Medición de calidad del agua y aire
Objetivo
Medir la calidad de agua de una corriente o espejo de agua y del aire circundante y registrar los valores medidos para su seguimiento desde un dispositivo remoto.
Generar un historial gráfico con fecha y hora y crear umbrales para alarmas de aviso.
​
​
Teoría
La importancia de tener registros en tiempo real de valores de parámetros esenciales para determinar la calidad medioambiental, hace necesario desarrollar sistemas autónomos que registren esos valores. De esta manera determinar la situación dinámica de la calidad medioambiental, detectando situaciones de contaminación acumulativa, o bien detectando impacto ambiental accidental por factores naturales o producidos por el hombre. Situación que podrá ser alertada mediante tecnología de mensajería o email, a personal especializado en lugares remotos, para la toma de acciones de control.
​
Investigación
La escuela propuso las variables típicas a medir, asesorada por especialistas en la materia, respecto al estado de la calidad del agua, y la necesidad básica de los parámetros del aire.
Se definieron entonces las siguientes variables:
​
Para el agua:
PH
Conductividad
​
Para el aire:
Concentración de CO2
Partículas de polvo en partes por millón
Temperatura
Humedad
Se buscaron empresas de electrónica que tuvieran transductores específicos para estos parámetros. Finalmente se escogió una empresa que integraba un sistema amplio de transductores con sus circuitos electrónicos conformadores de señal. La característica de estos circuitos, es que poseen un protocolo de comunicación, y a través de la interfaz serial de transmisión-recepción se accede al valor final de la medida entregada por el transductor, ya calibrada y ajustada.
​
Aplicación
Nuevamente la utilización de un procesador se tuvo en cuenta para conectarse con los sensores.
​
Los sensores de PH, conductividad y concentración de CO2 se comunica utilizando la interfaz serial de comunicación del procesador. El sensor de polvo ambiental se lee mediante un puerto AD, y la temperatura y humedad usan puertos digitales con una comunicación propietaria.
Dado que son tres los circuitos que utilizan la comunicación serial, y se posee sólo una interfaz serial en el procesador, se utilizó un multiplexor controlado por puertos digitales del procesador.
​
Para transferir los valores adquiridos de las mediciones, se empleó un módulo de comunicación WiFi/RS232 que permite al procesador enviar la información inalámbricamente usando la tecnología WiFi.
Este módulo precisa conectarse al procesador mediante una comunicación serial de datos, y para ello se emplearon dos puertos digitales del procesador, que mediante software emulan una interfaz serial de comunicación adicional, es decir, además de la que ya trae implementada el hardware del procesador.
Esta aplicación esta basada en un firmware que esta a la espera de ser consultado a través de WiFi, para responder con los parámetros medidos a través de los sensores de PH, conductividad del agua, concentración de CO2 en ppm, partículas de polvo ambiental, temperatura y humedad.
​
La aplicación está diseñada a partir de un procesador Arduino Pro Mini y un dispositivo de transferencia de datos seriales de tecnología WiFi. Este dispositivo conectado al puerto serial del Arduino se lo configura en modo punto de acceso (AP) y el cliente WiFi se configura para conectarse a dicho AP. El cliente WiFi posee un software basado en el lenguaje de programación Processing. Este software realiza las consultas periódicas al Arduino con un protocolo de comunicación simple. Toma los datos, los presenta en pantalla en forma de historial gráfico y los guarda en un archivo de texto. El software se lo realizó para Windows y Android
​
Esta aplicación se la instaló en una boya desarrollada para el propósito del objetivo buscado, permitiendo con todos los circuitos y transductores en su interior, medir la calidad en espejos de agua y el aire circundante.
​
​
Las dos siguientes fotografías muestran la aplicación completa, se observa la placa principal con todos sus circuitos, los transductores (electrónica), la boya, y el software que presenta gráficamente la estadística, corriendo en un celular Android. Además, se optó por una fuente de alimentación basada en las baterías utilizadas para energía de emergencia de dispositivos por carga usb como celulares, tablets, etc.
Esquema de la boya
Fotografía de la boya ensamblada
Conclusión
El sistema de medición de variables ambientales es factible con la tecnología presentada. Si bien esta aplicación está limitada porque depende de un equipo adicional que extrae la información, como ser el hardware cliente WiFi, donde corre el software que envía solicitudes a la boya para recibir los valores medidos de los sensores, no deja de ser una herramienta válida para que alumnos basen sus investigaciones y seguimientos de comportamientos medioambientales en un área específica. También queda totalmente disponible la posibilidad de editar el prototipo o desarrollar uno nuevo gracias al material facilitado.
Por ejemplo, queda abierta la posibilidad de definir umbrales para cada uno de los parámetros ambientales escogidos, y emitir alarmas lumínicas o sonoras directamente en la misma boya. O bien generar alarmas que envíen correo electrónico a un usuario o grupo de usuarios.
​
Los umbrales serán objeto de investigación, ya que deberán estar asociados a los máximos admisibles para considerar que un ambiente determinado sigue siendo seguro o no, para la vida.
​
​