La edición 170 de la Raspberry Pi Official Magazine trae una cámara submarina basada en una Raspberry Pi 3 que investiga la calidad del agua y los organismos que viven en ella.
La armó el Unboxed STEM Club, tres amigos de entre 10 y 13 años que se juntan cada fin de semana con dos papás entusiastas. El método de los niños es hacer muchas preguntas, "mirar los problemas como rompecabezas conectados con muchas respuestas posibles" y seguir probando soluciones prácticas aunque al principio las cosas salgan mal.
Pinak, Vihaan y Yuvan, junto con sus mentores Kshitij Varma y el doctor Amol Patil, querían un proyecto práctico de ciencia, ingeniería y programación. Los motivó algo que les llamaba la atención. Se habla mucho de proteger océanos y ríos, pero casi nunca se tienen herramientas para medir lo que pasa bajo la superficie y en el fondo.
La Raspberry Pi les atrajo por ser un computador compacto que podían programar ellos mismos, conectar a muchos sensores y usar para controlar directamente un Camera Module. Nunca la habían usado en el club, pero les pareció la opción obvia para su proyecto de ciencia ciudadana, sobre todo por la comunidad de miles de usuarios dispuestos a ayudar. El montaje completo costaría unas 130 libras y los niños podían armar casi todo con poca supervisión adulta, algo que lo separa de la mayoría de los exploradores submarinos en complejidad y en costo.
¿Qué hay bajo la superficie?
Sensea nació como "un explorador submarino casero y de bajo costo que mostrara lo que pasa bajo la superficie de nuestras lagunas y ríos locales", para probar que no hace falta equipo caro para investigar el fondo. Los ruegos de los niños por una GoPro no tuvieron eco, así que construyeron su propio montaje de cámara en torno a una Raspberry Pi 3 Model B+. Resultó más barato y además consume poco, así que funciona más tiempo con una batería USB estándar de 5 V. El equipo esperaba que el proyecto entusiasmara a otros aficionados, y por eso esos detalles prácticos importaban.
Lo más importante era mantener seca la electrónica. El contenedor tenía que ser totalmente hermético en todo momento y, al mismo tiempo, dejar que los sensores midieran el agua de alrededor y que la cámara viera con claridad. También tenía que abrirse y volver a sellarse para meter sensores delicados y baterías recargables.
El equipo diseñó un tubo de acrílico sellado que funciona como cámara de presión transparente. Mantiene seca la electrónica y deja que la cámara vea a través de la tapa del extremo. Un extremo está sellado de forma permanente con un disco de acrílico de 10,5 cm pegado con epóxico marino. Ese extremo lleva un prensaestopas hermético por donde pasa el cable de la sonda de temperatura DS18B20 sin perder el sello. En el otro extremo va un tapón expansible como los que usan los gasfíteres para buscar filtraciones.
El montaje resultó confiable y, sobre todo, hermético. Aun así, sus creadores aplican una prueba de filtraciones. El tubo completamente sellado, con su cable, se sumerge cinco minutos en un balde con agua para ver si suben burbujas. Superada esa prueba, el tubo se baja al agua dentro de su jaula protectora.
Lograr la flotabilidad y el descenso correctos fue otro desafío. Una mancuerna de 2 kg con forma de hueso, elegida tras muchos experimentos con tamaño y peso, asegura que Sensea se hunda bajo la superficie del río, lista para grabar lo que ve su Raspberry Pi Camera Module 3.
¿Cómo registra Sensea el fondo del río?
La cámara graba clips de video submarino de 10 segundos y registra con marca de tiempo la temperatura del agua, medida con un sensor DS18B20 sumergible. El equipo optó por enfoque fijo manual, porque el autoenfoque probablemente fallaría con las partículas en suspensión del río.
"Fijar el enfoque da imágenes mucho más nítidas y estables", explican.
El montaje incluye además un reloj de tiempo real PCF8523, que registra marcas de tiempo exactas aunque no haya conexión a internet. La grabación la dispara un script de Python llamado sensea_logger.py, que también mide la temperatura del agua y guarda todo en la tarjeta microSD de la Raspberry Pi para recuperarlo después de sacar el equipo del agua.
En sus primeras inmersiones, el equipo comparó las temperaturas del río Cam y de una laguna cercana llamada Todd's Pit, y encontró diferencias claras entre los dos ambientes.
Entre las mejoras posibles están un sensor de pH para medir contaminación, un sensor de profundidad o de presión, e incluso identificación de especies con IA. Un montaje parecido serviría para medir la calidad del aire, las condiciones de un invernadero o el agua superficial desde una boya flotante. El proyecto ganó después el concurso de sensores de Instructables.
