{"id":8289,"date":"2024-05-07T09:18:44","date_gmt":"2024-05-07T07:18:44","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/?p=8289"},"modified":"2024-05-07T09:18:46","modified_gmt":"2024-05-07T07:18:46","slug":"estacion-meteorologica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/estacion-meteorologica\/","title":{"rendered":"ESTACI\u00d3N METEOROL\u00d3GICA"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

TRABAJO REALIZADO POR: Juan Jos\u00e9 Guirao Garc\u00eda, Aar\u00f3n Mart\u00ednez Nav\u00edo, David N\u00fa\u00f1ez S\u00e1nchez.<\/p>\n\n\n\n

Introducci\u00f3n:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica desarrollada por nuestro equipo combina la tecnolog\u00eda de Arduino con un m\u00f3dulo WiFi para recopilar datos ambientales en tiempo real y enviarlos a una p\u00e1gina web personalizada alojada en un servidor Azure. Este proyecto proporciona una soluci\u00f3n innovadora y asequible para monitorear condiciones clim\u00e1ticas locales y compartir esta informaci\u00f3n de manera accesible en l\u00ednea.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Componentes:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Placa Arduino Uno como unidad central de procesamiento.<\/li>\n\n\n\n
  • Sensores de temperatura, humedad y ultras\u00f3nico para recopilar datos ambientales.<\/li>\n\n\n\n
  • M\u00f3dulo WiFi para la conectividad a Internet.<\/li>\n\n\n\n
  • Pantalla LCD para la visualizaci\u00f3n local de los datos.<\/li>\n\n\n\n
  • Potenci\u00f3metro.<\/li>\n\n\n\n
  • Resistencias.<\/li>\n\n\n\n
  • Cables.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Funcionamiento:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Los sensores de temperatura, humedad y ultras\u00f3nico est\u00e1n conectados a la placa Arduino Uno. Cada 4,5 segundos, la placa Arduino recopila datos de los sensores y los env\u00eda al m\u00f3dulo WiFi. El m\u00f3dulo WiFi se encarga de transmitir estos datos al servidor Azure, donde se almacenan y se actualizan en una p\u00e1gina web creada por el grupo. Esta p\u00e1gina web muestra los datos meteorol\u00f3gicos en tiempo real, lo que permite a los usuarios acceder a ellos desde cualquier dispositivo con conexi\u00f3n a Internet.<\/p>\n\n\n\n

    Para el pluvi\u00f3metro hemos tenido que usar el sensor ultras\u00f3nico y un recipiente, el funcionamiento es el siguiente: El sensor ultras\u00f3nico se monta en la parte superior del recipiente, mirando hacia abajo para enviar ondas ultras\u00f3nicas al agua y medir la distancia desde la superficie del agua hasta el sensor. Durante la lluvia, el sensor mide el tiempo que tarda en recibir el eco de las ondas, calculando as\u00ed la distancia al agua. Esta distancia se utiliza para calcular la altura del agua en el recipiente, lo que permite estimar la cantidad de lluvia acumulada.<\/p>\n\n\n\n

    El funcionamiento del sensor de temperatura y humedad es m\u00e1s sencillo, es solo un sensor que recoge datos de ambas.<\/p>\n\n\n\n

    Adem\u00e1s, los datos recopilados tambi\u00e9n se muestran en una pantalla LCD localmente conectada a la placa Arduino. Esto proporciona una visualizaci\u00f3n en tiempo real de las condiciones meteorol\u00f3gicas para aquellos que est\u00e9n cerca de la estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica.<\/p>\n\n\n\n

    Software (c\u00f3digo):<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      \n
    • C\u00f3digo Placa Arduino<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      El siguiente c\u00f3digo implementa la funcionalidad de una estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica utilizando Arduino. La estaci\u00f3n est\u00e1 equipada con sensores de temperatura, humedad y precipitaci\u00f3n, as\u00ed como una pantalla LCD para la visualizaci\u00f3n local de los datos. Los datos recopilados se env\u00edan a trav\u00e9s de la comunicaci\u00f3n serial y se actualizan continuamente.<\/p>\n\n\n\n

