Artículo técnico escrito por Mark Patrick, Supplier Marketing Manager, EMEA de la compañía Mouser Electronics en el que explica cómo realizar un completo control medioambiental mediante hardware de código abierto con ayuda de la nube.
El hardware de código abierto, incluidas las placas informáticas y los módulos de sensor asequibles y listos para usar, ofrecen todo lo necesario para mantener el control de condiciones ambientales como la temperatura y la presión. Al aprovechar los servicios del Internet de las Cosas IoT asociados, es capaz de abordar casi cualquier aplicación, desde pequeñas estaciones meteorológicas a sistemas de control medioambiental industriales.
Las placas informáticas de código abierto más modernas, dotadas de práctica conectividad inalámbrica y de Internet, son el punto de partida perfecto para controlar las condiciones ambientales que pueden resultar estratégicas para el éxito de cualquier actividad, desde jardinería en casa hasta el control de procesos industriales o agricultura inteligente. Muchos proyectos de código abierto describen los recursos disponibles para medir condiciones como la velocidad del viento, la temperatura ambiente, la presión barométrica o las precipitaciones.
A los creadores puede interesarles la información que una pequeña estación meteorológica independiente puede proporcionar para mejorar el cuidado de las plantas. Sin embargo, con la llegada de servicios en la nube de fácil acceso y compatibles con ecosistemas de código abierto muy utilizados, los proyectos basados en placas como Raspberry Pi, Arduino, BeagleBoard o Udoo pueden adaptarse de la forma necesaria para abordar una amplia variedad de aplicaciones comerciales e industriales.
Control medioambiental mediante hardware de código abierto de nivel básico
La organización Raspberry Pi ha confeccionado un kit de estación meteorológica para colegios, un proyecto muy interesante para ayudar a los alumnos a comprender las ventajas que la electrónica y la informática pueden ofrecer al mundo real. Este kit está basado en un HAT para la placa base Raspberry Pi, que contiene sensores de humedad, presión y calidad del aire, así como conexiones a sensores externos como una sonda de suelo y un anemómetro.
Este ejemplo funciona sobre una placa Raspberry Pi como la Raspberry Pi 3 Model B, pero puede utilizarse igualmente una de las numerosas opciones de hardware que ofrecen Arduino o BeagleBoard. El proyecto ofrece también instrucciones para conectar la estación meteorológica a una red inalámbrica (ya sea con la funcionalidad Wi-Fi integrada en placas como la Raspberry Pi 3 Model B o mediante la incorporación de un módulo Wi-Fi) para almacenar y analizar los datos con un PC.
Aquellos que quieran usar esta práctica solución con hardware de código abierto tendrán que hacer frente al importante contratiempo de que no está disponible comercialmente. Pero no pasa nada, cualquiera que quiera fabricarse la suya propia puede hacerlo. Para ello solo tiene que seguir las instrucciones del proyecto publicado en instructables.com, donde se detallan el hardware y el código necesarios para construir una estación meteorológica completa capaz de supervisar factores como la velocidad y la dirección del viento, las precipitaciones, la humedad, la temperatura y la presión. El proyecto compila todos los datos recopilados en un sitio web desde el que se puede acceder a información histórica. También emplea una API para obtener datos adicionales, como registros de máximas y mínimas, además de las fases lunares de Weather Underground (una red global de estaciones meteorológicas y otros monitores, como sistemas de control de la calidad del aire y radares, que ayudan a trazar las tendencias medioambientales).
En este proyecto se describe cómo se pueden fabricar sensores ambientales a partir de los primeros principios e integrarlos en una placa de ordenador (como la Raspberry Pi). Trata el diseño del hardware, como por ejemplo utilizar interruptores por campo magnético para fabricar un sensor de dirección del viento y una balanza para medir las precipitaciones, así como crear un anemómetro con sensores de efecto Hall para medir la velocidad de rotación. Un módulo GPS conectado a uno de los puertos USB de la Raspberry Pi ofrece datos precisos de latitud, longitud y hora del día, y la placa se conecta a la señal Wi-Fi del hogar del usuario mediante un adaptador WLAN. En cuanto al software, el proyecto abarca el registro de datos procedente de los sensores y está escrito en Python. Además, una aplicación web desarrollada en PHP muestra la información detectada. Una dimensión interesante asociada al desarrollo web es el uso de RRDtool, una herramienta basada en Round Robin Database que presenta los datos de forma gráfica.
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