CO2metro "mejorado" IES Santiago Apóstol
Realizado por el alumnado de 1º del Ciclo de Grado Superior de Automatización y Robótica Industrial del IES Santiago Apóstol y tutorizados por su profesor Jose Luis Redrejo.
Durante el curso pasado se realizaron y probaron cuatro medidores de CO2 que se colocaron en varias aulas. Fue una prueba de concepto extraordinaria de la que se sacaron múltiples lecciones y se comprobó que el proyecto de realización de un medidor de bajo coste por parte de los alumnos del centro era posible.
Aunque el proyecto funcionó se comprobó que era mejorable, especialmente en dos aspectos:
El sensor elegido era de muy bajo coste (3 €) y tenía dos inconvenientes: el primero que le afectan otros gases en el aire (era especialmente notable como se disparaban las medidas cuando alguien usaba gel hidroalcohólico cerca) y el segundo inconveniente es que se descalibraba con mucha frecuencia, requiriendo ser recalibrado prácticamente a diario.
El servidor utilizado para recoger los datos y mostrar las gráficas se había montado en un ordenador de aula. Este ordenador era apagado con frecuencia por los profesores o durante el fin de semana, lo que significaba en la pérdida de la recogida de datos mientras estaba apagado.
Por todo ello, en este curso 2021-22 se ha optado por utilizar otro sensor que, aunque no sea tan barato, es más estable y permanece dentro de un presupuesto razonable en el sentido de este proyecto.
Así mismo se ha montado un servidor en el centro dedicado únicamente a este proyecto, de bajo coste y consumo que se puede mantener encendido las 24 horas del día durante todo el año.
Sensores
Después de analizar al final del curso pasado y durante el principio de este los sensores MQ-135 (utilizado en el proyecto anterior), el CCS811 y el MH-Z19B se optó por este último por usar la tecnología de medición que más estabilidad proporciona. Utiliza el principio de infrarrojos no dispersos (NDIR) para detectar la presencia de CO₂ en el aire. Tiene buena selectividad, larga vida útil y otras características, como compensación de temperatura integrada. Su precisión y calibración son muy buenas, aunque es algo más voluminoso que os otros dos sensores. Es también el tipo de tecnología usado por los medidores comerciales.
Su precio está en el entorno de los 25 a 35 €, dependiendo de donde se compren y de las fechas en que se haga. Es, por tanto, bastante más caro que el MQ-135 pero es un precio asumible para el montaje de varios medidores.
También, aunque es más caro, el medidor no requiere ahora de añadir el sensor de temperatura y humedad que hubo que añadir en el proyecto anterior, ya que el MH-Z19B lleva un sensor de temperatura integrado y su electrónica autocompensa de forma automática el efecto de la temperatura ambiente en la medición.
Por lo anteriormente expuesto, la parte electrónica del proyecto es aún más sencilla puesto que tan sólo hay que conectar el sensor al microcontrolador y este último a una fuente de alimentación, quedando todo el dispositivo formado por:
Alimentación mediante cargador de móvil de 5V.
Microcontrolador NodeMCU v2.0, con wifi incorporada y programable mediante el mismo entorno que la conocida placa Arduino.
Sensor de CO2 MH-Z19B.
Caja
El cambio de sensor ha obligado a cambiar también la caja que da forma al medidor. Este nuevo sensor no lleva su propio encapsulado, por lo que la caja se ha diseñado con una rejilla que permita el paso del aire por el sensor. El diseño e impresión de la caja ha sido realizado por el profesor de tecnología Juan Fernández de Vega.
El resultado final, listo para colocarlo en la pared, con la electrónica incorporada es este:
Software
La programación del medidor se ha hecho basada en la del proyecto anterior, pero adaptándola a las distintas conexiones del nuevo sensor y a su forma diferente de trabajar.
Se ha mantenido la misma aplicación para guardar los datos y generar las gráficas, y la información de los sensores se sigue enviando a través de wifi al servidor que recoje los datos.
Como se ha mencionado anteriormente, el servidor ahora es un equipo dedicado exclusivamente a esta función. Se trata de un ordenador de bajo coste Raspberry PI 400 al que se le ha conectado un disco duro externo SSD para la instalación del sistema operativo y guardar los datos de forma rápida y segura. Se trata de un equipo que consume únicamente 2,5 w de forma habitual, lo que permite mantenerlo encendido las 24 horas del día sabiendo que no va a disparar la factura eléctrica.
Metodología empleada
Durante la realización del proyecto anterior, casi todo el peso de la programación y montaje recayó en el profesor José L. Redrejo Rodríguez. Los alumnos ayudaron en pequeñas tareas de prueba.
Sin embargo, en esta nueva versión del proyecto la labor del profesor ha sido únicamente de guía, consejo y resolución de dudas. Toda la programación del microcontrolador, así como las conexiones, montaje y pruebas han sido realizadas por alumnos de 1º del Ciclo de Grado Superior de Automatización y Robótica Industrial del IES Santiago Apóstol.
Esta forma de trabajar ha supuesto un desarrollo algo más lento, pero los resultados finales han sido igualmente satisfactorios y en el camino la formación de los alumnos implicados ha mejorado notablemente.