La comunidad maker de proyectos ESP32 acaba de recibir una actualización notable: la tercera versión de la estación meteorológica y monitor ambiental diseñada por el desarrollador Harald Kreuzer, ahora construida sobre un ESP32-P4 con pantalla de 10,1 pulgadas. El proyecto combina lectura local de calidad del aire mediante el sensor Sensirion SEN66, conectividad con sensores remotos vía LoRa y ESP-NOW, y previsión meteorológica configurable entre tres proveedores distintos de API. Todo el hardware empleado es comercial y de fácil acceso, sin piezas fabricadas a medida, lo que en teoría facilita que cualquiera con conocimientos básicos de electrónica y una impresora 3D pueda replicarlo. El diseño prescinde deliberadamente de servicios en la nube o funciones de malla, de modo que el sistema funciona de forma completamente local salvo por las consultas a los servicios meteorológicos externos. En nuestro caso, este tipo de proyectos de código abierto para monitorización ambiental nos parecen especialmente interesantes por su transparencia y por la posibilidad de adaptarlos a necesidades muy concretas del hogar.

Arquitectura basada en dos microcontroladores

El núcleo del sistema es el módulo Waveshare ESP32-P4-Module-DEV-KIT-C, que incorpora un procesador RISC-V de doble núcleo a 360 MHz con FPU y extensión DSP, acompañado de un núcleo de bajo consumo a 40 MHz, 32 MB de PSRAM interna y 16 MB de memoria flash externa. Dado que el ESP32-P4 carece de interfaz de radio propia, el diseño integra un ESP32-C6-MINI-1 como coprocesador dedicado que aporta Wi-Fi 6, Bluetooth 5.4 y 802.15.4 para Zigbee o Thread, comunicándose con el procesador principal mediante un bus SDIO gracias al firmware ESP-Hosted-MCU. Esta separación de tareas resuelve una limitación habitual en los ESP32-S3 anteriores, donde los parpadeos y el desplazamiento de píxeles eran un problema recurrente en pantallas grandes; aquí, la interfaz MIPI-DSI de dos carriles del ESP32-P4 permite enviar los datos de imagen con la velocidad necesaria para una pantalla de este tamaño.

Puesto que el protocolo ESP-NOW no está soportado todavía por ESP-Hosted, la solución pasa por un receptor independiente basado en una placa Heltec WiFi LoRa 32 V4, equipada con un ESP32-S3 y un transceptor Semtech SX1262. Este receptor actúa de facto como un dispositivo I2C de cara a la unidad base, recibiendo los paquetes tanto de LoRa como de ESP-NOW y colocándolos en una pila que la placa principal consulta cada dos segundos. Todo el firmware está desarrollado sobre ESP-IDF 6.x, con la interfaz gráfica construida en LVGL 9.5 y diseñada con el editor EEZ Studio.

El sensor SEN66 como pieza central de la monitorización ambiental

El elemento más destacado del proyecto es el sensor Sensirion SEN66, capaz de medir en un único encapsulado partículas en suspensión de las categorías PM1.0, PM2.5, PM4.0 y PM10.0, además de compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, humedad relativa y temperatura. La detección de partículas se realiza mediante un sensor láser, mientras que los valores de NOx y VOC se obtienen a través de sensores de óxido metálico y la concentración de CO2 mediante un módulo fotoacústico. Entre sus especificaciones destaca un consumo medio de 90 mA en modo de medición (con picos de hasta 350 mA), un rango de detección de partículas de 0 a 1.000 μg/m³ y hasta 40.000 ppm para el CO2, además de una vida útil superior a diez años en funcionamiento continuo gracias a la tecnología de flujo envolvente patentada por Sensirion, que mantiene el sensor libre de mantenimiento. Un detalle relevante frente a la generación anterior del proyecto, que usaba el SEN55, es que este nuevo sensor funciona a 3,3 V en lugar de 5 V, lo que elimina la necesidad de soldar cableado adicional en la placa de la pantalla.

