Sistemas remotos IoT de detección temprana de incendios forestales, mediante conectividad LoRa

Presentamos un nuevo sistema desarrollado para la detección de incendios forestales, el cual promete ser de un costo muy económico, y ayudar y complementar en mucho a los actuales sistemas de detección de incendios. Entre los principales sistemas de detección actuales podemos citar torres de vigilancia de incendios, cámaras de detección y sistemas de detección por satélite. Estos poseen ciertas limitaciones como son el costo de la implementación, la dificultad, el alcance, la disponibilidad, las condiciones climáticas, etc. Lo que se busca es obtener una detección más temprana de los incendios, antes que estos se propaguen demasiado y sea muy tarde para mitigar el incendio.

El dispositivo es muy pequeño y ligero también, el cuál logra tener conectividad a través nodos LoRa, y se lo puede lanzar fácilmente desde un dron, desde un helicóptero y aterriza mediante un paracaídas en las partes más recónditas de los bosques. Posee muchos sensores para lograr una detección rápida de los incendios, y así quienes vigilan los bosques, o algún sistema automático puedan actuar antes de que el incendio se extienda más acres a la redonda.

Lanzamiento del dispositivo desde un dron

Aterrizaje del dispositivo con paracaídas

Este dispositivo ya ha sido probado con éxito en los Estados Unidos, un país que ha sido muy afectado a causa de los incendios forestales. Por lo cual y en base a sus estadísticas de incendios y daños cada año, esperan obtener mejores resultados, una solución más eficaz, para disminuir todos estos acontecimientos.

Lo que hace básicamente este dispositivo es analizar el aire mediante un sensor de polvo láser, de tal manera que se detectan partículas de humo y en conjunto con otros datos como temperatura y humedad, se realiza un procesamiento para determinar qué tan probable es que ocurra un incendio en dentro de un  área específica, y en base a esto se envía una respuesta a los nodos, creando de manera exitosa una alerta, eso sí también los nodos mandan una respuesta de regreso a este dispositivo, confirmando que llegó sin ningún problema la alerta.

Haciendo una prueba de funcionamiento, viendo en computador

Entre los componentes principales de este dispositivo, podemos citar:

- Circuito de ventilación.

- Sensor de fuego infrarrojo 

- Sensor láser de polvo

- Módulo GPS

- Sensor de temperatura y humedad 

- Microcontrolador: Particle Argón

- Batería de 3.3 voltios.

Módulo WiFi Particle Argón 

El módulo Wifi principal de la imagen de arriba, o microcontrolador es el que se conecta con los nodos LoRa, para así poder establecer una red de internet de las cosas, más dispositivos o sensores de incendio pueden conectarse a la red para trabajar en conjunto en áreas más grandes.

Se pone también una etiqueta en el dispositivo, esta etiqueta tiene como función dar una advertencia, en caso de que el dispositivo se haya quedado abandonado en el bosque sin darse cuenta, entonces los excursionistas y personas que pasen por allí verán esta etiqueta, la misma que advierte que el equipo debe ser devuelto a las autoridades, o a su departamento, y que aún tiene un tiempo de vida útil. Con esta advertencia lo que buscan es volver a usar los equipos, reutilizar y evitar que el bosque se llene de esta clase de dispositivos, volviéndose así más amigable con el ambiente, y que además se vuelva a usar, sin ningún problema, por lo cuál también en la etiqueta se advierte que hay una fecha de expiración para este dispositivo.

Algunas pequeñas ventajas que podemos citar son que no se necesita una fuente de alimentación externa, bajo coste, escalable, fácil implementación de la infraestructura, disponible para trabajar en lugares remotos, conexión al satélite.

Otras características que podemos nombrar son que tiene un tiempo de vida útil de 5 años, se acopla fácilmente a otros sistemas de monitoreo de incendios, su costo ronda entre 3 y 5 dólares, predicción por Cloud ML, detecta incendios es un radio de 5 a 10 millas (un solo dispositivo).

