Modelamiento e implementación de un sistema de sensado de PH de bajo consumo de energía aplicado al control de calidad de agua de ríos

Abstract

El objetivo de la tesis “Modelamiento e implementación de un sistema de sensado de pH de bajo consumo de energía aplicado al control de calidad de agua de ríos“, es el desarrollo de un sistema de sensado de pH de bajo consumo de energía el cual tenga como fin su incorporación a una red de sensores inalámbrica. El pH es una medida operacional muy importante en cuanto sus variaciones son indicadores de cambios en la composición del agua con efectos nocivos para los ecosistemas que viven y hacen uso de ésta, empleándose sistemas de sensado remotos para detectar estas variaciones. No obstante, los sistemas basados en sensores y técnicas convencionales usualmente tienen un elevado consumo de energía, lo cual implica tiempos reducidos de autonomía. Es por ello por lo que en la tesis se realiza la selección de una tecnología de sensado de bajo consumo a la vez que se efectúa la implementación de todo el sistema de acondicionamiento y control en el mismo dispositivo, empleando para ello un microcontrolador de señal mixta. Luego, para la comunicación con Internet, se hace uso de un microcontrolador que implementa un protocolo de bajo consumo dotándole de una conexión inalámbrica. El sistema construido es probado en el laboratorio, efectuando las mediciones de consumo de energía en cada una de sus etapas. Los resultados muestran un consumo inferior, en su parte analógica, respecto a otras soluciones comerciales, así como una adecuada sensibilidad y una comunicación continua con la plataforma de Internet. La solución presentada constituye una alternativa adecuada para el sensado de pH aplicado al control de calidad del agua, la cual puede extenderse a otras aplicaciones tales como agricultura y biomedicina.

The aim of the thesis “Modeling and implementation of a low-power pH monitoring system applied to control the rivers water quality“, is the development of a low-power pH monitoring system which would be incorporated to a wireless sensor network. The pH is one of the most important operational measurements whose variations are indicators of water composition changes and, therefore, dangerous effects to the ecosystem which use them and live there, employing remote monitoring systems to detect those variations. However, systems based on conventional sensors and techniques, usually have higher levels of energy consumption, implying short autonomy periods. Hence, in this thesis, a selection of a low-power sensor technology is performed, as well as, the implementation of readout and processing systems in the same device through a mixed-signal microcontroller. In addition to this, for the communication with Internet, another microcontroller is used to implement a low-power wireless protocol. The system is tested in a laboratory environment, measuring the power levels at each stage. Results show a lower consumption, in its analogue component, than other commercial alternatives, as well as, an appropriate sensibility and a continuous communication with the Internet platform. The presented solution constitutes an adequate alternative for the pH sensing applied to the water quality control, which could be extended to other applications such as agriculture and biomedicine.