Caso práctico: Panel de acceso seguro con ESP32

Caso práctico: Panel de acceso seguro con ESP32 — hero

Objetivo y caso de uso

Qué construirás: Un prototipo funcional de un panel de acceso seguro utilizando la detección táctil capacitiva integrada del ESP32, indicadores visuales LED y retroalimentación acústica por zumbador.

Por qué es importante / Casos de uso

  • Interfaces sin desgaste: Elimina la degradación mecánica, haciéndolo ideal para paneles de acceso de alto tráfico, salas blancas o teclados de exteriores expuestos a los elementos.
  • Automatización segura de edificios: Demuestra la lógica fundamental de validación de secuencias y gestión de estados requerida en los sistemas de seguridad comercial de primera línea.
  • Retroalimentación de usuario integrada: Combina señales visuales (LED) y acústicas (zumbador) para una HMI robusta, garantizando que los usuarios sepan que la entrada fue registrada con una latencia de respuesta inferior a 50 ms.
  • Máquinas de estado no bloqueantes: Gestiona la entrada humana asíncrona sin detener el microcontrolador, manteniendo una capacidad de respuesta constante del sistema.

Resultado esperado

  • Detección táctil confiable y eliminación de rebotes (debouncing) por software utilizando el hardware capacitivo interno del ESP32.
  • Una máquina de estados no bloqueante capaz de procesar entradas secuenciales y rechazar códigos inválidos al instante.
  • Actuación GPIO sincronizada y de baja latencia para controlar la retroalimentación del LED y el zumbador en función del estado de acceso.

Audiencia: Ingenieros de sistemas embebidos, desarrolladores de IoT; Nivel: Intermedio

Arquitectura/flujo: Pines táctiles capacitivos del ESP32 → Filtro de eliminación de rebotes por software → Validador de secuencias no bloqueante → Actuación GPIO (LED/Zumbador)

Nota educativa de validación

Antes de publicar este caso, el contenido pasó la puerta automática de validación de Prometeo con estado PASS. Para este perfil ESP32 DevKitC, el proyecto se comprobó como proyecto PlatformIO: el validador extrajo platformio.ini y src/main.cpp, creó un proyecto temporal y ejecutó pio run contra platform = espressif32, board = esp32dev y framework = arduino. También revisó la estructura del artículo, que los comandos sean copiables con guiones ASCII, y que no aparezcan stacks no soportados como ESP-IDF directo o placas ESP32 no acotadas.

Evidencia de validación publicada

  • Resultado automático: PASS.
  • Estructura parseada: 3 apartados, 2 tablas y 2 bloques de código detectados antes de publicar.
  • Código comprobado: 1 PlatformIO config + 1 ESP32 source/pio run.
  • Catálogo soportado: el texto se contrastó contra los perfiles de dispositivo validables de Prometeo y los stacks no soportados bloquean la publicación.
  • Hallazgos del informe: sin hallazgos bloqueantes.

Esta validación confirma compatibilidad sintáctica y de herramientas para el código publicado, pero no sustituye la prueba física sobre tu placa ESP32 DevKitC exacta, tu cableado, alimentación y entorno WiFi local.

Nota educativa de seguridad

Este proyecto es un prototipo educativo, no un producto certificado. Antes de encender la configuración, verifique la asignación de pines de su revisión exacta de la placa ULX3S, mantenga las señales de E/S de la FPGA a 3.3 V, nunca conecte 5 V directamente a los pines de E/S, desconecte la alimentación antes de cambiar el cableado y use fuentes externas adecuadas para cargas, motores o servos mientras comparte la tierra solo cuando el cableado lo requiera.

Diagrama de bloques conceptual

Vista de alto nivel: qué entra, qué procesa cada bloque y qué sale del sistema.

Arquitectura funcional

Pines táctiles capacitivos del ESP32

Filtro de eliminación de rebotes por soft…

Validador de secuencias no bloqueante

Actuación GPIO (LED/Zumbador)

Flujo conceptual de señales y responsabilidades entre bloques del dispositivo.

Ruta de validación

Código fuente

PlatformIO build

Flash

Monitor serie

Resumen conceptual de las herramientas usadas para comprobar el material publicado.

Requisitos previos

Para completar este tutorial con éxito, necesitará:
* Comprensión básica de la programación en C++ (variables, arreglos, lógica condicional y funciones).
* Visual Studio Code instalado con la extensión PlatformIO IDE.
* Familiaridad con la creación de prototipos en protoboard y componentes electrónicos básicos.
* Un cable micro-USB o USB-C (dependiendo de su variante específica de ESP32 DevKitC) capaz de transferir tanto energía como datos.

