¿Cómo montar una estación meteorológica con Arduino? Guía paso a paso

La versatilidad es una característica destacada que tienen las placas de Arduino. Es por esto, es posible crear una estación meteorológica teniendo en cuenta algunos conceptos en su desarrollo.

Esto hará que no cometas errores a la hora de elegir los materiales y programar los códigos de operación. Si quieres saber cómo se hace, tendrás que continuar leyendo este artículo hasta el final. 

Te explicaremos, de manera detallada, el proceso que debes hacer para diseñar y montar una estación meteorológica con Arduino. Por último, encontrarás una lista con los mejores kits que puedes usar para ensamblar un proyecto de estos.

¿Qué se necesita para montar una estación meteorológica con Arduino? Principales kits y placas

Los materiales que necesitarás para construir una estación meteorológica con Arduino son los siguientes:

Placa de Arduino UNO

Necesitarás que tengo un microcontrolador de tipo ATmega328P, con un voltaje de entrada de 7 a 12 voltios, con funcionamiento de 5 voltios de una corriente continua de 20 mA. Además, deberá tener una memoria de 32 KB.

Sensor para detectar la humedad relativa del ambiente

En este caso se utilizará una alimentación que esté entre 2,7 y 3,3 voltios. También deberá tener un rango de temperatura entre -10ºC a 60ºC con una precisión de +-3%.  Mientras que el rango de medida debe ser 1% a 99%.

Detector de presión atmosférica y sensor de temperatura

Deberá tener un rango de trabajo de -40ºC a 60ºC y una capacidad de detección de 300 a 1100 hPa con 0,03 de margen de error.  La alimentación que debe tener esta placa tendrá que rondar los 1,8 y 3,6Vdc.

Módulo de bluetooth

Será necesario esta placa para que se encargue de la comunicación con un teléfono con sistema operativo Android. La corriente de operación deberá ser < 40mA, mientras que el voltaje para la alimentación tendrá que ser entre 3,3 y 6Vdc.

Entorno de programación de Arduino

Para programar necesitarás el software de Arduino. Para ello tendrás que dirigirte con tu navegador de confianza a la dirección URL https://www.arduino.cc/en/main/software descargar el programa que es compatible con Windows, Linux y MacOS.

Editor de texto Notepad++

Con este editor podrás trabajar en la programación de cualquier tipo de lenguaje. Para descargarlo tendrás que ingresar a la página oficial a través del enlace https://notepad-plus-plus.org/downloads/.

Desarrollador App Inventor 2

Con esta plataforma vas a poder crear de una manera mucho más fácil las aplicaciones que utilizarás en el smartphone Android a través de Bluetooth. Para poder descargarlo tendrás que ingresar a la página https://appinventor.mit.edu/explore/ai2/windows.html y luego seguir el proceso sencillo de instalación.

Aprende paso a paso cómo diseñar y montar una estación meteorológica con Arduino

A continuación, vas a encontrar el paso a paso que debes hacer para diseñar y montar una estación meteorológica con Arduino.

Presta atención a cada detalle:

Conecta el bus I2c

Este bus es un protocolo que se utiliza para comunicar de una manera específica el maestro con los esclavos en un proceso de comunicación electrónica. Por tal motivo es conveniente comenzar por este punto.

Lo que tendrás que hacer es conectar en SDA (Serial Data):

• El Vcc de 1K.
• La placa de Arduino que trabajará como maestro.
• El sensor de presión atmosférica y de temperatura.
• El detector de humedad.
• La placa de bluetooth.

En SCL - Serial Clock y en el GND deberás incluir:

• El Arduino Master.
• Los sensores de humedad, temperatura y presión atmosférica.
• La board de bluetooh.
• El Vcc de 1K.

Para esto se deberá conectar el GND del sensor de humedad con el cable marrón a cualquier pin del GND de Arduino, luego el cable negro conectará el VDD al pin 3,3V de la placa del Arduino. Mientras que para el sensor de temperatura y presión atmosférica tendrás que conectar el pin analógico 4 y 5 del Arduino con los cables gris y blanco del SDA y SLC.

A su vez el módulo de bluetooth deberás tomar el pin GND y conectarlo con algún pin digital de la placa de Arduino. Por último, el cable azul será el encargado de estar conectado con el pin digital 10 a HC-06 y del periférico con el pin 11 de Arduino.

Algoritmo del sensor de temperatura y presión

Este proceso se inicia con la librería de Arduino mediante el bus l2c el cual, a través de la lectura de datos de calibración y establece una toma de decisión. En caso de que no exista un error en la lectura de datos de calibración se entenderá que las operaciones de los datos de coma flotante no son válidas y devuelve el valor 1. En cambio si existe un error en la lectura el valor que devuelve es 0 y de esta manera finaliza el proceso.

Librería del algoritmo del sensor de temperatura

El algoritmo que se encarga de inicializar los datos de la temperatura comunica al sensor que necesita tomar los datos por medio de bytes específicos. A continuación, registra un control en primera posición, luego de un tiempo también lo hace en la segunda posición. Hay que tener presente que toma como comando de temperatura la escritura en bytes. Si no se ha producido un error devuelve el valor 5, pero si existe algún error al escribir los bytes arroja el valor 0, haciendo que en ambos casos termine el proceso.

