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MakerspaceHDN/TempeMaster

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1. Resumen del Proyecto

Descripción General

Este proyecto implementa un sistema IoT de monitoreo de temperatura y humedad desarrollado para la escuela. El sistema permite:

  • Medir temperatura y humedad en diferentes zonas del campus (Cancha, Makerspace, Comedor, Zona Verde)
  • Mostrar datos en tiempo real mediante dashboards web
  • Publicar datos vía MQTT a un broker en la nube (HiveMQ Cloud)
  • Visualización local en display LCD desde el dispositivo ESP32
  • Soporte multi-sensor para monitoreo de múltiples ubicaciones

Objetivos del Proyecto

  1. Proporcionar monitoreo ambiental en tiempo real
  2. Visualizar datos de temperatura y humedad de forma accesible
  3. Integrar tecnologías IoT en el entorno educativo
  4. Demonstrar comunicación M2M (Machine-to-Machine) con MQTT

2. Arquitectura del Sistema

Diagrama de Arquitectura

┌─────────────────┐      ┌─────────────────┐      ┌─────────────────┐
│   ESP32 + DHT22 │─────►│   HiveMQ Cloud  │─────►│  Dashboard Web  │
│   (Sensor)     │ MQTT │   (Broker)      │ MQTT │  (Cliente)      │
└─────────────────┘      └─────────────────┘      └─────────────────┘
        │
        ▼
┌─────────────────┐
│   Display LCD  │
│   (Visual local)│
└─────────────────┘

Componentes del Sistema

Componente Descripción Protocolo
ESP32 Microcontrolador con WiFi integrado Arduino
DHT22 Sensor de temperatura y humedad Digital 1-wire
LCD 16x2 I2C Display para visualización local I2C
HiveMQ Cloud Broker MQTT en la nube MQTT over WebSocket
Dashboard Interfaz web para visualización HTTP/WS

3. Componentes de Hardware

ESP32

El microcontrolador ESP32 es el cerebro del sistema, responsable de:

  • Leer datos del sensor DHT22
  • Controlar el display LCD
  • Conectarse a WiFi
  • Publicar datos al broker MQTT

Especificaciones:

  • Tensíon de operación: 3.3V
  • WiFi: 802.11 b/g/n
  • Bluetooth: BLE 4.2
  • Procesador: Dual-core Xtensa LX6

Sensor DHT22

El sensor DHT22 (AM2302) proporciona lecturas de:

  • Temperatura: Rango de -40°C a 80°C, precisión ±0.5°C
  • Humedad: Rango de 0% a 100% RH, precisión ±2% RH

Conexiones:

Pin DHT22 Función Color
VCC 3.3V Rojo
DATA GPIO 4 Amarillo/Verde
GND Ground Negro

Display LCD 16x2 I2C

Display de cristal líquido con:

  • 16 columnas x 2 filas
  • Interfaz I2C (dirección 0x27)
  • Backlight azul con texto blanco

Conexiones:

Pin LCD Función Pin ESP32
SDA Datos I2C GPIO 21
SCL Clock I2C GPIO 22
VCC 5V VIN
GND Ground GND

Diagrama de Conexiones

ESP32 Pinout:
┌─────────────────────────────┐
│  3.3V  GND   GPIO21  GPIO22 │  <- I2C (LCD)
│   │     │      │       │    │
│   └─────┴──────┴───────┘    │
│                         GPIO4│  <- DHT22
└─────────────────────────────┘

4. Software y Firmware

Estructura del Proyecto

temperatura_polc/
├── README.md                      # Este archivo
├── Termometro_ESP32_LCD/          # Firmware del ESP32
│   ├── Termometro_ESP32_LCD.ino  # Código fuente principal
│   ├── pines.md                   # Documentación de pines
│   └── wifimanageruse.md          # Guía de WiFi Manager
├── dashboard-app/                 # Dashboard Next.js (principal)
│   ├── src/app/
│   │   ├── page.tsx              # Componente principal
│   │   ├── layout.tsx            # Layout de la aplicación
│   │   └── globals.css           # Estilos globales
│   ├── package.json              # Dependencias Node.js
│   ├── tsconfig.json             # Configuración TypeScript
│   ├── next.config.ts            # Configuración Next.js
│   ├── postcss.config.mjs        # Configuración PostCSS
│   └── tailwind.config.ts        # Configuración Tailwind
├── dashboard.html                 # Dashboard HTML simple
├── dashboardfunctional/            # Dashboard funcional anterior
│   └── index.html
└── docs/                          # Documentación adicional

Firmware ESP32

El firmware está escrito en Arduino/C++ y se encuentra en Termometro_ESP32_LCD/Termometro_ESP32_LCD.ino.