      #include <SoftwareSerial.h>\n#include <LiquidCrystal.h>\n\n#define trigPin 8 \n#define echoPin 9 \n\n#define pin_temperatura A0\n#define pin_humedad A1\n\nconst float ALTURAPLUV=186.82;\nLiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2);\nfloat temperature, humidity, precipitation, Temp, H;\nunsigned long millis_tiempo;\n\nbyte degreeChar[8] = {\n  B00111,\n  B00101,\n  B00111,\n  B00000,\n  B00000,\n  B00000,\n  B00000,\n  B00000\n};\nvoid Serial_Enviar() {\n  String datos = \"{\\\"temperature\\\":\" + String(temperature);\n  datos += \", \\\"humidity\\\":\" + String(humidity);\n  datos += \", \\\"precipitation\\\":\" + String(precipitation);\n  datos += \"}\";\n  Serial.print(datos);\n  Serial.println(); \n}\n\nvoid lcd_imprimir(float t, float h){\n  lcd.clear();\n  lcd.setCursor(0, 0);\n  lcd.print(\"Tempt: \");\n  lcd.print(String(t));\n  lcd.write((byte)0);\n  lcd.print(\"C\");\n  lcd.setCursor(0, 1);\n  lcd.print(\"Humedad: \");\n  lcd.print(String(h) + \"%\");\n}\n\nvoid setup() {\n  lcd.begin(16,2);\n  lcd.createChar(0, degreeChar);\n  Serial.begin(9600);\n  delay(1000);\n  pinMode(trigPin, OUTPUT);\n  pinMode(echoPin, INPUT);\n  digitalWrite(trigPin, LOW);\n  Serial.println(\"Iniciado correctamente..\");\n}\n\nvoid loop() {\n  long duration, distance;\n  \n  digitalWrite(trigPin, LOW);\n  delayMicroseconds(4);\n  digitalWrite(trigPin, HIGH);\n  delayMicroseconds(10);\n  digitalWrite(trigPin, LOW);\n  \n  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);\n\n  precipitation = ALTURAPLUV - duration * 10 \/ 29.2 \/ 2; \/\/ La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 343 metros por segundos\n  int val = analogRead(pin_temperatura);\n  int val_h = analogRead(pin_humedad);\n  Temp = log(10000.0 * ((1024.0 \/ val - 1))); \/\/se uso una resistencia de 10k =10000 ohmios\n  Temp = 1 \/ (0.001129148 + (0.000234125 + (0.0000000876741 * Temp * Temp )) * Temp );\n  Temp = Temp - 273.15; \/\/ Convertir de Kelvin a Celcius\n\n  H = 0.163 * val_h;\/\/RH10 = val + 6*val\/10 + 3*val\/100; = 0.163*val\n\n  delay(500);\n  temperature = Temp;\n  humidity = H;\n  Serial_Enviar();\n  lcd_imprimir(temperature, humidity);\n  delay(4500);\n  \n}\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
      Explicaci\u00f3n del C\u00f3digo:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
      El c\u00f3digo comienza con la inclusi\u00f3n de las librer\u00edas necesarias para el funcionamiento del programa: SoftwareSerial.h<\/code> para la comunicaci\u00f3n serial, y LiquidCrystal.h<\/code> para el manejo de la pantalla LCD.<\/p>\n\n\n\n
      Luego, se definen los pines utilizados para los sensores y la pantalla LCD utilizando #define<\/code> para asignar nombres descriptivos a los pines.<\/p>\n\n\n\n
      Se declaran variables globales para almacenar los datos de temperatura, humedad y precipitaci\u00f3n, as\u00ed como otras variables necesarias para los c\u00e1lculos.<\/p>\n\n\n\n
      La funci\u00f3n Serial_Enviar()<\/code> se encarga de formatear y enviar los datos por el puerto serie hacia el m\u00f3dulo WiFi o cualquier otro dispositivo conectado. Los datos se env\u00edan en formato JSON para facilitar su interpretaci\u00f3n por parte del receptor.<\/p>\n\n\n\n
      La funci\u00f3n lcd_imprimir()<\/code> muestra los datos de temperatura y humedad en la pantalla LCD. Primero se limpia la pantalla, luego se imprime la temperatura seguida del s\u00edmbolo de grado Celsius personalizado, y finalmente se imprime la humedad.<\/p>\n\n\n\n
      En la funci\u00f3n setup()<\/code>, se inicializan los componentes necesarios para el funcionamiento del sistema: la comunicaci\u00f3n serial, la pantalla LCD, y se configuran los pines del sensor ultras\u00f3nico.<\/p>\n\n\n\n
      En el bucle loop()<\/code>, se realizan las mediciones de temperatura, humedad y precipitaci\u00f3n. Se utiliza un sensor de ultrasonido para medir la distancia y calcular la precipitaci\u00f3n. Los datos anal\u00f3gicos de los sensores de temperatura y humedad se convierten a valores de temperatura y humedad respectivamente.<\/p>\n\n\n\n