En fin me parece que es una muy buena iniciativa, muy innovadora y de bajo coste, que bien podríamos empezar a implementar ahora mismo, todo depende de la planificación y organización.

Todos los detalles para su implementación están disponibles en el mismo sitio web de los autores de este proyecto, así como una información más detallada en lo que respecta a costos de los materiales, así que dejo los enlaces correspondientes más abajo.

Referencias:

https://www.hackster.io/wesley-eccles/early-forest-fire-detection-system-195fe0?fbclid=IwAR3dq93t3DnSLeDgWoiwRPkF6GQcHZYa22udMP_7vMk3OarJpazKpbneyGE

https://youtu.be/PPtjw8sKWAI

https://youtu.be/NaVJTILS9bk

Chhavi un nuevo sensor de huellas dactilares inalámbrico compatible con Arduino IDE y con código abierto

En el mundo actual, observamos que el avance de la tecnología, y sobre todo en lo que respecta a dispositivos electrónicos, nunca se queda atrás, y tal ejemplo de eso es el ámbito de los dispositivos biométricos y su combinación con la tecnología informática, que cada vez van reduciendo su tamaño, y mejorando su desempeño en lo que respecta a procesamiento, consumo de energía, comunicación, interfaz con el usuario, almacenamiento de información, conectividad, seguridad y cifrado, etc. Sin lugar a dudas se llegar a disfrutar de todo un complejo sistema de computación, que solo cabe en la punta de nuestro dedo, aunque bueno estoy exagerando un poco en lo que respecta a tamaño, ya que en este artículo vamos a tratar sobre un sensor biométrico muy pequeño, así es su tamaño es muy pequeño, ya que es un poco más grande que la yema de nuestro dedo.

Presentamos un nuevo sensor de huella dactilar desarrollado por Akshar Vastarpara, el cual anuncia posee características de seguridad muy especiales, y sobre todo cabe recalcar también sus características inalámbricas como conectividad por Wifi y NFC. También señala que posee un consumo de energía muy bajo a diferencia  de otros sensores biométricos y es muy preciso también. Así es se trata de un sensor capacitivo táctil, muy similar a los sensores biométricos que poseen los teléfonos celulares.

En lo que respecta al firmware señalan que se trata de código abierto y que es totalmente compatible con el IDE  de Arduino. Además dicen que el NFC es una parte muy clave de este dispositivo, ya que no existen otros dispositivos que integren el NFC y el controlador ESP32.

Otro aspecto a destacar es la seguridad que posee este sensor, gracias a su sistema NFC, aunque no es la única interfaz inalámbrica que posee. En este aspecto han realizado pruebas a un caso práctico como lo es la autenticación de una PC, funcionando este sistema de manera inalámbrica y segura, vinculandolo a la misma PC, para administrar, procesar y comprobar datos muy sensibles de identidad y poder acceder a la misma, lo que lo vuelve eficaz sin importar si se trata de una verificación de manera local o remota, posee también un sistema de bloque especial como protección.

Comprobando huella dactilar para acceder a PC

Parte de atrás del sensor

Y como mencionamos antes en lo que respecta al consumo de baja energía, este se alimenta solamente de una pequeña batería LiPo que tiene capacidad remota, además se cuenta con un sistema de sueño profundo propio de un sensor capacitivo, y una gestión del consumo de la batería.