Librerías requeridas:

  • Wire.h - Comunicación I2C
  • LiquidCrystal_I2C.h - Control del display LCD
  • DHT.h - Lectura del sensor DHT22
  • WiFi.h - Conexión a red WiFi
  • PubSubClient.h - Cliente MQTT

Funcionalidades del firmware:

  1. Inicialización de componentes (WiFi, LCD, DHT22, MQTT)
  2. Lectura periódica de temperatura y humedad (cada 10 segundos)
  3. Publicación de datos a broker MQTT
  4. Display de datos en LCD local
  5. Reconexión automática ante pérdida de conexión

Código funcional (snippet):

// Lectura del sensor
float temperatura = dht.readTemperature();
float humedad = dht.readHumedad();

// Publicación MQTT
String payload = "{\"temperatura\":" + String(temperatura) + 
                 ",\"humedad\":" + String(humedad) + "}";
client.publish("sensor/datos_ambientales", payload.c_str());

5. Configuración MQTT

Broker MQTT

El proyecto utiliza HiveMQ Cloud como broker MQTT.

Configuración de conexión:

Parámetro Valor
Host ce6bb88c4eeb4bdc8bc96560b645b95e.s1.eu.hivemq.cloud
Puerto 8884 (WebSocket TLS)
Protocolo wss:// (WebSocket Secure)
Username testadmin
Password test123456

Topics MQTT

El sistema utiliza los siguientes topics:

Topic Descripción Formato
sensor/datos_ambientales Datos completos (temp + humedad) JSON
sensor/temperatura Solo temperatura String
sensor/humedad Solo humedad String

Formato de mensaje JSON:

{
  "temperatura": 25.5,
  "humedad": 60.2
}

Suscriptor MQTT (Dashboard)

El dashboard se suscribe a los topics para recibir datos en tiempo real.

6. Dashboards

Dashboard Principal (Next.js)

Ubicación: dashboard-app/

El dashboard principal está desarrollado con:

  • Framework: Next.js 16.2.0
  • UI Library: React 19.2.4
  • Lenguaje: TypeScript
  • Estilos: Tailwind CSS 4
  • Cliente MQTT: mqtt.js 5.15.0

Características:

  • Visualización en tiempo real de temperatura y humedad
  • Diseño responsive
  • Actualización automática de datos
  • Soporte para múltiples zonas de monitoreo

Instalación y ejecución:

cd dashboard-app
npm install
npm run dev

El dashboard estará disponible en http://localhost:3000

Dashboard HTML Simple

Ubicación: dashboard.html

Dashboard alternativo basado en HTML5 y JavaScript vanilla.

  • No requiere servidor Node.js
  • Funciona directamente en el navegador
  • Uso de MQTT.js para conexión al broker

Uso: Simplemente abrir dashboard.html en un navegador web.

Dashboard Funcional

Ubicación: dashboardfunctional/index.html

Versión funcional anterior del dashboard.

7. Guía de Instalación

Requisitos Previos

  1. Hardware:

    • Placa ESP32
    • Sensor DHT22
    • Display LCD 16x2 con interfaz I2C
    • Cables de conexión
    • Fuente de alimentación 5V/1A

  2. Software:

    • Arduino IDE o PlatformIO
    • Node.js 18+ (para dashboard Next.js)
    • Navegador web moderno

Instalación del Firmware

  1. Instalar Arduino IDE:

  2. Agregar soporte ESP32:

    • Ir a File > Preferences > Additional Boards Manager URLs
    • Agregar: https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
    • Ir a Tools > Board > Boards Manager
    • Instalar "ESP32 by Espressif Systems"

  3. Instalar librerías:

    • Ir a Sketch > Include Library > Manage Libraries
    • Instalar: DHT sensor library, PubSubClient, LiquidCrystal I2C

  4. Subir código:

    • Abrir Termometro_ESP32_LCD.ino
    • Seleccionar placa: Tools > Board > ESP32 Dev Module
    • Seleccionar puerto: Tools > Port
    • Subir: Sketch > Upload

Instalación del Dashboard Next.js

  1. Instalar Node.js:

  2. Configurar dashboard:

    cd dashboard-app
npm install

  3. Ejecutar:

    npm run dev

  4. Producción:

    npm run build
npm start

8. Configuración y Credenciales

Credenciales WiFi

Configuradas en el firmware:

SSID: Edu
Password: cajita123

Nota: Para cambiar las credenciales WiFi, editar las siguientes líneas en Termometro_ESP32_LCD.ino:

const char* ssid = "Tu_SSID";
const char* password = "Tu_Password";

Credenciales MQTT

Username: testadmin
Password: test123456
Broker: wss://ce6bb88c4eeb4bdc8bc96560b645b95e.s1.eu.hivemq.cloud:8884/mqtt

Advertencia: Estas credenciales están hardcodeadas. Para un entorno de producción, se recomienda usar variables de entorno o un sistema de gestión de secretos.

