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proyectos:midiendo_co2

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Sergio Alvariño
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 ===== Antecedentes ===== ===== Antecedentes =====
-Midiendo CO2 surge de la coincidencia de varias experiencias: + 
 +Midiendo CO2 surge de la coincidencia de varias experiencias: 
   * por una parte mediciones antiguas hechas con un sensor de CO2 electroquímico en un espacio cerrado. La concentración del gas variaba fuertemente en función del número de personas y el tiempo que permanecían en el local. La falta de una referencia para una calibración adecuada hizo que no se pudieran interpretar los valores.   * por una parte mediciones antiguas hechas con un sensor de CO2 electroquímico en un espacio cerrado. La concentración del gas variaba fuertemente en función del número de personas y el tiempo que permanecían en el local. La falta de una referencia para una calibración adecuada hizo que no se pudieran interpretar los valores.
   * las múltiples noticias sobre el efecto de la concentración de CO2 en la calidad del aire. [[https://www.vagrearg.org/content/sensnet|enlace]]   * las múltiples noticias sobre el efecto de la concentración de CO2 en la calidad del aire. [[https://www.vagrearg.org/content/sensnet|enlace]]
-  * una charla con un grupo de alumnos en la que hablamos sobre el efecto de la concentración de CO2 en la capacidad de atención. La frase fue que "//quizá una concentración de más de 2000 ppm no sea lo más adecuado para hacer un examen de matemáticas//" +  * una charla con un grupo de alumnos en la que hablamos sobre el efecto de la concentración de CO2 en la capacidad de atención. La frase fue que "//quizá una concentración de más de 2000 ppm no sea lo más adecuado para hacer un examen de matemáticas//"
  
-El asunto es que la charla tuvo efecto, y poco después los alumnos tenían ganas de tomar medidas, quizá por curiosidad científica real o para librarse de algún examen ;-). Y nos pusimos a construir un medidor para "hacerle preguntas al CO2.+El asunto es que la charla tuvo efecto, y poco después los alumnos tenían ganas de tomar medidas, quizá por curiosidad científica real o para librarse de algún examen ;-) . Y nos pusimos a construir un medidor para "hacerle preguntas al CO2.
  
-**Actualización:** Luego vino esto del CoronaVirus, y los aerosoles, y la comparación entre la difusión del CO2 y otros gases con la concentración de CornaVirus en el aire, y la conveniencia de monitorizar los niveles de CO2 y ventilar los espacios cerrados. Todo eso nos hace creer más que nunca en este proyecto.+**Actualización:**  Luego vino esto del CoronaVirus, y los aerosoles, y la comparación entre la difusión del CO2 y otros gases con la concentración de CornaVirus en el aire, y la conveniencia de monitorizar los niveles de CO2 y ventilar los espacios cerrados. Todo eso nos hace creer más que nunca en este proyecto.
  
-El espíritu de esta iniciativa no es tanto desarrollar un proyecto de naturaleza tecnológica, sino el diseñar experimentos que permitan verificar hipótesis científicas midiendo la concentración de CO2, y así también conocer más sobre este gas, y sobre la contaminación en general. Se trata de hacer investigaciones reales y originales. Preguntas como ¿qué valores se alcanzan en un aula cerrada a lo largo de una mañana de clase? ¿cuánto tiempo hace falta para ventilar? ¿se reduce siempre al ventilar? ¿cuáles son los lugrares con menos y más CO2 en la ciudad? ¿se nota el efecto de los coches en las mediciones? ¿cuánto afecta una clase de educación física a los niveles de CO2? ¿afectan las plantas a esos niveles?... La intuición nos sugiere algunas respuestas a muchas de esas preguntas, pero falta verificarlas, y, sobre todo diseñar los experimentos: definir el entorno, aislar variables, interpretar los datos,...+El espíritu de esta iniciativa no es tanto desarrollar un proyecto de naturaleza tecnológica, sino el diseñar experimentos que permitan verificar hipótesis científicas midiendo la concentración de CO2, y así también conocer más sobre este gas, y sobre la contaminación en general. Se trata de hacer investigaciones reales y originales. Preguntas como ¿qué valores se alcanzan en un aula cerrada a lo largo de una mañana de clase? ¿cuánto tiempo hace falta para ventilar? ¿se reduce siempre al ventilar? ¿cuáles son los lugrares con menos y más CO2 en la ciudad? ¿se nota el efecto de los coches en las mediciones? ¿cuánto afecta una clase de educación física a los niveles de CO2? ¿afectan las plantas a esos niveles?… La intuición nos sugiere algunas respuestas a muchas de esas preguntas, pero falta verificarlas, y, sobre todo diseñar los experimentos: definir el entorno, aislar variables, interpretar los datos,
  