Resumimos sus características principales:

- Controlador inalámbrico para NFC PN7150, frecuencia 13,56 MHz

- Controladores para conexión inalámbrica 2.4GHz: ESP32 con Wifi y Bluetooth

- Conectividad I2C

- Una batería LiPo de 3 voltios, con capacidad 250-500 miliamperios hora

- Módulo de detección  de huellas dactilares FPC-BM-LITE

- Conexión USB

- UART IC

- Sensor dactilar con área de detección 8x8 milímetros

- El sensor dactilar tiene también resistencia al rayado

- Protocolos y cifrados para la protección de transmisión de datos, sobre todo para la conectividad mediante NFC

Sin lugar a dudas mediante este proyecto se observa una gran evolución de la tecnología de biometría, sobre todo para la parte de huellas dactilares, y quizá poco a poco irán apareciendo estos dispositivos a la venta en mayor cantidad. Podremos también por ejemplo vincular la biometría con el internet de las cosas, dando así también una capa más de seguridad a nuestros dispositivos conectados, estos dispositivos serían también presa de los hackers, virus, malware y así se dificultará su acceso remoto sin tener nuestro consentimiento, podríamos estar al tanto desde cualquier lugar, y no se quitará restricciones y bloqueos hasta que nos conectemos a internet y cumplamos con la autenticación de nuestra huella dactilar, llevando a nuestro lado este pequeño sensor.

Además, en la página del autor dan más detalles sobre su funcionamiento, características técnicas, su implementación y código.

Dejaré adjunto los enlaces correspondientes:

https://youtu.be/RJo29j__LdU

https://www.crowdsupply.com/vicharak/chhavi

Uplant un innovador sensor para monitorear plantas y suelos a través de Telegram

Presentamos un nuevo sensor desarrollado por el grupo Ultimate Robotics, para solventar una necesidad de monitoreo de plantas, ya que afirman, que cuidar y revisar plantas no es una tarea del todo sencilla, a veces las plantas están diferentes sitios, nos le llega la misma intensidad de luz, la temperatura puede variar, lo mismo la humedad, todo esto dependiendo del tipo de planta, a veces también podemos olvidarnos revisarlas, etc. Y esto también a que actualmente hay diferentes tipos de sensores disponibles en el mercado, pero parecen ser poco prácticos, el diseño es poco llamativo, limitada cantidad de variables o datos a sensar, precios elevados, poca interacción con el usuario, y sobre todo hay personas que tienen un gran número de plantas, tal vez cientos de plantas o más, por lo cual comprar muchos de estos sensores que hay en el mercado actualmente puede resultar muy costoso.

Ante este antecedente se pensó en una mejor solución, y sobre todo lo que se pensó es que de alguna forma haya una interacción más interesante y eficiente con el usuario, por lo cual se desea emplear un bot para que responda a nuestras peticiones a través de Telegram, lo que es importante también es conseguir un tamaño de sensor adecuado para cada profundidad de maceta y que la sonda de este sensor no corte las raíces de las plantas. Entonces empezaremos explicando algo del proceso de prueba y error y como está estructurada toda su circuitería y carcasa. Primeramente se hizo tres prototipos o versiones, siendo el último el que mejor estructurado está. En el primero se usaba un Atmega328, la medición era de manera resistiva, con un LED para aviso, en el segundo también se usaba un Atmega328 junto con receptores led infrarrojos para comunicación y la medición se hacía de manera capacitiva, para el último prototipo en cambio se reemplazó el Atmega por un BLE o nRF 52832  dando un menor consumo de energía y reduciendo su tamaño. Este sensor constaría básicamente de la placa PCB y las sondas, en la placa PCB  es en donde se sitúa la circuitería y es la parte principal, y las sondas vienen de varios tamaños para que así se escojan o se combinen de manera correcta de acuerdo al tamaño de la maceta. En lo que respecta a la última versión  la carcasa la hicieron de color verde mediante una impresora 3D, y deciden utilizar una batería de Litio CR2032 de 3 voltios, de larga duración (aproximadamente 2 años), para energizar todo el sistema, en síntesis todo el diseño es compacto.

Estructura del sensor

En lo que respecta al funcionamiento, podemos citar como principales mediciones que realiza este dispositivo la intensidad de luz, la temperatura del sitio, humedad del suelo. Como señalamos antes, la comunicación con el dispositivo es mediante Telegram, se puede por ejemplo dar nombre a la planta mediante un mensaje de interacción con el bot, se puede hacer también preguntas y saber los datos de medición del sensor y configurarlo para saber cuál es el estado de ánimo de la planta. Volviendo así este proceso de monitoreo más interesante e interactivo.

