gómez Escobar, Dr. Ing.

Santiago de Cali, 20 de Noviembre del 2014

Este trabajo de grado, en la modalidad de Investigación Aplicada, es aceptado como uno de los requisitos para obtener el título de Ingeniero Electrónico en la universidad de San Buenaventura Cali.

7

Agradezco en primer lugar a Dios, sin embargo este trabajo no podría haberse

realizado sin el conocimiento adquirido en la carrera, por lo cual agradezco a todos los

docentes y mi compañero de proyecto, a mis familiares y novia por creer en mí y

apoyarme.

Javier Augusto Murcia Rodríguez

Gracias a mi familia por apoyarme y creer en mí, a mis padres por ser la base esencial

para lograr esta meta, a mi compañero de tesis el cual siempre tuvo un buen aporte

para el proyecto y a todas las personas que me han acompañado a lo largo de este

trayecto. Juan David Buitrago Vargas

9

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN ___________________________________________________________ 23

1. INTRODUCCIÓN __________________________________________________ 25

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA _____________________________________ 25

1.2 JUSTIFICACIÓN ____________________________________________________ 26

1.3 OBJETIVOS _______________________________________________________ 27

1.3.1 Objetivo general _________________________________________________ 27

1.3.2 Objetivos específicos ______________________________________________ 27

1.4 CONTRIBUCIONES __________________________________________________ 27

1.5 ORGANIZACIÓN DEL INFORME ________________________________________ 28

2. TERMORREGULACIÓN Y MEDICIÓN DE TEMPERATURA CORPORAL ___________ 29

2.1 TERMORREGULACIÓN EN EL SER HUMANO______________________________ 29

2.2 TIPOS DE GANANCIA O PÉRDIDA DE CALOR ______________________________ 31

2.2.1 Conducción _____________________________________________________ 31

2.2.2 Convección _____________________________________________________ 31

2.2.3 Radiación _______________________________________________________ 32

2.2.4 Evaporación _____________________________________________________ 32

2.3 TEMPERATURA EN LOS NEONATOS ____________________________________ 32

2.4 MEDICIÓN DE TEMPERATURA EN EL CUERPO HUMANO ___________________ 33

2.4.1 Temperatura rectal _______________________________________________ 34

2.4.2 Temperatura oral _________________________________________________ 35

2.4.3 Temperatura axilar _______________________________________________ 35

2.4.4 Temperatura en el oído ____________________________________________ 36

2.5 REACCIONES ASOCIADAS A LA TEMPERATURA ___________________________ 37

10

2.5.1 Hipotermia ______________________________________________________ 37

2.5.2 Febrícula _______________________________________________________ 38

2.5.3 Fiebre __________________________________________________________ 38

2.5.4 Hipertermia _____________________________________________________ 42

3. ESTADO DEL ARTE __________________________________________________ 43

3.1 SENSOR DE TEMPERATURA Y SISTEMA DE MONITOREO PARA INCUBADORA

NEONATAL __________________________________________________________ 43

3.2 SISTEMA DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA SIN CONTACTO CON EL PROCESO. __ 43

3.3 PIRÓMETRO A BAJA RADIACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA EN LA

FRENTE _____________________________________________________________ 44

3.4 SISTEMA DE MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA EN INFANTES MEDIANTE

TRANSMISION INALÁMBRICA ____________________________________________ 44

3.5 DESARROLLO DE PROTOTIPO EN PRENDA DE VESTIR PARA NIÑOS DE TEMPRANA

EDAD, CAPAZ DE MEDIR E INFORMAR LA TEMPERATURA A DISTANCIA ___________ 44

3.6 DISPOSITIVOS COMERCIALES. ________________________________________ 45

3.6.1 Lunar Baby Thermometer __________________________________________ 45

3.6.2 ThermoDock ____________________________________________________ 45

3.6.2 AVENT Monitor para bebés DECT ____________________________________ 46

4. DISEÑO ELECTRÓNICO _______________________________________________ 47

4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL _____________________________________________ 47

4.2 DISPOSITIVO CENTRAL ______________________________________________ 48

4.2.1 Sección de comunicación __________________________________________ 49

4.2.2 Sección de procesamiento__________________________________________ 59

4.2.3 Sección interfaz usuario - máquina ___________________________________ 61

4.2.4 Sección de potencia _______________________________________________ 66

4.2.5 Etapa de diseño __________________________________________________ 68

4.3 DISPOSITIVO PERIFÉRICO ____________________________________________ 71

4.3.1 Sección de potencia _______________________________________________ 71

11

4.3.2 Sección de comunicación __________________________________________ 73

4.3.3 Sección de medición de temperatura _________________________________ 74

4.3.4 Sección de procesamiento__________________________________________ 77

4.3.5 Plaqueta y esquemático del periférico ________________________________ 81

5. IMPLEMENTACIÓN __________________________________________________ 83

5.1 IMPLEMENTACION DISPOSITIVO PERIFÉRICO: ____________________________ 83

5.1.1 Implementación del módulo TMP102 _________________________________ 84

5.1.2 implementación del módulo XBEE ___________________________________ 88

5.1.3 Implementación del PIC16F883 ______________________________________ 90

5.2 IMPLEMENTACION DISPOSITIVO CENTRAL ______________________________ 92

5.2.1 Implementación del LCD ___________________________________________ 93

5.2.2 Implementación del módulo XBEE ___________________________________ 99

5.2.3 Implementación del GPRS _________________________________________ 103

5.2.4 Implementación del PIC18F452 _____________________________________ 104

6. PRUEBAS Y RESULTADOS ____________________________________________ 113

6.1 PRUEBAS DEL DISPOSITIVO CENTRAL __________________________________ 113

6.1.1 Encendido dispositivo central ______________________________________ 113

6.1.2 Validación opciones de la pantalla __________________________________ 114

6.1.3 Encendido SMS _________________________________________________ 118

6.2 PRUEBAS DEL DISPOSITIVO PERIFÉRICO _______________________________ 119

6.2.1 Encendido dispositivo periférico ____________________________________ 119

6.2.2 Envió de datos __________________________________________________ 120

6.3 PRUEBAS FUNCIONALES Y DE EQUIPO. ________________________________ 120

6.3.1 Precisión respecto a dispositivo comercial ____________________________ 121

6.3.2 Precisión respecto a horno ________________________________________ 123

6.3.3 Tiempo de establecimiento ________________________________________ 125

6.3.4 Distancia ______________________________________________________ 127

12

6.3.5 Consumo de potencia ____________________________________________ 130

7. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO __________________________________ 133

7.1 CONCLUSIONES __________________________________________________ 133

7.2 TRABAJO FUTURO ________________________________________________ 134

BIBLIOGRAFÍA _______________________________________________________ 137

13

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Venas emisoras _______________________________________________ 30

Figura 2. Tipos de ganancia o pérdida de calor en el ser humano ________________ 31

Figura 3. Medición de temperatura en el recto ______________________________ 34

Figura 4. Medición de temperatura oral ___________________________________ 35

Figura 5. Medición de temperatura en la axila ______________________________ 36

Figura 6. Medición de temperatura en el oído ______________________________ 36

Figura 7. Sensor de temperatura para la frente ______________________________ 45

Figura 8 Sensor de temperatura ThermoDock _______________________________ 46

Figura 9 Monitor AVENT para bebes ______________________________________ 46

Figura 10. Grafica según encuesta (Dispositivo inalámbrico) ___________________ 47

Figura 11. Esquema general del proyecto __________________________________ 48

Figura 12. Esquema del dispositivo central _________________________________ 49

Figura 13. Esquema de comunicaciones ___________________________________ 50

Figura 14. Grafica UART ________________________________________________ 50

Figura 15. Esquema comunicación UART ___________________________________ 51

Figura 16. Modulo inalámbrico XBEE S2 ___________________________________ 52

Figura 17. Programado XBEE ____________________________________________ 55

Figura 18. Módulo GPRS ________________________________________________ 56

Figura 19. Distribución de pines M95 ______________________________________ 57

Figura 20. Pines del PIC18F452 ___________________________________________ 60

Figura 21. Pantalla de cristal liquido ______________________________________ 63

Figura 22. Pantalla y botones ____________________________________________ 63

Figura 23. Menú principal _______________________________________________ 64

Figura 24. Temperatura actual __________________________________________ 64

Figura 25. Configuraciones ______________________________________________ 65

Figura 26. Tiempo de medición __________________________________________ 65

Figura 27. Pantalla on/off mensaje de texto ________________________________ 66

Figura 28. Esquema sección de potencia ___________________________________ 67

Figura 29. Encapsulado del regulador _____________________________________ 67



Figura 32. Plaqueta del dispositivo central _________________________________ 69

Figura 33. Plaqueta en físico _____________________________________________ 69

Figura 34. Esquemático del dispositivo central ______________________________ 70

Figura 35. Esquema del dispositivo periférico _______________________________ 71

14

Figura 36. Fuente Stick _________________________________________________ 72

Figura 37. Fuente de alimentación baterías AAA _____________________________ 72

Figura 38. Socket para baterías AAA ______________________________________ 73

Figura 39. Condiciones de Start y Stop I2C __________________________________ 74

Figura 40. Sensor de temperatura LM35 ___________________________________ 75

Figura 41. Sensor de temperatura MLX90614 _______________________________ 76

Figura 42. Sensor TMP102 ______________________________________________ 76

Figura 43. Pines del 16F883 _____________________________________________ 79

Figura 44. Plaqueta del dispositivo periférico _______________________________ 81

Figura 45. Plaqueta en físico _____________________________________________ 81

Figura 46. Esquemático del dispositivo periférico ____________________________ 82

Figura 47. Dispositivo central y periférico __________________________________ 83

Figura 48. Dispositivo periférico __________________________________________ 84

Figura 49. Configuración I2C del TMP102 __________________________________ 87

Figura 50. Lectura de la temperatura _____________________________________ 88

Figura 51. Recepción del dato de inicio ____________________________________ 89

Figura 52. Envió de la temperatura al dispositivo central ______________________ 90

Figura 53. Programa principal ___________________________________________ 91

Figura 54. Dispositivo central ____________________________________________ 92

Figura 55. Botón 1 ____________________________________________________ 93

Figura 56. Menú inicial sin configuraciones previas ___________________________ 94

Figura 57. Menú con SMS activado _______________________________________ 94

Figura 58. Visualización de la temperatura _________________________________ 95

Figura 59. Menú de configuraciones ______________________________________ 95

Figura 60. Tiempo de medición __________________________________________ 96

Figura 61. Configuración del SMS _________________________________________ 96

Figura 62. Configuración del número de celular _____________________________ 97

Figura 63. Alerta por temperatura >=38°C. _________________________________ 98

Figura 64. Implementación pantalla LCD ___________________________________ 98

Figura 65. Enviar temperatura al LCD ______________________________________ 99

Figura 66. Diagrama de bloques requerimiento de temperatura _______________ 100

Figura 67. Interrupción serial dato de temperatura _________________________ 101

Figura 68. Petición del dato de temperatura _______________________________ 102

Figura 69. Diagrama de bloques para la alerta______________________________ 103

Figura 70. Envió del mensaje de texto ___________________________________ 104

Figura 71. Programa principal __________________________________________ 105

Figura 72. Interrupción externa _________________________________________ 106

Figura 73. Temporización ______________________________________________ 107

Figura 74. Acciones del botón 1 _________________________________________ 108


15



Figura 78. Dispositivo central apagado ___________________________________ 113

Figura 79. Dispositivo central encendido __________________________________ 114

Figura 80. Menú inicial ________________________________________________ 114

Figura 81. Temperatura Actual __________________________________________ 115

Figura 82. Menú de configuraciones _____________________________________ 115

Figura 83. Modo bajo consumo _________________________________________ 116

Figura 84. Tiempo de monitoreo ________________________________________ 116

Figura 85. Menú para activar el SMS _____________________________________ 117

Figura 86. Menú para ingresar el número de celular ________________________ 117

Figura 87. GPRS encendido y alerta de temperatura alta _____________________ 118

Figura 88. Recepción del mensaje de texto ________________________________ 118

Figura 89. Dispositivo periférico apagado _________________________________ 119

Figura 90. Dispositivo periférico encendido ________________________________ 120

Figura 91. Envió del dato de temperatura _________________________________ 120

Figura 92. Termómetro digital comercial __________________________________ 121

Figura 93. Horno de secado elemento patrón. _____________________________ 123

Figura 94. Temperatura sensor del proyecto vs elemento patrón ______________ 125

Figura 95. Respuesta sensor del dispositivo respecto al tiempo de establecimiento 127

Figura 96. Cancha de futbol ____________________________________________ 128

Figura 97. Apartamento 1 ______________________________________________ 129

Figura 98. Apartamento 2 ______________________________________________ 130

Figura 99. Consumo del dispositivo central en reposo _______________________ 130

Figura 100. Consumo del dispositivo central _______________________________ 131

Figura 101. Consumo mostrando la temperatura ___________________________ 131

Figura 102. Consumo del dispositivo central en alerta _______________________ 132

Figura 103. Consumo dispositivo periférico en reposo _______________________ 132

Figura 104. Consumo dispositivo periférico sensando________________________ 132

17

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Métodos utilizados por las madres ................................................................... 26

Tabla 2. Rango de temperatura normal para los bebes ................................................. 32

Tabla 3. Temperatura central para las diferentes edades ............................................. 37

Tabla 4. Tipos de fiebre .................................................................................................. 39

Tabla 5. Clasificación de la fiebre ................................................................................... 40

Tabla 6. Cuadro comparativo comunicación inalámbrica .............................................. 52

Tabla 7. Rendimiento del XBEE S2 .................................................................................. 53

Tabla 8. Requisitos de alimentación del XBEE S2 ........................................................... 53

Tabla 9. Especificaciones generales del XBEE S2 ............................................................ 53

Tabla 10. Pines de Configuración XBEE S2 ..................................................................... 54

Tabla 11. Requisitos M95 ............................................................................................... 56

Tabla 12. Especificaciones M95 ...................................................................................... 56

Tabla 13. Pines de Configuración del M95 ..................................................................... 57

Tabla 14. Requisitos del PIC18F452 ................................................................................ 59

Tabla 15. Especificaciones del PIC18F452 ...................................................................... 60

Tabla 16. Uso de los pines del PIC18F452 ...................................................................... 60

Tabla 17. Características LM35 ....................................................................................... 75

Tabla 18. Características MLX90614 ............................................................................... 76

Tabla 19. Características TMP102 .................................................................................. 77

Tabla 20. Requisitos del PIC16F883 ................................................................................ 78

Tabla 21. Especificaciones del PIC16F883 ...................................................................... 78

Tabla 22. Pines del 16F883 ............................................................................................. 80

Tabla 23. Registro de configuración ............................................................................... 84

Tabla 24. Tabla de frecuencias de conversión del sensor .............................................. 85

Tabla 25. Configuración empleada para el dispositivo .................................................. 86

Tabla 26. Pruebas dispositivo vs termómetro digital ................................................... 122

Tabla 27. Diferencia absoluta de los sensores ............................................................. 123

Tabla 28. Tabla comparativa elemento patrón vs. sensor del dispositivo ................... 124

Tabla 29. Error absoluto vs error relativo .................................................................... 124

Tabla 30. Temperatura del sensor vs tiempo .............................................................. 126

19

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A – SOFTWARE DISPOSITIVO CENTRAL ____________________________ 141

ANEXO B – SOFTWARE DEL LCD ________________________________________ 159

ANEXO C – SOFTWARE DEL DISPOSITIVO PERIFÉRICO _______________________ 170

ANEXO D – RESULTADO ENCUESTA______________________________________ 175

21

GLOSARIO

DAÑO HÍSTICO: No son más que lesiones que ocurren en un determinado tejido del

organismo, pueden deberse a cambios en la reproducción celular, o a agresiones del

tejido.

AGENTE BIOLÓGICO: es una enfermedad infecciosa o toxina que puede ser utilizada

para la guerra biológica o para el bioterrorismo. Existen más de 1200 tipos de agentes

biológicos.

FIEBRE: La fiebre es el aumento temporal en la temperatura del cuerpo, en respuesta a

alguna enfermedad o padecimiento.

GPRS: (General Packet Radio Services) es una técnica de conmutación de paquetes, que

es integrable con la estructura actual de las redes GSM. Esta tecnología permitirá unas

velocidades de datos de 115 kbs. Sus ventajas son múltiples, y se aplican

fundamentalmente a las transmisiones de datos que produzcan tráfico "a ráfagas", es

decir, discontinuo. Por ejemplo, Internet y mensajería.

HIPOTÁLAMO: Es la región del cerebro más importante para la coordinación de

conductas esenciales, vinculadas al mantenimiento de la especie. Regula la liberación de

hormonas de la hipófisis, mantiene la temperatura corporal, y organiza conductas, como

la alimentación, ingesta de líquidos, apareamiento y agresión.

MICRO CONTROLADOR: es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las

órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los

cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres

principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de

procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

SENSOR: un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,

llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las

variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad

lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión,

humedad, pH, etc.

http://es.wikipedia.org/wiki/Enfermedad_infecciosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Toxina

http://es.wikipedia.org/wiki/Guerra_biol%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/Bioterrorismo

22

SMS: Es el acrónimo de Short Message Service, es un servicio disponible en los teléfonos

móviles que permite el envío de mensajes cortos.

GRANULOMATOSIS: Es un extraño trastorno en el cual los vasos sanguíneos resultan

inflamados, dificultando así el flujo de la sangre.

TEJIDO ADIPOSO: es el tejido por la asociación de células que acumulan lípidos en

su citoplasma.

LÍPIDOS: Es un conjunto de moléculas orgánicas, tienen como característica principal el

ser hidrófobas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como la bencina,

el benceno y el cloroformo.

XBEE: es el nombre comercial de Digi International para una familia de módulos de radio

compatibles.

COMUNICACIÓN SERIAL: La comunicación serial es un protocolo muy común para

comunicación entre dispositivos que se incluye de manera estándar en prácticamente

cualquier computadora.

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_(biolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADpidos

http://es.wikipedia.org/wiki/Citoplasma

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_org%C3%A1nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3fobo

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_de_petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Benceno

http://es.wikipedia.org/wiki/Cloroformo

23

RESUMEN

Este proyecto de investigación presenta el desarrollo de un sistema electrónico debido a que se identificó una problemática al momento de sensar la temperatura en recién nacidos de forma correcta, constante y cómoda, con el fin de evitar problemas de salud inmediatas y futuras en los recién nacidos a causa de una alta temperatura corporal no manejada como se debe. Por medio de una metodología de investigación aplicada se realiza el SISTEMA ELECTRÓNICO PARA MONITOREO Y ALERTA DE TEMPERATURA CORPORAL. Este sistema cuenta con un dispositivo central y dispositivo periférico, el dispositivo central cuenta con una pantalla µLCD y 4 botones para la interfaz usuario-máquina y será el encargado de procesar la información y alertar en caso de fiebre, mientras el dispositivo periférico tiene como tarea sensar la temperatura del recién nacido, procesarla y enviarla al dispositivo central cada que él lo requiera. Todo esto se logra partiendo de una investigación teórica inicial, un diseño del sistema, una implementación del sistema y por último las pruebas y resultados. Cabe resaltar que en la realización del hardware del dispositivo se usan microcontroladores de microchip (PIC) para el procesamiento, dispositivos de radiofrecuencia como XBEE, GPRS para la comunicación y el envío de SMS respectivamente, también se hace uso del sensor de temperatura TMP102, una pantalla µ-LCD a color, entre otros. La parte del software fue realizada con la IDE PIC C COMPILER para los PIC usando lenguaje C, la IDE X-CTU para configurar los módulos XBEE y la IDE de 4D SYSTEMS para la programación de la pantalla µ-LCD. Se realiza la parte de pruebas del sistemas completo, la comunicación inalámbrica entre el dispositivo central y periférico, la alerta de temperatura en caso de fiebre, él envió de SMS por parte del dispositivo a un número ingresado por el usuario y una de las más importantes la cual consistió en comparar el dato de temperatura del dispositivo con un termómetro digital genérico.

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1. INTRODUCCIÓN

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se conoce la incapacidad de los bebés para poder comunicar los diferentes síntomas que pueden llegar a sufrir en su etapa de crecimiento, mientras adquieren la habilidad de comunicarse; algunos de estos síntomas son el aumento de temperatura, dolores, enfermedades, infecciones, baja capacidad respiratoria, entre otros. Se observa que el único medio de comunicación que poseen los bebés son el llanto o sus cambios de comportamiento habitual, generando una constante incertidumbre en los encargados de éstos, debido a que si los bebés no están siendo constantemente monitoreados y cuidados las 24 horas del día, en cualquier momento puede presentar una sintomatología de cuidado, la cual pueda ser que indique que el bebé está enfermo o presente alguna enfermedad y éste por un posible descuido se puede poner en riesgo generando posibles problemas futuros. En coherencia con lo anterior se hace importante monitorear constantemente el aumento de temperatura de los bebés, debido a que la misma puede ser muy variable y subir en cualquier hora del día, generando una preocupación constante a los encargados. Según el estudio (Figueroa et al, 2012), se ha encontrado que “La fiebre es uno de los principales motivos de consulta médica en la edad pediátrica. Por falta de información algunos padres pueden padecer de fobia a la fiebre. Esta se caracteriza por miedo irracional y exagerado frente a la fiebre, asociado a creencias erróneas sobre su origen y desenlace, llevándolos a asumir conductas inapropiadas para detectar y manejar los episodios febriles en el hogar.” Éste mismo estudio revela que en la ciudad de Cali, de 202 madres encuestadas, el 87%

de estas madres hace el uso de la palpación para determinar el grado de temperatura

de su bebe y el 65% demuestra que su mayor preocupación es el riesgo de convulsiones

en caso de no controlar la fiebre.