 Para mejorar la renovación de aire en la zona del sensor de CO2 se incluyó un pequeño módulo medidor de partículas en suspensión. Con el se pueden hacer nuevas investigaciones sobre la calidad del aire y nuevas preguntas: ¿dónde abunda más la contaminación por partículas? ¿cuál es el perfil por tamaños? ¿coinciden esos datos con los de estaciones fijas "oficiales"? ¿y con las zonas de nuestro entorno que nos dicen que están más contaminadas? ¿qué relación hay entre partículas y olores? Para mejorar la renovación de aire en la zona del sensor de CO2 se incluyó un pequeño módulo medidor de partículas en suspensión. Con el se pueden hacer nuevas investigaciones sobre la calidad del aire y nuevas preguntas: ¿dónde abunda más la contaminación por partículas? ¿cuál es el perfil por tamaños? ¿coinciden esos datos con los de estaciones fijas "oficiales"? ¿y con las zonas de nuestro entorno que nos dicen que están más contaminadas? ¿qué relación hay entre partículas y olores?
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 En este [[https://www.co2meter.com/blogs/news/6010192-how-does-an-ndir-co2-sensor-work|artículo]] hay una descripción del funcionamiento de un detector de CO2 de tipo NDIR (luz infrarroja no dispersada) del tipo del empleado en este proyecto. En este [[https://www.co2meter.com/blogs/news/6010192-how-does-an-ndir-co2-sensor-work|artículo]] hay una descripción del funcionamiento de un detector de CO2 de tipo NDIR (luz infrarroja no dispersada) del tipo del empleado en este proyecto.
  
