Cómo montar una estación meteorológica con Arduino

Una estación meteorológica básica es un sistema que mide variables ambientales y presenta sus valores. En este proyecto leeremos la temperatura y la humedad relativa y las mostraremos en una pantalla LCD.

Protocolos de comunicación

Aquí nos enfrentamos a dos retos de comunicación distintos:

1. El sensor: La familia DHT utiliza un protocolo propietario por un solo cable de datos (no es el bus 1-Wire de Dallas/Maxim). Arduino envía un pulso de inicio y después mide una serie de pulsos que codifican la temperatura y la humedad.
2. La Pantalla (I2C): Las pantallas LCD antiguas requerían 6 u 8 cables para funcionar. Nosotros usaremos un módulo I2C. Este protocolo nos permite controlar la pantalla usando solo 2 cables (SDA y SCL), gracias a que cada dispositivo tiene una dirección única (como una IP, pero en hardware).

Esquema de conexión

Vamos a conectar dos dispositivos simultáneamente.

Sensor DHT22

El DHT22 usa un único cable de datos. Si el sensor viene suelto, añadimos una resistencia de pull-up entre VCC y DATA.

Pantalla LCD I2C

La pantalla comparte el bus I2C del Arduino Uno/Nano: SDA en A4 y SCL en A5.

El código

Para que esto funcione sin volvernos locos decodificando bits, necesitamos dos librerías estándar que debéis instalar desde el Gestor de Librerías del IDE:

• DHT sensor library (de Adafruit).
• Una librería LiquidCrystal_I2C compatible con tu adaptador. Existen varias implementaciones con ese nombre, así que comprueba que sus ejemplos usan lcd.init() y el mismo constructor que este código.

El tiempo entre lecturas

Los sensores DHT son “lentos”. El DHT22 tiene una tasa de muestreo de 0.5 Hz (una lectura cada 2 segundos). Si intentamos leerlo más rápido, nos devolverá errores o datos antiguos.

Por eso, no podemos bombardear al sensor en cada ciclo del loop. Usaremos millis() para leer solo cada cierto tiempo, dejando al procesador libre para hacer otras cosas (como actualizar la pantalla o parpadear un LED).

#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DHT.h>

// --- Configuración Hardware ---
const int PIN_DHT = 2;
#define TIPO_DHT DHT22   // Si usas el azul, cambia a DHT11

// Dirección I2C del LCD: suele ser 0x27 o 0x3F.
// Si no funciona, pasa un escáner I2C para encontrarla.
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  

DHT dht(PIN_DHT, TIPO_DHT);

// --- Variables de Tiempo ---
unsigned long tiempoAnterior = 0;
const unsigned long INTERVALO_LECTURA = 2500UL; // Leer cada 2.5 segundos

// Icono personalizado para el símbolo de GRADOS (°)
byte simboloGrados[8] = {
  0b00110,
  0b01001,
  0b01001,
  0b00110,
  0b00000,
  0b00000,
  0b00000,
  0b00000
};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  
  // Inicializar Sensor
  dht.begin();
  
  // Inicializar Pantalla
  lcd.init();
  lcd.backlight(); // Encender la luz de fondo
  
  // Crear el carácter personalizado en la memoria del LCD (posición 0)
  lcd.createChar(0, simboloGrados);

  // Mensaje de bienvenida
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Estacion Met.");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Iniciando...");
  delay(2000);
  lcd.clear();
}

void loop() {
  unsigned long tiempoActual = millis();

  // Solo leemos si ha pasado el tiempo estipulado
  if (tiempoActual - tiempoAnterior >= INTERVALO_LECTURA) {
    tiempoAnterior = tiempoActual;
    
    leerYMostrarDatos();
  }
}

void leerYMostrarDatos() {
  // Leemos humedad y temperatura
  float humedad = dht.readHumidity();
  float temperatura = dht.readTemperature();

  // Comprobamos si la lectura falló (isnan = is not a number)
  if (isnan(humedad) || isnan(temperatura)) {
    Serial.println("Error leyendo del sensor DHT!");
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Error Sensor    ");
    return;
  }

  // --- Mostrar en Serial (Debugging) ---
  Serial.print("Humedad: ");
  Serial.print(humedad);
  Serial.print(" %\t");
  Serial.print("Temp: ");
  Serial.print(temperatura);
  Serial.println(" *C");

  // --- Mostrar en LCD ---
  // Línea 0: Temperatura
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Temp: ");
  lcd.print(temperatura, 1); // 1 decimal
  lcd.write(0); // Escribimos nuestro símbolo de grados
  lcd.print("C   "); // Espacios extra para limpiar residuos

  // Línea 1: Humedad
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Hum:  ");
  lcd.print(humedad, 1);
  lcd.print("%   ");
}

Análisis

Observa tres detalles importantes en este código:

1. Gestión de errores (isnan): Nunca asumimos que el hardware funciona. Si el cable se suelta, el sensor devuelve NaN. Si no lo detectamos, la pantalla mostraría cosas raras.
2. Formateo de salida: Al imprimir en LCD, usamos lcd.print(variable, 1) para limitar a un solo decimal. No tiene sentido físico mostrar “23.4532ºC” con un sensor de 5€.
3. Refresco limpio: Escribimos espacios en blanco al final de las líneas ("C "). Esto es un truco muy viejo: si la temperatura baja de “100.0” a “99.0”, los espacios borran el último dígito sobrante sin tener que usar lcd.clear(), que suele provocar un parpadeo molesto.