El mismo estudio indica que el 79% de los casos de las madres aceptaron sentir miedo de la fiebre junto con ansiedad, generando en muchos casos falsas alarmas debido a que su método de sensado de la temperatura, el cual generalmente es la palpación en diferentes partes del cuerpo como cuello, pecho y frente, no es muy eficaz. La fobia a la fiebre por parte de los padres se puede caracterizar por miedo irracional y exagerado llevándolos a asumir conductas inapropiadas. De acuerdo al estudio se evidencia las diferentes problemáticas que viven los padres cuando sus bebés presentan síntomas de fiebre, las problemática con la que se encuentran es la de no tener un método eficaz, confiable y lo suficientemente práctico

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para la medición de la temperatura corporal en sus bebés, agravando el hecho de que los bebés aun no desarrollan la capacidad de expresión verbal, y los métodos para expresar los síntomas de enfermedades son el cuerpo, cuando expresan cambios de actitud o cuando lloran en algunos casos. El bebé y su sistema inmune no está adaptado al nuevo medio ambiente en el que se encuentra por lo tanto debe de tenerse un cuidado y un seguimiento especial en caso de fiebre debido a que esta puede o no presentarse múltiples veces en el mismo día generando incertidumbre y preocupación en el encargado generándole desvelo debido a que las formas que existen para la toma de temperatura corporal requieren de una o más acciones físicas de parte del encargado cada que quiera realizar una toma de la temperatura del bebé. Esta problemática lleva a realizarse la pregunta de investigación ¿Cómo comunicar el aumento de temperatura corporal a una unidad remota de forma cómoda y confiable? 1.2 JUSTIFICACIÓN

El estudio de (Figueroa et al, 2012) indica que existen dos lugares eficaces para medir la temperatura en los bebés con termómetro, ya sea en el recto o la axila, pero según el estudio, 87% de la madres hace uso de la palpación la cual consiste en poner una mano ya sea en el cuello, frente o pecho del bebé, seguido en frecuencia por el termómetro como se ve en la Tabla 1.

Tabla 1. Métodos utilizados por las madres

Método N=202 %

Palpación 175 87%

Termómetro 108 54%

Comportamientos 83 41%

Inspección 72 36%

(Fabio Nelson Figueroa, 2012)

“En los bebés recién nacidos y hasta los tres meses de edad, la fiebre puede ser el primer y único signo de una infección grave y el bebé debe ser llevado inmediatamente al médico”. (Children, 2009) También se encuentra que la fiebre generalmente se asocia a otros tipos de virus siendo esta la única alerta para proteger al bebé de posibles futuras complicaciones o enfermedades, las cuales requieran un tratamiento que requiera de más cuidado y pueda ser más riesgoso para el bebé. De acuerdo a las investigaciones de (Children, 2009), la fiebre se asocia con enfermedades comunes como los resfriados, el dolor de garganta o las infecciones de oído, pero a veces puede ser signo de algo más serio.

27

Debido a esto se encuentra la necesidad de informarle a una unidad remota de forma constante y de manera correcta cual es la temperatura corporal, pues si la fiebre aumenta y no se tiene un cuidado adecuado puede llegar a causar problemas severos en los seres humanos, como convulsiones, daños del sistema nervioso central, también puede agravar la inestabilidad metabólica y según los estudios realizados por (Herrera, 1998), los más afectados por este tipo de alerta son los bebés. 1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo general

Diseñar e implementar un dispositivo electrónico que permita monitorear la

temperatura corporal de manera práctica y cómoda, informándole a una unidad remota

en caso de un aumento de temperatura.

1.3.2 Objetivos específicos

Obtener un estado del arte de la implementación de sistemas de monitoreo y

alerta de temperatura corporal.

Diseñar la arquitectura del sistema embebido para el monitoreo y alerta de la

temperatura del ser humano.

Implementar el sistema para el monitoreo y alerta de la temperatura acorde a la

arquitectura diseñada.

Realizar pruebas de funcionamiento correspondientes al sistema implementado

y obtener métricas de rendimiento.

Realizar la divulgación de los resultados obtenidos, parciales y finales, en el

desarrollo del proyecto de la forma que sea más conveniente.

1.4 CONTRIBUCIONES

Gran parte del proyecto pretende impactar en ámbitos como son la salud, especialmente en la pediatría, pues por medio de este trabajo se busca lograr un control de la temperatura de forma eficiente y precisa en los recién nacidos debido a que estos

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no han desarrollado su habilidad para comunicarse y su único medio de comunicación en muchos casos es el llanto o cambio de comportamiento. Logrando lo anterior se genera tranquilidad en los padres al tener un mayor control de la temperatura corporal en sus bebés, debido a que estos podrán conocer esta y podrán evitarse posibles agravantes donde no se tuviera el cuidado necesario de este. Se pretende dar tranquilidad a los padres de acuerdo a lo que se refiere a comunicar de

manera sencilla una de las sintomatologías más comunes en los bebés como lo es el

aumento de temperatura, evitando así que los bebés sufran una enfermedad o patología

por los efectos de la fiebre por desconocimiento o falta de medición de esta.

1.5 ORGANIZACIÓN DEL INFORME

El capítulo 2 contiene la información sobre la termorregulación en el ser humano en

específico en los bebés, teniendo en cuenta los conceptos asociados a la fiebre y sus

problemas asociados; dicha información es de vital importancia para el diseño e

implementación del dispositivo.

El capítulo 3 está conformado con información de algunos artículos comerciales para la

medición de temperatura y también contiene investigaciones relacionadas sobre

monitoreo de temperatura.

El capítulo 4 describe los dispositivos, la estandarización de estos y el diseño empleado

para la realización del proyecto.

El capítulo 5 comprende la implementación del proyecto, haciendo uso del diseño y el

marco teórico descritos en los capítulos anteriores.

El capítulo 6 muestra la realización de pruebas y la generación de resultados los cuales

dan muestra del comportamiento del dispositivo.

El capítulo 7 está compuesto por las conclusiones obtenidas al analizar las pruebas y

propone posibles trabajos futuros.

29

2. TERMORREGULACIÓN Y MEDICIÓN DE TEMPERATURA CORPORAL

2.1 TERMORREGULACIÓN EN EL SER HUMANO

Según (RAE, 2013) “La temperatura es considerada una magnitud física que expresa el

grado o nivel de calor de los cuerpos o del ambiente y su unidad en el Sistema

Internacional es el Kelvin (K).” En cuanto a medición de temperatura corporal suele

medirse en grados Celsius (°C), o en grados Fahrenheit (°F).

La temperatura corporal es la resultante de un balance entre la producción y la eliminación de calor. El ser humano, como otros animales homeotérmicos1, es capaz de mantener su temperatura en unos márgenes muy estrechos, independientemente de los cambios ambientales. El centro encargado del control térmico se encuentra en grupos neuronales del núcleo preóptico del hipotálamo anterior, que reciben información de los receptores térmicos cutáneos, de los situados en grandes vasos, vísceras abdominales y médula espinal, y de la sangre que perfunde2 el hipotálamo. Cuando aumenta la temperatura central, el centro termorregulador activa fibras eferentes del sistema nervioso autónomo que aumentan la pérdida de calor al producir vasodilatación cutánea (convección) y aumento de la sudoración (evaporación). (Palacios, 2000). El hipotálamo reacciona ante los descensos de temperatura disminuyendo la pérdida de calor mediante vasoconstricción cutánea y disminución de la producción de sudor; además, puede incrementar la producción de calor intensificando la actividad muscular (aumento del tono y/o escalofríos). El hipotálamo envía otras señales a la corteza cerebral, que ponen en marcha respuestas conductuales complejas, como lo son los diferentes mecanismos empleados para ganar o perder calor, dependiendo de la situación a la cual se encuentre expuesto, siempre buscando la estabilidad térmica. (Palacios, 2000). Los seres humanos tienen un metabolismo endotérmico el cual tiene mecanismos de

regulación autónomos, los cuales aseguran que la temperatura en el núcleo del cuerpo

y los órganos vitales como: el cerebro, corazón, hígado y el riñón, se mantengan en torno

a 36.7°C con variaciones de ±0.5°C. El hipotálamo posterior funciona como un centro

de regulación de la temperatura, recibe su información de los receptores de

temperatura periférica y central. Los receptores de frío se encuentran ubicados en la

piel y la médula espinal y los receptores de calor se encuentran ubicados en los órganos

abdominales. En el hipotálamo la temperatura normal del cuerpo central se almacena

1 La homeotermia es la capacidad para regular la temperatura del cuerpo manteniéndola constante 2 Introducir lenta y continuamente un líquido, como la sangre

30

aproximadamente en 36.7°C. Las divergencias entre esa temperatura conjunto y

cambios periféricos son regulados desde esa ubicación; por ejemplo, cuando hace frío

se produce un aumento de la tasa metabólica; con el propósito de mantener el cerebro

y por consiguiente la temperatura central corporal estable. (Gunga, 2012).

Cuando hace calor en el medio ambiente, por ejemplo 35°C, la piel del cuerpo está cerca

de reflejar la temperatura del núcleo. En contraste en entornos más fríos, por ejemplo

20°C la piel del cuerpo se encontrará más fría que dicha temperatura, de esta manera

la medición externa de la temperatura del núcleo está sesgada.

Según (Gunga, 2012), la medición de temperatura en la cabeza y particularmente el

cerebro parece reflejar mejor la temperatura central del cuerpo real, debido a que el

centro de regulación de la temperatura el hipotálamo, se encuentra ubicado en este.

En la investigación realizada por (Gunga, 2012) se encontró una conexión anatómica

importante entre el cerebro y la piel, las cuales a través de venas emisoras, contribuyen

a aportar el acceso a la temperatura del cerebro y el núcleo, como se puede ver en la

Figura 1.

Figura 1. Venas emisoras

(Gunga, 2012)

Esta red de venas, que sólo se encuentran en el cráneo de los seres humanos, se

encuentra implicada en la regulación de la temperatura del cerebro. Estos vasos se han

originado y aún más, desarrollado como una función del volumen del cerebro y el

aumento de una mayor rotación de la energía junto con la necesidad de eliminar calor

para mantener constante la temperatura del cerebro. (Gunga, 2012).

31

2.2 TIPOS DE GANANCIA O PÉRDIDA DE CALOR

La Figura 2 muestra los tipos de ganancia o pérdida de calor en el ser humano, los cuales

son: conducción, radiación, convección, evaporación.

Figura 2. Tipos de ganancia o pérdida de calor en el ser humano

(Egan, 2006)

2.2.1 Conducción

Según (Egan, 2006) en los bebés, la conducción es considerada como el desplazamiento de calor a través de dos cuerpos con diferente temperatura que están en contacto, y esta se puede producir por:

Pesar a un bebé en una balanza fría.

Usar el estetoscopio frío.

Tocar a un bebé con las manos frías.

Usar gel para realizar ecocardiogramas.

Cuando se aplican antisépticos antes de la cirugías.

El contacto piel a piel de la madre con el recién nacido.

2.2.2 Convección

Según (Egan, 2006) la convección corresponde a la transferencia de calor entre un cuerpo sólido y uno líquido o gaseoso. Depende de la velocidad y del flujo. Las pérdidas de calor por convección se producen principalmente cuando una corriente de aire o una superficie húmeda están en contacto con la piel.

32

2.2.3 Radiación

La radiación según (Egan, 2006) consiste en la transferencia de calor entre dos superficies sólidas que no están en contacto. Se relaciona con el gradiente de temperatura entre las superficies y la distancia que hay entre ambos. 2.2.4 Evaporación

De acuerdo a (Egan, 2006) la evaporación es la pérdida de calor por el gasto energético del paso del agua a vapor de agua. Está relacionada con la superficie del prematuro, la presión de vapor y la velocidad del aire. 2.3 TEMPERATURA EN LOS NEONATOS

La determinación de una temperatura normal del cuerpo en él bebe es difícil, ya que

esto dependerá de dónde, cómo y la hora del día en la que es medida. La temperatura

dentro de los tejidos del cuerpo varían con la tasa metabólica y no existe tal cosa como

una sola temperatura corporal central. Aunque la temperatura normal para los recién

nacidos no se ha establecido claramente, en la Tabla 2 se encuentran unos rangos de

temperatura publicados para los niños (Lyon, 2011).

Tabla 2. Rango de temperatura normal para los bebes

Tipo °C

Axilar 35.6 - 37

Rectal 36.5 – 37.5

(Lyon, 2007)

Ha sugerido (Lyon, 2011) que en lactantes al nacer con muy bajo peso la temperatura

del núcleo es de 36.7°C y 37.3°C y la diferencia de temperatura piel versos la

temperatura del núcleo fluctúa menos de 0.2°C o 0.3°C cada hora. Un bebé puede gastar

una gran cantidad de energía para mantener una temperatura central normal. El bebé

prematuro se encuentra en mayor riesgo para mantener el rango de temperatura neutra

NTR debido a que el rango de temperatura neutra es más estrecho comparado con el de

los bebés nacidos a término. A pesar de una temperatura normal aparente, el bebé

puede ser térmicamente estresado creando un mayor riesgo de resultado adverso.

De acuerdo con (Ventura, 2001), se encuentra que a comienzos del siglo XX los bebés

prematuros de menos de 1.5Kg que se enfriaban tenían una mortalidad

significativamente alta.

33

2.4 MEDICIÓN DE TEMPERATURA EN EL CUERPO HUMANO

Según (Paguay, 2013) existen 4 partes del cuerpo humano en las que normalmente se

puede medir la temperatura, las cuales son:

La boca

La axila

El recto

El oído

La boca y el recto son los lugares donde se puede tener una idea más precisa de la

temperatura real del organismo, en general la temperatura rectal suele ser mayor 0.5°C

mayor que la oral y, esta 0.5°C mayor que la axilar. (Dorta, 2011)

La temperatura corporal normal de los seres humanos varía entre los 36.5°C -37.5°C cabe aclarar que estos rangos se refieren a la temperatura corporal mas no a la temperatura de los órganos, como se explicó anteriormente. En general se habla de:

Hipotermia, cuando la temperatura corporal es inferior a los 36°C.

Febrícula, cuando la temperatura es de 37.1°C -37.9°C durante 24 horas.

Hipertermia o fiebre, cuando la temperatura es igual o superior a 38°C.

Se encontró en la investigación realizada por (Dorta, 2011) que existen diversos factores

que pueden afectar la temperatura corporal, por lo tanto estos deben ser tomados en

cuenta al realizar la medición:

La edad. El recién nacido presenta problemas de regulación de la temperatura

debido a su inmadurez, de tal modo que le afectan mucho los cambios

externos. En el anciano la temperatura corporal suele estar disminuida (36oC).

La hora del día. A lo largo de la jornada las variaciones de la temperatura suelen

ser inferiores a 1.5°C. La temperatura máxima del organismo se alcanza entre

las 18:00 y las 22:00 horas y la mínima entre las 2:00 y las 4:00 horas. Este ritmo

circadiano es muy constante y se mantiene incluso en los pacientes febriles.

El sexo. En la segunda mitad del ciclo menstrual, desde la ovulación hasta la

menstruación, la temperatura se puede elevar entre 0.3°C-0.5°C.

El ejercicio físico. La actividad muscular incrementa transitoriamente la

temperatura corporal.

El estrés. Las emociones intensas como el enojo o la ira activan el sistema

nervioso autónomo, pudiendo aumentar la temperatura.

34

Tratamientos farmacológicos. Existe la posibilidad de un aumento de

temperatura ya que la medicina puede ser considera por el organismo como una

bacteria o enfermedad.

Las enfermedades. En general las bacterias y enfermedades se desarrollan en

torno a la temperatura normal del cuerpo, debido a esto se produce un

incremento de temperatura como mecanismo de defensa para evitar el

desarrollo de esta.

Otros. La ingesta reciente de alimentos calientes o fríos, el haberse fumado un

cigarrillo, la aplicación de un enema y la humedad de la axila o su fricción (por el

ejemplo al secarla), pueden afectar el valor de la temperatura oral, rectal y axilar

respectivamente, por lo que se han de esperar unos 15 minutos antes de tomar

la constante. Si la axila está húmeda, se procederá a secarla mediante toques.

También influye la temperatura ambiente y la ropa que se lleve puesta.

De acuerdo a la investigación realizada por (Herrera, 1998), “Se recomienda pues, tomar la temperatura rectal preferentemente durante 1 minuto antes de hacer la lectura. Si ésta se hace a partir de la temperatura oral, se debe mantener el termómetro al menos 2 minutos en la cavidad oral y no menos de 3 minutos si es axilar.” 2.4.1 Temperatura rectal

Está indicada en los niños menores de 6 años y en los enfermos inconscientes o

confusos. No se recomienda este tipo de medición de temperatura a pacientes que

sufran de trastornos rectales como cirugías en extremidades inferiores (Dorta, 2011). En

la Figura 3 se puede observar cómo se realiza la toma de temperatura en el recto.

Figura 3. Medición de temperatura en el recto

(UAL, 2014)

35

2.4.2 Temperatura oral

Es la forma de medición más utilizada ya que generalmente no provoca algún tipo de

incomodidad moral al paciente; de igual manera es muy fiable y fácil de aplicar. La

desventaja es la posible intoxicación por mercurio si el termómetro se rompe y este

entra en la cavidad oral, en la Figura 4 se observa cómo medir la temperatura oral.

(Paguay, 2013)

2.4.3 Temperatura axilar

Este es una de las formas de medición de temperatura más cómoda, con la cual el

paciente no tiene ningún compromiso moral. La única desventaja frente a las demás

formas de medir la temperatura es que normalmente tiene 0.1°C de error por lo cual no

es tan fiable respecto a las otras (Paguay, 2013). En la Figura 5 se observa la forma de

medir la temperatura en la axila.

Figura 4. Medición de temperatura oral

(Jaramillo, 2014)

36

Figura 5. Medición de temperatura en la axila

(UAL, 2014)

2.4.4 Temperatura en el oído

De acuerdo a (Paguay, 2013) la medición de temperatura en el oído no es muy utilizada

en la mayoría de los casos. También estudios realizados por (Rodríguez et al, 2002)

revelan que la medición en el oído derecho es de 37°C y en el oído izquierdo es de

37.08°C demostrando que se obtuvo diferencia estadísticamente significativa entre las

distintas lecturas, se concluyó que la temperatura timpánica es de fácil aplicación,

segura e higiénica, sin complicaciones de interés. En la Figura 6 se puede observar cómo

medir la temperatura en el oído.

Figura 6. Medición de temperatura en el oído

(Crecerfeliz, 2014)

37

2.5 REACCIONES ASOCIADAS A LA TEMPERATURA

Según (Paguay, 2013), la temperatura en los seres humanos, puede variar según la edad,

y se clasifica como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Temperatura central para las diferentes edades

Edad Temperatura (°C)

Recién nacido 36.1 – 37.7

Lactante 37.2

Niños de 2 a 8 años 37.0

Adulto 36.0 – 37.0

(Paguay, 2013)

Dependiendo de la temperatura corporal, el ser humano puede sufrir de hipotermia,

febrícula, fiebre o hipertermia.

2.5.1 Hipotermia

Se denomina hipotermia cuando el cambio de temperatura corporal de un ser humano

se encuentra por debajo de los 36°C, esto sucede cuando el hipotálamo pierde su

función de regulación, debido a diferentes trastornos los cuales pueden ser ambientales

o de salud; por ejemplo cuando el cuerpo humano es expuesto a temperaturas

relativamente bajas y prolongadas produciendo la paralización de los músculos en el

cuerpo, somnolencia y por último el estado de coma; lo que inhabilita los órganos

internos del cuerpo y el sistema nervioso central. (Paguay, 2013)

Según (Cardona, 2011) la hipotermia ocurre cuando el cuerpo pierde más calor del que

puede generar y generalmente es causada por una prolongada exposición al frio.

Entre las causas comunes de la hipotermia se puede encontrar:

Permanecer al aire libre durante el invierno sin protegerse del frio.

Caer de una embarcación en aguas frías.

Usar ropas húmedas por mucho tiempo cuando hay viento o hace

mucho frio

Hacer esfuerzos agotadores o no ingerir alimentos o bebidas

suficientes en climas fríos.

38

A medida que las personas desarrollan hipotermia, sus habilidades para pensar y

moverse generalmente se van perdiendo lentamente; es posible que sean inconscientes

de la necesidad de tratamiento debido a la misma. (Cardona, 2011)

Entre los principales síntomas de la hipotermia se puede encontrar:

Somnolencia

Debilidad y perdida de la coordinación

Piel pálida y fría

Confusión

Temblor incontrolable (si la temperatura es extremadamente baja el

temblor puede cesar)

Frecuencia cardíaca y respiratoria lenta.

Si la hipotermia no se es tratada oportunamente, se puede presentar letargo, paro

cardiaco, shock y coma. La hipotermia puede ser mortal (Cardona, 2011).