Materiales

Debe utilizar los componentes exactos enumerados a continuación para garantizar que el código y las instrucciones de cableado proporcionados funcionen sin modificaciones:
* Microcontrolador: ESP32 DevKitC (versión estándar de 38 o 30 pines).
* Entrada: Almohadillas táctiles capacitivas. (Puede usar módulos de almohadillas táctiles comerciales dedicados, o crear fácilmente los suyos propios usando cinta de cobre, papel de aluminio o monedas metálicas soldadas a cables puente).
* Salida (Visual): 1x LED de estado estándar de 5 mm (por ejemplo, rojo o verde) y 1x resistencia limitadora de corriente de 220Ω a 330Ω.
* Salida (Audio): 1x Zumbador piezoeléctrico (se prefiere el tipo pasivo para tonos variables, aunque un zumbador activo funcionará para pitidos simples).
* Prototipado: 1x Protoboard sin soldadura y un surtido de cables puente macho-macho.

Nota de configuración de hardware: Asegúrese de que su computadora tenga instalados los controladores de puente USB a UART adecuados (generalmente CP210x o CH34x, dependiendo del fabricante de su ESP32 DevKitC) para que PlatformIO pueda comunicarse con la placa.

Configuración/Conexión

El ESP32 cuenta con hardware de detección táctil interno dedicado en varios pines GPIO. Estos pines miden la capacitancia del circuito conectado. Cuando un dedo humano toca la almohadilla, la capacitancia cambia, lo que el ESP32 detecta como una caída en el valor analógico sin procesar.

Debido a que el ESP32 maneja la medición de capacitancia internamente, no necesita resistencias pull-up o pull-down externas para las almohadillas táctiles. Conecte los componentes de acuerdo con la siguiente tabla.

Tabla de asignación de pines

Componente Pin ESP32 DevKitC Detalles y Conexiones
Almohadilla táctil 1 (Tecla 1) GPIO 4 (Touch 0) Conectar directamente a la almohadilla metálica/moneda.
Almohadilla táctil 2 (Tecla 2) GPIO 2 (Touch 2) Conectar directamente a la almohadilla metálica/moneda.
Almohadilla táctil 3 (Tecla 3) GPIO 15 (Touch 3) Conectar directamente a la almohadilla metálica/moneda.
Ánodo del LED de estado (+) GPIO 21 Conectar a través de una resistencia de 220Ω al GPIO 21.
Cátodo del LED de estado (-) GND Conectar directamente al pin de Tierra (GND) del ESP32.
Zumbador piezoeléctrico (+) GPIO 22 Conectar al GPIO 22.
Zumbador piezoeléctrico (-) GND Conectar al pin de Tierra (GND) del ESP32.

Construcción de las almohadillas táctiles: Si no tiene almohadillas táctiles comerciales, corte tres cuadrados idénticos de cinta de cobre o use tres monedas idénticas. Suelde o pegue firmemente con cinta un cable puente a cada una. Sepárelas al menos 2 centímetros en su escritorio o protoboard para evitar la capacitancia cruzada (donde tocar una almohadilla activa accidentalmente una adyacente).

Código validado

Los siguientes archivos constituyen el proyecto completo y compilable. El proyecto se gestiona a través de PlatformIO.

platformio.ini

Cree o sobrescriba el archivo platformio.ini en la raíz de su directorio de proyecto con la siguiente configuración. Esto asegura que se apunte a la placa y el framework correctos.

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200

src/main.cpp

Cree o sobrescriba el archivo main.cpp en su directorio src con el siguiente código. La lógica implementa una máquina de estados no bloqueante, maneja la eliminación de rebotes táctiles y gestiona la secuencia de validación de acceso.

Vista pública parcial del archivo validado. El código completo se muestra a miembros y en PDF/Print.