      Los datos se env\u00edan mediante la funci\u00f3n Serial_Enviar()<\/code> y se muestran en la pantalla LCD utilizando lcd_imprimir()<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
      El bucle loop()<\/code> se ejecuta continuamente, actualizando los datos cada 4.5 segundos.<\/p>\n\n\n\n
        \n
      • C\u00f3digo M\u00f3dulo WiFi<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
        Este c\u00f3digo implementa la funcionalidad de conexi\u00f3n WiFi en Arduino utilizando el m\u00f3dulo WiFi. Se establece la conexi\u00f3n a una red WiFi espec\u00edfica y se env\u00edan los datos recopilados por la estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica a una URL espec\u00edfica mediante una solicitud HTTP POST:<\/p>\n\n\n\n
        #include <WiFi.h>\n#include <HTTPClient.h>\n#include <ArduinoJson.h>\n\nconst char* ssid = \"**********\";;\nconst char* password = \"**********\";\n\nString url = \"https:\/\/webmeteorologica.azurewebsites.net\/api\/Data\/\";\n\nchar salidaJson[128];\n\nfloat temperatura;\nfloat humedad;\n\nvoid setup() {\n  Serial.begin(9600);\n\n  WiFi.begin(ssid, password);\n  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {\n    delay(500);\n    Serial.print(\"Conectando...\");\n  }\n\n  Serial.print(\"Conectado con \u00e9xito, mi IP es: \");\n  Serial.println(WiFi.localIP());\n}\n\nvoid loop() {\n  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {\n    HTTPClient client;\n    client.begin(url);\n    client.addHeader(\"Content-Type\", \"application\/json\");\n    StaticJsonDocument<256> doc;\n\n    delay(2000);\n\n    deserializeJson(doc, Serial);\n\n    serializeJson(doc, salidaJson);\n    Serial.println(salidaJson);\n\n    int httpCode = client.POST(String(salidaJson));\n\n    if(httpCode > 0){\n      Serial.println(\"\\nStatuscode: \" + String(httpCode));\n      client.end();\n    }else{\n      Serial.println(\"Error en la solicitud HTTP: \" + String(httpCode));\n      Serial.println(client.errorToString(httpCode));\n    }\n  }else{\n    Serial.println(\"Conexion perdida\");\n  }\n  delay(1000);\n}\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
        Explicaci\u00f3n del C\u00f3digo:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        El c\u00f3digo comienza con la inclusi\u00f3n de las librer\u00edas necesarias para la comunicaci\u00f3n WiFi y HTTP, as\u00ed como para el manejo de objetos JSON: WiFi.h<\/code>, HTTPClient.h<\/code> y ArduinoJson.h<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        Se definen las credenciales de la red WiFi a la que se conectar\u00e1 el dispositivo mediante las variables ssid<\/code> y password<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        Se establece la URL a la que se enviar\u00e1n los datos de la estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica mediante la variable url<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        En la funci\u00f3n setup()<\/code>, se inicializa la comunicaci\u00f3n serial y se establece la conexi\u00f3n WiFi utilizando las credenciales proporcionadas. Se espera a que la conexi\u00f3n se establezca con \u00e9xito antes de continuar.<\/p>\n\n\n\n
        Dentro del bucle loop()<\/code>, se verifica si la conexi\u00f3n WiFi est\u00e1 establecida correctamente.<\/p>\n\n\n\n
        Se crea un objeto HTTPClient<\/code> para realizar una solicitud HTTP POST a la URL especificada.<\/p>\n\n\n\n
        Se utiliza un objeto StaticJsonDocument<\/code> para almacenar los datos recibidos por la comunicaci\u00f3n serial. Esto permite parsear y manipular datos JSON de manera eficiente en dispositivos con recursos limitados.<\/p>\n\n\n\n