2.5.2 Febrícula

Según (Quees.la, 2014) el diccionario Mosby- Medicina, Enfermería y Ciencias de la

Salud, define la febrícula como temperatura superior a 37°C pero inferior a 38°C,

durante 24 horas.

Su aparición indica síntoma de una enfermedad. En un gran porcentaje: infecciosa,

producida por virus o bacterias, pero también puede aparecer por una patología del

sistema inmunológico.

Según (Cardona, 2011) la febrícula es cuando la temperatura corporal se mantiene entre

37.1°C hasta 37.9°C, si la temperatura se encuentra por fuera de este valor no se

considera febrícula.

2.5.3 Fiebre

Según el diccionario médico redactado por (Castro, 2013), la fiebre es el síndrome complejo caracterizado por un aumento de la temperatura corporal, el cual está acompañado por un incremento de la frecuencia respiratoria y cardiaca, malestar general y una disminución de la producción de orina.

39

“El desequilibrio en la termorregulación del organismo y el consiguiente aumento de la temperatura puede ser el resultado de infecciones, lesiones de los centros nerviosos, enfermedades endocrinas o hemáticas, deshidrataciones, intoxicaciones, etcétera. Estas situaciones son capaces de inducir a la liberación de una sustancia contenida en los leucocitos (pirógeno endógeno) que altera los mecanismos de regulación hipotalámica produciendo un aumento de la temperatura corporal.” (Castro, 2013) De acuerdo al mismo diccionario la fiebre puede evolucionar de diversos modos como:

Fiebre continua: cuando la temperatura mantiene oscilaciones inferiores a 1°C por varios días.

Fiebre remitente: cuando la temperatura mantiene oscilaciones superiores a 1°C por varios días.

Fiebre inversa: fiebre en la que la temperatura es más elevada por la mañana que por la tarde.

Fiebre ondulante: cuando la temperatura se eleva y baja gradualmente hasta alcanzar un valor estable, y vuelve a elevarse del mismo modo.

Fiebre intermitente: cuando existen períodos febriles intercalados con períodos de temperatura normal, como en el paludismo.

Fiebre recurrente: cuando los períodos febriles alternan con períodos sin fiebre.

Cabe resaltar del estudio que en los niños es frecuente que enfermedades poco graves provoquen temperaturas muy altas (39°C – 40°C), mientras que algunas enfermedades graves se pueden causar con fiebre baja. La gravedad de la fiebre alta son los síntomas que la acompañan: convulsiones, delirio, deshidratación, signos meníngeos, entre otros. Se considera fiebre al aumento de temperatura corporal, cuando la temperatura central

pasa los 37.9°C. La variación de temperatura se observan en la Tabla 4 (Paguay, 2013).

Tabla 4. Tipos de fiebre

Fiebre leve 38°C – 38.5°C

Fiebre moderada 38.5°C - 39°C

Fiebre alta 39°C - 41

(Paguay, 2013)

40

En la Tabla 5 se observa la clasificación de la temperatura recto vs axila:

Tabla 5. Clasificación de la fiebre

Temperatura rectal (°C) Temperatura axilar (°C)

Clasificación

Baja temperatura(Hipotermia) Menor de 35.5 Menor de 35

Temperatura normal 35.5 – 37.9 35 - 37.4

Fiebre baja 38 – 38.9 37.5 – 38.4

Fiebre alta 39 o más 38.5 o más

(Herrera, 1998)

Según (Cardona, 2011) el aumento de temperatura se debe a una regulación transitoria

por parte del centro regulador hipotalámico, el cual se encuentra funcionando

adecuadamente. No se considera una reacción negativa ya que forma parte de la

respuesta orgánica a la infección.

La función de la fiebre por lo general es evitar que los microorganismos (bacterias y

virus) que causan infecciones en seres humanos proliferen. La mayoría de las veces y

sobre todo en la infancia, la causa más frecuente son las infecciones las cuales crecen

mejor alrededor de los 37°C, la cual es la temperatura habitual de cuerpo humano. Por

lo tanto, elevar la temperatura unos grados le da cierta ventaja al cuerpo para

defenderse. La fiebre activa el sistema inmune para fabricar más glóbulos blancos,

anticuerpos y otros agentes que luchan contra la infección

Además de agentes infecciosos, existen múltiples causas que pueden producir fiebre,

tales como:

Emociones fuertes

Temperatura ambiente alta y húmeda.

Ropas gruesas o arropamiento excesivo

Golpes de calor o insolación

Después de realizar actividad física intensa

Vacunaciones

Intoxicaciones y otras enfermedades no infecciosas

Después de comer

En general se considera que la fiebre constituye un motivo de preocupación, según

(Cardona, 2011) se debe consultar con el médico en las siguientes situaciones:

En bebés hasta los 2 meses, cuando la temperatura rectal es de 38°C o superior.

41

En bebés con más de 2 meses cuando la temperatura rectal es de 38.8°C o

superior.

En bebés de 3 a 6 meses cuando la temperatura en la axila es de 38,3°C o

superior.

En bebés y niños hasta 2 años cuando la fiebre dure más de dos días.

De acuerdo a las investigaciones realizadas, se propone para este proyecto que se

produzca una alarma a partir de los 38°C ya que a partir de este valor se considera fiebre

baja; 0.5°C por encima de este valor o más, se recomienda consultar al médico para

bebes de 2 a 6 meses de edad, y para los bebes y niños de hasta dos años cuando dure

más de dos días y esta se encuentre entre 38°C hasta 39°C, si la fiebre es mayor a 39°C

en cualquier caso es necesario consultar al médico.

2.5.3.1 Principales causas de aparición de la fiebre en la edad pediátrica: Se puede

encontrar en el artículo de (Herrera, 1998), algunas de las principales causas de la

aparición de estados febriles en la edad pediátrica

Infecciones.

Vacunaciones (contra la tos ferina, gripe y sarampión).

Agentes biológicos (factor estimulador de colonias de granulocitos y macrófagos,

interferón, interleuquinas).

Daño histico (infartos, embolia pulmonar, traumatismos, inyecciones

intramusculares y quemaduras).

Patología neoplastica maligna (linfoma, neoplasias, metástasis, hepatoma).

Fármacos (fiebre medicamentosa, cocaína).

Desordenes inmunitarios (lupus eritematoso sistémico, conectivopatias, artritis

reumatoide).

Enfermedades inflamatorias

Granulomatosis

Enfermedades endocrinas (feocromocitoma, tirotoxicosis).

Trantornos familiar mediterránea

Fiebre ficticia (por manipulaciones intencionales del termómetro o inyección de

material pirogénico).

42

2.5.4 Hipertermia

Es el incremento de la temperatura corporal, cuando la respuesta en el hipotálamo no

es adecuada, o bien, la respuesta de este es inadecuada a la situación concreta, por lo

que se considera patológica en todo caso. Este ascenso de temperatura no regulado

puede provocar síndromes denominados menores o leves, y cuadros clínicos mayores

que pueden comprometer la vida del sujeto. A diferencia de la fiebre, la hipertermia no

es un mecanismo de defensa contra alguna enfermedad, es la respuesta inadecuada del

hipotálamo.

43

3. ESTADO DEL ARTE

Es necesario conocer el estado del arte en el cual se encuentra el proyecto, con el fin

de verificar la existencia de investigaciones relacionadas con el tema, o productos que

se encuentren actualmente en el mercado, obteniendo información relevante para

realizar el dispositivo.

3.1 SENSOR DE TEMPERATURA Y SISTEMA DE MONITOREO PARA INCUBADORA

NEONATAL

(Bernal, 2003) Diseña un sistema el cual reúne todas las alarmas que se presentan en

una incubadora en un solo punto, para que cualquier persona sin necesidad de ser

especializada en maternidad pueda saber de dónde proviene el problema. El dispositivo

contiene dos sensores de temperatura los cuales censan constantemente, fuera y

dentro de la incubadora, en caso que la temperatura se encuentre inferior a los 29°C o

superior a los 35°C se genera una alarma.

Esta investigación aporta al proyecto información útil como lo es la necesidad de

mantener la homotermia en un bebe, se observa que se miden variables ambientales,

mas no se sensa la temperatura corporal del bebe, lo cual nos da muestra de que el

proyecto podría ser útil para el control y monitoreo de estos.

3.2 SISTEMA DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA SIN CONTACTO CON EL PROCESO.

(Ángel Custodio, et all 2006) El propósito fundamental, fue desarrollar un sistema de

medición de temperatura que no tenga contacto con el proceso de interés, mediante el

uso de un sensor de temperatura infrarrojo.

Esta investigación aporta datos importantes sobre la medición de temperatura de

manera infrarroja lo cual puede representar una ventaja en cuanto a la comodidad que

el paciente experimente respecto a este, ya que la energía radiada y sus longitudes de

onda características dependen principalmente de la temperatura del cuerpo radiante.

La capacidad de medir temperatura mediante un equipo que no requiera contacto físico,

permite cuantificar la magnitud de algún problema sin interrumpir ninguna acción.

44

3.3 PIRÓMETRO A BAJA RADIACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA EN LA

FRENTE

De acuerdo a (Gianni Pezzotti, et all 2006). El instrumento se basa en una termopila

coste bajo como detector y sistema óptico. Está especialmente diseñado para medir la

temperatura de la frente de una persona. Es útil en aplicaciones como: Medición de la

temperatura de las personas en los aeropuertos (para evitar la contaminación con

enfermedades contagiosas infección) o aplicaciones en la medicina como el monitoreo

continuo de la temperatura de los pacientes en unidades de cuidados intensivos en los

hospitales.

Dicha investigación aporta al proyecto aspectos como lo son la viabilidad de un

dispositivo remoto para la medición de temperatura, como también la necesidad de

comercializar un dispositivo diferente para medir la temperatura en los seres humanos

diferentes a los que existen actualmente.

3.4 SISTEMA DE MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA EN INFANTES MEDIANTE

TRANSMISION INALÁMBRICA

(Del Valle Ayala Uzziel, et all, 2009) Diseñaron un prototipo el cual funciona como

termómetro digital con transmisión inalámbrica. Este consta de un sensor de

temperatura corporal la cual se transmite mediante un sistema de radiofrecuencia (RF)

para posteriormente desplegar la información en una pantalla de cristal líquido y en caso

de valores anormales activar una alerta sonora. Este prototipo funcionó correctamente

a una distancia máxima de 8 metros.

Esta publicación aporta al proyecto de manera significativa en varios aspectos

fundamentales, uno de ellos es la dificultad que representa realizar un dispositivo

ergonómico, el cual no sea incómodo para el paciente y el otro es tener en cuenta la

distancia eficaz que logran haciendo uso del rfRX0420 el cual es un dispositivo de

radiofrecuencia.

3.5 DESARROLLO DE PROTOTIPO EN PRENDA DE VESTIR PARA NIÑOS DE TEMPRANA

EDAD, CAPAZ DE MEDIR E INFORMAR LA TEMPERATURA A DISTANCIA

Según (Cardona, 2011) desarrollo una prenda de vestir niños, capaz de monitorear la

temperatura corporal e informar inalámbricamente a padres o representantes sobre el

estado del bebé.

45

Esta investigación aporta datos importantes sobre la temperatura normal del ser

humano y los rangos donde es necesario generar una alerta, también presenta la

respuesta del sensor utilizado el cual es un Lilipad de XBEE, arrojando como conclusión

que el sensor es poco estable ya que al enviar los datos, en ocasiones genera datos

erróneos, por ejemplo temperaturas por encima de los 41°C lo que imposibilita la

generación de un promedio con dichos datos.

3.6 DISPOSITIVOS COMERCIALES.

A continuación se muestran 3 dispositivos que existen actualmente relacionados con la

medición de temperatura.

3.6.1 Lunar Baby Thermometer

La idea se basa en un comportamiento común y natural de ubicar la mano en la frente para medir el calor interno de su cuerpo. Elimina la necesidad de insertar una herramienta externa mientras se mantiene en una posición fija.

Figura 7. Sensor de temperatura para la frente

(Desing, 2014)

3.6.2 ThermoDock

Este es un termómetro infrarrojo diseñado para usarse con el iPhone, iPod touch o iPad.

Este dispositivo permite guardar varios perfiles, en los cuales registra y almacena los

datos de temperatura, en caso de fiebre genera alerta.

46

Figura 8 Sensor de temperatura ThermoDock

(VitaDock, 2014)

3.6.2 AVENT Monitor para bebés DECT

Este sistema ofrece un sensor especial de temperatura que le indicará inmediatamente

si la habitación del bebé está demasiado cálida o fría a través de la pantalla digital de la

unidad para padres, también cuenta con audio, sensor de ruido y permite

intercomunicación.

Figura 9 Monitor AVENT para bebes

(philips, 2014)

47

4. DISEÑO ELECTRÓNICO

4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL

Previo al diseño electrónico se realizó una encuesta, la cual tuvo como fin determinar

qué tipo de diseño implementar. Se encuestó de forma aleatoria a 80 personas de la

ciudad de Cali para conocer mejor las percepciones y gustos de los usuarios con respecto

a la medición de la temperatura en los recién nacidos. Las preguntas realizadas en la

encuesta se encuentran, en el ANEXO D.

Por lo tanto para la realización de este se tuvo en cuenta las problemáticas encontradas

tanto en la investigación como en la encuesta realizada.

La primera es una problemática, la cual se plantea de qué manera se debe avisar

el aumento de temperatura al encargado sin incomodar al paciente ya que los

estados febriles pueden aparecer a cualquier hora del día.

La segunda es un requerimiento encontrado en la encuesta, debido a que el

77.5% de los padres encuestados prefieren que el dispositivo sea inalámbrico en

la Figura 10 se observan los resultados.

Figura 10. Grafica según encuesta (Dispositivo inalámbrico)

La tercera es una problemática, la cual plantea el cómo informarle a los padres

en todo momento del día, debido a que los padres no se encuentran con sus hijos

las 24 horas del día.

48

El cuarto es un requerimiento encontrado por la encuesta, la mayoría de los

encuestados prefieren que el sensor no sea incómodo para su bebé y de fácil uso

a diferencia de termómetros de mercurio y de oído.

Se plantea una interfaz gráfica para que el usuario tenga comodidad al

interactuar con el dispositivo.

De acuerdo a todo lo anterior se toma la determinación de diseñar el dispositivo de la

siguiente manera, se divide en dos partes: la primera se llama dispositivo periférico, es

la encargada de realizar la toma de temperatura corporal, por lo tanto este contiene el

sensor de temperatura y un módulo inalámbrico para transmitir dicho dato; la segunda

parte recibe el nombre de dispositivo central, el cual es el encargado de recibir el dato

de temperatura, el cual es enviado a la pantalla para que este pueda ser visualizado,

además este dispositivo debe registrar las configuraciones realizadas por el usuario y

realizar el control de estas, para llevar a cabo las acciones requeridas.

Figura 11. Esquema general del proyecto

4.2 DISPOSITIVO CENTRAL

Este dispositivo se encarga de procesar la información que le envía el periférico, esta

información contiene el dato de temperatura corporal; de acuerdo a los valores que

tome este dato, el dispositivo está en capacidad de decidir si es necesario generar una

alerta cuando la temperatura corporal indica estado febril; además de la alerta el

dispositivo cuenta con la opción de enviar un SMS, esta opción debe ser activada y

49

configurada por el encargado, también se podrá visualizar la temperatura en el

momento en que el encargado lo requiera, este podrá elegir cada cuanto quiere que sea

monitoreada la temperatura de forma automática. En la Figura 12 se puede observar el

esquema del dispositivo central.

Figura 12. Esquema del dispositivo central

El dispositivo central cuenta con 4 secciones las cuales son necesarias para realizar las

acciones descritas anteriormente, las secciones con las que cuenta son las siguientes:

Sección de potencia.

Sección de comunicación.

Sección de procesamiento.

Sección de interfaz usuario máquina.

Una vez realizadas las secciones anteriores, es posible diseñar el esquemático el cual es

necesario para la posterior implementación.

4.2.1 Sección de comunicación

Para realiza el dispositivo de acuerdo a los requerimientos, éste consta de tres tipos de

comunicaciones: una es la comunicación local para que el microcontrolador pueda

controlar los diferentes módulos, la cual se realiza a través de la UART, la otra es una

comunicación por radio frecuencia entre los XBEE en una banda predeterminada usando

la topología punto a punto, la cual es utilizada para comunicarse con el periférico y por

último el dispositivo cuenta con comunicación SMS (Short Message Service) para enviar

mensajes de texto a un número predeterminado. En la Figura 13 se muestra el esquema

de comunicaciones utilizado.

50

Figura 13. Esquema de comunicaciones

4.2.1.1 Comunicación UART: UART es el acrónimo de Universal Asinchronous Receiver-Trasmitter, este tiene la misión principal de convertir los datos recibidos en formato paralelo a un formato serie, que será utilizado en la transmisión hacia el exterior y también realiza el proceso contrario, es decir transforma los datos serie recibidos del exterior, en un formato paralelo entendible. La UART es programable debido a que pueden establecerse las condiciones que se utilizaran para la transmisión, como velocidad, paridad, longitud y bits de parada, el único dato que es obligatorio es el bit de Start o bit de arranque (Wayne, 2003). Para dicha comunicación son necesarios 3 pines, uno a través el cual se envía la información (TX), otro a través del cual se recibe (RX) y el otro es la referencia de voltaje (GND). En la Figura 14 se puede observar la distribución de bits que usa el protocolo UART para el envío de mensajes. Figura 14. Grafica UART

(Berkeley, 2014)

El microcontrolador se comunica con tres módulos a través de la UART, los cuales son el

módulo XBEE, la pantalla y el GPRS.

51

El microcontrolador se comunica con el XBEE para enviar un carácter al dispositivo

periférico, este lo recibe con otro XBEE y lo interpreta como un bit de start, a partir de

ese momento el periférico retorna de manera inalámbrica el dato de temperatura al

dispositivo central. Una vez es procesado se hace uso de una UART VIRTUAL definida

por programación, esta se comunica con la pantalla indicándole que debe mostrar el

dato de temperatura, solo si el dato de temperatura es mayor a 38°C y el SMS se

encuentra activo se hace uso de una segunda UART VIRTUAL la cual se comunica con el

GPRS logrando que este envié el mensaje de texto al número ingresado en el dispositivo

central. En la Figura 15 se puede observar el esquema de comunicación de la UART

utilizado.

Figura 15. Esquema comunicación UART

4.2.1.2 Comunicación Inalámbrica: Con el fin de no incomodar al paciente al generar

una alerta, el dispositivo central debe estar lejos del periférico, pero estos deben

comunicarse entre ellos, de ahí nace la necesidad de encontrar una comunicación

inalámbrica que no genere costo. Actualmente las más utilizadas son Bluetooth, ZigBee

y Wifi, como los dispositivos son inalámbricos y depende de una batería se requiere que

el tipo de comunicación escogida presente el menor consumo posible para asegurar una

mayor duración de dicha batería. Otro de los criterios importantes es la distancia que

pueda ofrecer dicha comunicación.

52

Tabla 6. Cuadro comparativo comunicación inalámbrica

ZigBee Bluetooth Wifi

Transmitiendo 45mA 40mA 275mA

En Reposo 0.5µA 0.2mA 12mA

De acuerdo a la tabla anterior se descarta el uso del Wifi por su alto consumo de

corriente, el Bluetooth no se descarta aún del todo debido a que sus consumos son

cercanos por lo tanto se indagará, para elegir entre el ZigBee o el Bluetooth.

ZigBee fue diseñado para el control y automatización a bajo costo de operación de

sistemas electrónicos, mientras Bluetooth fue diseñado para reemplazar cables y

realizar conectividad en dispositivos como celulares y portátiles. ZigBee tiene un

distancia promedio de comunicación de 120-1600 metros, mientras los Bluetooth la

distancia promedio es de tan solo 20 hasta 120 metros. El ZigBee utiliza la banda ISM la

cual es una banda reservada internacionalmente para uso no comercial de radio

frecuencia electromagnética, en áreas industriales, científicas y médicas; en concreto,

868 MHz en Europa, 915 en Estados Unidos y 2,4 GHz en todo el mundo. (Adams, 2006).

Teniendo en cuenta todas las ventajas anteriores se toman la decisión de utilizar ZigBee.

Estos módulos son como se ven en la Figura 16, hacen uso de la comunicación

inalámbrica y fueron diseñados para cumplir con los estándares IEEE 802.15.4, además

de ser diseñados para ser de bajo costo y bajo consumo de energía. Tienen la ventaja y

el reconocimiento de ser fiables en el momento de la entrega de datos. Este módulo usa

la técnica de modulación QPSK (MaxStream, 2007).

Dichos módulos tienen dos formas de comunicación transmisión serial trasparente

modo AT y el modo API el cual provee muchas ventajas, los XBEE pueden comunicarse

en arquitectura punto a punto, punto a multipunto, o en una red mesh.

Figura 16. Modulo inalámbrico XBEE S2

(MaxStream, 2007)

http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ISM

53

Rendimiento.

Tabla 7. Rendimiento del XBEE S2

Rendimiento XBEE S2

Interiores/Urbano 30-45 m

Exteriores/vista recta 100-125 m

Salida de potencia 1mW (0dBm)

RF data rate 250,000 bps

Data rate con la interfaz serial 1200 - 115200 bps

Sensibilidad del receptor3 -92 dBm (1% packet error rate)

(MaxStream, 2007)

Requisitos de alimentación.