#include <Arduino.h>

// --------------------------------------------------------
// Pin Definitions
// --------------------------------------------------------
const int TOUCH_PAD_1 = 4;  // GPIO 4  (Touch 0)
const int TOUCH_PAD_2 = 2;  // GPIO 2  (Touch 2)
const int TOUCH_PAD_3 = 15; // GPIO 15 (Touch 3)
const int LED_PIN     = 21; // Status LED
const int BUZZER_PIN  = 22; // Piezo Buzzer

// --------------------------------------------------------
// System Configuration & Thresholds
// --------------------------------------------------------
// A typical untouched ESP32 pin reads ~50-80. 
// A touched pin drops below 20. Adjust this if your pads differ.
const int TOUCH_THRESHOLD = 30; 

// Access Control Sequence Configuration
const int SEQUENCE_LENGTH = 4;
const int SECRET_PIN[SEQUENCE_LENGTH] = {1, 2, 3, 2}; // The correct access code
int inputSequence[SEQUENCE_LENGTH];
int inputIndex = 0;

// State Machine Variables
enum SystemState { LOCKED, INPUTTING, UNLOCKED };
SystemState currentState = LOCKED;

unsigned long unlockTimestamp = 0;
const unsigned long UNLOCK_DURATION = 5000; // Keep unlocked for 5 seconds

// Debouncing Variables
bool pad1_wasTouched = false;
bool pad2_wasTouched = false;
bool pad3_wasTouched = false;

// --------------------------------------------------------
// Function Prototypes
// --------------------------------------------------------
void processTouch();
void handleKeyPress(int keyNumber);
void evaluateSequence();
void triggerSuccess();
void triggerFailure();
void lockSystem();
void playTone(int frequency, int duration);

// --------------------------------------------------------
// Setup
// --------------------------------------------------------
void setup() {
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) { delay(10); } // Wait for serial connection

    Serial.println("\n--- Capacitive Touch Access Panel Initialized ---");

    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);

    lockSystem(); // Ensure system starts in locked state
}

// --------------------------------------------------------
// Main Loop
// --------------------------------------------------------
void loop() {
    // Handle state timeouts (Auto-lock)
    if (currentState == UNLOCKED) {
        if (millis() - unlockTimestamp >= UNLOCK_DURATION) {
            Serial.println("Auto-locking system due to timeout.");
            lockSystem();
        }
    } else {
        // Only process touch inputs if the system is not currently unlocked
        processTouch();
    }

    // Small delay to yield to the underlying RTOS
    delay(10); 
}

// --------------------------------------------------------
// Touch Processing & Debouncing
// --------------------------------------------------------
void processTouch() {
    // Read raw capacitance values
    int val1 = touchRead(TOUCH_PAD_1);
    int val2 = touchRead(TOUCH_PAD_2);
    int val3 = touchRead(TOUCH_PAD_3);

    // Evaluate Pad 1
    bool pad1_isTouched = (val1 < TOUCH_THRESHOLD);
    if (pad1_isTouched && !pad1_wasTouched) {
        handleKeyPress(1);
    }
    pad1_wasTouched = pad1_isTouched;

    // Evaluate Pad 2
    bool pad2_isTouched = (val2 < TOUCH_THRESHOLD);
    if (pad2_isTouched && !pad2_wasTouched) {
        handleKeyPress(2);
    }
// ... continúa para miembros en el código completo validado ...

🔒 Parte del código validado es premium. Con el pase de 7 días o la suscripción mensual podrás consultar el archivo completo validado.

#include <Arduino.h>

// --------------------------------------------------------
// Pin Definitions
// --------------------------------------------------------
const int TOUCH_PAD_1 = 4;  // GPIO 4  (Touch 0)
const int TOUCH_PAD_2 = 2;  // GPIO 2  (Touch 2)
const int TOUCH_PAD_3 = 15; // GPIO 15 (Touch 3)
const int LED_PIN     = 21; // Status LED
const int BUZZER_PIN  = 22; // Piezo Buzzer

// --------------------------------------------------------
// System Configuration & Thresholds
// --------------------------------------------------------
// A typical untouched ESP32 pin reads ~50-80. 
// A touched pin drops below 20. Adjust this if your pads differ.
const int TOUCH_THRESHOLD = 30; 

// Access Control Sequence Configuration
const int SEQUENCE_LENGTH = 4;
const int SECRET_PIN[SEQUENCE_LENGTH] = {1, 2, 3, 2}; // The correct access code
int inputSequence[SEQUENCE_LENGTH];
int inputIndex = 0;

// State Machine Variables
enum SystemState { LOCKED, INPUTTING, UNLOCKED };
SystemState currentState = LOCKED;

unsigned long unlockTimestamp = 0;
const unsigned long UNLOCK_DURATION = 5000; // Keep unlocked for 5 seconds

// Debouncing Variables
bool pad1_wasTouched = false;
bool pad2_wasTouched = false;
bool pad3_wasTouched = false;