Poniendo nombre a las plantas por Telegram

Verificando datos del sensor como humedad, temperatura y luz en Telegram

Señalan que al funcionar con Telegram, se convierte en un chat más abierto, pudiendo ser observado por más personas y no solo por una, estando al tanto por ejemplo, una familia entera que viva en el mismo apartamento o sitio donde se encuentran las plantas. No es una solución al cien por ciento para automatizar por ejemplo el riego y cuidado de las plantas, ya que se trata únicamente de un sensor y no un actuador como tal, sino que eso sí nos ayuda muchísimo a estar al tanto del cuidado de las plantas de manera más eficiente, mostrándonos con precisión todos los datos antes señalados, y nos dará avisos correspondientes para tomar las acciones respectivas más adecuadas.

No hay información al respecto de si este dispositivo está ya disponible en el mercado, aunque más parece que lo hicieron a manera de tutorial, para dar una idea de como se puede fabricar un sensor de manera similar empleando ese mismo tipo de componentes, que a simple vista es relativamente muy sencillo de implementar, solo se requiere los conocimientos de programación adecuados, para los microcontroladores que se usaron para este proyecto, sin embargo es muy probable que dispositivos similares estén a la venta muy pronto, y quien sabe con la función de riego automático también y más. Hay más información al respecto en su canal de Youtube.

Referencias

https://www.youtube.com/watch?v=ySzPYNNak_c&t=1s

Electricidad atmosférica como energía alternativa

Alguna vez se habrán preguntado, ¿Qué otras formas de obtener o generar energía eléctrica existe a parte de las conocidas?, Todos con gran o poco conocimiento en lo referente al campo de la electricidad, electrónica o física, deducimos fácilmente las formas típicas de obtener energía eléctrica tales como centrales hidroeléctricas, paneles solares, centrales térmicas, energía nuclear, generadores eólicos, etc. Pero alguna vez se han imaginado que a nuestro alrededor puede haber aún más energía disponible que está constantemente recirculando, tal ejemplo es el calor que los seres vivos emanamos, las señales de radio y microondas que recirculan constantemente para los servicios de telecomunicaciones, campos electromagnéticos provenientes de los cables del servicio de energía eléctrica y fuentes de alimentación que de alguna forma viene a ser como energía sobrante, campos electromagnéticos y radiaciones provenientes del espacio exterior, etc. Pero sobre todo frente a nuestras narices existe energía electrostática, que rodea la superficie de la Tierra aunque con un potencial de cero volts, o muy cercano a cero volts, pero conforme va subiendo la altura o nos vamos alejando del suelo, este potencial deja de ser cero volts, y puede subir a 100 volts, 200 volts etc.

Así es y es que nuestra atmósfera posee un potencial eléctrico, y este aumenta a razón de 100 voltios por metro, empezando desde el suelo, con un potencial de 0 voltios, este se va elevando a medida que se sube en altura, entonces aproximadamente a la altura de nuestras cabezas habrá un potencial aproximado de 200 voltios, un metro más arriba habrá 300 voltios, y así sucesivamente. Pero no todo es tan fácil como parece, ahora supondremos que si colocamos un par de electrodos, una a nivel del suelo y otra a una cierta altura en metros, obtendremos el voltaje deseado, pero lo que ocurre en realidad es que todo lo que toque la superficie de la tierra o el suelo adquiere su misma carga, es por eso que no sentimos una descarga eléctrica sobre nosotros, ya que en realidad el mismo potencial de cero voltios va desde nuestros pies hasta encima de nuestra cabeza, se mantiene así la distribución equitativa de las cargas, y a partir de la superficie que queda encima de nuestra cabeza, ocurre correctamente la subida de potencial en el aire mientras aumenta altura. Pero este aumento de potencial eléctrico es constante hasta una altura de 50 kilómetros, después de esto no varía mucho.

