Analisador IoT Portátil: Qualidade da Água em Tempo Real

🌐 Visão Geral

A qualidade da água💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade. é um pilar fundamental para saúde pública, agricultura e ecossistemas. Este projeto combina sensores industriais, processamento embarcado e conectividade IoT para criar um analisador portátil capaz de monitorar pH, turbidez, condutividade e temperatura em tempo real. Com autonomia de 8 horas e capacidade de gerar relatórios em PDF, a solução é ideal para field research, aquicultura e monitoramento ambiental.

📌 Tabela de Conteúdo

Especificações Técnicas🔗

Parâmetro	Faixa de Medição	Resolução	Protocolo de Comunicação
pH	0-14	±0.1	I2C (Gravity Analog)
Turbidez	0-4000 NTU	±5% FS	ADC de 12 bits
Condutividade	0-20,000 µS/cm	±2%	Modbus RTU
Temperatura	-10°C a 85°C	±0.5°C	DS18B20 (1-Wire)

Autonomia: Bateria LiPo🤖 Robô Aspirador com Mapeamento a LaserDescubra como construir um robô aspirador autônomo integrando LIDAR, SLAM, sensores e IoT para mapeamento 3D e navegação inteligente. 18650 (3.7V/3500mAh) com regulador LDO AMS1117-3.3V.

Conectividade: Wi-Fi 802.11n🤖 Robô Aspirador com Mapeamento a LaserDescubra como construir um robô aspirador autônomo integrando LIDAR, SLAM, sensores e IoT para mapeamento 3D e navegação inteligente. + BLE para transmissão de dados ao ThingSpeak.

Saídas: Gráficos em tempo realExibindo Dados no Monitor Serial com ESP32Aprenda a configurar e exibir dados no Monitor Serial com ESP32, utilizando exemplos práticos e técnicas de depuração para otimizar seus projetos IoT. + relatórios PDF armazenados em microSD via LittleFS.

Princípios dos Sensores e Funcionamento🔗

Sensor de pH (Eletrodo de Vidro)

Princípio Físico: Potencial elétrico gerado na interface eletrodo/solução, descrito pela Equação de Nernst:

\( E = E_0 - \frac{2.303RT}{F} \cdot \text{pH} \)

Condicionamento de Sinal: Amplificador de impedância (CA3140) para evitar carga no eletrodo.

Sensor de Turbidez (TSW-30)

Método Nefelométrico: Medição de dispersão luminosa a 90° usando LEDDesafios Práticos: Experimentando com Múltiplos LEDsAprenda a controlar múltiplos LEDs com ESP32 em projetos IoT. Descubra desafios práticos, montagem de circuitos, programação e efeitos visuais incríveis! infravermelho (860nm).
Linearidade: Ajustada via soluções🌀 Escultura Cinética Controlada por VozDescubra como integrar hardware, TensorFlow Lite e controle de motores para criar uma escultura cinética interativa e cheia de inovações tecnológicas. padrão de formazina (0-4000 NTU).

Sensor de Condutividade (TDS Gravity)

Célula de Grafite: Excitação em 3.3 kHz para evitar polarização.
Compensação Térmica: Coeficiente de 2% por °C, corrigido via DS18B20.

ESP32-WROVER

Integração Hardware-Software com ESP32🔗

Diagrama de Conexões

graph TD A[ESP32] --> B[Sensor de pH - GPIO34] A --> C[Sensor Turbidez - GPIO35] A --> D[Sensor TDS - GPIO32] A --> E[DS18B20 - GPIO4] A --> F[MicroSD - SPI] A --> G[LDO AMS1117 - Vin]

Código de Leitura Multitarefa

#include <FreeRTOS.h>
#include <DFRobot_ESP_PH.h>
TaskHandle_t SensorTask, CommsTask;
void taskSensors(void *pvParam) {
  while(1) {
    float pH = ph.readPH(analogRead(34));
    float turbidez = map(analogRead(35), 0, 4095, 0, 4000);
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
  }
}
void taskComms(void *pvParam) {
  while(1) {
    String payload = "{\"pH\":" + String(pH) + ",\"turbidez\":" + String(turbidez) + "}";
    client.publish("water/quality", payload.c_str());
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5000));
  }
}
void setup() {
  xTaskCreate(taskSensors, "Sensores", 4096, NULL, 1, &SensorTask);
  xTaskCreate(taskComms, "Comunicação", 4096, NULL, 1, &CommsTask);
}

Coleta e Processamento de Dados🔗

Estratégias de Filtragem

1. Filtro de Média Móvel: Janela de 10 amostras para reduzir ruído ADC📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM..