// --------------------------------------------------------
// Function Prototypes
// --------------------------------------------------------
void processTouch();
void handleKeyPress(int keyNumber);
void evaluateSequence();
void triggerSuccess();
void triggerFailure();
void lockSystem();
void playTone(int frequency, int duration);

// --------------------------------------------------------
// Setup
// --------------------------------------------------------
void setup() {
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) { delay(10); } // Wait for serial connection

    Serial.println("\n--- Capacitive Touch Access Panel Initialized ---");

    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);

    lockSystem(); // Ensure system starts in locked state
}

// --------------------------------------------------------
// Main Loop
// --------------------------------------------------------
void loop() {
    // Handle state timeouts (Auto-lock)
    if (currentState == UNLOCKED) {
        if (millis() - unlockTimestamp >= UNLOCK_DURATION) {
            Serial.println("Auto-locking system due to timeout.");
            lockSystem();
        }
    } else {
        // Only process touch inputs if the system is not currently unlocked
        processTouch();
    }

    // Small delay to yield to the underlying RTOS
    delay(10); 
}

// --------------------------------------------------------
// Touch Processing & Debouncing
// --------------------------------------------------------
void processTouch() {
    // Read raw capacitance values
    int val1 = touchRead(TOUCH_PAD_1);
    int val2 = touchRead(TOUCH_PAD_2);
    int val3 = touchRead(TOUCH_PAD_3);

    // Evaluate Pad 1
    bool pad1_isTouched = (val1 < TOUCH_THRESHOLD);
    if (pad1_isTouched && !pad1_wasTouched) {
        handleKeyPress(1);
    }
    pad1_wasTouched = pad1_isTouched;

    // Evaluate Pad 2
    bool pad2_isTouched = (val2 < TOUCH_THRESHOLD);
    if (pad2_isTouched && !pad2_wasTouched) {
        handleKeyPress(2);
    }
    pad2_wasTouched = pad2_isTouched;

    // Evaluate Pad 3
    bool pad3_isTouched = (val3 < TOUCH_THRESHOLD);
    if (pad3_isTouched && !pad3_wasTouched) {
        handleKeyPress(3);
    }
    pad3_wasTouched = pad3_isTouched;
}

// --------------------------------------------------------
// Logic Handling
// --------------------------------------------------------
void handleKeyPress(int keyNumber) {
    // Provide immediate acoustic feedback
    playTone(1000, 100); 

    Serial.print("Key Pressed: ");
    Serial.println(keyNumber);

    // Update state
    currentState = INPUTTING;

    // Store the input
    inputSequence[inputIndex] = keyNumber;
    inputIndex++;

    // Check if we have collected enough inputs
    if (inputIndex >= SEQUENCE_LENGTH) {
        evaluateSequence();
    }
}

void evaluateSequence() {
    Serial.println("Evaluating entered sequence...");
    bool isMatch = true;

    for (int i = 0; i < SEQUENCE_LENGTH; i++) {
        if (inputSequence[i] != SECRET_PIN[i]) {
            isMatch = false;
            break;
        }
    }

    if (isMatch) {
        triggerSuccess();
    } else {
        triggerFailure();
    }

    // Reset input index for the next attempt
    inputIndex = 0;
}

// --------------------------------------------------------
// Output & Feedback Generators
// --------------------------------------------------------
void triggerSuccess() {
    Serial.println("ACCESS GRANTED.");
    currentState = UNLOCKED;
    unlockTimestamp = millis();

    // Visual indicator: LED ON
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

    // Acoustic indicator: Success Melody
    playTone(1200, 150);
    delay(50);
    playTone(1500, 150);
    delay(50);
    playTone(2000, 300);
}

void triggerFailure() {
    Serial.println("ACCESS DENIED. Incorrect PIN.");

    // Acoustic indicator: Error Tone
    playTone(300, 400);
    delay(100);
    playTone(300, 400);

    // Return to locked state immediately
    lockSystem();
}

void lockSystem() {
    currentState = LOCKED;
    inputIndex = 0; // Clear any partial inputs
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); // LED OFF indicates locked
    Serial.println("System LOCKED. Ready for input.");
}

// Helper function for the buzzer
void playTone(int frequency, int duration) {
    tone(BUZZER_PIN, frequency, duration);
    // The tone function in Arduino is non-blocking, but for this HMI 
    // we want the beep to complete before proceeding in feedback sequences.
    delay(duration); 
}

Comandos de compilación/flasheo/ejecución

Para compilar, cargar y monitorear el proyecto, abra la terminal en Visual Studio Code (Terminal -> Nueva terminal) y asegúrese de estar en el directorio raíz de su proyecto (donde se encuentra platformio.ini).