Algoritmo del sensor de presión atmosférica

En el caso del método de la presión de la atmósfera, el proceso del algoritmo que se usa para devolver la presión capturada por el sensor se inicia cuando se indica en el datasheet que el dispositivo necesita tomar la temperatura.

A continuación, se realiza el registro de resultado en la primera posición y arroja una lectura de bytes. La cual, si no ha producido errores, realiza el cálculo de la temperatura y devuelve el resultado para finalizar el proceso. En cambio, si existe un error en la lectura devuelve el valor result y finaliza así el procedimiento.

Para establecer la lectura de presión atmosférica se debe indicar el valor que tiene el muestreo, lo que devolverá en tiempo de espera. Una vez que se indique el tipo de muestra se escribirá 1 byte en el dispositivo que se muestra en el proceso. Luego, si el método de escritura se ejecutó de manera correcta, devolverá el tiempo en la unidad de medida ms, pero si el proceso ha fallado arrojará el valor 0. En ambos casos termina el proceso de medición.

Del sensor de humedad

El algoritmo que se utiliza en este caso se lo ejecuta por medio de la librería llamada Wire. Este proceso se encarga de la transmisión de los datos entre el dispositivo y el sensor, la lectura que se realiza de los datos y la disponibilidad que tiene el dispositivo para realizar esa lectura. En este caso cuando, se inicia el proceso, comienza la transmisión entre el Arduino y el esclavo, luego se transmiten los datos y se produce una solicitud de bytes indicando la dirección entre el maestro y el esclavo.

Se toma como número entero sin signos y se establece, luego de un tiempo de espera, el resultado para finalizar el proceso. Si el contador de frecuencia no está disponible, arroja el valor 0 y termina el proceso. En cambio, si el contador de frecuencia se encuentra disponible trabajará para leer el valor de esta secuencia y arrojar en unidades de medida hr, para luego finalizar el procedimiento.

Algoritmo de la placa de Arduino

En este caso el algoritmo se compone de tres partes. La primera es la inicialización y es la encargada de importar las librerías, establecer los tipos de clase y poner en marcha todos los dispositivos que intervienen. La segunda parte que tiene este algoritmo es la lectura de datos que provienen de los diferentes sensores. En esta etapa se utilizan métodos de recepción están relacionados con las librerías de la primera parte.

Por último, la tercera sección que tiene este algoritmo es comunicar la información por medio de bluetooth. Esto se lo hace transmitiendo los datos por medio de la app Inventor 2. Si no lo quieres hacer por este medio podrás elegir transmitir los datos a una pantalla led. Estos códigos de programación los podrás encontrar en el paso siguiente.

Escritura de los códigos de Arduino

Para realizar las operaciones principales de una estación meteorológica tendrás que usar estos códigos:

#include <LiquidCrystal.h>

#include "DHT.h"// Esto se hace para agregar la libraría que tendrá el control del sensor

Establece el pin que se conectará con el sensor:

#define DHTPIN 8;

#define DHTTYPE DHT11;

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

Incorpora la variable humedad:

int Humedad=0;

int Temperatura=0;

A continuación, hay que indicar qué pines usarán la pantalla led, para esto, hay que escribir:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {

begin();

begin(16, 2);

Indica el lugar en el que se empezará a tomar la escritura:

setCursor(4, 0);

print("LEANTEC");

delay (2000);

clear();

setCursor(0, 0);

print("Robots &");

delay (1000);

setCursor(5, 1);

print("Electro");

delay (2000);

clear();

setCursor(0, 0);

print("ESTACION");

delay (1000);

setCursor(0, 1);

print("METEOROLOGICA");

delay (2000);

clear();

}

Para leer la humedad habrá que ingresar los siguientes códigos:

void loop() {

Humedad = dht.readHumidity();

Temperatura = dht.readTemperature();

En estos momentos hay que indicar en qué lugar comenzará la escritura en la pantalla led:

setCursor(0, 0);

print("HUMEDAD");

setCursor(12, 0);

print(Humedad);

setCursor(14, 0);

print("%");

setCursor(0, 1);

print("TEMPERATURA");

setCursor(12, 1);

print(Temperatura);

setCursor(14, 1);

print("C");

delay(100);

}

Conoce los mejores Kits de Arduino para crear estaciones climáticas desde cero

A continuación, te mostraremos los mejores kits que puedes comprar para crear tu propia estación meteorológica con Arduino.

Elige el que más te guste:

Estación meteorológica ESP8266

Este kit de elementos para estación meteorológica incluye sensor de temperatura, presión ambiental y sensor de humedad. Dispone de una pantalla led para una placa de Arduino IDE IoT Starter. Además, podrás encontrar una guía completa para que el armado no sea un problema para ti.

Kit LCD 1602

La placa de Arduino que trae este kit es la UNO R3 con un bus I2C 1602, lo cual permite un mejor manejo para transmitir la información. Dispone de un módulo para detectar la humedad y temperatura, también podrás encontrar una placa para la detección de agua y sonido. Lo más novedoso que tiene este equipo es que incluye un mando remoto de un servomotor para inclinar los componentes en todas las direcciones.

Kit estación meteorológica

Los sensores que se incluyen en este conjunto de elementos son el DHT11, de esta manera se puede obtener datos de presión atmosférica, temperatura y humedad con un alto grado de precisión. Incluye un manual en inglés con el cual podrás trabajar para hacer una guía paso a paso.