Este proyecto consiste en el dise\u00f1o y construcci\u00f3n de una sonda de bajo coste basada en Arduino Uno, capaz de detectar variaciones en l\u00edquidos a partir de sus propiedades el\u00e9ctricas. La idea inicial era desarrollar una sonda orientada a la medici\u00f3n de la calidad del aceite, aprovechando que la degradaci\u00f3n del aceite puede modificar sus propiedades conductivas, resistivas y capacitivas.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, durante el desarrollo del prototipo se comprob\u00f3 que medir aceite con precisi\u00f3n utilizando componentes sencillos presentaba varias dificultades, principalmente debido a su baja conductividad y a la presencia de ruido el\u00e9ctrico en las mediciones. Por ello, el proyecto evolucion\u00f3 hacia un sistema de an\u00e1lisis b\u00e1sico de l\u00edquidos, capaz de detectar diferencias tanto entre l\u00edquidos distintos como dentro de una misma muestra base.<\/p>\n\n\n\n
En concreto, se realizaron pruebas con agua, agua con sal, agua con az\u00facar y leche. De esta forma, el sistema no solo permite comparar l\u00edquidos diferentes, sino tambi\u00e9n observar c\u00f3mo cambia la respuesta de la sonda cuando se altera la composici\u00f3n del agua mediante la adici\u00f3n de distintas sustancias.<\/p>\n\n\n\n
El objetivo principal del proyecto fue construir un sistema funcional capaz de detectar variaciones en la composici\u00f3n de distintos l\u00edquidos mediante una sonda conectada a Arduino.<\/p>\n\n\n\n
Los objetivos espec\u00edficos fueron:<\/p>\n\n\n\n
Para realizar el montaje se emplearon componentes sencillos y econ\u00f3micos:<\/p>\n\n\n\n El sistema se basa en una sonda conductiva conectada a un circuito con Arduino. La sonda est\u00e1 formada por elementos met\u00e1licos que act\u00faan como electrodos. Al introducirla en un l\u00edquido, este permite el paso de corriente en mayor o menor medida dependiendo de su conductividad.<\/p>\n\n\n\n La se\u00f1al obtenida se conecta a una entrada anal\u00f3gica del Arduino, concretamente al pin A0. A partir de esa lectura, el programa interpreta el valor recibido y activa diferentes LEDs seg\u00fan el rango detectado.<\/p>\n\n\n\n Los LEDs se utilizan como sistema de indicaci\u00f3n visual:<\/p>\n\n\n\n Una parte importante del montaje fue la fijaci\u00f3n de la sonda. Durante las primeras pruebas se observ\u00f3 que peque\u00f1os movimientos de los electrodos alteraban la lectura obtenida. Por ello, se utilizaron tuercas, arandela y adhesivo termofusible aplicado con pistola de silicona caliente para mantener la estructura fija y reducir errores durante las mediciones.<\/p>\n\n\n\n El Arduino env\u00eda una se\u00f1al de excitaci\u00f3n a la sonda y posteriormente lee el valor anal\u00f3gico recibido en A0. Esta lectura depende de las propiedades el\u00e9ctricas del l\u00edquido en el que se introduce la sonda.<\/p>\n\n\n\n Los l\u00edquidos con mayor presencia de iones o sustancias conductoras permiten un mayor paso de corriente y producen valores m\u00e1s altos. En cambio, l\u00edquidos o disoluciones con menor conductividad generan valores m\u00e1s bajos.<\/p>\n\n\n\n De esta manera, el sistema permite detectar cambios en la composici\u00f3n del l\u00edquido. En el caso del agua, la adici\u00f3n de sal o az\u00facar modifica su comportamiento el\u00e9ctrico, provocando respuestas diferentes en la lectura del Arduino. Por tanto, el sistema puede relacionarse con una evaluaci\u00f3n b\u00e1sica de la calidad del agua, entendida como la detecci\u00f3n de alteraciones o sustancias disueltas que modifican sus propiedades el\u00e9ctricas.