Use los siguientes comandos:

Comando Acción
pio run Compila el código fuente en C++ y verifica si hay errores de sintaxis/enlace.
pio run --target upload Compila y flashea el firmware compilado en el ESP32 DevKitC.
pio device monitor Abre el monitor serie para ver los registros en tiempo real del ESP32.

Flujo de trabajo numerado:
1. Conecte el ESP32 DevKitC a su computadora a través de USB.
2. Ejecute pio run para verificar que el código se compila limpiamente.
3. Ejecute pio run --target upload para flashear la placa. (Nota: En algunos modelos de ESP32 DevKitC, es posible que deba mantener presionado el botón «BOOT» en la placa cuando la terminal muestre «Connecting…» para permitir que comience el proceso de flasheo).
4. Ejecute pio device monitor para interactuar con el dispositivo y ver la salida serie.

Validación paso a paso

Realice las siguientes comprobaciones físicas mientras observa el monitor serie para validar la funcionalidad del prototipo.

  • Punto de control 1: Inicialización base
    • Acción: Reinicie el ESP32 (presione el botón EN) mientras observa el monitor serie.
    • Observación esperada: El monitor serie imprime «— Capacitive Touch Access Panel Initialized —» seguido de «System LOCKED. Ready for input.». El LED de estado debe permanecer apagado.
    • Condición de aprobación: Secuencia de arranque limpia sin bucles de reinicio ni bloqueos.
  • Punto de control 2: Detección de un solo toque y eliminación de rebotes
    • Acción: Toque firmemente la Almohadilla táctil 1 una vez y suéltela inmediatamente.
    • Observación esperada: El zumbador emite un pitido corto de 100 ms. El monitor serie registra «Key Pressed: 1».
    • Condición de aprobación: Solo se registra una pulsación por toque físico. Si se registran múltiples pulsaciones, es posible que el TOUCH_THRESHOLD necesite ajuste.
  • Punto de control 3: Rechazo de secuencia incorrecta
    • Acción: Toque las almohadillas en una secuencia incorrecta (por ejemplo, Almohadilla 1, Almohadilla 1, Almohadilla 1, Almohadilla 1).
    • Observación esperada: En el cuarto toque, el monitor serie registra «Evaluating entered sequence…» seguido de «ACCESS DENIED. Incorrect PIN.». El zumbador reproduce dos tonos de error bajos y largos. El LED permanece apagado.
    • Condición de aprobación: El sistema identifica correctamente una discrepancia y vuelve al estado «System LOCKED».
  • Punto de control 4: Autorización de secuencia correcta
    • Acción: Toque las almohadillas en la secuencia correcta definida en el código (Almohadilla 1, Almohadilla 2, Almohadilla 3, Almohadilla 2).
    • Observación esperada: El monitor serie registra «ACCESS GR

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Pregunta 1: ¿Qué tipo de prototipo se construirá según el texto?




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Pregunta 3: ¿Qué tipo de prototipo se construirá según el texto?




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Pregunta 9: ¿Qué tipo de prototipo se construirá según el texto?




Pregunta 10: ¿Qué tipo de prototipo se construirá según el texto?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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Caso práctico: Baliza de presencia BLE con ESP32

Caso práctico: Baliza de presencia BLE con ESP32 — hero

Objetivo y caso de uso

Qué construirás: Una baliza de presencia de sala Bluetooth Low Energy (BLE) independiente que transmite el estado de ocupación, alternado mediante un pulsador físico y mostrado localmente a través de un LED de estado.

Por qué es importante / Casos de uso

  • Gestión de salas de reuniones e instalaciones: Detecta si las salas de conferencias, cabinas telefónicas o baños están ocupados sin complejas redes de sensores cableados.
  • Control de privacidad: Actúa como un letrero digital de «No molestar» para oficinas personales o estudios de grabación, transmitiendo el estado a los teléfonos inteligentes cercanos o concentradores de puerta de enlace BLE.
  • Arquitectura sin conexión de bajo consumo: Utiliza las cargas útiles de los anuncios BLE para la transmisión del estado, permitiendo que infinitos escáneres pasivos lean datos simultáneamente sin el consumo de energía adicional que supone establecer conexiones BLE GATT formales.