 +===== Esquema =====
  
 +{{:mm:esquema_midiendo_co2.png?1200}}
  
 +===== Componentes =====
  
-===== Esquema ===== 
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-{{:mm:esquema_midiendo_co2.png?1200|}} 
-===== Componentes ===== 
 Estos son los componentes principales del medidor: Estos son los componentes principales del medidor:
-  * **medidor de CO2 [[https://www.sensirion.com/en/environmental-sensors/carbon-dioxide-sensors/carbon-dioxide-sensors-co2/ | Sensirion SCD30]]**: se conecta por I2C. Mide la concentración en base a la opacidad del CO2 a una longitud de onda muy concreta en la zona del amarillo. Se puede ver cómo enciende una luz amarilla antes de cada medida. Sparkfun desarrolló la librería //SparkFun_SCD30_Arduino_Library// para arduino. Lo tiene en [[https://www.tme.eu/es/details/scd30/sensores-de-humedad/sensirion/1-101625-10/ | TME]] entre otros proveedores. En estas fechas hay mucha demanda de este detector. 
-  * **módulo [[https://docs.wemos.cc/en/latest/d1/d1_mini.html | LOLIN WEMOS D1mini]]** basado en ESP8266. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32845084675.html?spm=a219c.12010615.8148356.2.261f19e35EYNxT | aquí]] por ejemplo.  
-  * **módulo combinado RTC** basado en el chip DS1307 y **módulo de tarjeta microSD** . Para el módulo RTC se usa la librería RTClib [[http://news.jeelabs.org]]. Para la tarjeta SD se usa la librería de Arduino. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32826265932.html?spm=a219c.12010615.8148356.26.261f19e35EYNxT| aquí]] por ejemplo. 
-  * **módulo de gestión de batería para WEMOS**. Este módulo basado en el chip TP5400 tiene la ventaja de que siempre da a su salida una tensión de 5V, que es necesaria para algunos de los sensores. Se puede comprar  [[https://es.aliexpress.com/item/32796003002.html?spm=a219c.12010615.8148356.39.261f19e35EYNxT| aquí]] por ejemplo. 
-  * ** módulo medidor de partículas en suspensión [[https://www.sensirion.com/en/environmental-sensors/particulate-matter-sensors-pm25/ | sensirion SPS30]]**: se conecta por I2C y sólo funciona con 5V, aunque es compatible con señales I2C de 3,3V. Sensirion ofrece una librería para arduino llamada //sps30//. Lo tienen en [[https://www.tme.eu/es/details/sps30/sensores-de-gas/sensirion/1-101638-10/ | TME]]. 
-  * **display OLED de 0,96 SSD1306"** con conexión I2C y resolución 128x64 puntos. Para manejarlo se usan las librerías //Adafruit_GFX// y //Adafruit_SSD1306//. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32638662748.html?spm=a219c.12010615.8148356.4.66677fd8vHcMCd | aquí]] por ejemplo. 
-  * **batería plana de litio** de 3.500 mAh 
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 +  * **medidor de CO2 [[https://www.sensirion.com/en/environmental-sensors/carbon-dioxide-sensors/carbon-dioxide-sensors-co2/|Sensirion SCD30]]** : se conecta por I2C. Mide la concentración en base a la opacidad del CO2 a una longitud de onda muy concreta en la zona del amarillo. Se puede ver cómo enciende una luz amarilla antes de cada medida. Sparkfun desarrolló la librería //SparkFun_SCD30_Arduino_Library//  para arduino. Lo tiene en [[https://www.tme.eu/es/details/scd30/sensores-de-humedad/sensirion/1-101625-10/|TME]] entre otros proveedores. En estas fechas hay mucha demanda de este detector.
 +  * **módulo [[https://docs.wemos.cc/en/latest/d1/d1_mini.html|LOLIN WEMOS D1mini]]**basado en ESP8266. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32845084675.html?spm=a219c.12010615.8148356.2.261f19e35EYNxT|aquí]] por ejemplo.
 +  * **módulo combinado RTC**  basado en el chip DS1307 y **módulo de tarjeta microSD**  . Para el módulo RTC se usa la librería RTClib [[http://news.jeelabs.org|http://news.jeelabs.org]]. Para la tarjeta SD se usa la librería de Arduino. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32826265932.html?spm=a219c.12010615.8148356.26.261f19e35EYNxT| aquí]] por ejemplo.
 +  * **módulo de gestión de batería para WEMOS**. Este módulo basado en el chip TP5400 tiene la ventaja de que siempre da a su salida una tensión de 5V, que es necesaria para algunos de los sensores. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32796003002.html?spm=a219c.12010615.8148356.39.261f19e35EYNxT|aquí]] por ejemplo.
 +  * **módulo medidor de partículas en suspensión [[https://www.sensirion.com/en/environmental-sensors/particulate-matter-sensors-pm25/|sensirion SPS30]]**: se conecta por I2C y sólo funciona con 5V, aunque es compatible con señales I2C de 3,3V. Sensirion ofrece una librería para arduino llamada //sps30//. Lo tienen en [[https://www.tme.eu/es/details/sps30/sensores-de-gas/sensirion/1-101638-10/|TME]].
 +  * **display OLED de 0,96 SSD1306"**  con conexión I2C y resolución 128×64 puntos. Para manejarlo se usan las librerías //Adafruit_GFX//  y //Adafruit_SSD1306//. Se puede comprar [[https://es.aliexpress.com/item/32638662748.html?spm=a219c.12010615.8148356.4.66677fd8vHcMCd|aquí]] por ejemplo.
 +  * **batería plana de litio**  de 3.500 mAh
 ===== Software ===== ===== Software =====
  