Sensores inalámbricos y gestión inteligente del brillo

Más allá de la unidad central, el sistema admite hasta seis sensores remotos simultáneos que se identifican mediante un tipo de paquete común compuesto por una cabecera de cuatro bytes y una carga útil variable según el tipo de sensor. Entre los módulos ya implementados figuran nodos con el clásico Bosch BME280 para temperatura, humedad y presión, otros con el más preciso Sensirion SHT45 (con una tolerancia típica de ±1,0 % de humedad relativa y ±0,1 °C), e incluso un contador Geiger basado en el tubo RadiationD-v1.1 para medir radiactividad ambiental. Los nodos alimentados por batería recurren al modo de sueño profundo para maximizar la autonomía; en las pruebas del propio autor, un sensor ESP-NOW con BME280 alcanzó un consumo medio de apenas 51 microamperios, lo que con una batería de 2.000 mAh se traduce en más de cuatro años y medio de funcionamiento continuo sin recarga.

La pantalla, por su parte, ajusta automáticamente su brillo combinando un sensor de luz ambiental BH1750 con un radar de 24 GHz DFRobot C4001 capaz de detectar presencia humana hasta doce metros de distancia. Cuando nadie se encuentra cerca, la pantalla se atenúa por completo, lo que además reduce el calor generado por la retroiluminación y evita que este afecte a las lecturas del SEN66, un problema que el autor documenta con detalle tras comparar la unidad base frente a sensores SHT45 de referencia colocados junto al dispositivo.

Previsión meteorológica con tres proveedores intercambiables

Para la parte meteorológica, el sistema permite escoger entre Open-Meteo, OpenWeatherMap y Visual Crossing directamente desde el menú de configuración. Open-Meteo destaca por no requerir registro ni clave de API y por procesar más de 2 TB de datos diarios procedentes de modelos como los del DWD, la NOAA o el ECMWF, aunque exige tres llamadas independientes para obtener valores actuales, previsión horaria y previsión diaria. Visual Crossing, en cambio, entrega toda esa información en una sola petición y ofrece 1.000 registros gratuitos al día, suficientes para consultas cada quince minutos. OpenWeatherMap, con más de seis millones de usuarios según sus propios datos, es el más exigente en el registro inicial al requerir tarjeta de crédito incluso dentro de la cuota gratuita, pero a cambio entrega los datos en bruto más detallados de los tres. Ante estas diferencias, el firmware normaliza todas las respuestas en un formato interno común, de manera que la interfaz de usuario no necesita saber de qué proveedor proceden los datos que está representando.

Coste aproximado y viabilidad de la réplica

Quien valore construir su propia versión debe tener en cuenta que el desembolso no es precisamente bajo. Solo la unidad principal, sumando el módulo Waveshare, el receptor Heltec V4, el sensor SEN66, el sensor de luz y el radar de presencia, ronda los 185 dólares sin contar impuestos, envío ni el filamento de impresión 3D. A eso hay que sumar el coste de cada sensor remoto adicional, que varía sensiblemente según el modelo elegido. El propio autor reconoce en su publicación original que, pese a lo instructivo del proceso, resulta prácticamente imposible ahorrar dinero frente a una estación meteorológica comercial de gama básica; el atractivo aquí reside en la personalización, el control local de los datos y la posibilidad de ampliar el sistema con nuevos tipos de sensores sin modificar el firmware del receptor. Todo el código, tanto de la unidad base como del receptor y los distintos nodos sensores, está disponible públicamente en el repositorio de GitHub del proyecto, y el detalle completo de la construcción puede consultarse en el blog personal de Harald Kreuzer, donde también explica cómo añadir tipos de sensor personalizados como un anemómetro. El medio especializado en electrónica embebida CNX Software recoge además un resumen técnico del hardware y lo sitúa entre los primeros proyectos DIY documentados que emplean el ESP32-P4 como base.

Reflexión final

Proyectos como este demuestran hasta qué punto ha madurado el ecosistema de microcontroladores ESP32 para aplicaciones de monitorización ambiental doméstica que hace pocos años solo estaban al alcance de estaciones comerciales cerradas. La combinación de un sensor multiparamétrico como el SEN66 con una red de nodos LoRa y ESP-NOW de bajo consumo abre la puerta a instalaciones domésticas capaces de vigilar simultáneamente la calidad del aire interior, la meteorología exterior e incluso parámetros más exóticos como la radiación ambiental, todo ello sin depender de servidores externos para el procesamiento. Lo interesante no es solo el resultado final, sino la arquitectura modular del firmware, pensada desde el principio para que añadir un nuevo tipo de sensor no obligue a tocar el código del receptor. Es precisamente ese tipo de diseño desacoplado el que justifica dedicarle tiempo a un proyecto de este calibre, más allá del ahorro económico que, como reconoce el propio autor, aquí brilla por su ausencia.