Uno de los contaminantes más importantes presentes en el aire son las partículas en suspensión. Estas pequeñas partículas pueden proceder del tráfico, obras, calefacciones, humo, polvo o incluso del polen. Cuando son muy pequeñas pueden penetrar en nuestro sistema respiratorio y afectar a nuestra salud.

En esta práctica vamos a aprender a utilizar el sensor de partículas Sharp GP2Y1014AU0F, uno de los sensores más utilizados en proyectos educativos de calidad del aire. Utilizaremos una placa compatible con Arduino para obtener las medidas y mostrarlas en el monitor serie.

¿Qué es el sensor Sharp GP2Y1014AU0F?

El Sharp GP2Y1014AU0F es un sensor óptico de polvo que funciona mediante un LED infrarrojo y un fototransistor. Cuando las partículas atraviesan el interior del sensor, dispersan la luz emitida por el LED. El sensor mide esa dispersión y la transforma en una señal eléctrica que podemos leer con Arduino.

Este sensor es capaz de detectar:

• Polvo ambiental.
• Humo.
• Partículas en suspensión.
• Contaminación atmosférica ligera.

Por este motivo es muy utilizado en proyectos de:

• Calidad del aire.
• Estaciones meteorológicas.
• Internet de las Cosas (IoT).
• Ciencia ciudadana.
• Smart Cities.

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Material necesario

• 1 placa Arduino o compatible.
• 1 sensor Sharp GP2Y1014AU0F.
• 4 cables Dupont.
• Arduino IDE.

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Conexión del sensor

El sensor dispone de cuatro pines claramente identificados:

VCC
GND
LED
OUT

Debemos realizar las siguientes conexiones:

Sensor PM2.5	Arduino
VCC	5V
GND	GND
LED	D2
OUT	A0

El pin LED controla el LED infrarrojo interno del sensor. El pin OUT proporciona una señal analógica proporcional a la cantidad de partículas presentes en el aire.

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Montaje

(Aquí inserta la fotografía del montaje)

En nuestro caso hemos utilizado una placa Keyestudio compatible con Arduino y hemos conectado el sensor mediante cables Dupont.

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Programa completo

Copia y pega el siguiente programa en Arduino IDE:

#define LED_PM25 2
#define OUT_PM25 A0

void setup() {

  pinMode(LED_PM25, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);

  delay(1000);

  Serial.println("Iniciando sensor PM2.5...");
}

void loop() {

  digitalWrite(LED_PM25, LOW);

  delayMicroseconds(280);

  int lectura = analogRead(OUT_PM25);

  delayMicroseconds(40);

  digitalWrite(LED_PM25, HIGH);

  delayMicroseconds(9680);

  Serial.print("A0 = ");

  Serial.println(lectura);

  delay(1000);
}

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¿Cómo funciona el programa?

Definición de pines

Al principio del programa definimos los pines que vamos a utilizar.

#define LED_PM25 2
#define OUT_PM25 A0

Esto indica que:

• El pin LED del sensor está conectado al pin digital D2.
• La salida analógica del sensor está conectada al pin A0.

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Configuración inicial

La función setup() se ejecuta una única vez cuando la placa se enciende.

pinMode(LED_PM25, OUTPUT);

Configuramos el pin LED como salida.

Serial.begin(9600);

Iniciamos la comunicación serie a 9600 baudios.

Serial.println("Iniciando sensor PM2.5...");

Mostramos un mensaje informativo en el monitor serie.

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Lectura del sensor

Dentro del bucle principal realizamos la lectura.

digitalWrite(LED_PM25, LOW);

Encendemos el LED infrarrojo interno.

delayMicroseconds(280);

Esperamos el tiempo indicado por el fabricante para estabilizar la medida.

int lectura = analogRead(OUT_PM25);

Leemos la señal analógica generada por el sensor.

digitalWrite(LED_PM25, HIGH);

Apagamos el LED infrarrojo.

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Envío de datos al monitor serie

Una vez obtenida la lectura, la mostramos por pantalla.

Serial.print("A0 = ");
Serial.println(lectura);

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Resultado esperado

Al abrir el Monitor Serie de Arduino IDE deberíamos obtener una salida similar a:

Iniciando sensor PM2.5...
A0 = 76
A0 = 81
A0 = 79
A0 = 84
A0 = 78

Los valores pueden variar dependiendo de la cantidad de partículas presentes en el aire.

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Experimentos propuestos

Experimento 1

Medir la calidad del aire dentro del aula.

Experimento 2

Comparar los resultados obtenidos en interior y exterior.

Experimento 3

Acercar una tiza y observar cómo aumentan las lecturas.

Experimento 4

Sacudir un borrador cerca del sensor y registrar los valores.

Experimento 5

Comparar una ventana abierta y una ventana cerrada.

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Conclusión

En esta práctica hemos aprendido a utilizar un sensor profesional de partículas PM2.5 para monitorizar la calidad del aire. Aunque se trata de un proyecto sencillo, constituye la base de sistemas mucho más avanzados utilizados en estaciones meteorológicas, proyectos IoT y redes de monitorización ambiental de ciudades inteligentes.

Además, hemos comprobado cómo un simple sensor conectado a Arduino puede proporcionarnos información muy valiosa sobre el entorno que nos rodea.