Arquitectura Técnica

Dos procesadores con responsabilidades deliberadamente separadas — porque la inferencia y la comunicación no pueden compartir el mismo cuello de botella.

El principio que gobierna cada decisión

Un sistema de protección eléctrica no puede depender de la nube ni tolerar latencias de red. El dispositivo se instala junto al tablero eléctrico del hogar y opera de forma completamente autónoma, incluso cuando el internet cae junto con la luz.

Arquitectura dual MCU + MPU

MCU · STM32U585 — Tiempo real puro

El microcontrolador se dedica exclusivamente a tareas de tiempo real:

Muestreo ADC a 1 kHz (ZMPT101B) y ~2 Hz (ACS712, thread Zephyr con mutex)
Inferencia de 3 modelos en paralelo
Activación del relay físico < 1ms
Sin red, sin logs, sin OS — latencia cero

Señales que el MCU procesa en tiempo real

Señal normal de 60 Hz — el baseline que el modelo aprende a reconocer.

Señal normal 60 Hz

Señal de outage — RMS cae 164x. El modelo lo clasifica en la siguiente ventana de 200 ms.

Señal de outage

Señal con ruido de red — el perfil de ruido que usamos para augmentation del dataset.

Señal con ruido de red

MPU · QRB2210 — Inteligencia de contexto

El microprocesador gestiona todo lo que requiere sistema operativo:

Lógica de predicción compuesta: historial de las últimas 10 clasificaciones del MCU, evaluación de patrones antes de actuar
Logger SQLite de eventos históricos
Dashboard Flask + alertas Twilio WhatsApp
OTA model updates vía Foundries.io

Esta separación garantiza que, pase lo que pase en la red, la respuesta física nunca se bloquee. Un crash en el MPU no afecta la capacidad del MCU de activar el relay.

Lógica de predicción compuesta

El relay no actúa en una sola detección — el MPU evalúa patrones:

history = deque(maxlen=10)

if history.count('sag_leve') >= 3:   → alerta_amarilla (WhatsApp)
if history.count('sag_severo') >= 2: → alerta_roja → relay_off

Esto diferencia Tecovolt de un monitor pasivo: actúa predictivamente antes del colapso total.

Stack de software e IA

Herramienta	Propósito
Edge Impulse Studio	Entrenamiento de los 3 modelos. Custom DSP blocks con THD vía Python/ngrok/Docker
Qualcomm AI Hub	Cuantización INT8. ~200 KB → ~50 KB por modelo
Arduino App Lab + Foundries.io	Entorno oficial Uno Q. OTA updates en campo
Flask + SQLite	Dashboard histórico en el MPU
Twilio WhatsApp API	Alertas bidireccionales + comandos de relay

Flujo de operación

┌─────────────────┐    ┌──────────────────┐    ┌─────────────────────┐
│ 1. Entrenamiento│    │ 2. Optimización  │    │ 3. Desarrollo y     │
│ Edge Impulse    │───▶│ Qualcomm AI Hub  │───▶│    Deploy           │
│ Studio          │    │                  │    │ Arduino App Lab     │
│ · 3 modelos     │    │ · Cuantización   │    │ · C/C++ en MCU      │
│ · Custom DSP    │    │   INT8           │    │ · Python en MPU     │
│ · 99.3% acc.    │    │ · Perfilado      │    │ · Entorno Uno Q     │
└─────────────────┘    └──────────────────┘    └──────────┬──────────┘
                                                           │
┌─────────────────┐    ┌──────────────────┐               ▼
│ 5. Notificación │    │ 4. Actualización │    ┌─────────────────────┐
│ Twilio WhatsApp │◀───│ Foundries.io OTA │◀───│   Nodo desplegado   │
│ · Alertas       │    │ · Remota         │    │ Evento de riesgo ──▶│
│ · Comandos      │    │ · Escalabilidad  │    │ Comando usuario ◀──│
└─────────────────┘    └──────────────────┘    └─────────────────────┘

Comunicación MCU ↔ MPU

Vía UART serial / Arduino_RouterBridge.h con protocolo JSON ligero. El MCU usa Bridge.provide() para exponer funciones al MPU. El patrón de concurrencia usa mutex Zephyr para lectura continua de sensores sin bloquear el loop de inferencia:

K_MUTEX_DEFINE(current_mutex);

void current_thread_fn(void*, void*, void*) {
    while(1) {
        // samplea 1000 veces @ 10kHz, calcula RMS
        k_mutex_lock(&current_mutex, K_FOREVER);
        currentRMS = amps;
        k_mutex_unlock(&current_mutex);
        k_msleep(500);
    }
}

Seguridad y robustez

Especificación	Detalle
Grado IP55	Caja sellada apta para instalación exterior
127V aislados	Zona de alto voltaje físicamente separada mediante transformadores y optoacopladores
Enclosure CAD	Diseñado con todos los componentes posicionados, listo para impresión 3D