Tabla 8. Requisitos de alimentación del XBEE S2

Requisito XBEE S2

Voltaje de alimentación 2.8 – 3.4 V

Corriente para transmisión 45mA (@ 3.3 V)

Corriente en reposo < 10 µA

(MaxStream, 2007)

Especificaciones generales.

Tabla 9. Especificaciones generales del XBEE S2

Generales XBEE S2

Frecuencia de operación ISM 2.4 GHz4

Dimensiones 2.438cm x 2.761cm

Temperatura de trabajo -40 to 85º C

Antena Chip

(MaxStream, 2007)

3 Mínima magnitud en la señal de entrada requerida para producir una determinada magnitud en la señal de salida 4 Banda ISM (Industrial, Scientific and Medical)

54

Pines de configuración.

Tabla 10. Pines de Configuración XBEE S2

Pin # Nombre Dirección Descripción

1 VCC - Voltaje de alimentación

2 DOUT Salida Dato de salida UART

3 DIN/CONFIG Entrada Dato de entrada UART

4 DO8* Salida Salida digital de 8

5 RESET Entrada (Pulso por lo menos de 200nS)

6 PWM0/ RSSI

Salida Salida de PWM0/ RX Indicador de cobertura

7 PWM1 Salida Salida de PWM1

8 Reservado No conectar No conectar

9 DTR/SLEEP_RQ/ DI8 Entrada Para el control del Sleep o entrada digital de 8

10 GND - Tierra

11 AD4/DIO4 Entrada – Salida

Entrada análoga 4 o Digital I/O 4

12 CTS/DIO7 Entrada – Salida

0 para enviar un control o Digital I/O 7

13 ON/SLEEP Salida Indica si está en modo ON o modo Sleep

14 VREF Entrada Voltaje de referencia para conversor A/D

15 Associate/AD5/DIO5 Entrada - Salida Indicador Asociado, entrada análoga 5 o Digital I/O 5

16 RTS/ AD6/DIO6

Entrada - Salida Solicitud para envió de control, Entrada análoga 6 o Digital I/O 6

17 AD3 / DIO3 Entrada - Salida Entrada análoga 3 o Digital I/O 3




(MaxStream, 2007)

El dispositivo central se comunica con el periférico a través del XBEE los cuales poseen

una conexión punto a punto. El XBEE que se encuentra en el dispositivo central está

configurado como maestro y el XBEE que se encuentra en el periférico es configurado

como esclavo. Las configuraciones se realizaron a través del computador usando el

programa X-CTU, para poder conectarse a dicho programa es necesario el adaptador

XBEE EXPLORER USB el cual se ve en la Figura 17.

55

Figura 17. Programado XBEE

(XBEE, 2014)

4.2.1.3 Comunicación SMS (Short Message Service): Es un servicio de las

comunicaciones móviles aceptado globalmente la cual permite la transmisión de

mensajes alfanuméricos entre un celular y un sistema externo, usualmente por estándar

los SMS están restringidos a 160 caracteres, pero los nuevos teléfonos móviles están

habilitados para que puedan enviar hasta 12 mensajes de texto juntos, dando un total

de 1800 caracteres.

Una de las ventajas de este protocolo es que el que envía el mensaje tiene la certeza de

cuando llega su mensaje, incluso si el celular se encuentra apagado, este le avisa que su

mensaje se encuentra pendiente, pero una vez se encienda dicho celular se le notifica a

la persona que su mensaje ahora si ha llegado a su destinatario. (Frehner, 2007).

Para brindar mayor comodidad y seguridad a los padres, el dispositivo central cuenta

con un módulo GPRS el cual cumple el propósito de enviar un mensaje de texto corto al

celular ingresado en dicho dispositivo. Se seleccionó el módulo GPRS M95 por varias

ventajas, una de ellas y la más importante se encontraba disponible en Colombia, otra

de sus ventajas es que su programación se realiza por comandos AT, además existe

bastante información detallada de cómo configurarlo y usarlo, una de sus mejores

prestaciones es que es quad-band lo que significa que es compatible con todos los

operadores de telefonía que funcionen dentro de las siguientes frecuencias

(GSM850MHz, GSM900MHz, DCS1800MHz y PCS1900MHz), las cuales son las que se

utilizan en Colombia, cuenta con las siguientes características.

56

Figura 18. Módulo GPRS

(Quectel, 2014)

Requisitos.

Tabla 11. Requisitos M95

Requisito M95

Voltaje de alimentación 3.3V-4.6V Voltaje recomendado 4V

Corriente en reposo 1.3mA

Potencia en transmisión 2W en GSM850MHz y GSM900MHz 1W en DCS1800MHz y PCS1900MHz

(Quectel, 2014)

Especificaciones generales.

Tabla 12. Especificaciones M95

Generales M95

SMS Texto (160 Caracteres) Almacenamiento de SMS

SIM Soporta SIM Cards de 1.8V y 3V

Reguladores de Voltaje Regula los voltajes de entrada

UART Para recibir los comandos AT, datos GPRS y CSD

Firmware Permite la actualización del Firmware

Antena 50Ω

Temperatura normal de trabajo -35°C-80°C

Dimensiones 19.9 mm x 23.6 mm x 2.65 mm

Peso 3gramos

(Quectel, 2014)

57

Diagrama de pines.

Figura 19. Distribución de pines M95

(Quectel, 2014)

Pines de configuración.

Tabla 13. Pines de Configuración del M95


1 AGND Entrada GND análoga si no se usa no conectar

2 MIC2P Entrada Banda de voz de entrada positiva(2)

3 MIC2N Entrada Banda de voz de entrada negativa(2)

4 MIC1P Entrada Banda de voz de entrada positiva(1)

5 MIC2N Entrada Banda de voz de entrada negativa(1)

6 SPK1N Salida Banda de voz de salida negativa(1)

7 SPK1P Salida Banda de voz de salida positiva(1)

8 LOUDSPKN Salida Banda de voz de salida negativa(2)

9 LOUDSPKP Salida Banda de voz de salida positiva(2)

10 PWRKEY Entrada ON/OFF Del modulo

11 EMERG_OFF Entrada Apagado de emergencia

58

12 STATUS Salida Indica si el modulo esta encendido

13 NETLIGTH Salida Indica si existe conexión con la red

14 DBG_RXD Entrada Interfaz de entrada de la UART

15 DBG_TXD Salida Interfaz de salida de la UART

16 RESERVED RESERVED RESERVED



19 VDD_EXT Salida Fuente de 2.8V

20 DTR Entrada Indica que el dato de entrada está listo

21 RXD Entrada Recibe el dato

22 TXD Salida Envía el dato

23 CTS Salida Indica que puede enviar

24 RTS Entrada Se activa con un pulso (Petición para enviar)

25 DCD Salida Detección del carry del dato

26 RI Salida Indicador de llamada

27 SIM_VDD Salida Fuente para la sim card

28 SIM_RST Salida Resetea la sim

29 SIM_DATA Salida/Entrada Enviar y recibir datos de la sim

30 SIM_CLK Salida Señal de reloj para sim

31 SIM_GND GND GND

32 VRTC Salida/Entrada Fuente para RTC cuando VBAT

33 VBAT Entrada VCC

34 VBAT Entrada VCC

35 GND GND GND

36 GND GND GND

37 GND GND GND

38 GND GND GND

39 GND GND GND

40 GND GND GND

(Quectel, 2014)

Comandos AT (Attention):

Estos comandos son instrucciones codificadas que conforman un lenguaje de

comunicación entre el hombre y un terminal, estos comandos fueron

desarrollados principalmente en 1977 por Dennis Hayes, como una interfaz de

comunicación con un módem, para así poder configurar y proporcionarle

órdenes o instrucciones tal como marcar un número de teléfono; con el avance

del baudio, las compañías Microcom y US Robotics siguieron desarrollando y

expandiendo estos comandos, hasta convertirlo en un estándar. Cabe aclarar

que aunque la finalidad de los comandos AT era la comunicación con módems,

59

la telefonía móvil GSM también adoptó este estándar para comunicarse con sus

terminales, por lo cual todos los teléfonos móviles GSM poseen un juego de

comandos AT específicos, los cuales sirven como interfaz para configurar y

proporcionar instrucciones a los terminales, permitiendo acciones tales como

realizar llamadas de datos o de voz, leer y escribir en la agenda de contactos y

enviar mensajes cortos o SMS, además de muchas otras opciones de

configuración del terminal. (Bies, 2010)

4.2.2 Sección de procesamiento

Los microcontroladores son circuitos programables, los cuales tienen la capacidad de

ejecutar instrucciones que existen en su memoria. Principalmente tienen un

microprocesador, líneas de entrada, líneas de entrada y salida, RAM y ROM, para el

funcionamiento necesitan de una fuente de alimentación, un oscilador y un programa

de instrucciones, estos dispositivos vienen con un juego de instrucciones reducido. La

función principal es interpretar combinaciones de bits y generar señales digitales

internas, o externas con el fin de controlar un sistema o subsistema electrónico.

Para el control de los diferentes módulos que se encuentran en el dispositivo central

como el GPRS, XBEE y Display se requiere un microcontrolador, el cual tenga una

memoria EEPROM para poder almacenar las configuraciones realizadas por el usuario,

es obligatorio que al menos tenga una comunicación UART. Para comunicarse con todos

los módulos se requiere un microcontrolador con 3 UART o que por programa se le

puedan asignar al menos 2 UART virtuales, por economía, por experiencia y por cumplir

con los requisitos que se necesitan para la realización del dispositivo central, se realiza

el diseño con el PIC18F452, este microcontrolador tiene 1 UART física y por medio de

software es posible crear varias UART, cumpliendo con los requerimientos.


Tabla 14. Requisitos del PIC18F452

Requisito PIC18F452

Voltaje de alimentación 2V – 5.5V

Corriente típica 25 µA(@3V)

Corriente típica 1.6 mA(@5V)

Corriente en reposo 0.2 µA

(Microchip, 2006)

60

Especificaciones generales. Tabla 15. Especificaciones del PIC18F452

Generales PIC18F452

UART 1

EEPROM 256 Bytes

RAM 1536 Bytes

Flash o ROM 32 KBytes

TIMERS/COUNTERS 4 de 8 y 16 Bits

INTERRUPCIONES EXTERNAS 3

PUERTOS I/O 5(A, B, C, D, E)

Temperatura de trabajo -55°C to 125º C

Dimensiones 51.94mm x 13.46mm x 4.06

(Microchip, 2006)

Encapsulado de Pines.

Figura 20. Pines del PIC18F452

(Microchip, 2006)

Descripción de pines.

Tabla 16. Uso de los pines del PIC18F452


1 MCLR/vpp Entrada Reset/Pin de programación

2 RA0 Entrada-Salida On/Off Pantalla

3 TXLCD Salida Salida UART para escribir en el LCD

4 RA2 Entrada-Salida No Conectado


61



8 RE0 Entrada-Salida No Conectado



11 VDD Entrada Fuente positiva

12 VSS GND GND

13 OSC1 Entrada Entrada del cristal

14 OSC2 Salida Salida del cristal

15 RC0 Entrada-Salida No Conectado




19 RD0 Entrada-Salida LED indicador dispositivo (On/Off)

20 RD1 Entrada-Salida On/Off Alarma

21 RD2 Entrada-Salida On/Off GPRS

22 RD3 Entrada-Salida No Conectado



25 TXXBEE Salida Salida UART para escribir en el XBEE

26 RXXBEE Entrada Entrada UART datos del XBEE

27 TXGPRS Salida Salida UART para escribir en el GPRS

28 RXGPRS Entrada Entrada UART datos del GPRS



31 VSS GND GND


33 INT0 Entrada Interrupción Externa 0

34 RB1 Entrada-Salida No Conectado

35 RB2 Entrada-Salida Botón 4




39 PGC Entrada Señal de reloj de programación

40 PGD Entrada Entrada de datos de programación

(Microchip, 2006)

4.2.3 Sección interfaz usuario - máquina

Se encuentra la necesidad de informar al usuario la temperatura del paciente, ya que es

necesario que este la visualice. Para realizar esto se tuvo en cuenta las siguientes

consideraciones, la primera es realizar un dispositivo inalámbrico el cual pueda ubicarse

62

en cualquier lado de la casa, la segunda consideración que su tuvo en cuenta es la de

brindarle autonomía al usuario sobre el dispositivo permitiéndole manipular ciertas

configuraciones. Se pretende que el dispositivo sea independiente de otras plataformas

como podrían ser los computadores o celulares que pueden llegar a descargarse o

requieren un encendido y son para otros propósitos, la idea es desarrollar un dispositivo

encargado únicamente de monitorear la temperatura del paciente, teniendo en cuenta

todo lo anterior se decide utilizar un LCD.

El LCD (Liquid Cristal Display), es una pantalla plana y delgada formada por un número

de pixeles. En la actualidad existen muchos tipos de LCD, para determinar qué tipo de

pantalla LCD estará a cargo de desplegar la temperatura, se tuvo en cuenta que fuera

una pantalla LCD que permita mostrar imágenes, que permitiera la comunicación por

UART, que no fuera muy grande ya que el dispositivo debe ser portable, que se

encontrara en Colombia, que su programación se encuentre basada en C y se encontrara

bastante información. En concordancia con lo anterior se toma la decisión de comprar

el µLCD-144(GFX) debido a las siguientes características:

1 procesador gráfico (GOLDELOX-GFX2).

Sintaxis parecida a C, BASIC o PASCAL.

Interfaz gráfica LCD de bajo costo.

Puertos de entrada y salida.

Plantillas predeterminadas VSI (Drag and Drop).

Programable desde el computador vía comunicación serial.

Fondo led de iluminación con más de 150° de visión.

10K bytes de memoria flash para guardar el código.

510 bytes of RAM.

Adaptador de tarjeta de memoria micro-SD para, almacenamiento de iconos,

imágenes, animaciones, etc.

Pantalla completa de imágenes en color, animaciones, iconos y clips de vídeo.

Voltaje de alimentación mínimo 4V y máximo 5.5V

63

Figura 21. Pantalla de cristal liquido

(Sytems, 2014)

4.2.3.1 Sección de interacción pantalla – usuario: Teniendo en cuenta que el usuario

tendrá control sobre algunas configuraciones, el dispositivo central cuenta con 4

botones los cuales se identifican con los nombre botón 1, botón 2, botón 3 y botón 4.

El esquema planteado se observa en la Figura 22. Estos son los encargados de realizar la

navegación por la pantalla, el planteamiento del diseño para la manipulación de dicha

pantalla se desarrolló como se muestra a continuación:

Figura 22. Pantalla y botones

64

Pantalla principal.

En la Figura 23 se muestra el menú principal. Con el botón 1 se visualiza la

temperatura cada 2 segundos, con el botón 2 se accede al menú de

configuraciones, con el botón 3 se apaga la pantalla pero no el dispositivo, lo que

significa que continuará sensando, cualquier botón puede encender la pantalla

cuando esta se encuentra apagada.

Figura 23. Menú principal

Mostrar Temperatura Actual.

Este es la pantalla donde se visualiza la temperatura actual, dicha temperatura

se actualizará cada 2 segundos, con el botón 1 se regresa al menú principal.

Figura 24. Temperatura actual

Configuraciones.

Esta es la pantalla de configuraciones. Con el botón 1 se accede a configurar cada

cuanto desea que él paciente sea monitoreado, con el botón 2 se accede a activar

65

el SMS por si desea o no que se envié el mensaje de texto, con el botón 3 se

regresa a las configuraciones iniciales.

Figura 25. Configuraciones

Tiempo de Medición.

En esta pantalla el usuario podrá configurar el tiempo en que el paciente será

monitoreado autónomamente, con el botón 1 será cada 15 minutos, con el botón

2 será cada 30 minutos y con el botón 3 cada 60 minutos, se escogen estos rangos

basados en que los aumentos de temperatura no son bruscos por el contrario es

un fenómeno físico donde el cuerpo absorbe calor o lo genera de forma gradual;

dependiendo principalmente de 3 razones, si se está defendiendo de un

microrganismo o bacteria, si su hipotálamo se encuentra descontrolado, o por

insolación, en cualquier caso no se presentan picos de subida de temperatura

repentinos.

Figura 26. Tiempo de medición

66

GSM (Mensaje de Texto).

En esta pantalla se realiza la configuración del SMS, con el botón 1 se activa el

mensaje de texto y con el botón 2 se desactiva, con el botón 3 se regresa al menú

principal.

El mensaje de texto que se pretende enviar al número de celular debe contener

el dato de temperatura con el cual se genera la alarma, y visarle al padre que

esta se ha activado.

Figura 27. Pantalla on/off mensaje de texto

El planteamiento mostrado es el realizado inicialmente; La programación de la pantalla

tiene algunos cambios los cuales permiten un mejor uso del dispositivo, como la de

permitir el ingreso del número celular al que se quiere enviar el mensaje, la

programación final se puede ver en el capítulo 4

4.2.4 Sección de potencia

La sección de potencia en el dispositivo central, se encuentra dividida en tres partes, las

cuales deben estar alimentadas por una fuente de DC principal, la que tiene como

requerimiento entregar 9V y mínimo 0.3 A.

67

Figura 28. Esquema sección de potencia

En la Figura 29 se observa el LM7805 este semiconductor el cual debe estar

alimentado mínimo a 7V para que en su salida entregue 5V dando hasta 1.5A

dependiendo de la carga, su consumo nominal de corriente es de 5mA, se

conecta la salida del regulador al LCD y la alarma, se escoge este semiconductor

por economía y por qué cumple con los requerimientos que se necesitan para

entregarle la potencia suficiente a la pantalla y la alarma.

Figura 29. Encapsulado del regulador

(Instruments, 2014)

En la Figura 30 se observa el LM2596S este es un regulador de voltaje ajustable

de conmutado simple, seleccionamos este regulador por su alta estabilidad, se

usa para suministrarle energía al GPRS el cual requiere una alimentación de 4.1V

y una estabilidad mínima de 2A para realizar el encendido. Este dispositivo se

puede energizar mínimo con 0.3V y un máximo de 45V, entregando un máximo

de 3A y su consumo nominal es de 80µA.

68


(Instruments, 2014)

En la Figura 31 se observa el LM317T es un regulador ajustable, se utiliza este

regulador para energizar el microcontrolador, 1 módulo XBEE, 1 compuerta

SN74LS21, 2 LEDS y 4 pulsadores. La principal razón para utilizar este regulador

ajustable es que se requiere una fuente de 3.3V debido a que el módulo XBEE

solo funciona a este voltaje, además la comunicación que realizan es serial y lo

ideal es que se comuniquen usando los mismos voltajes para evitar daños en la

comunicación o en el dispositivo. Este regulador como voltajes de entrada

acepta un mínimo de 0.3V hasta un máximo de 40V, entregando una corriente

máxima de 1.5A, su consumo nominal es de 3.5mA sus voltajes de salida van

desde 1.2V hasta 37V.


(microelectronics, 2014)

4.2.5 Etapa de diseño

El diseño se realizó en dos capas para mayor facilidad a la hora de ubicar los diferentes

módulos y obtener una mejor distribución del espacio. Los siguientes módulos se

encuentran en la capa superficial de la plaqueta XBEE, LCD, GPRS,

MICROCONTROLADOR, ALARMA, el resto de elementos se encuentran en la capa de

soldaduras, la plaqueta se diseñó en el programa Eagle. La Figura 32 es el diseño final

de la plaqueta para el dispositivo central, en la Figura 33 se observa la plaqueta en físico

y la Figura 34 contiene el esquemático utilizado para el diseño de la plaqueta.

69

Figura 32. Plaqueta del dispositivo central

Figura 33. Plaqueta en físico

70

Figura 34. Esquemático del dispositivo central

71

4.3 DISPOSITIVO PERIFÉRICO

El dispositivo periférico es el encargado de enviar el dato de temperatura al dispositivo

central por medio de una comunicación inalámbrica (XBEE S2), este dato será enviado

por petición del dispositivo central, es decir, el dispositivo central le envía un carácter a

este periférico el cual procesa la información y le responde con el dato de temperatura.

El dispositivo periférico cuenta con dos indicadores, el primero para saber el estado de

encendido o apagado y el segundo indicador encenderá cada que se realice una toma

de temperatura por medio del sensor. En la Figura 35 se observa el esquema del

dispositivo periférico.

Figura 35. Esquema del dispositivo periférico

El dispositivo central cuenta con 4 secciones las cuales son necesarias para realizar las

acciones descritas anteriormente, las secciones con las que cuenta son las siguientes:

Sección de potencia.

Sección de comunicación.

Sección de medición de temperatura.

Sección de procesamiento.

4.3.1 Sección de potencia

En el dispositivo periférico la sección de potencia es más sencilla, debido a que los

diferentes módulos que se encuentran en este tienen la ventaja de tener varios rangos

en su entrada de alimentación, exceptuando el módulo de comunicación inalámbrico

seleccionado en el capítulo anterior (XBEE S2), el cual su fabricante recomienda un

voltaje de entrada de 3.3V para su óptimo rendimiento y mayor durabilidad del módulo,

72

así que teniendo en cuenta lo anterior se busca una alimentación de 3.3V encontrando

las siguientes opciones:

Fuente stick 5V/3.3V: Esta es una fuente de alimentación la cual soporta voltajes

de entrada desde 6V hasta 12V, la cual está pensada para adaptarse con placas

de prototipado debido a que sus pines coinciden con los raíles de alimentación.