Resultado esperado

  • El ESP32 inicializa con éxito un servidor BLE y transmite continuamente cargas útiles de estado sin conexión.
  • Al presionar el botón de hardware se alterna instantáneamente el LED local y se actualiza el paquete de anuncios BLE con una latencia inferior a 100 ms.
  • Los paneles de control remotos o concentradores BLE rastrean con precisión la disponibilidad de la sala simplemente escuchando los anuncios BLE pasivos.

Audiencia: Desarrolladores de IoT, Ingenieros de Edificios Inteligentes; Nivel: Intermedio

Arquitectura/flujo: Pulsador físico → Interrupción GPIO del ESP32 → Actualizar estado → Alternar LED local & Modificar carga útil de anuncio BLE → Transmisión pasiva a escáneres BLE.

Nota educativa de validación

Antes de publicar este caso, el contenido pasó la puerta automática de validación de Prometeo con estado PASS. Para este perfil ESP32 DevKitC, el proyecto se comprobó como proyecto PlatformIO: el validador extrajo platformio.ini y src/main.cpp, creó un proyecto temporal y ejecutó pio run contra platform = espressif32, board = esp32dev y framework = arduino. También revisó la estructura del artículo, que los comandos sean copiables con guiones ASCII, y que no aparezcan stacks no soportados como ESP-IDF directo o placas ESP32 no acotadas.

Evidencia de validación publicada

  • Resultado automático: PASS.
  • Estructura parseada: 3 apartados, 4 tablas y 2 bloques de código detectados antes de publicar.
  • Código comprobado: 1 PlatformIO config + 1 ESP32 source/pio run.
  • Catálogo soportado: el texto se contrastó contra los perfiles de dispositivo validables de Prometeo y los stacks no soportados bloquean la publicación.
  • Hallazgos del informe: sin hallazgos bloqueantes.

Esta validación confirma compatibilidad sintáctica y de herramientas para el código publicado, pero no sustituye la prueba física sobre tu placa ESP32 DevKitC exacta, tu cableado, alimentación y entorno WiFi local.

Nota educativa de seguridad

Este proyecto es un prototipo educativo, no un producto certificado. Antes de encender la configuración, verifique la distribución de pines de la revisión exacta de su placa ULX3S, mantenga las señales de E/S de la FPGA a 3.3 V, nunca conecte 5 V directamente a los pines de E/S, desconecte la alimentación antes de cambiar el cableado y use fuentes externas adecuadas para cargas, motores o servos mientras comparte la tierra solo cuando el cableado lo requiera.

Diagrama de bloques conceptual

Vista de alto nivel: qué entra, qué procesa cada bloque y qué sale del sistema.

Arquitectura funcional

Pulsador físico

Interrupción GPIO del ESP32

Actualizar estado

Alternar LED local & Modificar carga útil…

Transmisión pasiva a escáneres BLE

Flujo conceptual de señales y responsabilidades entre bloques del dispositivo.

Ruta de validación

Código fuente

PlatformIO build

Flash

Monitor serie

Resumen conceptual de las herramientas usadas para comprobar el material publicado.

Requisitos previos

Antes de comenzar este caso práctico, asegúrese de tener lo siguiente listo:
* Una comprensión básica de la programación en C++ y la lógica GPIO (entrada/salida) de microcontroladores.
* Visual Studio Code instalado en su computadora con la extensión PlatformIO IDE habilitada.
* Un teléfono inteligente (Android o iOS) con una aplicación de escaneo BLE instalada. Recomendamos LightBlue o BLE Scanner.
* Los controladores USB adecuados para su placa ESP32 instalados en su sistema operativo host (generalmente controladores CP210x o CH34x, dependiendo del fabricante específico del DevKitC).

Materiales

Componente Descripción / Modelo exacto Cantidad
Núcleo del microcontrolador ESP32 DevKitC + pulsador/entrada de contacto + LED de estado 1
Resistencia Resistencia de 330 Ω (ohmios) (para limitar la corriente del LED de estado) 1
Placa de pruebas (Breadboard) Placa de pruebas estándar sin soldadura de 400 u 830 puntos 1
Cables puente Surtido de cables puente Dupont macho a macho 4-6
Cable USB Cable Micro-USB o USB-C (con capacidad de datos, que coincida con su DevKitC) 1

(Nota: El «ESP32 DevKitC + pulsador/entrada de contacto + LED de estado» constituye el modelo de dispositivo lógico completo para este prototipo. El pulsador y el LED pueden ser componentes discretos colocados en la placa de pruebas o integrados en una placa portadora personalizada).