Pero también lo que hay que tomar en cuenta que el aire puede funcionar como un conductor, cuando este está ionizado, lo que contribuye a mover más fácilmente cargas que se encuentran a mayor altitud en la atmósfera hacia el suelo. Se estima que un promedio de 10 microamperios por metro cuadrado llegan a la tierra desde arriba. Los rayos también son una manifestación clara de esta energía eléctrica atmosférica, aunque en este caso el aire se vuelto muy conductor, cabe también destacar que esto es un ciclo que equilibra las cargas entre el suelo y la atmósfera, el suelo tiene carga negativa, la atmósfera carga positiva, los rayos devuelven las cargas negativas al suelo cuando este las pierde.

Con estos precedentes ahora nos estaremos preguntando ¿Cómo funcionará un dispositivo para captación de esta energía, o si es posible almacenarla de alguna manera, o utilizarla para accionar algún mecanismo?

Entonces básicamente diríamos que para poder captar esta energía tendríamos que crear un dispositivo, que funcione como una especie de pararrayos, una antena o un electrodo muy puntiagudo, o una esfera, etc. Tendríamos que elevar este dispositivo a una cierta altura, o que su longitud sea igual a esa altura, y que termine en esos electrodos especiales, para que ayuden a descender las cargas hacia tierra o más claro hacia el dispositivo que almacena esta energía y que se encuentra en el suelo, o si talvez solo necesita ser accionado por esta energía captada. Respecto a esto último, aclararemos que al ser una carga electrostática, tendríamos corriente DC bajando por un cable, entonces lo que se busca es tratar de almacenar este voltaje en una especie de super capacitor, también se lo puede transformar a un voltaje AC con algún otro dispositivo, si se desea se puede diseñar alguna especie de motor electrostático para hacerlo funcionar con esta energía, o también se puede utilizar algún módulo conversor DC-DC para bajar el voltaje y en su lugar se eleve el amperaje, etc.

Existen patentes que han logrado tener resultados satisfactorios, por ejemplo la patente de Hermann Plauson (Junio 9 de 1925) mediante un globo elevado a una altura de 300 yardas, se obtiene un voltaje de 400 voltios y una corriente aproximada de 2 amperios, con una mejora de 500 voltios y 6.8 amperios, ya se han creado antes estas patentes, pero no se las ha popularizado demasiado, y es que obviamente esta vendría a ser tal vez una fuente de energía algo gratuita, y supondría una gran revolución porque básicamente funcionaria en cualquier rincón del planeta. Sin embargo su implementación podría resultar algo dificultosa.

Referencias:

Feynman Física vol. II. Electromagnetismo y Materia - Richard Feynman

https://rimstar.org/science_electronics_projects/atmospheric_electricity_powering_corona_electrostatic_motor.htm?fbclid=IwAR3vH6Y4TlPsmUFTPltILzKR2uUdJdxLrUwcsGD-g5H-5eTE5Wm46pmW0e8

https://www.youtube.com/watch?v=2rVdEhyMR6A

https://www.youtube.com/watch?v=F3tzGVDOAPM

Antigravedad ¿Qué es? ¿Es posible lograr de alguna forma?

¿Qué es la antigravedad?

La antigravedad se la puede catalogar como una fuerza teórica o hipotética (hasta este momento quizá), que consiste en una repulsión entre los cuerpos, contraria a la fuerza gravitatoria que es la responsable de atraer a las cuerpos entre sí, siendo un ejemplo tan evidente la fuerza de atracción que la Tierra ejerce sobre nosotros y sobre todos los objetos y seres que en ella se sitúan, a su vez nosotros o cada objeto individualmente ejerce una fuerza de atracción sobre el planeta Tierra, pero la fuerza que ejerce el planeta sobre todo es la que predomina debido a su gran masa, de acuerdo a la ley de gravitación universal. Por lo cual el responsable de la fuerza gravitatoria de acuerdo a la física de partículas elementales sería el teórico gravitón, una de las partes elementales de toda la materia observable. Se deducirá que para lograr anti gravedad se requeriría la influencia de una antipartícula, esto debido a que la materia tendría su respectiva antimateria (de cargas y comportamientos opuestos) por leyes de supersimetría del universo. Esta antipartícula que generaría la anti gravedad sería el anti gravitón(por lo menos teóricamente).

