Estación Meteorológica

Presentación

El Servicio Meteorológico Nacional realiza pronósticos y anuncia las condiciones climáticas para las distintas regiones del país. Esos datos se obtienen en muchos lugares y se promedian para anunciar el pronóstico de áreas extensas. Por eso, si quisiéramos conocer el clima de un lugar puntual —una casa, una escuela—, habría que buscar una forma propia de medir las condiciones del ambiente. Los alumnos de una escuela de Santa Rosa, en La Pampa, se propusieron justamente eso: armar una estación meteorológica en su escuela para registrar la temperatura, la humedad y la presencia de lluvia.

En este proyecto se propone diseñar, construir y programar el prototipo de una estación meteorológica automatizada: un sistema que solo mide y muestra las condiciones del clima —no acciona nada—. Con una placa ArduinoArduinoPlaca electrónica con un microcontrolador programable y comunicación USB/serial. Desde la computadora, un IDE permite escribir el código, compilarlo y cargarlo en la placa. Tiene entradas y salidas digitales (0 a 13) y entradas analógicas (A0 a A5). (o su equivalente ESP32ESP32Placa con un microcontrolador de Espressif que trae WiFi (y Bluetooth) integrados. Se programa desde el Arduino IDE igual que un Arduino, con pines llamados GPIO. En este proyecto reemplaza al conjunto Arduino UNO + módulo OBLOQ para el nivel IoT.) leemos varios sensores y mostramos sus valores en un display LCDDisplay LCDPantalla de cristal líquido que muestra texto en filas y columnas; el clásico es de 16 columnas por 2 filas. Se puede conectar en modo paralelo (muchos pines) o por I2C (solo dos cables, SDA y SCL). No representa bien las tildes ni la letra Ñ.. En el nivel inicial medimos temperatura y humedad del aire con un sensor DHT11Sensor DHT11Sensor digital que mide temperatura y humedad del aire en un mismo integrado. Digitaliza la lectura internamente y la entrega por un pin digital (no es analógico: no va a A0). Necesita una librería para leerlo y no admite más de una lectura por segundo. y la presencia de lluvia con un sensor de lluviaSensor de lluviaMódulo que detecta la presencia de lluvia. Una placa colectora con pistas conductoras se moja y, junto a un comparador, entrega una salida digital que indica «llueve / no llueve». Se conecta a un pin digital y su umbral de detección se ajusta con un potenciómetro.; en el intermedio sumamos la presión atmosféricaSensor de presión BMP180Sensor barométrico que mide la presión atmosférica (y también temperatura). Digitaliza la lectura y se comunica por el bus I2C (pines SDA y SCL). La presión se expresa en hectopascales (hPa) y necesita una librería que gestione el protocolo.; y en el avanzado monitoreamos todos esos datos de forma remota a través de Internet de las Cosas (IoT)IoT (Internet de las Cosas)Interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Permite, por ejemplo, enviar los datos de un sensor a una central y visualizarlos desde un dispositivo móvil. Requiere un dispositivo capaz de conectarse a internet y un servidor que reciba y aloje los datos..

A lo largo de toda la guía vas a encontrar términos técnicos resaltados: al tocarlos se despliega su definición, tomada del glosario original del proyecto. Allí está la información técnica necesaria para poner el proyecto en funcionamiento, con aclaraciones sobre los distintos elementos electrónicos involucrados así como también conceptos clave.

Cómo está organizado

• Nivel inicial: instalar, con una placa Arduino, un sensor DHT11 y un sensor de lluvia, y mostrar en un display LCDDisplay LCDPantalla de cristal líquido que muestra texto en filas y columnas; el clásico es de 16 columnas por 2 filas. Se puede conectar en modo paralelo (muchos pines) o por I2C (solo dos cables, SDA y SCL). No representa bien las tildes ni la letra Ñ. la temperatura, la humedad y si llueve o no.
• Nivel intermedio: agregar un sensor BMP180Sensor de presión BMP180Sensor barométrico que mide la presión atmosférica (y también temperatura). Digitaliza la lectura y se comunica por el bus I2C (pines SDA y SCL). La presión se expresa en hectopascales (hPa) y necesita una librería que gestione el protocolo. para medir también la presión atmosférica y sumarla a la pantalla.
• Nivel avanzado: informar los datos obtenidos a un dispositivo móvil a través de Internet de las Cosas (IoT), para monitorear la estación a distancia.

Esta reedición web conserva la estructura y la propuesta didáctica del material original de 2019, con las actualizaciones registradas en la ficha del proyecto: se programa directamente en C++ (mBlock3 fue discontinuado), el nivel IoT se resuelve con el WiFi nativo del ESP32 (el módulo OBLOQ fue discontinuado), el Arduino IDE se presenta en su versión 2.x actual, el display se adapta a cada plataforma (el LCD Keypad Shield paralelo del original en el UNO, un LCD por I2C en el ESP32) y la publicación IoT se hace por cambios, para respetar el límite de la cuenta gratuita de Adafruit IO.

Cierre y extensiones

Una vez finalizado este proyecto, si se quiere continuar, es posible extenderlo. Algunas opciones sugeridas por el material original son:

• Agregar una veleta para monitorear la dirección del viento.
• Agregar un anemómetro para medir la velocidad del viento.
• Agregar un LDR (sensor lumínico) para medir la intensidad de la luz del Sol.

El proceso de resolución de problemas como los que se han planteado aquí permite la movilización y la integración de distintos saberes, en la búsqueda de soluciones posibles a una situación dada. Si bien la información fue presentada a modo de instructivo, se espera que sean los estudiantes, organizados en pequeños grupos, quienes vayan encontrando las mejores formas para construir los dispositivos. Esto implica preparar los materiales para que cada grupo cuente con todo lo necesario para la construcción del proyecto. Además, en el interior de cada grupo, los estudiantes deben distribuirse los roles y las tareas de acuerdo a las demandas que van teniendo en las actividades.

Basado en la obra original Saberes Digitales — INET / EDUCAR, Ministerio de Educación, Cultura, Ciencia y Tecnología de la Nación Argentina (2019).