Le suivi de la chaîne du froid bénéficie d'une assistance matérielle

La récente pandémie causée par le virus Covid19 et la course contre la montre qui a suivi pour développer des vaccins ont mis en évidence l'importance et les enjeux liés à la chaîne du froid. Certains de ces vaccins sont très sensibles aux variations de température et nécessitent un stockage à des températures très basses, voire inférieures à -70°C. Ces niveaux de température doivent également être strictement maintenus, avec des tolérances très faibles, depuis le point de production jusqu'à l'installation où il sera administré au patient.

Le terme « chaîne du froid » fait référence à la chaîne d'approvisionnement des matériaux qui pourraient être compromis ou irrémédiablement endommagés si la température à laquelle ils sont stockés n'est pas maintenue dans des limites très étroites. De nombreux produits pharmaceutiques, chimiques et alimentaires entrent dans cette catégorie. Pour garantir le maintien de la chaîne du froid sans jamais être interrompue, il est nécessaire de développer un système de traçabilité aussi complet, automatisé et sans erreur que possible.

Suivi des actifs avec un lecteur de codes-barres

Suivi des actifs

Le suivi des actifs a pour tâche de retracer les produits ou les matériaux à chaque étape du chemin qui les sépare du lieu de production à l'utilisateur final afin qu'à tout moment, il soit possible de déterminer l'endroit où se trouve l'actif. Le moyen le plus simple pour le suivi est d'appliquer un code-barres avec un identifiant unique à chaque actif. Le code peut ensuite être scanné avec un lecteur de code-barres ou être enregistré à chaque fois qu'il est déplacé d'un point à un autre le long de la chaîne.

Aujourd'hui, toutes ces étapes et mouvements peuvent être enregistrés dans une base de données de suivi centralisée pour une analyse et une requête plus approfondies.

L'évolution de la technologie électronique a conduit à l'introduction de dispositifs électroniques innovants à faible consommation pour le suivi des actifs, tels que les capteurs de température, d'humidité, de choc/vibration et de contaminants, ainsi que des localisateurs GPS.

Très importants dans ce domaine sont également les enregistreurs de données, des dispositifs capables d'enregistrer et de conserver stockées les informations provenant des capteurs relatives au processus de suivi. La plupart des enregistreurs de données utilisés dans les applications de suivi des actifs ont une faible consommation d'énergie et peuvent donc être alimentés par batterie. Le diagramme de gauche montre quelques applications classiques de suivi des actifs qui utilisent des enregistreurs de données. Ces appareils comprennent un capteur pour acquérir les données à enregistrer, un processeur, une mémoire non volatile pour le stockage des données et une horloge en temps réel (RTC).

Certaines applications typiques de suivi des actifs impliquant des enregistreurs de données

Les enregistreurs de données sont courants dans les systèmes de suivi de la chaîne du froid, car ils évitent d'avoir à recourir à des connexions fréquentes (généralement via Internet ou un réseau mobile) avec le système centralisé.

Application de suivi des actifs de la chaîne du froid

La surveillance et l'enregistrement de la température sont non seulement essentiels pour garantir l'intégrité du produit, mais représentent également une exigence imposée par la Federal Drug Administration (FDA) pour surveiller la qualité des aliments, des médicaments et des cosmétiques.

Il est donc nécessaire d'utiliser un appareil à faible consommation, alimenté par batterie, capable d'acquérir et de mémoriser la température à intervalles de temps réguliers. En plus de l'enregistreur de données, nous aurons également besoin d'un microcontrôleur basse consommation, véritable cerveau du système de localisation, capable d'exécuter des algorithmes de contrôle logiciel et de s'interfacer avec des capteurs, des écrans et des canaux de communication série ou USB.

Un exemple de microcontrôleur capable de répondre à ces exigences est le ML630Q466/Q464 de Lapis Technology (appartenant au groupe Rohm), un microcontrôleur basse consommation 32 bits basé sur un cœur Arm Cortex-M0+ avec deux tailles de ROM flash différentes (128 Ko / 64 Ko) et capable de prendre en charge l'interface USB. Ces microcontrôleurs disposent de différents ports série pour connecter plusieurs capteurs et enregistrer leur sortie. Ils ont des pilotes LCD intégrés, un RC-ADC pour une mesure précise de la température, un contrôleur USB 2.0 à pleine vitesse et prennent en charge plusieurs modes d'horloge. Ce niveau d'intégration élimine le besoin de nombreux composants externes, permettant une conception plus compacte. Comme le montre le schéma ci-dessous, le MCU peut être alimenté par batterie grâce à sa faible consommation d'énergie, il peut gérer une multitude de capteurs externes, un écran, un canal de communication USB et un module de connectivité sans fil (en option).

Il existe une large sélection de capteurs capables de couvrir les exigences d'une application de suivi de la chaîne du froid. Ces capteurs comprennent des accéléromètres, des capteurs optiques (lumière ambiante, RVB), des capteurs de pression basés sur MEMS et des capteurs magnétiques (CI Hall et magnétomètres). Les accéléromètres tels que le KXTJ3-1057 peuvent être utilisés pour détecter le réveil par mouvement, la détection d'angle, la détection d'impact/chute libre, l'activité, la détection de pression, la santé motrice et la santé de la machine.

Un microcontrôleur basse consommation 32 bits adapté à l'application

Pour les capteurs optiques, les capteurs de lumière ambiante sont parfaits pour surveiller l'intensité lumineuse dans un environnement ou pour contrôler le rétroéclairage de l'enregistreur de données. Les capteurs de couleur RVB détectent les changements de couleur d'un objet, trient les produits et font correspondre les produits d'une couleur donnée.

De plus, les capteurs de pression barométrique peuvent aider à détecter les changements d'altitude, la navigation intérieure, les stations météorologiques et les changements de pression. Enfin, les circuits intégrés de hall sont idéaux pour la détection de porte, la détection de réveil, les commutateurs sans contact et la position avant/arrière, tandis que les magnétomètres sont parfaits pour la détection d'emplacement/position et utilisés comme boussole électronique pour les trackers.

En plus de la connectivité USB, l'ajout d'un module capable de prendre en charge la communication sans fil représente une opportunité fascinante, ouvrant la voie à une éventuelle intégration du système de suivi avec le cadre de l'Internet des objets (IoT).

Dans l'espace IoT connecté, les nœuds de capteurs offrent les capacités nécessaires aux enregistreurs de données de suivi des actifs. Le partage de données avec d'autres actifs à proximité et d'autres parties de l'environnement permet au tracker d'actifs d'avoir l'image la plus complète possible des environnements rencontrés par l'actif. Les modules de communication sans fil incluent des protocoles standard tels que Bluetooth (en particulier à faible consommation), WiFi et d'autres protocoles IoT plus spécialisés.

>> Cet article a été initialement publié sur notre site frère, EE Fois.

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