<\/p>\n\n\n\n El programa desarrollado para Arduino realiza varias lecturas anal\u00f3gicas y calcula un promedio para reducir el ruido el\u00e9ctrico. Esta parte fue importante porque durante las pruebas se observaron valores inestables debido al movimiento de la sonda, al contacto humano y a interferencias externas.<\/p>\n\n\n\n Despu\u00e9s de obtener el valor medio, el c\u00f3digo compara la lectura con distintos rangos definidos experimentalmente. Seg\u00fan el resultado, se activa un LED o una combinaci\u00f3n de LEDs y se muestra por el monitor serie el tipo de l\u00edquido detectado.<\/p>\n\n\n\n La l\u00f3gica general del sistema es la siguiente:<\/p>\n\n\n\n Estos valores fueron definidos a partir de las pruebas realizadas con la resistencia de 10 k\u03a9, que ofreci\u00f3 el mejor equilibrio entre sensibilidad y estabilidad.<\/p>\n\n\n\n El c\u00f3digo implementado en Arduino se encarga de leer el valor anal\u00f3gico obtenido por la sonda, procesar varias muestras para reducir el ruido y activar los LEDs correspondientes seg\u00fan el l\u00edquido o disoluci\u00f3n detectada.<\/p>\n\n\n\n En primer lugar, se definen los pines utilizados para la sonda y los LEDs indicadores:<\/p>\n\n\n\n El pin Para mejorar la estabilidad de la se\u00f1al, se cre\u00f3 una funci\u00f3n que realiza varias lecturas y calcula su promedio:<\/p>\n\n\n\n Esta funci\u00f3n permite reducir peque\u00f1as variaciones o picos de ruido el\u00e9ctrico. En lugar de tomar una \u00fanica lectura, el sistema obtiene varias muestras y trabaja con el valor medio, consiguiendo una respuesta m\u00e1s estable.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n se incluye una funci\u00f3n auxiliar para apagar todos los LEDs antes de realizar una nueva clasificaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n En la funci\u00f3n La comunicaci\u00f3n serie permite visualizar en el ordenador el valor le\u00eddo por la sonda y comprobar c\u00f3mo cambia seg\u00fan el l\u00edquido analizado.<\/p>\n\n\n\n Finalmente, en el bucle principal Los rangos utilizados en el c\u00f3digo fueron establecidos a partir de las pruebas realizadas con los distintos l\u00edquidos. De esta forma, el sistema interpreta la lectura anal\u00f3gica y la relaciona con un caso de uso concreto.<\/p>\n\n\n\n En resumen, el c\u00f3digo combina la lectura anal\u00f3gica de la sonda, el filtrado b\u00e1sico mediante promedio y una clasificaci\u00f3n por umbrales. Esto permite que el sistema responda de forma visual mediante LEDs y tambi\u00e9n muestre el resultado por el monitor serie.<\/p>\n\n\n\n El agua se utiliz\u00f3 como muestra base. Su lectura sirvi\u00f3 como referencia para comparar c\u00f3mo cambiaba el sistema al a\u00f1adir otras sustancias. En las pruebas realizadas, el agua produjo una lectura intermedia, correspondiente al encendido del LED verde.<\/p>\n\n\n\n Al a\u00f1adir sal al agua, la lectura aument\u00f3 de forma notable. Esto ocurre porque la sal se disocia en iones, aumentando la conductividad del l\u00edquido y facilitando el paso de corriente.<\/p>\n\n\n\n Este caso permiti\u00f3 comprobar que la sonda detecta claramente alteraciones en la composici\u00f3n del agua cuando se a\u00f1aden sustancias conductoras.<\/p>\n\n\n\n El agua con az\u00facar gener\u00f3 valores inferiores a los obtenidos con agua con sal. Esto se debe a que el az\u00facar no se disocia en iones, por lo que no aumenta la conductividad del l\u00edquido de la misma manera que la sal.<\/p>\n\n\n\n Este resultado demuestra que no todas las sustancias disueltas afectan igual al comportamiento el\u00e9ctrico del agua. Por tanto, la sonda no solo detecta que el agua ha sido modificada, sino que responde de forma diferente seg\u00fan el tipo de sustancia a\u00f1adida.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n se realizaron pruebas con leche para comprobar si la sonda era capaz de diferenciar otro l\u00edquido de uso com\u00fan. La leche presenta una conductividad medible debido a la presencia de sales minerales, prote\u00ednas y otros compuestos disueltos.