Esta fuente contiene dos interruptores, el primero para encendido y apagado, y

el segundo interruptor es el encargado de seleccionar el voltaje que se requiere,

ya que tiene la opción de entregar 5V o 3.3V y una corriente de 1A en su salida.

Figura 36. Fuente Stick

(Bricogeek, 2014)

Fuente de voltaje de 3V:

Se tomó como fuente de voltaje para el dispositivo periférico dos pilas AAA, las

cuales cada una de ellas aporta 1.5V para un total de 3V. Se decide usar este

tipo de fuente por varias razones: aporta la corriente necesaria para el

funcionamiento del dispositivo, es de uso comercial, y cuenta con un socket el

cual permite que la adecuación sea sencilla. En la Figura 37 se observa dos

baterías AAA, las cuales son usadas para alimentar el dispositivo.

Figura 37. Fuente de alimentación baterías AAA

73

En la Figura 38 se observa el socket utilizado para el funcionamiento de las

baterías AAA.

Figura 38. Socket para baterías AAA

4.3.2 Sección de comunicación

En esta etapa del diseño del dispositivo periférico necesitamos de igual forma 3 tipos de

comunicación: la primera es la comunicación local para que el microcontrolador pueda

comunicarse con el modulo inalámbrico XBEE, la cual se realiza a través de la UART, para

mayor información de este tipo de comunicación ir a la sección 3.2.1 del documento

actual. El segundo tipo de comunicación es por medio de radio frecuencias a través de

los módulos XBEE, como se dijo anteriormente usando la topología punto a punto, para

mayor información de este tipo de comunicación ir a la sección 3.2.1 del documento

actual. El tercer y último tipo de comunicación es la comunicación I2C, la cual se debe

realizar entre el microcontrolador y el sensor de temperatura TMP102, el protocolo de

comunicación se explicara a continuación:

4.3.2.1 I2C (Bus Inter-IC): Este tipo de comunicación emplea únicamente dos líneas, en

la primera línea se encuentra la señal por el cual se transmiten los datos (SDA) y por la

segunda línea se encuentra la señal de reloj (SCL). En sus posibles topologías siempre

debe de haber un maestro, el cual puede tener uno o varios esclavos. El maestro y los

esclavos se identifican por medio de un número o identidad la cual debe de ser única

por topología para no causar interferencia y malas comunicaciones. Cabe resaltar que la

74

comunicación entre el maestro y esclavo es bidireccional, pero quien envía la señal de

reloj siempre será el maestro, este envía una señal de reloj por cada uno de los bits

transferidos.

Para el funcionamiento del protocolo I2C son necesarias las siguientes condiciones:

Condición de START: Antes de cualquier transferencia de datos, el maestro debe

de informar al esclavo que transmitirá, por lo cual, pone a nivel bajo la señal SDA,

mientras la señal SCL se mantiene en nivel alto. Ver Figura 39

Condición de STOP: Al finalizar la comunicación el maestro debe indicárselo al

esclavo, por lo cual pone a nivel alto la señal SDA, mientras la señal SCL se

mantiene en alto, esto se hace con el fin de liberar el bus y dar paso a libre la

comunicación del maestro con otros esclavos. Ver Figura 39

Figura 39. Condiciones de Start y Stop I2C

(Astarloba, 2008)

Acuse de recibo o acknowledge: Por cada byte que se transmite ya sea desde un

maestro o un esclavo debe tener un acuse de recibo, es decir, quien recibe debe

mantener en cierto nivel la señal del SCL, en el caso del maestro, este después

de enviar un byte deja la señal de SCL en alto durante un periodo de tiempo en

el cual el esclavo debe mantener la señal del SDA en nivel bajo, de esta forma el

maestro valida que el byte fue transferido con éxito.

4.3.3 Sección de medición de temperatura

Esta etapa de diseño es una de las más críticas debido a que se debe buscar un sensor

de temperatura que cumpla con varias especificaciones técnicas como alimentación por

debajo de 3.3V y el consumo de su corriente sea bajo, pero además de estas

especificaciones técnicas lo más importante es que este sensor no sea obstrusivo, pues

debemos de tener en cuenta que se debe hacer contacto con el recién nacido, y la idea

75

es no generarle incomodidades y/o molestias. Siendo consecuente con lo anterior se

evaluaron las siguientes opciones:

LM35: Este es un sensor de temperatura de precisión fabricado por Texas

Instruments, el cual nos entrega por su salida análoga 10mV por cada grado

centígrado, entre sus grandes ventajas podemos encontrar que el LM35 no

necesita de calibraciones externas para su precisión y además de esto es muy

económico. La Figura 40 contiene el esquema del LM35

Figura 40. Sensor de temperatura LM35

(Instruments, 2013)

Características principales del LM35:

Tabla 17. Características LM35

Característica LM35

Salida Análoga

Precisión calibrada 1°C

Rango medición -55°C hasta 150°C

Alimentación 4V hasta 30V

Corriente 60µA

MLX90614: Este es un termómetro infrarrojo y está diseñado para realizar tomas

de temperatura sin necesidad de tener contacto con el objetivo a sensar. Este

tiene una resolución de 0.14°C y además tiene dos formas de entregarnos la temperatura, la primera es por I2C y la segunda por medio de un PWM. Ver Figura 41.

76

Figura 41. Sensor de temperatura MLX90614

(Melexis, 2014)

Características principales del MLX90614:

Tabla 18. Características MLX90614

Característica MLX90614

Salida Digital/PWM

Precisión calibrada 0,5°C


Alimentación 3V y 5V

Corriente 25Ma

TMP102: Este es uno de los sensores de temperatura más pequeños del mercado, es fabricado por Texas Instruments y entre sus grandes ventajas esta la gran resolución de 0.0625°C y el bajo consumo de corriente.

Figura 42. Sensor TMP102

(TMP102, 2012)

77

Características principales del TMP102:

Tabla 19. Características TMP102

Característica TMP102

Salida Digital

Precisión calibrada 0,5°C


Alimentación 1.4V hasta 3.6V

Corriente 10µA

Se selecciona el TMP102 de acuerdo a lo siguiente

Se descarta el LM35 debido a su alto consumo de corriente el cual es de 60µA en

comparación al TMP 102 el cual consume 10 µA.

Se descarta el LM35 debido a sus voltajes de alimentación, los cuales son mínimo

4V y un máximo de 30V, ya que este sensor está diseñado para uso industrial, en

comparación con el TMP 102 el cual permite un voltaje de alimentación mínimo

de 1.4V y un máximo de 3.6V.

El LM35 se descarta debido a que entrega la temperatura de manera análoga.

Se descarta el MLX90614 debido a que su consumo de corriente es muy alto de

25mA, en comparación en el TMP 102.

El MLX90614 presenta la desventaja en sus voltajes de alimentación, los cuales

pueden ser 3 o 5 limitando la selección de la fuente.

El MLX90614 aplicado a este proyecto representaría una complicación ya que

tocaría apuntarle al paciente para poder medir la temperatura y en caso de que

salga de rango, este no sería monitoreado todo el tiempo perdiendo robustez.

4.3.4 Sección de procesamiento

Se requiere un microcontrolador principalmente para dos cosas, la primera es indicarle

al sensor que debe medir temperatura, y la segunda es enviar el dato al dispositivo

central, para la selección de este se tuvo en cuenta los siguientes parámetros:

El microcontrolador debe contar con comunicación I2C, la cual es necesaria para

recibir los datos de temperatura tomados por el sensor.

El microcontrolador de tener comunicación UART para enviar los datos al XBEE,

el cual envía los datos al dispositivo central.

78

El microcontrolador debe ser lo más pequeño posible, para lograr que el

dispositivo periférico sea pequeño ya que este es el dispositivo más cercano al

paciente.

El microcontrolador debe ser de bajo costo y encontrarse en Colombia.

Se selecciona el PIC16F883 el cual cuenta con los requisitos anteriores y posee la

cualidad de trabajar con un voltaje de alimentación mínimo de 2V y un máximo de 5, lo

cual nos permite conectar los 3 dispositivos al mismo voltaje, evitando la necesidad de

usar un regulador, así mismo nos facilita la comunicación por UART ya que el XBEE en

sus terminales de la UART acepta un máximo de 3.4 voltios, si se comunica con un mayor

voltaje puede quemar dichos terminales.


Tabla 20. Requisitos del PIC16F883

Requisito PIC16F883

Voltaje de alimentación 2V – 5.5V

Corriente típica 11 µA(@2V)

Corriente en reposo 50 nA

(Microchip, 2006)

Especificaciones generales. Tabla 21. Especificaciones del PIC16F883

Generales PIC16F883

UART 1

EEPROM 256 Bytes

RAM 256 Bytes

Flash o ROM 4 KBytes

I2C 1

PUERTOS I/O 3(A, B, C)

Temperatura de trabajo -40°C to 125º C

Dimensiones 34.16mm x 7.36mm x 5.08mm

79

Encapsulado.

Figura 43. Pines del 16F883

(Microchip, 2006)

80

Diagrama de Pines.

Tabla 22. Pines del 16F883


1 MCLR/vpp Entrada Reset/Pin de programación

2 RA0 Entrada-Salida LED indicador On/Off dispositivo

3 RA1 Entrada-Salida LED indicador sensado

4 RA2 Entrada-Salida No conectado




8 VSS GND GND

9 RA7 Entrada Entrada del cristal

10 RA6 Salida Salida del cristal

11 RC0 Entrada-Salida No conectado



14 SCL Salida Señal de reloj I2C

15 SDA Entrada-Salida Entrada o salida de datos I2C


17 RC6 Entrada-Salida TX XBEE

18 RC7 Entrada-Salida RX XBEE

19 VSS GND GND


21 RB0 Entrada-Salida No conectado






27 RB6 Entrada-Salida Señal de reloj de programación

28 RB7 Entrada-Salida Entrada de datos de programación

81

4.3.5 Plaqueta y esquemático del periférico

En la Figura 44 se observa el diseño final de la plaqueta del dispositivo periferico, en la

Figura 45 se observa la plaqueta en físico.

Figura 44. Plaqueta del dispositivo periférico

Figura 45. Plaqueta en físico

En la Figura 46, se observa el esquemático usado para realizar el diseño de la plaqueta.

82

Figura 46. Esquemático del dispositivo periférico

83

5. IMPLEMENTACIÓN

Para explicar cómo se realizó la implementación de los dispositivos que conforman el

proyecto, se pretende explicar cómo funciona cada uno de los módulos que se

encuentran implementados tanto en el dispositivo periférico como en el dispositivo

central, en este capítulo también se encontrara la función específica de cada módulo, se

explicara tanto en el dispositivo central como en el periférico y su modo de uso. En la

figura 47 se puede observar el dispositivo central y el periférico con el sensor de

temperatura.

Figura 47. Dispositivo central y periférico

5.1 IMPLEMENTACION DISPOSITIVO PERIFÉRICO:

El dispositivo periférico cuenta con el PIC16F883, este tiene dos módulos conectados a

él, los cuales son el XBEE y el sensor de temperatura TMP102, adicionalmente el

periférico cuenta con dos LED, los cuales cumplen la función de indicadores, uno de ellos

indica que el dispositivo se encuentra encendido, el otro solo se enciende cuando el

sensor se encuentra midiendo la temperatura. En la Figura 48 se observa el dispositivo

periférico.

84

Figura 48. Dispositivo periférico

5.1.1 Implementación del módulo TMP102

El sensor TMP102 es el encargado de tomar la temperatura, dicha temperatura será

tomada, cada 15, 30 o 60 minutos la cual es configurada por el dispositivo central, o

cuando el dispositivo central sea accionado para mostrarla, una vez el sensor ha tomado

el dato de temperatura se lo comunica al PIC16F883 por comunicación I2C.

A continuación se explica la configuración necesaria para usar el I2C comunicándose con

el PIC16F883 para lograr la toma de datos.

Es necesario configurar el sensor de temperatura TMP102. Para configurar el

sensor es necesario hacer uso del registro de configuración con el que cuenta

dicho sensor.

Tabla 23. Registro de configuración

BYTE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 OS R1 R0 F1 F0 POL TM SD

2 CR1 CR0 AL EM X X X X

(TMP102, 2012)

85

Configuración del BYTE 2:

EM (EXTEND MODE)

EM = 1, configura el sensor para entregar el registro de temperatura en 13 bits.

EM = 0, configura el sensor para entregar el registro de temperatura en 12 bits.

No se hace uso de la configuración de 13 bits ya que esta es para medir

temperaturas negativas, debido a que este no es el caso se seleccionó el de 12

bits.

AL (ALERT)

El bit de AL su función de sólo lectura. Leyendo el bit AL proporcionará

información sobre el modo de comparación. Para el caso en específico no se

utiliza ya que los datos son procesados en el dispositivo central y es allí donde se

realiza la comparación.

CR0/CR1 (CONVERSION RATE)

Tabla 24. Tabla de frecuencias de conversión del sensor

CR1 CR2 TASA DE CONVERSION

0 0 0.25Hz

0 1 1Hz

1 0 4Hz

1 1 8Hz

(TMP102, 2012)

Para esta configuración se seleccionó la tasa de conversión de 4Hz, ya que esta es la tasa

que esta seleccionada por defecto, cabe resaltar que todas las tasas de conversión

sirven.

Configuración del BYTE 1:

SD (SHUTDOWN MODE)

SD = 0, inhabilitado el modo bajo consumo.

SD = 1, habilita el modo de bajo consumo.

Se hace uso de este bit para lograr el bajo consumo en el dispositivo periférico, se realiza

la acción de enviarle 1 para que él se active y solo este activo el sensor mientras toma

temperatura, el resto del tiempo se encuentra en bajo consumo.

86

TM (THERMOSTAT MODE)

TM =0, modo comparación.

TM =1, modo interrupción.

Para el dispositivo no se requiere ninguna de estas acciones, se deja este bit en 0 por

defecto.

POL (POLARITY)

Este bit tiene como función darle la polaridad al bit de ALERT como no se usa

para el proyecto se deja en 0 por defecto.

F1/F0 (FAULT QUEUE)

Cumple la función de poner un número de faltas determinadas para lanzar la

alerta, por defecto está en 1 y 0 respectivamente.

R1/R0 (CONVERTER RESOLUTION)

Son bits de solo lectura, ambos se ponen en nivel alto mientras se está realizando

la digitalización del dato de temperatura.

OS (ONE SHOT)

Cuando el modo de bajo consumo está activado, se debe poner en nivel alto el

OS para que el sensor sepa que debe activarse y realizar la medición de

temperatura, actualizando el registro de temperatura con el nuevo dato.

Tabla 25. Configuración empleada para el dispositivo

BYTE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 OS R1 R0 F1 F0 POL TM SD

1 1 1 1 0 0 0 1

2 CR1 CR0 AL EM X X X X

1 0 0 0 0 0 0 0

(TMP102, 2012)

Para realizar la implementación en el microcontrolador se siguió la lógica que se muestra

en los siguientes diagramas de bloques:

La configuración del sensor se realiza de acuerdo a la necesidad, para este caso

se configura en modo bajo consumo y de 12 bits, dicha configuración esta

implementada en una función la cual recibe el nombre de

87

(configTMP102xI2C ()), en esta función se envía el bit de star, se le indica

al sensor que se le va a escribir la configuración requerida, se apunta al registro

de configuración y se escribe en este los bits necesarios para realizar la toma de

temperatura.

Figura 49. Configuración I2C del TMP102

Una vez configurado el sensor, el PIC16F883 procede a pedirle el dato de

temperatura, para realizar esta acción se creó la función llamada

leerTemperatura(), esta llama a la función de configuración explicada en

la Figura 49, una vez está configurado se le envía un bit de start, se apunta al

registro de lectura de temperatura, una vez se apunta a este registro se envía

otro bit de start para iniciar la lectura y se le indica que vamos a leer, posterior a

esto el sensor responde con el dato de temperatura el cual se encuentra dividido

en dos bytes, por lo tanto es necesario almacenar estas dos variables ya que uno

contiene el dato entero, y el otro contiene los decimales, la Figura 50 muestra el

diagrama de bloques.

88

Figura 50. Lectura de la temperatura

5.1.2 implementación del módulo XBEE

El módulo XBEE esclavo es el encargado de enviar el dato de temperatura al dispositivo

central cada que este lo requiera, esto lo realizará en dos casos, el primero es que sea

pedido manualmente y el segundo es que sea pedido de forma autónoma por el

dispositivo central, esto sucede cuando este ha cumplido su interrupción configurada;

para realizar esta acción primero se recibe el requerimiento del dispositivo central, una

vez se ha capturado este dato de inicio el PIC16F883 le pide la información al sensor

TMP102 del dato de temperatura, una vez sucede esto el PIC16F883 se comunica con el

XBEE por el puerto serial, enviándole la información de la temperatura actual tomada

por el sensor, después el XBEE recibe dicha información la transmite al dispositivo

central.

89

Se muestra la implementación para la recepción del dato de inicio de lectura de

temperatura, cabe resaltar que dicho dato de inicio es muy importante, ya que

este dato indica que se debe encender el sensor, para realizar una toma de

temperatura y enviarla; dicha implementación se muestra en el siguiente

diagrama de bloques:

Figura 51. Recepción del dato de inicio

En este podemos observar que el dispositivo central debe enviarle el símbolo ‘?’,

con el fin de poner la variable menú = 0, y al salir de la interrupción llegando a la

bucla infinita entrara al caso 0 realizando una toma de temperatura.

Una vez se tiene el dato de temperatura es necesario enviarlo al dispositivo

central, para realizar dicho proceso se crea la función enviarDatoTemp() la

cual espera 250ms y ahí si almacena el dato, la lógica con la que se construyó se

muestra en el siguiente diagrama de bloques.

90

Figura 52. Envió de la temperatura al dispositivo central

5.1.3 Implementación del PIC16F883

El PIC16F883 es el encargado de realizar todas estas acciones que se encuentran

implementadas en él, todos los diagramas de bloques anteriores son funciones que

utiliza el PIC para controlar los diferentes módulos y realizar las tareas en el tiempo

correcto y de manera deseada, adicional a esto se hace uso de un LED indicador el cual

permite saber en qué momento se encuentra realizando una toma de temperatura, en

el siguiente diagrama de bloques configura el sensor y de acuerdo a lo que reciba puede

entrar al caso 0 o 1, si entra al caso 0 es porque se está realizando una toma de

temperatura, en caso contrario, entra al caso 1 donde debe permanecer inactivo, en el

siguiente diagrama de bloques se muestra como fue implementado.

91

Figura 53. Programa principal

92

5.2 IMPLEMENTACION DISPOSITIVO CENTRAL

En la Figura 54 se puede observar el dispositivo central, su implementación está basada

en el diseño descrito en el capítulo 3, adicionalmente tiene 3 transistores, 2 de ellos son

utilizados para realizar el control de encendido y apagado de los siguientes módulos: la

pantalla LCD y el GPRS, el tercer transistor controla el encendido y apagado de un buzzer

de 5V el cual genera un sonido siendo la alarma del dispositivo.

Figura 54. Dispositivo central

También cuenta con 2 LED, los cuales cumplen la función de indicadores, uno de ellos al

estar encendido indica que el dispositivo central se encuentra activo y el otro solo se

prende cuando el GPRS se activa para enviar el mensaje de texto, una vez se ha enviado

dicho mensaje se apaga el GPRS y a su vez dicho LED también se apaga indicando el

estado.

Cabe resaltar que la pantalla se puede bloquear, pero esto no implica que el dispositivo

central deje de funcionar, esto solo indica que el dispositivo se encuentra en modo de

bajo consumo; se interrumpe el funcionamiento del dispositivo central solo cuando se

apague el LED indicador de encendido, para realizar esta acción se cuenta con un botón

adicional, el cual es diferente a los otros y su única función es la de cortar la alimentación

que se le entrega al dispositivo central.

Botones:

El dispositivo cuenta con 4 botones los cuales son pulsadores normalmente

abiertos, para su implementación es necesario la realización de dos filtros, el

93

primero de ellos por hardware y el segundo por software, esto se hace en busca

de darle estabilidad a los botones, adicionalmente estos botones se encuentran

conectados a una compuerta AND de 4 entradas 1 salida, dicha salida está

conectada a la interrupción externa del PIC18F452 para procesar la información

de forma más rápida y organizada, el usuario debe tener en cuenta la

numeración de los botones ya que esta siempre corresponderá a la numeración

de que aparece en la pantalla, permitiéndole navegar por esta y controlar el

dispositivo.

La Figura 55 corresponde a un pulsador abierto o botón, el dispositivo central

tendrá 4 botones, los cuales estarán numerados del 1 al 4 y se mencionaran en

este capítulo como botón 1, botón 2, botón 3 y botón 4

Figura 55. Botón 1

5.2.1 Implementación del LCD

Para la implementación de la pantalla se requieren varios aspectos, el primero de ellos

es realizar la configuración necesaria, para que la pantalla responda ante las acciones

realizadas por el usuario, esto quiere decir que si el usuario presiona el botón 1 y el

botón 1 dice mostrar temperatura, esta debe mostrar la temperatura; para realizar esto

se procede a programar dicha pantalla en el entorno recomendado por el fabricante

4Dsytems, el entorno empleado es el VSI, como la comunicación de la pantalla es una

comunicación serial se toma la decisión de usar caracteres, los cuales son enviados por

el PIC cuando el usuario presiona algún botón, cada opción tiene un carácter único los

cuales son capturados e interpretados por la pantalla para así mostrar lo que el usuario

desea, a continuación se muestra cada carácter encargado de dar paso a la acción que

debe realizar la pantalla para desplegar lo correspondiente en esta.