2. Filtro de Kalman🤖 Robô Aspirador com Mapeamento a LaserDescubra como construir um robô aspirador autônomo integrando LIDAR, SLAM, sensores e IoT para mapeamento 3D e navegação inteligente.: Suavização de leituras de condutividade em ambientes dinâmicos.

Algoritmo de Compensação Térmica (Exemplo para TDS):

float compensateTDS(float raw, float temp) {
  float compCoeff = 1 + 0.02 * (temp - 25.0);
  return raw / compCoeff;
}

Geração de Relatórios em PDF🔗

Método 1: Geração Local no ESP32

BibliotecasHospedando Múltiplas Páginas Web no ESP32Descubra como hospedar múltiplas páginas web no ESP32 com um guia passo a passo. Aprenda a configurar rotas e interagir via HTTP.: U8g2 para renderização + PDFWriter para formatação.
Exemplo de Cabeçalho:

pdf.beginDocument("relatorio.pdf");
pdf.setFont(u8g2_font_helvB10_tf);
pdf.drawStr(10, 20, "Relatório de Qualidade da Água");

Método 2: Geração Remota via Python

from reportlab.lib import colors
from reportlab.platypus import Table
dados = [["Parâmetro", "Valor"], ["pH", 7.2], ["Turbidez", "15 NTU"]]
tabela = Table(dados, colWidths=100, rowHeights=20)
tabela.setStyle([('BACKGROUND', (0,0), (-1,0), colors.grey)])
pdf.build([tabela])

Calibração e Validação Científica🔗

Protocolo para Sensor de Turbidez:

1. Calibrar com soluções🌀 Escultura Cinética Controlada por VozDescubra como integrar hardware, TensorFlow Lite e controle de motores para criar uma escultura cinética interativa e cheia de inovações tecnológicas. de 0, 100, 800 NTU.

2. Aplicar regressão polinomial (ordem 2) para correção não linear.

Validação Estatística:

Coeficiente R²: >0.99 em comparação com Hach HQ40d.
Erro Médio Quadrático (RMSE): <1.5% para faixa de 0-1000 NTU.

Aplicações Práticas e Desafios Reais🔗

Otimizações e Boas Práticas🔗

Gestão de Energia

Deep SleepTécnicas de Otimização de ConsumoDescubra técnicas avançadas para reduzir o consumo do ESP32. Economize energia, prolongue a vida útil e maximize o desempenho do seu projeto IoT.: Ativação com esp_sleep_enable_timer_wakeup(300000000) entre medições.
Desligamento Seletivo: SensoresProgramando o ESP32 para Integração de SensoresAprenda a programar o ESP32 e integrar sensores com técnicas de leitura e controle para projetos de IoT, do hardware ao código. desativados via MOSFET quando ocioso.

Manutenção Preventiva

Limpeza de Eletrodos: Imersão em KCl 3M por 1 hora a cada 30 dias.
Teste de Estabilidade📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência.: Verificação de deriva (drift) mensal com solução pH💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade. 7.0.

Robustez de Dados

Checksum CRC32: Verificação de integridadeAplicações Práticas e Solução de ProblemasDescubra técnicas práticas e avançadas para integrar, diagnosticar e otimizar sistemas ESP32 em projetos de automação residencial e IoT. em arquivos da microSD.
Backup em Nuvem: SincronizaçãoDual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. com Google Sheets via IFTTT.

✅ Conclusão

Este projeto integra conhecimentos multidisciplinares em eletrônica, química analítica e programação para oferecer uma solução portátil e cientificamente válida. Através de exemplos reais e otimizações técnicas, demonstra-se como a tecnologia IoT pode ser aplicada para democratizar o acesso à análise de qualidade da água💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade., promovendo sustentabilidade e saúde pública.