Biological Engineering

Designing a Microcontroller-Based Measurement and Control System
The following workflow can help us design and build a microcontroller-based measurement
and control system.
Step 1. Understand the problem and develop design objectives of the measurement
and control system with the end-users. Useful questions to ask include:
• What should be the functions of the system? For example, a system is needed to
regulate the room temperature of a confined animal housing facility within an optimal
range.
• Where or in what environment does the measurement or control occur? For example, is
it an indoor or outdoor application? Is the operation in a very high or low temperature, a
very dusty, muddy, or noisy environment? Is there anything special to be considered for
that application?
• Are there already sensors or actuators existing as parts of the system or do appropriate
ones need to be identified? For example, are there already thermistors installed to
measure the room temperature, or are there fans or heaters installed?
• How frequently and how fast should things be measured or controlled? For example, it
may be fine to check and regulate a room temperature every 10 seconds for a
greenhouse; however, the flow rate and pressure of a variable-rate sprayer running at 5
meters per second (about 12 miles per hour) in the field need to be monitored and
controlled at least every second.
• How much precision does the measurement and control need? For example, is a
precision of a Celsius degree enough or does the application need sub-Celsius level
precision?
Step 2. Identify the appropriate sensors and/or actuators if needed for the desired
objectives developed in the previous step.
Step 3. Understand the input and output signals for the sensors and actuators by
reading their specifications.
Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/fonts/TeX/fontdata.js
How can we help you?


☰

---

• How many inputs and outputs are necessary for the system functions?
• For each signal, is it a voltage or current signal? Is it a digital or analog signal?
• What is the range of each signal?
• What is the frequency of each signal?