Configuración/Conexión

Este proyecto requiere el cableado de un pulsador físico para actuar como nuestra entrada de contacto y un LED externo para actuar como nuestro indicador de estado. Usaremos la resistencia pull-up interna del ESP32 para el pulsador para simplificar el cableado y reducir la cantidad de componentes.

Lógica de cableado

  1. Pulsador: Conecte un terminal del pulsador normalmente abierto al GPIO 4. Conecte el terminal opuesto directamente a uno de los pines GND del ESP32. Cuando se presiona el botón, conecta el GPIO 4 a tierra (Ground), creando una señal LOW. La resistencia pull-up interna del ESP32 mantiene el pin en HIGH cuando no se presiona.
  2. LED de estado: Conecte el ánodo (pata más larga) del LED al GPIO 5. Conecte el cátodo (pata más corta) a un extremo de la resistencia de 330 Ω. Conecte el otro extremo de la resistencia al GND del ESP32.

Tabla de referencia de pines

Terminal del componente Pin del ESP32 DevKitC Tipo de señal Descripción
Terminal 1 del pulsador GPIO 4 Entrada digital Alterna el estado de la sala (usa pull-up interno)
Terminal 2 del pulsador GND Alimentación (Tierra) Lleva el GPIO 4 a LOW cuando se presiona
Ánodo del LED de estado (+) GPIO 5 Salida digital Se ilumina cuando la sala está «Ocupada»
Cátodo del LED de estado (-) GND (vía 330 Ω) Alimentación (Tierra) Ruta de retorno de corriente

Código validado

Los siguientes archivos de código están estructurados para el entorno PlatformIO. El proyecto requiere dos archivos principales: platformio.ini para la configuración de compilación y src/main.cpp para la lógica de la aplicación.

platformio.ini

Cree o sobrescriba el archivo platformio.ini en la raíz de su proyecto PlatformIO con la siguiente configuración. Esto configura el entorno del ESP32 DevKitC y especifica la velocidad del monitor serie.

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200
; Force the use of standard C++11 and optimize for size
build_flags = 
    -std=gnu++11
    -Os

src/main.cpp

Cree o sobrescriba el archivo main.cpp dentro del directorio src. Este código implementa un algoritmo de antirrebote (debounce) no bloqueante para el pulsador y actualiza dinámicamente la carga útil de anuncios BLE sin requerir un reinicio completo del dispositivo.

Vista pública parcial del archivo validado. El código completo se muestra a miembros y en PDF/Print.

/**
 * BLE Room Presence Beacon
 * Device: ESP32 DevKitC + pushbutton/contact input + status LED
 * Framework: Arduino via PlatformIO
 */

#include <Arduino.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLEServer.h>

// Hardware Pin Definitions
#define BUTTON_PIN 4
#define LED_PIN 5

// State Machine Variables
bool isOccupied = false;
int buttonState = HIGH;
int lastReading = HIGH;

// Non-blocking Debounce Variables
unsigned long lastDebounceTime = 0;
const unsigned long debounceDelay = 50; // 50 milliseconds

// BLE Global Pointer
BLEAdvertising *pAdvertising;

/**
 * Updates the BLE Advertisement payload based on the current room state.
 * Connectionless BLE requires us to stop advertising, update the payload,
 * and then restart advertising so scanners see the new data immediately.
 */
void updateBLEAdvertisement() {
    if (pAdvertising != nullptr) {
        pAdvertising->stop();
    }

    BLEAdvertisementData oAdvertisementData = BLEAdvertisementData();

    // Set standard BLE flags. 
    // 0x04 = BR_EDR_NOT_SUPPORTED (Indicates this is a BLE-only device)
    oAdvertisementData.setFlags(0x04); 

    // Dynamically change the advertised device name based on state.
    // This allows scanners to know the room status without connecting.
    if (isOccupied) {
        oAdvertisementData.setName("ROOM_INUSE");
    } else {
        oAdvertisementData.setName("ROOM_AVAIL");
    }

    pAdvertising->setAdvertisementData(oAdvertisementData);
    pAdvertising->start();
}

void setup() {
    // Initialize Serial Monitor for debugging
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {
        ; // Wait for serial port to connect
    }
// ... continúa para miembros en el código completo validado ...

🔒 Parte del código validado es premium. Con el pase de 7 días o la suscripción mensual podrás consultar el archivo completo validado.