Ante todo esto surge otra pregunta: ¿Un dispositivo de propulsión por antigravedad, emplearía estos gravitones para lograr este objetivo?

Propulsión por antigravedad

Sin lugar a dudas la antigravedad es un santo grial de la ciencia e ingeniería, muchos científicos y especialistas intentan buscar alguna forma de propulsión que no utilice motores, turbinas ,hélices o propulsores convencionales que emplean los típicos combustibles fósiles para su funcionamiento, por lo cual y luego de décadas de crearse el primer aeroplano, empezaron a aparecer rumores de un nuevo tipo de propulsión que emplea energía electromagnética y campos electrostáticos. Empezando esta historia con Nikola Tesla, a quién se le atribuyen muchas patentes, de las cuales algunas se consideran como secretas, y de las cuales se especula que se lo logró conseguir, tal ejemplo de esto podría ser El Efecto Hutchison, en honor a la persona que supuestamente descubriría este efecto que según afirma habría estudiado estas patentes secretas de Tesla para conseguirlo, consiste en dispositivos que producen estos fenómenos electromagnéticos y electrostáticos (adecuadamente configurados) que logran impulsar y repeler objetos por el aire, etc.

Otro aporte que puede ser considerado como algo secreto, es gracias al científico Thomas Townsend Brown (T.T. Brown).  Atribuía una conexión entre los campos eléctricos fuertes de alto voltaje y una fuerza de repulsión aparentemente contraria a la gravedad, de lo cual algunos científicos más ortodoxos afirman que se trata solamente de un viento iónico (ya que supuestamente no levita en el vacío), la ufología y otras ciencias alternativas siguen sosteniendo que se trata de anti gravedad. En la actualidad diseñan unos dispositivos que usan este principio y se los denomina "Lifter" y que en efecto logran levitar.

En el siguiente video de YouTube podrán ver lo citado con respecto al efecto Hutchison y a los lifter de T.T Brown.

También podemos destacar la levitación por campos magnéticos como una forma de antigravedad (como la consideran algunos). Esta levitación se puede producir por repulsión entre campos magnéticos, o por repulsión de algunos materiales de acuerdo a sus propiedades, hacia estos campos.

La levitación acústica también sirve para repeler la gravedad, se hace uso de ondas sonoras para repeler objetos o mantenerlos suspendidos en el aire.

En síntesis:

Al llegar a este punto muchos se darán cuenta que en todas estas formas de crear "antigravedad", no se menciona la utilización de los anti gravitones como tales, sino que se utilizan fenómenos diversos para hacer levitar objetos, y pueden haber muchos más...Pero el punto es que es muy obvio que no se utilice los anti gravitones para producir la anti gravedad, ya que ni siquiera de la existencia del gravitón se está 100% seguros según los científicos, todo recae en la teoría de las cuerdas que afirma que los gravitones serían como cuerdas y no como partículas ya que su masa es muy cercana a cero o extremadamente pequeña.

Referencias:

https://www.youtube.com/watch?v=ZbXusGcrQ8Y

https://www.youtube.com/watch?v=lCDcoy3pKxs

https://www.youtube.com/watch?v=G3m8TxAxNYQ

https://es.wikipedia.org/wiki/Antigravedad

https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Townsend_Brown

https://www.dbplusacoustics.com/levitacion_acustica/

https://es.wikipedia.org/wiki/Gravit%C3%B3n