PROGRAMACIÓN Y CALIBRACIÓN DE SENSORES (DETECTIVES CLIMÁTICOS)

Una vez decididos los sensores que íbamos a utilizar en el proyecto, nuestros compañeros del ciclo formativo de Sistemas Microinformáticos y Redes realizaron la programación de los sensores en Arduino, de forma que los datos obtenidos por los sensores se guardasen en una tarjeta de memoria.

Sin embargo, antes de lanzarlos a la estratosfera, teníamos que calibrar los sensores que medían los gases y calcular los valores reales de medición según la ficha técnica de los sensores utilizados. 

Resulta que dichos sensores nos aportan un valor analógico, es decir de 0 a 1023, por lo que para obtener el valor de medición debemos transformarlo. Para ello, cada sensor tiene su ficha técnica, en la que se especifica, mediante un gráfico, la concentración del gas en función de la resistencia que ofrece el sensor al medir ese gas determinado. De esta manera, podemos calcular la medición real.

Explicamos el proceso para el sensor MQ-135 que mide niveles de CO2.

A partir del valor analógico ofrecido por el sensor, obtenemos el voltaje, utilizando una simple regla de tres que sería multiplicar el valor analógico obtenido por 5 V, (el voltaje máximo) y lo dividimos entre 1023, que es el valor analógico máximo del sensor.

Para calcular la resistencia del sensor Rs, tenemos que multiplicar por mil la diferencia que nos sale de restar los 5 V menos el voltaje que hemos obtenido y, todo eso, dividido entre el voltaje.                             

A continuación, de la ficha técnica del sensor obtenemos el siguiente gráfico que relaciona los valores de concentración de gas (medidos en ppm) en el eje x con el cociente del valor de resistencia medido por el sensor, dividido por el valor de resistencia de calibración (Rs/R0) en el eje y. Se entiende por R0, resistencia de calibración a la obtenida en un aire limpio y, a partir de ese valor, la concentración de gas la deducimos por lo que haya variado la resistencia con respecto al valor del aire limpio.

Desgraciadamente, la especificación técnica del sensor no incluye la ecuación de la curva para obtener, a partir del nivel de resistencia medido por el sensor, la concentración de gas, por lo que, a ojo, tomamos puntos de la curva, obteniendo la siguiente tabla y con la hoja de cálculo, hemos obtenido una función aproximada que nos proporciona la fórmula necesaria para pasar nuestros datos a partes por millón. 

Por último, para poder calcular el valor de la resistencia inicial, Ro, dejamos el sensor 48 horas funcionando para que se calentara. A continuación, supusimos que había 400 ppm de CO2 en ese momento, que son los datos que ofrece la AEMET en el observatorio de Canarias, y fuimos ajustando el valor de Ro, por tanteo, en la fórmula de la hoja de cálculo, para que al valor del cociente Rs/Ro donde Rs, es la resistencia que nos ofrecía el sensor en dicho momento, le correspondiera 400 ppm.

Para el ozono, procedimos de manera similar con el sensor MQ 131, y obtuvimos la siguiente gráfica para calcular el nivel de gas en parte por billón.  En este caso, para calibrar el sensor y calcular la resistencia inicial, obtuvimos el nivel de ozono, 80 ppb, en el momento de la calibración de la estación que la Red Extremeña de Protección e Investigación de la Calidad del Aire tiene en Barcarrota. (Dicho dato se publica en la web de REPICA diariamente).