94

5.2.1.1 Menú principal se crean dos menús, por lo tanto es necesario enviar dos

caracteres diferentes, el primero es el carácter ‘j’ el cual equivale al número 106 en la

tabla ASCII y tiene la característica de mostrar cuando el SMS se encuentra inhabilitado,

el segundo es el carácter ‘d’ el cual equivale en la tabla ASCII al número 100 y tiene la

característica de indicar que el SMS está activo, cabe resaltar que la pantalla indica la

activación del SMS mas no que esta encendido, en otras palabras si el SMS se encuentra

activo, entonces en caso de alarma dicho GPRS se enciende y a su vez el LED indicador,

una vez es enviado el mensaje de texto el LED se apaga y el GPRS también, sin embargo

el SMS en la pantalla continua activo, en caso contrario el SMS nunca se mostrara activo

por lo tanto no enviara el mensaje de texto y el LED nunca prendera ya que el usuario a

configurado que el SMS se encuentre inactivo.

A continuación se muestra las imágenes de los dos menús.

Figura 56. Menú inicial sin configuraciones previas

Figura 57. Menú con SMS activado

5.2.1.2 Temperatura actual. La pantalla cambia para mostrar la temperatura de forma

cómoda y entendible para el usuario, una vez se presiona el botón 1, el PIC18F452 debe

enviarle el carácter ‘e’ el cual equivale al número 101 en la tabla ASCII, este menú tiene

la característica de mostrar el dato de temperatura con dos dígitos de precisión,

95

mientras el usuario se mantenga en esta opción, el dato de temperatura se actualiza

cada 2 segundos, brindándole al usuario la opción de consultar la temperatura del

paciente cada que lo desee, para regresar el menú principal debe presionar nuevamente

el boton1.

Es importante resaltar que solo se puede acceder al monitoreo de temperatura estando

en el menú inicial.

Figura 58. Visualización de la temperatura

5.2.1.3 Configuraciones. Para acceder al menú de configuraciones debe encontrarse en

el menú inicial y debe presionar el botón 2, es importante notar que solo desde el menú

inicial se puede acceder al menú de configuraciones, una vez es presionado el botón 2

el PIC18F452 debe enviarle el carácter ‘f’ el cual corresponde al número 102 en el código

ASCII, en él se puede acceder a configurar las acciones de: tiempo de medición, SMS,

#CEL.

Figura 59. Menú de configuraciones

5.2.1.4 Tiempo de medición. Solo se puede acceder al tiempo de medición, estando en

el menú de configuraciones y presionando el botón 1, una vez se presiona dicho botón

96

el PIC18F452 debe enviar el carácter ‘g’ el cual corresponde al número 103 en el código

ASCII.

Este menú tiene la característica de configurar cada cuanto se desea que el paciente sea

monitoreado de forma autónoma, el usuario debe seleccionar 15, 30 o 60 minutos,

dependiendo de su preferencia, una vez que el usuario elija una opción del menú el

dispositivo quedará configurado y regresará al menú principal.

Figura 60. Tiempo de medición

5.2.1.5 SMS. Para entrar al menú del GPRS, es necesario encontrarse en el menú de

configuraciones y presionar el botón 2, al presionar este botón en esas condiciones el

PIC18F452 le envía la letra ‘h’ que corresponde al número 104 del código ASCII, este

menú tiene la característica de brindarle la opción al usuario de activar el GPRS o no,

cabe resaltar que por defecto el dispositivo tiene desactivado el GPRS.

Figura 61. Configuración del SMS

5.2.1.6 #CEL. Para ingresar a la configuración del número de celular es necesario

encontrarse en el menú de configuraciones y presionar el botón 3, una vez es presionado

dicho botón el PIC18F452 se encuentra programado para enviar la letra ‘k’ que

97

corresponde al número 107 del código ASCII, comunicándose a través del puerto serial

con la pantalla.

Esta configuración de celular tiene la característica de permitirle al usuario ingresar el

número telefónico al que desea que llegue el mensaje de alerta en caso de que este lo

requiera. Para ingresar el número es necesario tener en cuenta que el número va de 0 a

9, con el botón 1 el usuario puede aumentar dicho número y con el botón 2 disminuye,

con el botón 4 se selecciona el número, una vez se han ingresado los 10 números que

corresponden al destinatario del mensaje la pantalla regresara automáticamente al

menú inicial quedando configurado el dispositivo con el numero deseado, este puede

ser cambiado cuantas veces desee el usuario.

Figura 62. Configuración del número de celular

5.2.1.7 Alerta. La pantalla de alerta solo se mostrará cuando el sensor tome el dato de

temperatura de 38°C o más, una vez la temperatura es mayor o igual a 38°C el PIC18F452

deberá sonar la alarma, enviar el mensaje de texto en caso de tenerlo activado, y

transmitir el carácter ‘i’ el cual pertenece al número 105 en ASCII, una vez la pantalla

recibe este carácter empieza a mostrar el valor de temperatura en rojo indicando que

hay una alerta tal como se observa en la Figura 63; con el botón 1 se puede apagar la

alarma, una vez es apagada la alarma la pantalla regresa a mostrar el menú inicial,

mientras no se presione el botón 1, la alarma sonara y la pantalla actualiza el dato de

temperatura cada 2 segundos.

98

Figura 63. Alerta por temperatura >=38°C.

A continuación se muestra el diagrama de bloques implementado en la pantalla para

comunicarse con el PIC18F452, el cual tiene la siguiente lógica; captura el dato serial que

entra con el comando serin(), una vez se tiene el dato se evalúa el valor del dato,

cada dato corresponde a una pantalla diferente por lo tanto dependiendo del dato

entrante, la pantalla mostrará el menú requerido por el usuario.

Figura 64. Implementación pantalla LCD

99

En la Figura 65 está el diagrama de bloques el cual muestra como el PIC18F452 le

comunica el dato de temperatura a la pantalla, este debe enviar primero la parte baja

‘decimal’, y debe esperar 50 ms para enviar la parte alta ‘entera’, esto es por cuestiones

de la pantalla, debido a que esta puede des configurarse si no se deja espacio de tiempo

entre los datos.

Figura 65. Enviar temperatura al LCD

5.2.2 Implementación del módulo XBEE

El módulo XBEE maestro funciona a través del PIC18F452 y es el encargado de: pedir la

temperatura al dispositivo periférico, recibir el dato de temperatura y transmitir el dato

al PIC18F452 para que este pueda ser procesado. Estas acciones suceden en dos casos,

el primero de ellos es cuando el usuario requiere visualizar la temperatura del paciente,

y el segundo caso es cuando él dispositivo entra a la interrupción sea en 15, 30, o 60

minutos, según halla configurado el usuario, una vez el dispositivo se encuentra en esta

interrupción le pide el dato de temperatura al dispositivo periférico, pero el dispositivo

central no lo muestra a menos de que el dato que reciba, le indique que él paciente

presenta una temperatura mayor o igual a 38°C .

Para que el dispositivo central le solicite la temperatura al periférico, el PIC18F452 debe

enviar a través del módulo XBEE el signo de ‘?’, para realizar la implementación de esto

se tuvo en cuenta el diagrama de bloques de la Figura 66, el cual evalúa si el procesador

se encuentra en el menú 1, si esta en dicho menú debe, enviar la letra ‘e’ para que la

100

pantalla muestre el menú correspondiente, una vez realizado esto pide el dato de

temperatura al periférico, espera un tiempo para asegurar la recepción del dato, y llama

la función enviarTempLCD(), la cual permite a la pantalla actualiza el dato de

temperatura, en LCD, mientras se encuentre el menú 1 se repetirá las acciones descritas

cada 2 segundos.

Figura 66. Diagrama de bloques requerimiento de temperatura

El siguiente diagrama de bloques corresponde a la interrupción serial, esto sucede

cuando el XBEE efectivamente ha recibido un dato de temperatura, una vez entra en

esta interrupción pregunta si el dato entrante es igual al símbolo ‘ ” ‘ el cual se utiliza

para asegurar la comunicación entre los XBEE, cada que llegue este símbolo significa que

hay un dato de temperatura esperando, en ese caso se guarda dicho dato de

temperatura y se evalúa si es mayor igual a 38.00°C, si es mayor a 38.00°C

inmediatamente cambia el menú, para poder generar la alerta.

101

Figura 67. Interrupción serial dato de temperatura

102

El módulo XBEE maestro deberá requerir el dato de la temperatura al periférico cada 15, 30, o 60 minutos, dependiendo de cómo el usuario halla configurado el dispositivo central para el monitoreo del paciente, el siguiente diagrama corresponde a la interrupción por tiempo la cual inicia cuando se completa el tiempo configurado por el usuario, en esta se habilita la interrupción por UART para poder comunicarse con el periférico y recibir el dato de temperatura.

Figura 68. Petición del dato de temperatura

Cabe resaltar que se piden tres datos de temperatura, por eso el dispositivo central

envía tres signos de ‘?’ con un espacio de 1 segundo para asegurar la recepción del dato

de temperatura.

El siguiente diagrama de bloques corresponde al caso de alerta, en el cual es necesario

que el usuario pueda visualizar en el dispositivo central la temperatura a la que se

encuentra el paciente, debido a esto el XBEE se debe activar y le solicita el dato de

temperatura enviando el signo ‘?’ al periférico cada 2 segundos, para que esta pueda

ser visualizada, cabe resaltar que el carácter ‘i’ es enviado al LCD para que este sepa que

debe mostrar la pantalla de alerta.

103

Figura 69. Diagrama de bloques para la alerta

5.2.3 Implementación del GPRS

La implementación del módulo GPRS se realizó teniendo en cuenta que el dispositivo

debe tener el menor consumo de energía que sea posible, cabe resaltar que el GPRS es

uno de los módulos que más consume corriente; por lo tanto el PIC18F452 es el

encargado de controlarlo para realizar el encendido y apagado del dispositivo y lo

configura enviándole por comunicación serial comandos AT específicos, permitiéndole

que este pueda enviar el mensaje de texto al número telefónico ingresado por el

usuario.

Para ahorrar en el consumo de energía, el módulo GPRS todo el tiempo se encuentra

apagado aunque el SMS este activo en el dispositivo.

El PIC18F452 debe encender el módulo GPRS cuando ocurra una alerta de temperatura

alta en el paciente, ya sea por monitoreo del dispositivo 15, 30 o 60 minutos

dependiendo de cómo lo halla configurado el usuario, o cuando esta esté siendo

visualizada por dicho usuario, cuando el PIC18F452 enciende el módulo GPRS, le indica

a que numero debe enviar el mensaje de texto y también le escribe el mensaje que debe

enviar, una vez ha realizado esta acción, se debe apagar el GPRS; se resalta el hecho de

que el SMS debe estar activo en el dispositivo, para que el PIC18F452 realice las acciones

necesarias.

104

La lógica utilizada para realizar el control del módulo GPRS, es la que se presenta en el

siguiente diagrama de bloques el cual realiza las acciones de desactivar la UART para

que no exista conflicto al enviar el mensaje, se envía por el puerto serial los comandos

AT programados para lograr que el mensaje de texto llegue al usuario, siguiendo la

secuencia mostrada en la Figura 70.

Figura 70. Envió del mensaje de texto

5.2.4 Implementación del PIC18F452

Este dispositivo es el encargado de controlar y comunicar los diferentes módulos para

su funcionamiento, ofreciendo al usuario opciones de manipularlo y tomar decisiones

sobre este, el PIC18F452 debe realizar todas las acciones descritas anteriormente como

lo son, encender la pantalla, comunicarle que pantalla tiene que mostrarle al usuario de

acuerdo a lo que este le exija, debe activar el GPRS y la alarma en caso de alerta, también

tiene la obligación de pedir al XBEE que requiera el dato de temperatura al periférico,

debe procesar dicha información y tomar acciones dependiendo del valor que esta

tome, es necesario que almacene las configuraciones, y debe interpretar que botón

pulsa el usuario para realizar la acción correspondiente.

En la Figura 71 se muestra el diagrama de bloques del programa principal que ejecuta el

PIC18F452 para realizar las acciones que el usuario requiere, dependiendo del botón

pulsado y del menú en que se encuentre.

105

Figura 71. Programa principal

106

Se requiere el uso de dos interrupciones una es la externa y otra por software, la externa

es para determinar cuando el usuario presiona algún botón, y la segunda es para

temporizar los 15, 30 o 60 minutos que elija el usuario para realizar el monitoreo de la

persona.

Interrupción externa: diagrama de bloques implementado para determinar que

botón ha pulsado el usuario, con el cual se determina que función debe ejecutar

el PIC18f452, es decir si se presiona el botón 1 se ejecuta la función PresionBTN1,

si se pulsa el botón 2 se ejecuta la función PresionBTN2, así sucesivamente hasta

el botón 4, cabe resaltar que solo entra a esta interrupción si algún botón es

accionado.

Figura 72. Interrupción externa

107

Interrupción por software: la Figura 73 corresponde al diagrama de bloques

implementado, para realizar la cuenta de 15, 30 o 60 minutos, es necesario

indicarle al procesador que debe entrar a esta interrupción cada determinado

tiempo en este caso (0x1B), se cuenta cuantas veces el procesador entra en esta

interrupción, cuando el contador sea igual 2285 es por qué ha pasado un minuto,

en ese momento se almacena la cuenta de los minutos y se reinicia el contador

de la interrupción para que este pueda contar otro minuto.

Figura 73. Temporización

A continuación se explican las funciones que deben realizar cada uno de los botones

para responder a los requerimientos del usuario.

108

Botón 1 dentro de la función se evalúa si el menú es igual a 7, en caso de serlo

entonces el botón realiza la acción de aumentar de uno en uno el número que

se ingresa para registrar el celular donde se envía el mensaje de texto, de lo

contrario, pregunta si el estado del LCD es igual a cero si este es igual a cero, y

es accionado, debe encender el LCD y esperar 4 segundos, pero si LCD es

diferente de cero, guarda la variable botón con el número 1.

Figura 74. Acciones del botón 1

Botón 2: dentro de la función se evalúa si el menú es igual a 7, en caso de serlo

entonces el botón realiza la acción de disminuir de uno en uno el número que se

ingresa para registrar el celular donde se envía el mensaje de texto, de lo

contrario, pregunta si el estado del LCD es igual a cero si este es igual a cero, y

es accionado, debe encender el LCD y esperar 4 segundos, pero si LCD es

diferente de cero, guarda la variable botón con el número 2.

109


Botón 3: Pregunta si el estado del LCD es igual a cero si este es igual a cero, y es

accionado, debe encender el LCD y esperar 4 segundos, pero si LCD es diferente

de cero, guarda la variable botón con el número 3, cabe resaltar que es el único

botón que no tiene acciones en el menú 7, en este menú es donde se registra el

número telefónico.

110


Botón 4: dentro de la función se evalúa si el menú es igual a 7, en caso de serlo

entonces el botón realiza la acción de guardar el numero ingresado para registrar

número por numero el teléfono celular donde se envía el mensaje de texto en

caso de alerta, de lo contrario, pregunta si el estado del LCD es igual a cero si

este es igual a cero, y es accionado, debe encender el LCD y esperar 4 segundos,

pero si LCD es diferente de cero, guarda la variable botón con el número 4.

111


113

6. PRUEBAS Y RESULTADOS

6.1 PRUEBAS DEL DISPOSITIVO CENTRAL

Se realizan las pruebas pertinentes para el dispositivo central, estas consisten en:

verificar el encendido del dispositivo, las acciones de la pantalla al pulsar los botones, el

encendido del GPRS, también de la alarma y él envió del mensaje de texto.

6.1.1 Encendido dispositivo central

El dispositivo cuenta con un interruptor el cual, permite el encendido de este, una vez

este es accionado se enciende un LED verde el cual indica que el dispositivo central está

activo, a su vez la pantalla enciende y toma 4 segundos en mostrar el menú inicial.

La Figura 78, muestra el dispositivo apagado debido a que el interruptor no ha

sido accionado.

Figura 78. Dispositivo central apagado

114

La Figura 79, muestra como después de ser accionado el interruptor, la pantalla

y el LED verde encienden, asegurando que el dispositivo central esta prendido.

Figura 79. Dispositivo central encendido

6.1.2 Validación opciones de la pantalla

Esta prueba muestra cómo reacciona la pantalla al accionar cada uno de los botones que

permite ingresar el menú principal.

la Figura 80 muestra las acciones que permite la pantalla en el menú principal.

Figura 80. Menú inicial

115

En la Figura 81 se observa como al presionar el botón 1, el dispositivo central

muestra la temperatura en pantalla.

Figura 81. Temperatura Actual

La Figura 82 muestra como al accionar el boton2 el dispositivo central entra al

menú de configuraciones

Figura 82. Menú de configuraciones

116

La Figura 83 muestra cómo se apaga la pantalla para lograr un bajo consumo,

pero el LED verde continua encendido, indicando que el dispositivo central aún

se encuentra monitoreando.

Figura 83. Modo bajo consumo

La Figura 84 muestra las opciones de tiempo de monitoreo que ofrece el

dispositivo central, una vez es tomada alguna opción el dispositivo regresa al

menú inicial.

Figura 84. Tiempo de monitoreo

117

En la Figura 85 se observa el menú para activar o desactivar el GPRS, este cambio

se ve reflejado en la pantalla del menú inicial, el cual dependiendo de si está

activo muestra una luz verde con el título al lado de SMS.

Figura 85. Menú para activar el SMS

La Figura 86 muestra el menú para ingresar el número de celular, una vez es

ingresado los 10 dígitos la pantalla regresa al menú principal, dicho número es

donde se envía el mensaje de texto en caso de alerta, cabe resaltar que este será

enviado solo si el SMS se encuentra activo.

Figura 86. Menú para ingresar el número de celular

118

6.1.3 Encendido SMS

Si se activa la alarma y el SMS se encuentra activo, entonces el dispositivo debe encender

el GPRS para enviar el mensaje de texto, el LED rojo debe encenderse indicando que el

GPRS se encuentra activo y permanecerá encendido el tiempo que tome enviar el

mensaje de texto.

En la Figura 87 se puede observar como el LED rojo se enciende indicando que el

GPRS se encuentra activo enviando el mensaje de texto, debido a que el sensor

se encuentra en una temperatura mayor a 38°C, también se puede ver como la

pantalla se pone en alerta mostrando la temperatura de color rojo.

Figura 87. GPRS encendido y alerta de temperatura alta

En la Figura 88 se puede observar la recepción del mensaje de texto, con la

temperatura correspondiente.

Figura 88. Recepción del mensaje de texto

119

6.2 PRUEBAS DEL DISPOSITIVO PERIFÉRICO

Las pruebas del dispositivo periférico consisten en verificar el encendido del dispositivo,

él envió de los datos de temperatura y el comportamiento del sensor.

6.2.1 Encendido dispositivo periférico

El dispositivo cuenta con un interruptor el cual, permite el encendido de este, una vez

este es accionado se enciende un LED verde el cual indica que el dispositivo periférico

está activo.

La Figura 89, muestra el dispositivo apagado debido a que el interruptor no ha

sido accionado.

Figura 89. Dispositivo periférico apagado

En la Figura 90, se observa el LED verde, el cual indica que el dispositivo se

encuentra encendido debido a que el interruptor ha sido accionado.

120

Figura 90. Dispositivo periférico encendido

6.2.2 Envió de datos

El dispositivo periférico al enviar un dato de temperatura enciende el LED indicador rojo,

si este se encuentra midiendo temperatura actual se encenderá cada dos segundos es

lo que tarda en refrescar el dato, de lo contrario este se encenderá solo en el tiempo

destinado para el monitoreo, por ejemplo si el usuario lo programa para 15 minutos el

LED rojo solo se encenderá en dicho tiempo.

En la Figura 91 se observa como el LED rojo se enciende para indicar él envió de

temperatura y como la pantalla recibe el dato.

Figura 91. Envió del dato de temperatura

6.3 PRUEBAS FUNCIONALES Y DE EQUIPO.

Se realizan varios tipos de pruebas para la parte funcional del dispositivo, una es la

precisión del sensor y tiempo de establecimiento, la otra es la distancia de alcance que

121

hay entre el dispositivo periférico y el central, y se realiza las pruebas de consumo de

potencia para determinar la duración de las baterías.

Precisión: se realiza una prueba de medición de temperatura y se compara dicha

medición respecto a un elemento patrón comercial, la segunda prueba del

sensor consiste en determinar la exactitud de este ubicándolo en un horno al

cual se le puede graduar la temperatura y verificar los valores que toma el sensor

del dispositivo respecto a un valor seleccionado.

Tiempo de establecimiento: se realiza una prueba para determinar el tiempo de

establecimiento que presenta el sensor del dispositivo, esto hace referencia a

cuánto tiempo tarda el sensor en llegar a la homotermia.

Distancia: se realizan tres tipos de prueba para verificar la distancia, una es en

campo abierto, y dos en apartamentos diferentes.

Baterías: se realiza las pruebas del consumo de potencia en ambos dispositivos,

verificando el consumo en todos sus estados como lo son, reposo, envió de

datos, alerta, entre otros, para poder determinar la duración de las baterías en

dichos estados.