<\/p>\n\n\n\n La lectura obtenida fue distinta a la del agua, lo que demuestra que el sistema puede diferenciar l\u00edquidos con composiciones diferentes.<\/p>\n\n\n\n Para que las mediciones fueran comparables entre s\u00ed, fue necesario mantener unas condiciones de prueba constantes durante todo el proceso.<\/p>\n\n\n\n Se utilizaron siempre:<\/p>\n\n\n\n La fijaci\u00f3n de la sonda fue especialmente importante, ya que peque\u00f1os desplazamientos de los electrodos pod\u00edan modificar la distancia entre ellos y alterar la lectura obtenida por el Arduino.<\/p>\n\n\n\n Gracias a esta calibraci\u00f3n experimental, fue posible establecer valores de referencia para cada muestra y definir rangos de decisi\u00f3n m\u00e1s fiables en el c\u00f3digo.<\/p>\n\n\n\n Aunque cada miembro tuvo una funci\u00f3n principal, el proyecto se desarroll\u00f3 de forma colaborativa. Las decisiones sobre el montaje, el c\u00f3digo y las pruebas se fueron ajustando en funci\u00f3n de los problemas encontrados durante el desarrollo.<\/p>\n\n\n\n El proyecto demuestra que es posible construir una sonda sencilla y econ\u00f3mica capaz de detectar variaciones en l\u00edquidos mediante Arduino. Aunque la idea inicial estaba orientada a medir la calidad del aceite, las dificultades encontradas durante las pruebas llevaron a ampliar el enfoque hacia el an\u00e1lisis b\u00e1sico de l\u00edquidos y disoluciones.<\/p>\n\n\n\n Los resultados obtenidos muestran que la sonda no solo permite diferenciar entre l\u00edquidos distintos, como agua y leche, sino tambi\u00e9n detectar alteraciones dentro de una misma muestra base. En el caso del agua, la adici\u00f3n de sal y az\u00facar produjo respuestas diferentes en la lectura anal\u00f3gica, demostrando que el sistema puede identificar cambios en su composici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Por tanto, el sistema puede entenderse como una herramienta b\u00e1sica para observar variaciones en la calidad o composici\u00f3n del agua, siempre dentro de las limitaciones de un prototipo acad\u00e9mico. La estabilidad mec\u00e1nica de la sonda, la elecci\u00f3n adecuada de la resistencia y la calibraci\u00f3n experimental fueron factores clave para obtener mediciones coherentes y repetibles.<\/p>\n\n\n\n A continuaci\u00f3n pod\u00e9is ver el prototipo en funcionamiento:<\/p>\n\n\n\nMaterial<\/th> Uso principal<\/th><\/tr><\/thead> Arduino Uno R3<\/td> Control del sistema y lectura anal\u00f3gica<\/td><\/tr> Breadboard \/ protoboard<\/td> Montaje del circuito sin soldadura<\/td><\/tr> Resistencias<\/td> Divisor de tensi\u00f3n y limitaci\u00f3n de corriente<\/td><\/tr> LEDs rojo, verde y azul<\/td> Indicaci\u00f3n visual del l\u00edquido detectado<\/td><\/tr> Cables jumper<\/td> Conexi\u00f3n entre componentes<\/td><\/tr> Varilla met\u00e1lica y tubo met\u00e1lico<\/td> Construcci\u00f3n de la sonda<\/td><\/tr> Tuercas, arandela y silicona caliente<\/td> Fijaci\u00f3n mec\u00e1nica de la sonda<\/td><\/tr> Agua, sal, az\u00facar y leche<\/td> L\u00edquidos y disoluciones de prueba<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Montaje hardware<\/h2>\n\n\n\n
Estado detectado<\/th> Indicaci\u00f3n visual<\/th><\/tr><\/thead> Sin l\u00edquido o lectura muy baja<\/td> LEDs apagados<\/td><\/tr> Agua con az\u00facar<\/td> LED azul<\/td><\/tr> Agua<\/td> LED verde<\/td><\/tr> Leche<\/td> LEDs rojo, verde y azul<\/td><\/tr> Agua con sal<\/td> LED rojo<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Funcionamiento del sistema<\/h2>\n\n\n\n
Funcionamiento del software<\/h2>\n\n\n\n
