Experimentación Científica (Circuit Playground)

La idea de este instructable es entender muchos conceptos que son aprte de una investigación científica, pero poniéndolos en práctica, y utilizando un Circuit Playground y algunos sensores, que son parte del Kit de Ciencia y Arte (aunque se puede realizar con cualquier Arduino).

Para serles honesto, yo, como científico, nunca recibí una clase donde me explicaran que es ciencia, la realidad es que la ciencia, así como la creatividad es algo que se hace, así que podríamos decir que aprendí haciendo, y eso es lo que espero aprendamos en esta lección.

Conceptos que vamos a aprender: ciencia, experimento, variable, control, medición, estudio comparativo, instrumentos científicos. Claro está, como diría RIchard Feynmann, no nos interesa el nombre de ls cosas, sino que es lo que está sucediendo, así que iré mencionando estos términos en el transcurso del instructable.

Estos instructables son creados para educación por la Fundación Costa Rica para la Innovación

Step 1: El Problema

No se si a ustedes les han dicho sus abuelos, que para mantener el agua de una maceta por más tiempo, le pueden colocar un poco de "plastic wrap", de esa manera se evapora menos agua.

Parece tener sentido, sin embargo para estar seguros queremos tener una prueba definitiva. Nos preguntamos entonces:

¿comparado con una maceta sin plástico, retendrá mejor la humedad de suelo la maceta con plástico?

Esto nos lleva de inmediato a un estudio comparativo, es decir, vamos a compara dos condiciones o tratamientos, para determinar si hay diferencias importantes entre ambas situaciones.

Step 2: Diseño De Experimento

1. Vamos a utilizar envases con tierra que simulan macetas
2. Los envases con tierra va a ser saturados con agua (en este caso agregué 100ml)

Como lo que nos interesa saber es como e retiene la humedad nuestra variable a medir es humedad de suelo. Para eso es que utilizaremos el Circuit Playground con un sensor capacitivo de humedad de suelo.

Luego de saturar con agua los envases, haremos dos tratamientos y un control:

1. Tratamiento 1: Envase con tierra y cubierta de plástico
2. Tratamiento 2: Envase con tierra y sin cubierta
3. Control: Envase con tierra (sin agregar agua)

Con tratamiento nos referimos a alguna variante que aplicamos a nuestros grupos de vasos, en este caso la condición con/sin tapar con plástico.

De antemano esperamos una mayor humedad en el suelo con el tratamiento de tapa de plástico, esto porque en principio evita transpiración. Esto es nuestra expectativa y lo que queremos probar, es decir, después de unos 24 horas de dejar nuestros envases con suelo húmedo, esperaríamos una lectura de mayor humedad con el envase tapado con plástico.

El instrumento de medición que utilizaremos será un sensor capacitivo de humedad, que conectamos al playground para luego hacer la lectura en la computadora.

Step 3: Materiales

Los componentes que utilizaremos vienen en el Kit de CIencia y Arte. El detalle de los componentes son:

1. Circuit Playgound (Cualquier Arduino sirve)
2. Cable aligator - female (o jumper cables)
3. Sensor de humedad de suelo
4. Vasos de plástico o Styrofoam (mejor)
5. Wrap de plástico (cualquier marca)
6. Taza de medir
7. Destornillador (para hacer un hueco)
8. Tierra seca
9. Agua

Step 4: Conexiones En El Circuit Playground

Para el detalles de las conexiones pueden ver este otro instructable. Utilizaremos el código que se carga en el paso 5 de ese instructable.

En el video se muestra como funciona el sensor capacitivo de humedad cuando se inserta en un vaso de agua.

Step 5: Preparación De Los Vasos

1. Hacer un hueco a todos los vasos para permitir que el agua drene. El hueco puede ser hecho cn un destornillador para asegurara que el hueco sea similar en todos los vasos
2. Llenamos de la misma cantidad de tierra los envases, se puede medir la cantidad de tierra llenando los envases hasta una marca igual para todos los vasos
3. Etiquetar los vasos para identificar los tratamientos.

Step 6: Tratamientos Y Medidas

Ahora el procedimiento experimental:

1. Abrir el monitor serial del Arduino IDE
2. La lectura es un valor de 0 a 1023. El valor 1023 significa que la humedad es muy baja, y un valor de 0 que es muy alta
3. Con los vasos listo con tierra y agua, medir la humedad en un tratamiento. Anotar la lectura y limpiar el sensor para medir el siguiente tratamiento. De esta manera medir ambos tratamientos y el control.
4. dejar los vasos afuera de la casa o laboratorio por unas 24 horas o más. Asegurarse que no les caiga agua de lluvia directamente.
5. después de 24h recoger y medir nuevamente la humedad con el sensor.
6. Comparar la lectura antes y después de 24h

El video muestra el proceso de medición

Step 7: Conclusiones Y Retos

Conclusiones

Esto se los dejo a ustedes. En principio lo esperado es que el vaso con cubierta de plástico tenga una lectura de humedad mayor al tratamiento sin cobertura de plástico. La razón es que mucha del agua que se evapora, se condensa nuevamente en la cubierta de plástico y mantiene húmeda la tierra por más tiempo.

Retos:

1. Reportar el resultado
2. Variar con diferentes métodos de mantener a humedad (sol-sombra, diferentes tipos de tierra, etc.)
3. Hacer el experimento con más réplicas
4. Aplicar estadística para determinar si las diferencias no se deben al azar
5. Investigar otros fenómenos, utilizando otros sensores (luz, distancia, color, gases, presión, humedad, temperatura, etc.)