6.3.1 Precisión respecto a dispositivo comercial

Con el fin de conocer que tan preciso es el sistema, debemos realizar cálculos con datos

experimentales para basarnos en la estadística y llegar a una conclusión. Teniendo en

cuenta lo anterior se decide comprar un termómetro digital genérico ver Figura 92, para

realizar una comparación en los datos y encontrar la diferencia entre los mismos.

Se toma una muestra de 20 personas al azar, se mide la temperatura de estas en la axila

derecha o izquierda durante 3 minutos con el sensor del proyecto, con el termómetro

comercial el tiempo para realizar la medición de temperatura varia, este emite un sonido

cuando la ha realizado, obteniendo los resultados que se pueden ver en la Tabla 26:

Figura 92. Termómetro digital comercial

122

Tabla 26. Pruebas dispositivo vs termómetro digital

PRUEBA1 Edad (años) Temperatura termómetro genérico (°C)

Temperatura sensor proyecto

(°C)

Parte toma temperatura

1 25 36,2 35,24 Axila derecha


3 23 36,7 36,2 Axila izquierda

4 25 35,6 36 Axila derecha



7 42 36 35,12 Axila izquierda




11 20 35,8 36 Axila derecha










Con los datos anteriores procedemos a sacar la media y la desviación estándar de cada

dispositivo de medición con el fin de ver la diferencia entre estos (ver tabla 27):

La diferencia absoluta es la resta entre la suma del promedio y la desviación estándar

de los dispositivos que se están comparando y en este caso como se puede observar en

la tabla 27, la diferencia absoluta es de 0,30°C lo cual para el proyecto es bueno, pues el

dato de temperatura de nuestro sensor tiene una incertidumbre de +/- 0,30°C respecto

al termómetro digital genérico.

123

Tabla 27. Diferencia absoluta de los sensores

Termómetro genérico Sensor proyecto

Promedio Desviación estándar

Promedio Desviación estándar

36,07 0,416 35,6155 0,565

promedio + desviación

estándar promedio + desviación

estándar

36,48 36,18

Diferencia absoluta: 0,30

6.3.2 Precisión respecto a horno

En la Figura 93 se observa que se utiliza un horno de secado en el cual se prueba la

precisión del sensor respeto a la temperatura que se programa en el horno, para esta

prueba se toman los datos del horno y se compraran con los datos del sensor del

dispositivo, la toma de datos se realiza desde 30,4°C hasta 42°C.

Error de medida: según (Antonio Ruiz, et al 2008) el VIM (Vocabulario internacional de

Metrología – Conceptos fundamentales y generales y términos asociados, 3ra edición)

el error de medida absoluto se define como la diferencia entre un valor medido de una

magnitud y un valor de referencia el cual se considera real y exacto.

Figura 93. Horno de secado elemento patrón.

124

Tabla 28. Tabla comparativa elemento patrón vs. sensor del dispositivo

EJE X EJE Y Error Absoluto Error Relativo

Temperatura patron (°C)

Temperatura proyecto (°C)

proyecto – patrón (°C)

Error Absoluto/patron (°C)

30,4 30,16 -0,24 -0,79%

31,1 31,09 -0,01 -0,03%

31,5 31,18 -0,32 -1,02%

32 32,04 0,04 0,12%

32,5 32,2 -0,3 -0,92%

33 33,04 0,04 0,12%

33,6 33,22 -0,38 -1,13%

34,1 34,08 -0,02 -0,06%

34,5 34,19 -0,31 -0,90%

35 35,05 0,05 0,14%

35,5 35,17 -0,33 -0,93%

36 36,04 0,04 0,11%

36,6 36,18 -0,42 -1,15%

37,1 37,12 0,02 0,05%

37,5 37,19 -0,31 -0,83%

38 38,06 0,06 0,16%

38,5 38,16 -0,34 -0,88%

39,1 39,12 0,02 0,05%

39,5 39,17 -0,33 -0,84%

40 40,08 0,08 0,20%

40,5 40,16 -0,34 -0,84%

41 41,06 0,06 0,15%

41,5 41,19 -0,31 -0,75%

42 42,05 0,05 0,12%

Tabla 29. Error absoluto vs error relativo

Promedio Error Absoluto

Promedio Error Relativo

°C °C

-0,15 -0,41%

Según la información anterior y teniendo en cuenta que el error absoluto según la

estadística es igual a la imprecisión que acompaña a la medida, este nos puede dar la

idea de la sensibilidad del dispositivo al momento de tomar la temperatura, en este caso

tenemos una imprecisión en promedio de -0,15°C, es decir, por cada dato de

temperatura que se registre en el dispositivo estará por debajo de 0,15°C al valor real,

en este caso al del horno.

125

El promedio del error relativo nos indica en porcentaje que tan grave puede llegar a ser

el error de nuestro dispositivo respecto al real (horno), y cómo podemos observar en

promedio el error es del 0,41%.

Figura 94. Temperatura sensor del proyecto vs elemento patrón

Según el grafico anterior podemos observar como en la función de la línea de tendencia

la pendiente es igual a 1,0043, lo cual nos indica que por cada 1°C que aumente la

temperatura del patrón (horno) aumenta en 1,0043°C la temperatura del dispositivo del

proyecto. Y además de esto se puede observar el 𝑅2, el cual nos indica que tan

relacionados se encuentra los datos, y la estadística nos dice que entre más cercano está

el valor a 1, es porque los datos del eje x y del eje y si están relacionados.

6.3.3 Tiempo de establecimiento

Según (Pearson, 2014) el tiempo de establecimiento es el tiempo que transcurre desde

que la salida del sistema comienza a evolucionar hasta que la respuesta se sitúa

establemente en torno al ±2 % y al ±5 % del valor de régimen estacionario.

126

Para determinar el tiempo de establecimiento del dispositivo se realizó la siguiente

prueba, se tomó la temperatura de una persona con el termómetro digital comercial el

cual arrojo un valor de 36.2°C, este dato se tomó como referencia para determinar la

respuesta del sensor del proyecto. Se tomó el sensor en frio, se ubicó en la axila de la

persona y se registraron los datos de temperatura que el dispositivo arrojaba cada 30

segundos, hasta que el sensor del dispositivo lograra la homotermia ver tabla 30.

Tabla 30. Temperatura del sensor vs tiempo

Tiempo (segundos) Temperatura sensor

dispositivo °C

0 27,19

30 33,03

60 34,12

90 35,03

120 35,11

150 35,17

180 35,22

210 36

240 36,03

270 36,06

300 36,08

330 36,09

360 36,11

390 36,12

420 36,14

450 36,16

480 36,17

Se grafican los datos teniendo como el eje x el tiempo y en el eje y la temperatura del

dispositivo, para observar la respuesta de este, hasta llegar al tiempo de

establecimiento.

Para la prueba el tiempo el valor estacionario es de 36,2°C por lo tanto el ±2 % de este

valor es de ±0,724, teniendo como tiempo de establecimiento mínimo de 35,48°C, lo

que indica que el sensor del proyecto llega al tiempo de establecimiento en 210

segundos y el máximo es de 36,92°C. Para el ±5 % del valor estacionario el valor es de

±1,81, obteniendo como tiempo de establecimiento mínimo de 34,39°C, esto indica que

el sensor del proyecto llega a este tiempo de establecimiento en 90 segundos y el

máximo es de 38,01°C.

127

Figura 95. Respuesta sensor del dispositivo respecto al tiempo de establecimiento

6.3.4 Distancia

Para determinar el alcance efectivo del dispositivo se realizan 3 pruebas, una a campo

abierto sin obstáculos y dos en apartamentos los cuales miden alrededor de 62mt2,

ubicando el dispositivo en diferentes lugares.

Prueba en campo abierto.

Para esta prueba se cuenta cuantos metros de distancia eficaz entrega el

dispositivo, teniendo como referencia el dato de temperatura, una vez dicho

dato deja de llegar al dispositivo central, se define como la distancia máxima en

campo abierto, la prueba arroja 116 metros de distancia esta es la máxima, cabe

resaltar que dicha medición se realiza en línea recta, en la Figura 96 se muestra

la cancha en donde se realizó la medición.

128

Figura 96. Cancha de futbol

Prueba en apartamento 1.

En la Figura 97 se muestra el plano del apartamento el cual mide

aproximadamente 62mts2, en este se verifico la comunicación eficaz entre el

dispositivo periférico y el central, en literal A se ubica el dispositivo periférico, y

se mueve el dispositivo central a todos los literales (B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) a

continuación se muestran las distancias que hay entre los literales, cabe resaltar

que en ninguno se pierde el dato, ni siquiera del literal A al L el cual debe

atravesar 3 paredes.

A-B= 2,5mts

B-C= 3mts

C-D= 2,5mts

C-E= 1mts

G-F= 2mts

F-G= 2mts

E-H= 3mts

H-I= 1mts

H-J= 1,5mts

J-L= 1,5mts

J- K= 2mts

129

Figura 97. Apartamento 1

Prueba en apartamento 2.

En la Figura 98 se muestra el plano del apartamento el cual también mide

aproximadamente 62mts2, se realiza esta prueba con el fin de probar en otro

tipo de distribución y verificar la eficacia lograda en el apartamento 1, en literal

A se ubica el dispositivo periférico, y se mueve el dispositivo central a todos los

literales (B, C, D, E, F, G, H, I, J, K) a continuación se muestran las distancias que

hay entre los literales, cabe resaltar que en ninguno se pierde el dato, ni siquiera

del literal A al K el cual debe atravesar 2 paredes.

A-B= 2mts

B-C= 2,5mts

C-D= 1mts

D-E= 1mts

E-F= 2mts

D-G= 1mts

G-H= 4mts

G-I= 4mts

I-K= 3mts

I-J= 5mts

130

Figura 98. Apartamento 2

6.3.5 Consumo de potencia

Para determinar el consumo de las baterías de ambos dispositivos se realizan pruebas

con el vatímetro en el cual se puede observar la potencia que consumen estos

dispositivos en sus diferentes estados, a continuación se muestran los consumos de

estos.

En la Figura 99 se observa que el consumo del dispositivo central cuando la

pantalla se encuentra en estado de reposo es de 0.570W, cabe resaltar que en

este estado el dispositivo es capaz de generar alerta en caso de que la

temperatura sea mayor a 38°C. De acuerdo a esto una batería de 9 voltios de

600mAh, lograría una duración de 9 horas encontrándose en este estado.

Figura 99. Consumo del dispositivo central en reposo

131

En la Figura 100 se observa que la pantalla del dispositivo central está encendida

y no recibe el dato de temperatura, en este estado su consumo se es de 0.952W.

De acuerdo a esto una batería de 9 voltios de 600mAh, lograría una duración de

5 horas encontrándose en este estado.

Figura 100. Consumo del dispositivo central

En la Figura 101 se observa que dispositivo central está realizando la medición

de temperatura, el incremento de potencia que se produce no es muy elevado,

en este estado su consumo se es de 0.956W. De acuerdo a esto una batería de 9

voltios de 600mAh, lograría una duración de 5 horas encontrándose en este

estado.

En la Figura 102 se observa que se produce la alerta en el dispositivo central, en

este estado su consumo se es de 1.450W. De acuerdo a esto una batería de 9

voltios de 600mAh, lograría una duración de 3 horas encontrándose en este

estado.

Figura 101. Consumo mostrando la temperatura

132

Figura 102. Consumo del dispositivo central en alerta

El dispositivo periférico solo cuenta con dos estados uno es encendido en reposo,

y el otro es encendido tomando la medición de temperatura. En la Figura 103 se

observa el consumo en estado de reposo el cual es de 0.119W, en la Figura 104

se observa que el consumo realizando la medición es de 0.123W. De acuerdo a

esto dos baterías AAA de 1.5 voltios que entreguen 2700mAh cada una, lograría

una duración de 136 horas en cualquiera de los dos estados.

Figura 103. Consumo dispositivo periférico en reposo

Figura 104. Consumo dispositivo periférico sensando

133

7. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO

7.1 CONCLUSIONES

Se diseña un sistema electrónico innovador y diferente a lo existente en el

mercado, debido a que no existe un embebido electrónico con las características

del dispositivo, el cual alerte de manera inalámbrica al encargado y/o por medio

de un mensaje de texto en caso de tener fiebre.

Se logra de una forma práctica y eficiente el monitoreo de la temperatura en

seres humanos, brindado de esta forma tranquilidad a los encargados del

paciente pues ya no tendrán que estar cada 15, 30 o 60 minutos tomando la

temperatura.

A lo largo de este proyecto se ha evidenciado que entre 4 y 8 minutos es el

tiempo mínimo que requiere estando en contacto con la axila para lograr la

homotermia, es importante resaltar que el sensor nunca llego a presentar ningún

dato erróneo.

Es claro que si el dispositivo se comercializa, puede llegar a ser una posible

solución para reducir las consultas en la edad pediátrica realizadas por fiebre, ya

que una de las ventajas de este dispositivo respecto a los otros es que genera la

alerta solo cuando existe una real alerta, no cuando existen falsas presunciones,

como pasa cuando la madre toma la temperatura a través del tacto.

El dispositivo cuenta con la investigación pertinente para generar la alerta

cuando presente un riesgo en él paciente, cumpliendo con el objetivo alertar en

caso de riesgo al encargado de manera automática, enviándole el dato exacto

con el que es generada la alerta.

El sensor no presenta ninguna pérdida de datos, teniendo en cuenta la longitud

del cable, lo que representa una ventaja para el proyecto ya que el sensor puede

ir directamente a la axila del paciente y el periférico encontrarse a un metro de

este.

134

La arquitectura, y el software empleado en los dispositivos permite el monitoreo

y alerta de temperatura con una precisión de 0,30°C según los resultados

obtenidos.

A través de la realización del proyecto se ha logrado participar en encuentros

internos, regionales y nacionales donde se ha podido dar a conocer el

planteamiento del problema y el proyecto, generándole a este aportes

fundamentales, a tal punto que ha sido concebido como un posible producto

para beneficio de la sociedad.

7.2 TRABAJO FUTURO

Se propone buscar optimización en el hardware, ya que en la parte del GPRS,

este solo se usa para el envío de mensajes y se desaprovecha la parte de las

llamadas, envío de datos y demás, por lo cual se podría investigar un dispositivo

que solo envié mensajes o por el contrario mejorar el software y hardware y

darle uso a estas funciones.

Se plantea la realización de pruebas con bebés para tener una idea de la

estabilidad del dato de temperatura que pueda tener frente a un bebé, teniendo

en cuenta que los rangos de temperatura para los bebés son más estrechos.

Se propone buscar mejorar la implementación del sensor, enfocándolo más a

una manilla la cual permite un mejor diseño y presentaría menor incomodidad

para el paciente, requiriendo investigación adicional de la temperatura en las

extremidades del cuerpo humano y sus respuestas.

Se encuentra la necesidad de medir otro tipo de variables críticas para los bebés,

como lo es el CO2 el cual causa una gran tasa de mortalidad en los neonatos.

Existe la necesidad de adquirir una pantalla con un mejor procesador ya que la

actual tiene un retraso para recibir los datos lo cual en ocasiones representa en

un error que se alcanza a visualizar en esta.

Se plantea también la necesidad a futuro de que el sensor genere alerta también

por enfriamiento, ya que debido a peso de los bebés presentan una incapacidad

para controlar su pérdida de calor.

135

Se podría plantear la posibilidad de almacenar los datos de temperatura dentro

de una memoria en el dispositivo, con el fin de estudiar el comportamiento de

esta en el tiempo para futuras investigaciones.

Se propone adicionarle al proyecto un programa de inicialización, para que la

primera vez que el encargado reciba el dispositivo este le pida los datos básicos

como, numero de celular, activar el GPRS y tiempo de monitoreo, además se

propone un botón para borrar en caso de error al introducir el número, un menú

adicional donde se pueda observar el número ingresado y que al momento de

enviar el mensaje de texto la pantalla cambie para indicar que se está enviando

el mensaje de texto ya que actualmente esta se detiene mientras lo envía.

Se propone implementar una batería recargable y un sistema indicador de carga

para el dispositivo, ya que al enviar el mensaje de texto el consumo es muy

elevado desgastando la pila del dispositivo central.

137

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XBEE. (2014). xbee.cl. Obtenido de http://www.xbee.cl/

141

ANEXO A – SOFTWARE DISPOSITIVO CENTRAL

#include <main.h>

#use standard_io(B)

#use

rs232(baud=9600,bits=8,parity=n,xmit=pin_C6,rcv=pin_C7,stream=ESCLAVO)

/***** Se habilita el otro puerto UART para comunicarnos con el otro PIC****/

#use rs232(baud=9600,bits=8,parity=n,xmit=pin_D4,rcv=pin_D5,stream=GPRS)

/*****Se habilita el otro puerto UART para comunicarnos con el GPRS*****/

#use rs232(baud=9600,bits=8,parity=n,xmit=pin_A1,rcv=pin_A2,stream=LCD)

/*****Se habilita el otro puerto UART para comunicarnos con el LCD*****/

int8 menu=0, boton=0, estadoSMS;

float cont=0, contMinuto=0;

int8 tiempo=5;

int8 temperatura[2];

int8 numero[10]=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

int8 numCel=0, bandNumCel=0, contNumCel=0, numMensajes=1;

int8 estadoLCD=1;

void enviarSMS(void);

/***********Timer encargado de llevar la cuenta de minutos************/

#int_TIMER0

void TIMER0_isr(void)

cont+=1;

if(cont==2285) //Aumenta el contador de minutos

contMinuto+=1;

cont=0;

tiempo=read_eeprom(0x00);

if(contMinuto==tiempo) //tiempo programada por el usuario

142

menu=5;

contMinuto=0;

set_timer0 (0x1B);

/****Funcion encargada de enviar el dato de temperaturra al LCD *******/

void enviarTempLCD(void)

fputc(temperatura[0],LCD); //Se envía la unidad de precisión al LCD

delay_ms(50);

fputc(temperatura[1],LCD); //Se envía la decena de precisión al LCD

/************Interrupción de llegada de datos por el puerto UART*******/

#int_RDA

void RDA_isr(void)

delay_ms(20);

int8 dato=getchar(); //Se guarda en dato el dato que entra

if (dato=='"')

while(!kbhit()); // Si hay algo pendiente de recibir

temperatura[0]=getchar(); //Guardara la unidad de precisión

while(!kbhit()); // Si hay algo pendiente de recibir

temperatura[1]=getchar(); //Guardara la decena de precisión

if((temperatura[1]>38)||(temperatura[1]==38

menu=6; //En caso de ser mayor a 38°C menú=6

boton=0;

/******Función del boton 1, es llamada desde la interrupción externa*******/

void funcionPresionBTN1(void)

143

if(menu==7)

if(numCel==9)

numCel=0;

bandNumCel=0;

else

numCel++;

bandNumCel=numCel;

else

if(estadoLCD==0)

output_high(pin_A0);

estadoLCD=1;

delay_ms(4000);

else

boton=1;



if(menu==7)

if(numCel==0)

numCel=9;

bandNumCel=9;

else

numCel--;

bandNumCel=numCel;

else

if(estadoLCD==0)


144

estadoLCD=1;

delay_ms(4000);

else

boton=2;



if(estadoLCD==0)


estadoLCD=1;

delay_ms(4000);

else

boton=3;



if(menu==7)

bandNumCel=11;

else

if(estadoLCD==0)


estadoLCD=1;

delay_ms(4000);

else

boton=4;

145

/*****Interrupción externa, captura el boton presionado por el usuario*****/

#int_EXT

void EXT_isr(void)

if(input(PIN_B5)==0)

delay_ms(300);

funcionPresionBTN1();

else


delay_ms(300);


else


delay_ms(300);


else


delay_ms(300);


void main()

numero[0]=read_EEPROM(0x02);

numero[1]=read_eeprom(0x03);

146







numero[8]=read_eeprom(0x0A);

numero[9]=read_eeprom(0x0B);

set_tris_A(0x00); //Todo puerto A como salida

set_tris_D(0x00); //Todo puerto D como salida

set_tris_B(0x3D); // Puertos de entrada de botones

setup_timer_0(RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_2); //Configuracion del timer

set_timer0 (0x1B); //Carga del timer

enable_interrupts(INT_TIMER0); // Habilita interrupción del timer0

enable_interrupts(INT_EXT); //Habilita interrupción externa

enable_interrupts(global); //Habilita interrupciones globales

ext_int_edge(H_TO_L); //Interrupcion de nivel alto a bajo

output_low(pin_D1);

output_high(pin_D0);

temperatura[0]=0;

temperatura[1]=0;

if(estadoLCD==1)


delay_ms(4000);

while(TRUE)

switch(menu)

case 0:

estadoSMS=read_eeprom(0x01);

if(estadoSMS==1)

fputc('d',LCD); //Se envia d al lcd SMS activo

else //si no

if(estadoSMS==0)

147

fputc('j',LCD); //Se envia j al lcd SMS desactivado

numCel=0, bandNumCel=0, contNumCel=0,numMensajes=1;

while(menu==0)

if(boton==1) //Toma Temperatura actual

menu=1;

else

if(boton==2) //Modo de configuraciones

menu=2;

else

if(boton==3) //Opción para apagar el LCD

estadoLCD=0; // LCD : 0- apagado y 1- prendido

output_low(pin_A0); //Apaga el LCD

boton=0;

menu=8;

boton=0;

break;

case 1:

disable_interrupts(INT_TIMER0);

delay_ms(20);