Configuración de Pines ESP32

GPIO Función
GPIO 21 SDA (I2C LCD)
GPIO 22 SCL (I2C LCD)
GPIO 4 DATA (DHT22)

9. Solución de Problemas

Problemas Comunes

No conecta al WiFi

  • Verificar que el SSID y password sean correctos
  • Verificar que el ESP32 esté dentro del rango del router
  • Revisar la intensidad de la señal WiFi

No conecta al broker MQTT

  • Verificar credenciales MQTT
  • Verificar conexión a internet
  • Revisar firewall que pueda bloquear el puerto 8884

Sensor DHT22 no responde

  • Verificar conexiones (VCC, DATA, GND)
  • Asegurar que el pin DATA esté conectado a GPIO 4
  • Verificar que el sensor no esté dañado

LCD no muestra nada

  • Verificar conexiones I2C (SDA, SCL)
  • Ajustar contraste del LCD (potenciómetro en el módulo I2C)
  • Verificar dirección I2C (por defecto 0x27)

Dashboard no recibe datos

  • Verificar que el broker MQTT esté funcionando
  • Revisar consola del navegador para errores
  • Verificar topics suscritos

Códigos de LED Indicador

El ESP32 incluye un LED en el pin GPIO 2 que indica el estado:

  • Encendido constante: Conectando a WiFi
  • Parpadeo rápido: Enviando datos
  • Apagado: Error de conexión

10. Mantenimiento

Tareas de Mantenimiento Regular

  1. Limpieza del sensor: Limpiar el DHT22 periódicamente para evitar acumulación de polvo
  2. Verificación de conexiones: Revisar cables y conexiones cada 3 meses
  3. Actualización de firmware: Mantener el firmware actualizado con las últimas correcciones
  4. Monitoreo de credenciales: Rotar credenciales MQTT periódicamente
  5. Respaldo de código: Mantener backups del código fuente

Monitoreo

  • Revisar logs del broker MQTT para detectar desconexiones
  • Monitorear el dashboard para verificar recepción de datos
  • Verificar voltaje de alimentación (debe ser 5V estable)

11. Futuras Mejoras

Mejoras Propuestas

  1. Multi-sensor:

    • Agregar más sensores DHT22 para diferentes zonas
    • Implementar red de sensores con topic por zona

  2. Alertas:

    • Notificaciones cuando la temperatura/humedad superen umbrales
    • Alertas por email o Telegram

  3. Almacenamiento:

    • Guardar datos históricos en base de datos
    • Gráficos de tendencias a lo largo del tiempo

  4. Autenticación:

    • Implementar autenticación en el dashboard
    • API REST para acceso programático

  5. Mejora de hardware:

    • Usar sensor BME280 (presión barométrica adicional)
    • Batería backup para operación durante cortes de energía

  6. OTA Updates:

    • Actualizaciones de firmware over-the-air
    • Sistema de versión automático

Anexo: Esquema Eléctrico

┌─────────────────┐              ┌─────────────────┐
│     ESP32       │              │     DHT22       │
│                 │              │                 │
│  3.3V  ─────────┼──────────────┼─── VCC          │
│  GPIO4 ─────────┼──────────────┼─── DATA         │
│  GND   ─────────┼──────────────┼─── GND          │
│                 │              │                 │
└─────────────────┘              └─────────────────┘

┌─────────────────┐              ┌─────────────────┐
│     ESP32       │              │   LCD I2C       │
│                 │              │                 │
│  5V    ─────────┼──────────────┼─── VCC          │
│  GPIO21 ────────┼──────────────┼─── SDA          │
│  GPIO22 ────────┼──────────────┼─── SCL          │
│  GND   ─────────┼──────────────┼─── GND          │
│                 │              │                 │
└─────────────────┘              └─────────────────┘

Licencia y Contacto

Este proyecto fue desarrollado para uso educativo en el Politécnico.

Versión: 1.0
Última actualización: Marzo 2026

Documentación generada automáticamente para el proyecto de Monitoreo de Temperatura y Humedad.

About

Analiza la temperatura de diferentes zonas por ti mismo! impulsada por estudiantes

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