Rango aproximado<\/th> Clasificaci\u00f3n<\/th> Salida visual<\/th><\/tr><\/thead> Menor que 10<\/td> No se detecta l\u00edquido<\/td> LEDs apagados<\/td><\/tr> 10 – 199<\/td> Agua con az\u00facar<\/td> LED azul<\/td><\/tr> 200 – 300<\/td> Agua<\/td> LED verde<\/td><\/tr> 301 – 850<\/td> Leche<\/td> Todos los LEDs<\/td><\/tr> Mayor que 850<\/td> Agua con sal<\/td> LED rojo<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n C\u00f3digo del proyecto<\/h2>\n\n\n\n
const int excitePin = 8;
const int sensePin = A0;
const int ledRojo = 7;
const int ledVerde = 6;
const int ledAzul = 5;<\/code><\/pre>\n\n\n\nexcitePin<\/code> se utiliza para enviar una se\u00f1al de excitaci\u00f3n a la sonda, mientras que sensePin<\/code> recoge la lectura anal\u00f3gica. Los pines ledRojo<\/code>, ledVerde<\/code> y ledAzul<\/code> controlan los LEDs que indican el resultado de la medici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\nlong medirPromedio(int n) {
long suma = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
digitalWrite(excitePin, LOW);
delay(5);
digitalWrite(excitePin, HIGH);
delayMicroseconds(300);
suma += analogRead(sensePin);
digitalWrite(excitePin, LOW);
delay(5);
}
return suma \/ n;
}<\/code><\/pre>\n\n\n\nvoid apagarLeds() {
digitalWrite(ledRojo, LOW);
digitalWrite(ledVerde, LOW);
digitalWrite(ledAzul, LOW);
}<\/code><\/pre>\n\n\n\nsetup()<\/code> se inicializan los pines y la comunicaci\u00f3n serie:<\/p>\n\n\n\nvoid setup() {
pinMode(excitePin, OUTPUT);
digitalWrite(excitePin, LOW);
pinMode(ledRojo, OUTPUT);
pinMode(ledVerde, OUTPUT);
pinMode(ledAzul, OUTPUT);
apagarLeds();
Serial.begin(9600);
}<\/code><\/pre>\n\n\n\nloop()<\/code> se realiza la lectura, se muestra el valor por el monitor serie y se activan los LEDs seg\u00fan los rangos definidos experimentalmente:<\/p>\n\n\n\nvoid loop() {
long valor = medirPromedio(20);
Serial.print(\"Valor le\u00eddo: \");
Serial.println(valor);
apagarLeds();
if (valor > 850) {
digitalWrite(ledRojo, HIGH);
Serial.println(\"AGUA CON SAL\");
}
else if (valor > 300 && valor <= 850) {
digitalWrite(ledVerde, HIGH);
digitalWrite(ledRojo, HIGH);
digitalWrite(ledAzul, HIGH);
Serial.println(\"LECHE\");
}
else if (valor >= 200 && valor <= 300) {
digitalWrite(ledVerde, HIGH);
Serial.println(\"AGUA\");
}
else if (valor < 200 && valor >= 10) {
digitalWrite(ledAzul, HIGH);
Serial.println(\"AGUA CON AZUCAR\");
}
else if (valor < 10) {
Serial.println(\"NO SE DETECTA LIQUIDO\");
}
delay(500);
}<\/code><\/pre>\n\n\n\nCasos de uso evaluados<\/h2>\n\n\n\n
Agua<\/h3>\n\n\n\n
Agua con sal<\/h3>\n\n\n\n
Agua con az\u00facar<\/h3>\n\n\n\n
Leche<\/h3>\n\n\n\n
Calibraci\u00f3n del sistema<\/h2>\n\n\n\n
\n
Presupuesto aproximado<\/h2>\n\n\n\n
Componente<\/th> Coste aproximado<\/th><\/tr><\/thead> Sonda de fabricaci\u00f3n propia<\/td> 1,50 \u20ac<\/td><\/tr> Resistencias<\/td> 0,50 \u20ac<\/td><\/tr> Cables jumper<\/td> 3,50 \u20ac<\/td><\/tr> Arduino Uno R3<\/td> 25,00 \u20ac<\/td><\/tr> Caja reciclada<\/td> 0,00 \u20ac<\/td><\/tr> LEDs<\/td> 1,00 \u20ac<\/td><\/tr> Leche<\/td> 1,20 \u20ac<\/td><\/tr> Az\u00facar<\/td> 1,00 \u20ac<\/td><\/tr> Sal<\/td> 0,50 \u20ac<\/td><\/tr> Breadboard \/ protoboard<\/td> 7,00 \u20ac<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Reparto de tareas<\/h2>\n\n\n\n
Miembro del grupo<\/th> Tareas realizadas<\/th><\/tr><\/thead> Laura<\/td> Montaje del circuito, conexiones y an\u00e1lisis del funcionamiento el\u00e9ctrico<\/td><\/tr> Javier<\/td> Creaci\u00f3n de la sonda, fijaci\u00f3n mec\u00e1nica y realizaci\u00f3n de pruebas experimentales<\/td><\/tr> Sof\u00eda<\/td> Documentaci\u00f3n, explicaci\u00f3n del c\u00f3digo y organizaci\u00f3n de resultados<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Conclusi\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n
V\u00eddeo<\/h2>\n\n\n\n