/******Caso encargado de mostrar la temperatura actual en la pantalla, desde

este nos comunicamos con al otro PIC donde está el sensor de temperatura con

el fin de recibir el dato de temperatura como respuesta*********/

while(menu==1)

enable_interrupts(INT_RDA); //Iinterrupcion por uart,

para recibir el dato de temperatura//

fputc('e',LCD); //Se envía el dato al LCD para mostrar temperatura

148

fputc('?',ESCLAVO); //Se envia al otro PIC el caracter

?, con el fin de que calcule un nuevo dato de temperatura//

delay_ms(500);

enviarTempLCD(); //Se envia el dato de temperatura

recibido por la uart al LCD//

delay_ms(2000);

if(boton==1) //Para volver al menu inicial

menu=0;

enable_interrupts(INT_TIMER0);

boton=0;

break;

case 2:

delay_ms(20);

fputc('f',LCD); //Entra al menu de configuraciones

while(menu==2)

if(boton==1) //Configurar el tiempo para el

monitoreo//

menu=3;

else

if(boton==2) //Para activar o desactivar el envio

de mensajes de texto//

menu=4;

else

if(boton==3) //Para introducir el numero celular al

cual se deben enviar los SMS//

menu=7; //En el menu 7 guardamos el nuevo

numero en el pic//

149

else

if(boton==4) //Para volver al menu de Inicio

menu=0;

boton=0;

break;

case 3:

fputc('g',LCD); //Entra al menu donde puede

seleccionar el tiempo//

while(menu==3)

if(boton==1) //Selecciona 15 minutos, para las

pruebas le ponemos 1 minuto//

tiempo=15;

set_timer0 (0x1B); //Reiniciamos la cuenta del

Timer0//

menu=0;

cont=0;

contMinuto=0; //Reiniciamos el contador de

Minutos//

write_eeprom(0x00,tiempo);

else

if(boton==2)

tiempo=30;

set_timer0 (0x1B);

menu=0;

cont=0;

contMinuto=0;

150


else

if(boton==3)

tiempo=60;

set_timer0 (0x1B);

menu=0;

cont=0;

contMinuto=0;


else

if(boton==4) //Opcion para volver al inicio

menu=0;

boton=0;

break;

case 4:

fputc('h',LCD); //Opcion de activar o desactivar el

envio de mensajes de texto//

while(menu==4)

if(boton==1) //Se activa la opcion de enviar

mensajes de texto//

estadoSMS=1; //En 1 indica que el envio de SMS

está activado//

menu=0; //Vuelva al menu inicial

write_eeprom(0x01,estadoSMS);

else

if(boton==2)

151

estadoSMS=0; //En 0 indica que el envio de SMS

esta desactivado//


write_eeprom(0x01,estadoSMS);

else

if(boton==3) //Si se quiere volver al menu Inicio


boton=0;

break;

case 5:

/*****Se medira la temperatura en el tiempo establecido por el usuario*****/


enable_interrupts(INT_RDA); //Se habilita la interrupcion por

uart, Para recibir el dato de temperatura//

if(estadoLCD==0)

menu=8;

else

if(estadoLCD==1)

menu=0;

fputc('?',ESCLAVO); //Se envia este caracter al otro pic

delay_ms(1000);


delay_ms(1000);


delay_ms(1000);


break;

case 6:

152

/******Caso de alerta de temperatura Alta encima de 38°C*******/


output_high(pin_D1); //Activa la alerta (alarma)

//Se enciende el modulo GPRS/GSM

if(estadoSMS==1)


delay_ms(1000);

output_low(pin_D2);

while(menu==6)

enable_interrupts(INT_RDA); //Se habilita la interrupcion

por uart, Para recibir el dato de temperatura//

fputc('i',LCD); //Se envia el dato al LCD para que

entre al menu de mostrar temperatura//

fputc('?',ESCLAVO); //Se envia este caracter al otro

pic para que nos devuelva la temperatura y poner la alerta//

delay_ms(500);

enviarTempLCD(); //Se envia el dato de

temperatura recibido por la uart al LCD//

delay_ms(2000);

/****Evalúa la variable numMensajes la cual nos indica si ya envió el mensaje o

no, y se evalúa estadoSMS para saber si el envió esta activado*********/

if((numMensajes==1)&&(estadoSMS==1))

delay_ms(4000);

enviarSMS(); //Se envia el mensaje de texto

delay_ms(1000);

numMensajes=0; //Se le da el valor de 0 para saber

que ya envio el mensaje y no lo vuelva a enviar//

if(boton==1) //Apagar Alarma

153

output_low(pin_D1); //Se desactiva la alarma


if(estadoSMS==1)


delay_ms(1000);

output_low(pin_D2);


boton=0;

break;

case 7:


fputc('k',LCD); //Se envia este caracter al modulo

LCD, para indicarle//

delay_ms(500); //que muestre la pantalla para la

selección de numero//

while(menu==7)

switch(bandNumCel) //bandNumCel nos indicara el caso

al cual debemos entrar//

case 0:

fputc(numCel,LCD); //Enviara el nuemro 0 al LCD

bandNumCel=10; //Lo enviamos a este caso el cual

no hacer nada mientras se oprime un boton//

break;

case 1:




154

break;

case 2:




break;

case 3:




break;

case 4:




break;

case 5:




break;

case 6:




break;

case 7:




break;

case 8:


155



break;

case 9:




break;

case 10: //No se hace nada, pero deja en

funcionamiento el procesador//

break;

case 11:

fputc('z',LCD); //Se envia el caracter Z al LCD indicando

que ya se seleccionó un número, que debe avanzar para seleccionar el otro//


no hacer nada mientras se oprime un botón//

numero[contNumCel]=numCel; //vamos guardando en

este arreglo el nuevo numero ingresado por el usuario//

if(contNumCel==9) //Evaluamos si ya se ingresaron

los 10 digitos del numero celular(comienza en 0 hasta 9)//

contNumCel=0; //Se reinicializa el contador


delay_ms(1000);

fputc('y',LCD); //Se envia esto para indicarle al LCD

que los 10 digitos fueron guardados//

delay_ms(1000);

else //Si no se han llenado todas las posiciones

del arreglo//

156

contNumCel++; //Se aumenta el contador de

posicion del arreglo donde se guarda el numero//

break;

boton=0;

write_eeprom(0x02,numero[0]);

delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);


delay_ms(10);

write_eeprom(0x0A,numero[8]);

delay_ms(10);

write_eeprom(0x0B,numero[9]);


break;

case 8:

//En este caso se queda el procesador mientras la pantalla del LCD

este apagada//

if(estadoLCD==1) //Evalúa si la pantalla ya se prendió

menu=0; //Si la pantalla se prendió vamos al menu inicial

break;

157

void enviarSMS(void)

disable_interrupts(INT_RDA); //Se deshabilita la interrupción de la uart

int8 cont, aux; //Se declaran la variables

fprintf(GPRS,"AT+CMGF=1"); //Se envía al módulo la opción de escribir

delay_ms(1000);

fputc(13,GPRS); //Se envía un enter

delay_ms(1000);

fprintf(GPRS,"AT+CMGS="); //indica que se envía un mensaje de texto

delay_ms(1000);

fputc('"',GPRS); //Se abre Las comillas para escribir el numero

delay_ms(1000);

for(cont=0;cont<10;cont++) //En este for se saca el numero guardado

aux=numero[cont];

aux+=48;

fputc(aux,GPRS);

delay_ms(1000);

fputc('"',GPRS); //Se cierran Las comillas para

escribir el numero

delay_ms(1000);

fputc(13,GPRS); //Se envía un enter

delay_ms(1000);

/*****************Se escribe el mensaje a enviar*************/

fprintf(GPRS,"El Bebe tiene fiebre por ");

delay_ms(500);

fprintf(GPRS,"encima de %i,%i grados C, la ",temperatura[1],temperatura[0]);

delay_ms(500);

fprintf(GPRS,"alarma se acaba de activar");

delay_ms(1000);

fputc(0x1A,GPRS); //Control+Z para que envie el

mensaje

158

delay_ms(1000);

fputc(0x1A,GPRS); //Control+Z para que envie el mensaje

delay_ms(1000);

159

ANEXO B – SOFTWARE DEL LCD

#platform "GOLDELOX"

#inherit "4DGL_16bitColours.fnc"

#inherit "VisualConst.inc"

#inherit "pruebaConst.inc"

#inherit "ledDigitsDisplayGoldelox.inc"

var Aux, band:=1, uni, dec, opcion, borr:=1, numx1, numx2, numx3, numx4,

numx5, numx6, numx7, numx8;

var numx9, numx10, numx11:=1, band2:=1, numero2, numerocel:=0,

numBand:=0;

func capturaNumero()

while(band2==1)

numero2:=-1; //aseguramos que el número entrante sea valido

while(numero2<0) //nos quedamos en el while hasta que;

numero2:=serin(); //...llegue un dato valido

wend

gfx_Cls();

if(numero2==121)

band2:=0;

gfx_Cls();

endif

if(numero2==122)

numerocel++;

numBand:=numx11;

else

numx11:=numero2;

endif

160

if(numerocel==1)

numx1:=numBand;

ledDigitsDisplay(numx1, iiCustomdigits1H, iiCustomdigits1L, 16, 96, 1, 1, 9, 0) ;

endif

if(numerocel==2)

numx2:=numBand;



endif

if(numerocel==3)

numx3:=numBand;




endif

if(numerocel==4)

numx4:=numBand;





endif

if(numerocel==5)

numx5:=numBand;






endif

if(numerocel==6)

numx6:=numBand;







endif

if(numerocel==7)

161

numx7:=numBand;








endif

if(numerocel==8)

numx8:=numBand;









endif

if(numerocel==9)

numx9:=numBand;










endif

if(numerocel==10)

numx10:=numBand;

ledDigitsDisplay(numx10, iiCustomdigits10H, iiCustomdigits10L, 100, 96, 1, 1, 9,

0) ;





162






endif

ledDigitsDisplay(numx11, iiLeddigits3H, iiLeddigits3L, 40, 24, 1, 1, 43, 0) ;

//1. Aumentar

// Statictext28 1.0 generated 14/08/2014 03:15:41 p.m.

media_SetAdd(iStatictext28H, iStatictext28L) ; // point to the Statictext28

image

media_Image(24, 8) ; // show image

//2. diminuir



image


//4. ok



image


wend

endfunc

func calcularTemp()

var numero:=-1; //aseguramos que el número sea valido

if (band==1) //bandera de entrada

while(numero<0) //nos quedamos en el while hasta que;

numero:=serin(); //...llegue un dato valido

wend

band++; //sumamos la bandera que da la salida

uni:=numero; //guardamos el primer dato (unidades y

decenas)

numero:=-1;

if (band==2) //entrada para capturar el segundo dato

while(numero<0) //nos quedamos en el while hasta que;

163

numero:=serin(); //...llegue un dato valido

wend

band:=1; //sumamos la bandera que da la salida

dec:=numero; //guardamos el dato

dec:=dec*100; //sacamos la decena del dato

if(dec>10)

Aux:=uni+dec; //sumamos todo para obtener el dato completo

endif

numero:=-1; //aseguramos que el numero entrante sea valido

endif

endif

endfunc

func main()

setbaud(BAUD_9600); // set baud rate of COM0

while(!media_Init())

wend

repeat

opcion:=serin(); //capturamos el dato serialmente

switch(opcion) //de acuerdo al dato capturado se entra en cada case

case 100: //el ! despliega el menu principal

band2:=1;

borr:=1; //para borrar solo 1 vez la pantalla de la Temp

numBand:=0;

numerocel:=0;

numx11:=0;

gfx_Cls(); //borrar pantalla

// Monitoreo y alerta de temperatura

// Statictext3 1.0 generated 25/07/2014 10:28:55 a.m.

media_SetAdd(iStatictext3H, iStatictext3L) ; // point to the Statictext3 image


//Temp Actual




164

//Configuraciones




//Apagar pantalla




//Boton del GPRS

// Led1 1.0 generated 12/08/2014 04:12:03 p.m.

media_SetAdd(iLed1H, iLed1L) ; // point to the Led1 image

media_VideoFrame(0, 4, 1) ; // where numx is 0 (Off) or 1 (On)

break;

case 106:


band2:=1;

numBand:=0;

numerocel:=0;

numx11:=0;


// Monitoreo y alerta de temperatura



image


//Temp Actual



image


//Configuraciones



image


//Apagar pantalla



image

165


break;

case 101:

if(borr==1)


borr:=0;

endif

calcularTemp();

//DIGITOS TERMOMETRO

// Leddigits1 1.0 generated 31/07/2014 04:47:37 p.m.

media_SetAdd(iLeddigits1H, iLeddigits1L) ; // point to the Leddigits1 image

media_Image(8, 40) ; // show all digits at 0, only do this once

//Temp Actual




//icono de °C




//Inicio




ledDigitsDisplay(Aux, iiLeddigits1H, iiLeddigits1L, 8, 40, 4, 3, 28, 0) ;

//mostramos la Temp

break;

case 102:



// Configuraciones




//1. Tiempo Medicion




166

//2. SMS(On/Off)



image


//3. #Cel



image


//4. Inicio



image


break;

case 103:



// Tiempo Medicion



image


// 1. Cada 15 min



image


//2. Cada 30 min



image


//3. Cada 60 min



image


167

break;

case 104:



// GSM (Mensajes de Texto):



image


//1. si



image


// 2. No



image


// 3. Inicio



image


break;

case 105:



calcularTemp();

//DIGITOS TERMOMETRO

// Leddigits2 1.0 generated 04/08/2014 11:44:20 a.m.



//Temperatura Alta



image

168


//icono de °C



image


// 1. Apagar Alarma



image


ledDigitsDisplay(Aux, iiLeddigits2H, iiLeddigits2L, 8, 32, 4, 3, 28, 0) ;

//mostramos la Temp

break;

case 107:


gfx_Cls();

capturaNumero();

//selecionar numero





//1 digito

// Customdigits1 1.0 generated 12/08/2014 07:25:18 p.m.

media_SetAdd(iCustomdigits1H, iCustomdigits1L) ; // point to the

Customdigits1 image


//2 digito



Customdigits2 image


//3 digito



Customdigits3 image


//4 digito


169


Customdigits4 image


//5 digito



Customdigits5 image


//6 digito



Customdigits6 image


//7 digito



Customdigits7 image


//8 digito



Customdigits8 image


//9 digito



Customdigits9 image


//10 digito



Customdigits10 image


break;

endswitch

forever

endfunc

170

ANEXO C – SOFTWARE DEL DISPOSITIVO PERIFÉRICO

#include <main.h>

#use i2c(Master, sda=PIN_C4, scl=PIN_C3) //activamos la comunicacion i2c

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_C6, rcv=PIN_C7) //activamos la comunicacion

serial//

#define leerOpcion 0x91 //Esta es la direccion para indicarle a el

sensor que será leído //

#define escribirOpcion 0x90 //Esta es la direccion para indicarle a el

sensor que se va a escribir en el//

#define puntRegistroTemp 0x00 //Al leer este registro, tenemos el

valor de la temperatura//

#define puntRegistroConfig 0x01 //con este registro configuramos el

sensor//

#define puntRegistroTLow 0x02 //este registro puede ser configurado

para generar alerta desde el mismo sensor//

#define puntRegistroTHigh 0x03 //este registro puede ser configurado

para generar alerta desde el mismo sensor//

int8 menu=0,cont=0;

int8 bandMSB=0; //guardamos la parte alta(entera) de la temperatura

int8 bandLSB=0;

/**************funcion para configurar el sensor******************/

void configTMP102xI2C(void)

i2c_start(); //le enviamos un start para empezar

i2c_write(escribirOpcion); //le inidcamos que le vamos a escribir

i2c_write(puntRegistroConfig); //le escribimos en la configuracion

171

i2c_write(0xF1);

i2c_write(0x80);

i2c_stop(); //Enviamos el finalizador de trama

/***********funcion para capturar la temperatura*****************/

void leerTemperatura(void)

int8 msb=0, lsb=0; //reiniciamos los valores para que pueda tomarse

nuevamente la temperatura y no se cree conflictos//

configTMP102xI2C(); //llamamos la funcion de comfiguracion


i2c_write(escribirOpcion); //le decimos que vamos a escribirle

i2c_write(puntRegistroTemp); //apuntamos al registro que contiene la

temperatura//


i2c_write(leerOpcion); //leemos la temperatura

msb=i2c_read(1); //leemos la parte alta (entera)

lsb=i2c_read(0); //leemos la parte baja (decimal)

i2c_stop(); //Enviamos el finalizador de trama

bandMSB=msb;

bandLSB=lsb;

bandLSB/=10;

/********Función para enviar dato de temperatura al otro pic*************/

void enviarDatoTemp(void)

delay_ms(250); //esperamos para iniciar el envio del dato

putc(bandLSB); //enviamos las unidades del decimal

putc(bandMSB); //enviamos las unidades del decimal

/*********************Interrupción serial***********************/

#int_RDA

void RDA_isr(void)

delay_ms(20);

int8 dato=getchar(); //capturamos el dato que llegue del otro pic

172

if (dato=='?') //si el dato que nos envia el pic es igual a pregunta

menu=1; //el menu lo ponemos en uno para que apenas salga

empieze la toma de temp//

cont=0; //reseteamos el contador

/*********************programa principal**************************/

void main()

set_tris_A(0x00); //ubicamos el puerto D como salida

configTMP102xI2C(); //llamamos la funcion de configuracion del sensor

enable_interrupts(global); //habilitamos las interrupciones

enable_interrupts(INT_RDA); //habilitamos la interrupcion serial


output_low(pin_A1);

while(TRUE)

switch(menu)

case 1:


leerTemperatura(); //llamamos la funcion para leer la

temperatura//

putc('"'); //Comando para que entre en mostrar

tempratura el LCD //

enviarDatoTemp(); //llamamos la funcion para enviar el

dato de la temp//

menu=0; //volvemos el menu cero para que esto solo

se haga una vez//

break;

case 0:

173

output_low(pin_A1);

break;

175

ANEXO D – RESULTADO ENCUESTA

1. Cantidad de hombres y mujeres que respondieron la encuesta:

Sexo Cantidad Porcentaje (%)

Femenino 63 78,75%

Masculino 17 21,25%

Total general 80 100%

2. Edades (en años) de los encuestados:

78,75%

21,25%

176

3. Cantidad de padres encuestados:

Padres Cantidad Porcentaje (%)

No 29 36,25%

Si 51 63,75%

Total general 80 100%

*Nota: 3 de los 29 encuestados que afirmaron no ser padres, nunca han tenido

a su cuidado un bebé.

4. Monitoreo de la temperatura del bebé:

Tiempo considerado Cantidad

Cada 1 Hora 24

Cada 15 minutos 6

Cada 2 Horas 11

Cada 30 minutos 25

Cada más de 2 Horas 9

Constantemente (Cada menos de 10 minutos) 2

En blanco (Personas que no son padres) 3

Total general 80

177

*Nota: (en blanco) representa a las personas que afirmaron nunca haber tenido

a su cargo un bebé.

5. Intereses específicos:

5.1 Considera que las temperaturas altas causan daños irremediables a los

bebés:

*Nota: (en blanco) representa a las personas que afirmaron nunca haber tenido a

su cargo un bebé.

178

5.2 Considera que los termómetros digitales son exactos:

*Nota: (en blanco) representa a las personas que afirmaron nunca haber tenido a

su cargo un bebé.

5.3 Considerar que se puede determinar la temperatura exacta de un bebé a

través del tacto:



179

5.4 Considerar que la fiebre es normal y se quita sola:



6 Cantidad de encuestados que pagarían por un dispositivo electrónico para

monitorear la temperatura del bebé:



Respuesta Porcentaje (%)

No 12,50%

Si 83,75%

(en blanco) 3,75%

Total general 100%

180

7 Cantidad de dinero que los encuestados estarían dispuestos a pagar por el

dispositivo electrónico ya mencionado:

Rango Cantidad

$100.001 - 200.000 (cop) 16

$200.001 - 300.000 (cop) 6

$300.001 - 400.000 (cop) 2

$50.000 - 100.000 (cop) 43

(en blanco) 13

Total general 80


a su cargo un bebé sumadas con aquellas que no pagarían por el dispositivo.

181

8 Intereses específicos sobre el dispositivo electrónico:

8.1 Comodidad con el hecho de que el dispositivo haga contacto con la axila del

bebé:

*Nota: (en blanco) representa a las personas que afirmaron nunca haber tenido a su

cargo un bebé sumadas con aquellas que no pagarían por el dispositivo.

8.2 Comodidad con el hecho de que el dispositivo haga contacto con el recto

del bebé:



182

8.3 Comodidad con el hecho de que el dispositivo haga contacto con el oído del

bebé:



8.4 Comodidad con el hecho de que el dispositivo haga contacto con la boca del

bebé:



183

8.5 Posición respecto al hecho de que el monitor del dispositivo deba ser

inalámbrico:



8.6 Posición respecto al hecho de que el monitor del dispositivo permanezca en

un lugar específico:



184

8.7 Considerar que los dispositivos electrónicos pueden hacer daño a los bebés:



sistema electrÓnico para monitoreo y alerta de...

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