| TAZ-TFG-2025-3331 |
Dispositivo Iot para la medición de pH en agua
Ruiz López, Marco
Asiaín Ansorena, David (dir.)
Universidad de Zaragoza,
ALM,
2025
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Electrónica
Graduado en Ingeniería Mecatrónica
Resumen: El sector del Internet de las cosas (IoT) cada vez tiene una mayor
importancia en la sociedad. El número de estos dispositivos aumenta a
pasos agigantados a la vez que lo hacen las tecnologías que permiten su
implementación. De igual modo, con el auge de la inteligencia artificial
cada vez se demanda más la generación masiva de datos en diferentes
sectores. Con los dispositivos IoT, esta generación de datos se hace
mucho más sencilla ya que con un simple sensor IoT puedes enviar gran
cantidad de datos (temperatura, vibraciones, pH, velocidad…) a la nube
para posteriormente entrenar a una IA.
Este Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo el diseño, desarrollo
e implementación de un prototipo IoT destinado a la monitorización del
pH en agua o medios acuosos, enviando los datos mediante la tecnología
de comunicación LoRaWAN. Este prototipo ha sido diseñado como una
solución de bajo consumo energético y gran alcance de comunicación, lo
que lo hace adecuado para aplicaciones en entornos rurales o de difícil
acceso. Para el diseño se tendrá en cuenta la importancia de la reducción
del consumo de energía, usando tecnologías que ayuden a este objetivo
como un microcontrolador de bajo consumo, un acondicionamiento de
señal hecho a medida y la propia comunicación LoRaWAN.
Para lleva a cabo el proyecto, se ha desarrollado y fabricado una
placa de circuito impreso (PCB), la cual se encarga del acondicionamiento
y amplificación de señal de la sonda de pH de electrodo de vidrio.
Posteriormente esta señal será procesada por un microcontrolador de
última generación de STmicroelectronics el “STM32WL55”. Este cuenta
con transceptor LoRa integrado, permitiendo así la digitalización de la
señal y su posterior transmisión inalámbrica.
La comunicación LoRaWAN se ha gestionado a través de la
plataforma The Things Network, integrando además el protocolo MQTT
para la visualización remota de los datos en la nube. Asimismo, se ha
llevado a cabo una evaluación del consumo energético mediante
simulaciones y pruebas reales, confirmando el funcionamiento del
sistema para aplicaciones autónomas de larga duración.
A su vez, se ha realizado una comprobación de la correcta medición
de pH del prototipo con varias disoluciones con un pH fijo. Esto, con el fin
de verificar la estabilidad y precisión de medida del sistema diseñado
ademas de comprobar la correcta calibración de este.
Este proyecto permite verificar la viabilidad técnica de la integración
de sensores analógicos de pH en sistemas IoT de bajo consumo,
estableciendo una base sólida para futuros proyectos orientado al
monitoreo de calidad de agua en tiempo real. Ademas, gracias a su
tecnología LoRaWAN, este prototipo se podría integrar en área rurales o
zonas remotas donde el monitoreo de la calidad de agua sería de gran
dificultad.
importancia en la sociedad. El número de estos dispositivos aumenta a
pasos agigantados a la vez que lo hacen las tecnologías que permiten su
implementación. De igual modo, con el auge de la inteligencia artificial
cada vez se demanda más la generación masiva de datos en diferentes
sectores. Con los dispositivos IoT, esta generación de datos se hace
mucho más sencilla ya que con un simple sensor IoT puedes enviar gran
cantidad de datos (temperatura, vibraciones, pH, velocidad…) a la nube
para posteriormente entrenar a una IA.
Este Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo el diseño, desarrollo
e implementación de un prototipo IoT destinado a la monitorización del
pH en agua o medios acuosos, enviando los datos mediante la tecnología
de comunicación LoRaWAN. Este prototipo ha sido diseñado como una
solución de bajo consumo energético y gran alcance de comunicación, lo
que lo hace adecuado para aplicaciones en entornos rurales o de difícil
acceso. Para el diseño se tendrá en cuenta la importancia de la reducción
del consumo de energía, usando tecnologías que ayuden a este objetivo
como un microcontrolador de bajo consumo, un acondicionamiento de
señal hecho a medida y la propia comunicación LoRaWAN.
Para lleva a cabo el proyecto, se ha desarrollado y fabricado una
placa de circuito impreso (PCB), la cual se encarga del acondicionamiento
y amplificación de señal de la sonda de pH de electrodo de vidrio.
Posteriormente esta señal será procesada por un microcontrolador de
última generación de STmicroelectronics el “STM32WL55”. Este cuenta
con transceptor LoRa integrado, permitiendo así la digitalización de la
señal y su posterior transmisión inalámbrica.
La comunicación LoRaWAN se ha gestionado a través de la
plataforma The Things Network, integrando además el protocolo MQTT
para la visualización remota de los datos en la nube. Asimismo, se ha
llevado a cabo una evaluación del consumo energético mediante
simulaciones y pruebas reales, confirmando el funcionamiento del
sistema para aplicaciones autónomas de larga duración.
A su vez, se ha realizado una comprobación de la correcta medición
de pH del prototipo con varias disoluciones con un pH fijo. Esto, con el fin
de verificar la estabilidad y precisión de medida del sistema diseñado
ademas de comprobar la correcta calibración de este.
Este proyecto permite verificar la viabilidad técnica de la integración
de sensores analógicos de pH en sistemas IoT de bajo consumo,
estableciendo una base sólida para futuros proyectos orientado al
monitoreo de calidad de agua en tiempo real. Ademas, gracias a su
tecnología LoRaWAN, este prototipo se podría integrar en área rurales o
zonas remotas donde el monitoreo de la calidad de agua sería de gran
dificultad.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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El registro pertenece a las siguientes colecciones:
Trabajos académicos > Trabajos Académicos por Centro > Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia de Dª Godina
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