        Despu\u00e9s de una breve espera para asegurar que los datos est\u00e9n disponibles en el puerto serial, se deserializan los datos JSON recibidos y se guardan en el objeto doc<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        Los datos se serializan en formato JSON y se env\u00edan mediante la solicitud HTTP POST utilizando el m\u00e9todo client.POST()<\/code>. El resultado de la solicitud se almacena en la variable httpCode<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        Se manejan posibles errores durante el proceso de solicitud HTTP. Si la solicitud es exitosa, se muestra el c\u00f3digo de estado HTTP por la comunicaci\u00f3n serial. En caso de error, se imprime un mensaje indicando el error ocurrido.<\/p>\n\n\n\n
        El bucle loop()<\/code> se ejecuta continuamente, verificando y enviando los datos cada segundo mediante el uso de la funci\u00f3n delay(1000)<\/code>.<\/p>\n\n\n\n
        Problemas:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        Durante el desarrollo de nuestro proyecto de estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica, nos enfrentamos a varios desaf\u00edos que requirieron creatividad y resoluci\u00f3n de problemas para superarlos.<\/p>\n\n\n\n
        El primer obst\u00e1culo significativo fue la escasez de sensores necesarios para nuestro proyecto en el material proporcionado por la asignatura. Esta limitaci\u00f3n nos oblig\u00f3 a adquirir los sensores de temperatura, humedad, y m\u00f3dulo wifi.<\/p>\n\n\n\n
        Adem\u00e1s, nos encontramos con funcionalidad limitada de la pantalla LCD. Descubrimos que la falta de una soldadura adecuada en los pines de la pantalla resultaba en un mal funcionamiento, al no estar bien sujeto dificultaba la visualizaci\u00f3n precisa de los datos recopilados. Para solucionarlo pegamos la pantalla LCD en la Protoboard.<\/p>\n\n\n\n
        Otro desaf\u00edo significativo surgi\u00f3 cuando intentamos configurar un servidor local para recibir y almacenar los datos de la estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica. Descubrimos que los puertos del servidor estaban cerrados, lo que dificultaba la comunicaci\u00f3n efectiva entre la estaci\u00f3n y el servidor. Por ello, tomamos la decisi\u00f3n de usar la plataforma Azure de Microsoft, que ofrec\u00eda una mejor soluci\u00f3n para manejar el servidor de la p\u00e1gina web.<\/p>\n\n\n\n
        Adem\u00e1s, inicialmente planeamos utilizar \u00fanicamente un m\u00f3dulo WiFi para la comunicaci\u00f3n de datos. Sin embargo, nos enfrentamos a dificultades para leer los valores anal\u00f3gicos de los sensores a trav\u00e9s de este m\u00f3dulo. Esta limitaci\u00f3n nos llev\u00f3 a incorporar la placa Arduino para manejar la lectura de los sensores y la comunicaci\u00f3n con el m\u00f3dulo WiFi. Esta soluci\u00f3n a\u00f1adi\u00f3 complejidad al proyecto en t\u00e9rminos de programaci\u00f3n y coordinaci\u00f3n entre las dos placas Arduino.<\/p>\n\n\n\n
        Reparto de tareas:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        En nuestro grupo de proyecto, todos hemos participado en todas las etapas del proyecto, tanto en el montaje del hardware como en la programaci\u00f3n del software. Cada uno de nosotros ha contribuido en la configuraci\u00f3n y conexi\u00f3n de los componentes f\u00edsicos, as\u00ed como en la codificaci\u00f3n y prueba del c\u00f3digo necesario para el funcionamiento del sistema.<\/p>\n\n\n\n
        Costes de los materiales:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        El coste del sensor de temperatura y humedad fue de 8\u20ac y el del modulo WIFI fue de 12\u20ac, en total 20\u20ac.<\/p>\n\n\n\n
        Conclusiones:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        La estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica con conexi\u00f3n a Internet desarrollada por nuestro equipo demuestra c\u00f3mo la combinaci\u00f3n de tecnolog\u00eda de Arduino y conectividad web puede ofrecer una soluci\u00f3n efectiva y asequible para monitorear y compartir datos ambientales en tiempo real.<\/p>\n\n\n\n
        V\u00eddeos de demostraci\u00f3n:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        V\u00eddeo Demostraci\u00f3n Pluvi\u00f3metro:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
        \n