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 **módulo RTC-SD** **módulo RTC-SD**
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   * RTClib   * RTClib
   * SD   * SD
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 **sensor de CO2** **sensor de CO2**
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   * SparkFun_SCD30_Arduino_library   * SparkFun_SCD30_Arduino_library
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 **sensor de partículas en suspensión** **sensor de partículas en suspensión**
-  * sps30  [[https://github.com/Sensirion/embedded-sps/releases/tag/3.1.0|sps30]]+ 
 +  * sps30 [[https://github.com/Sensirion/embedded-sps/releases/tag/3.1.0|sps30]] 
 **display OLED** **display OLED**
 +
   * Adafruit_GFX   * Adafruit_GFX
   * Adafruit_SSD1306   * Adafruit_SSD1306
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 El montaje del prototipo está hecho sobre una placa de prototipos con cableado al aire. El montaje del prototipo está hecho sobre una placa de prototipos con cableado al aire.
  
-{{:mm:midiendoco2_interior.png?800|}}+{{:mm:midiendoco2_interior.png?800}}
  
-Montaje sin añadir el módulo de medida de partículas en suspensión. El módulo **SCD30** de medida de CO2 está a la derecha.+Montaje sin añadir el módulo de medida de partículas en suspensión. El módulo **SCD30**  de medida de CO2 está a la derecha.
  
 +{{:mm:midiendoco2_completo.png?800}}
  
 +El prototipo ya completo.Los módulos **Wemos**  están a la izquierda. La batería está debajo de la placa de prototipos.
  
-{{:mm:midiendoco2_completo.png?800|}} +{{:mm:midiendoco2_cerrado.png?800}}
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-El prototipo ya completo.Los módulos **Wemos** están a la izquierda. La batería está debajo de la placa de prototipos. +
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-{{:mm:midiendoco2_cerrado.png?800|}}+
  
 El prototipo haciendo mediciones reales en una zona con el aire bastante limpio. El prototipo haciendo mediciones reales en una zona con el aire bastante limpio.
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 ===== Primeras impresiones ===== ===== Primeras impresiones =====
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 Esyas mediciones preeliminares deben ser confirmadas con medidas sistemáticas. La construcción y liberación an varios centros educativos de varios equipos de medición, junto con la sensibilidad actual sobre la calidad ambiental permitirán profundizar en las conclusiones iniciales. Esyas mediciones preeliminares deben ser confirmadas con medidas sistemáticas. La construcción y liberación an varios centros educativos de varios equipos de medición, junto con la sensibilidad actual sobre la calidad ambiental permitirán profundizar en las conclusiones iniciales.
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 ===== Mejoras futuras ===== ===== Mejoras futuras =====
  
 Solo por citar algunas de las que surgen en esta fase inicial. Muchas de ellas pueden ser actividades didácticas para desarrollar en el aula o en un club de ciencia. Otras son sugerencia de medidas de las que no conocemos el resultado a priori. Solo por citar algunas de las que surgen en esta fase inicial. Muchas de ellas pueden ser actividades didácticas para desarrollar en el aula o en un club de ciencia. Otras son sugerencia de medidas de las que no conocemos el resultado a priori.
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   * Diseñar una placa de circuito impreso   * Diseñar una placa de circuito impreso
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   * Estudiar la forma de minimizar la contaminación en espacios cerrado analiozando los valores de CO2   * Estudiar la forma de minimizar la contaminación en espacios cerrado analiozando los valores de CO2
   * Detectar las principales fuentes de contaminación de las actividades urbanas   * Detectar las principales fuentes de contaminación de las actividades urbanas
-  * ...+  * 
  
-[[user:manolomira|]]+[[:user:manolomira|manolomira]]
  
 ===== LICENCIA ===== ===== LICENCIA =====
  
-Este proyecto Midiendo CO2 está protegido con la licencia CC-BY-SA 4.0+Este proyecto Midiendo CO2 está protegido con la licencia [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.es|CC-BY-SA 4.0]] 
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proyectos/midiendo_co2.txt · Última modificación: 2020/11/14 22:55 por Sergio Alvariño