/**
 * BLE Room Presence Beacon
 * Device: ESP32 DevKitC + pushbutton/contact input + status LED
 * Framework: Arduino via PlatformIO
 */

#include <Arduino.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLEServer.h>

// Hardware Pin Definitions
#define BUTTON_PIN 4
#define LED_PIN 5

// State Machine Variables
bool isOccupied = false;
int buttonState = HIGH;
int lastReading = HIGH;

// Non-blocking Debounce Variables
unsigned long lastDebounceTime = 0;
const unsigned long debounceDelay = 50; // 50 milliseconds

// BLE Global Pointer
BLEAdvertising *pAdvertising;

/**
 * Updates the BLE Advertisement payload based on the current room state.
 * Connectionless BLE requires us to stop advertising, update the payload,
 * and then restart advertising so scanners see the new data immediately.
 */
void updateBLEAdvertisement() {
    if (pAdvertising != nullptr) {
        pAdvertising->stop();
    }

    BLEAdvertisementData oAdvertisementData = BLEAdvertisementData();

    // Set standard BLE flags. 
    // 0x04 = BR_EDR_NOT_SUPPORTED (Indicates this is a BLE-only device)
    oAdvertisementData.setFlags(0x04); 

    // Dynamically change the advertised device name based on state.
    // This allows scanners to know the room status without connecting.
    if (isOccupied) {
        oAdvertisementData.setName("ROOM_INUSE");
    } else {
        oAdvertisementData.setName("ROOM_AVAIL");
    }

    pAdvertising->setAdvertisementData(oAdvertisementData);
    pAdvertising->start();
}

void setup() {
    // Initialize Serial Monitor for debugging
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {
        ; // Wait for serial port to connect
    }
    Serial.println("Initializing BLE Room Presence Beacon...");

    // Configure GPIO Pins
    pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

    // Set initial hardware state
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); // LED OFF = Available

    // Initialize the BLE environment with a default name
    BLEDevice::init("ROOM_AVAIL");
    pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();

    // Apply our custom advertisement data and start broadcasting
    updateBLEAdvertisement();

    Serial.println("Initialization Complete. Broadcasting as ROOM_AVAIL.");
}

void loop() {
    // Read the current physical state of the pushbutton
    int reading = digitalRead(BUTTON_PIN);

    // If the switch changed (due to noise or pressing)
    if (reading != lastReading) {
        lastDebounceTime = millis(); // Reset the debouncing timer
    }

    // Whatever the reading is at, it's been there for longer than the debounce delay,
    // so take it as the actual current state.
    if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {

        // If the button state has truly changed
        if (reading != buttonState) {
            buttonState = reading;

            // Only toggle the room state when the button is actively PRESSED (transition to LOW)
            if (buttonState == LOW) {
                isOccupied = !isOccupied;

                // Update the physical Status LED
                digitalWrite(LED_PIN, isOccupied ? HIGH : LOW);

                // Update the BLE Advertisement Payload
                updateBLEAdvertisement();

                // Print to Serial Monitor for validation
                Serial.print("State toggled! Room is now: ");
                Serial.println(isOccupied ? "OCCUPIED" : "AVAILABLE");
            }
        }
    }

    // Save the reading. Next time through the loop, it'll be the lastReading.
    lastReading = reading;
}

Comandos de compilación/flasheo/ejecución

Utilice la Interfaz de Línea de Comandos (CLI) de PlatformIO para compilar, cargar y monitorear el ESP32. Asegúrese de que su terminal esté abierta en el directorio raíz de su proyecto (donde se encuentra platformio.ini).

Acción Comando
Compilar proyecto pio run
Cargar al ESP32 pio run --target upload
Abrir monitor serie pio device monitor

Flujo de trabajo de ejecución:
1. Conecte el ESP32 DevKitC a su computadora a través de USB.
2. Ejecute pio run para descargar las dependencias del framework de Espressif y compilar el código fuente en C++. Asegúrese de que la compilación sea exitosa sin errores.
3. Ejecute pio run --target upload para flashear el firmware compilado al microcontrolador.
4. Ejecute pio device monitor para ver la salida serie. Debería ver inmediatamente «Initializing BLE Room Presence Beacon…» seguido de «Initialization Complete.»

Validación paso a paso

Para demostrar que el sistema funciona correctamente, siga estos puntos de control estructurados.

  1. Encendido inicial y verificación del registro serie
    • Acción: Observe la salida de la terminal después de ejecutar pio device monitor.
    • Observación esperada: La terminal imprime «Initialization Complete. Broadcasting as ROOM_AVAIL.»
    • Condición de aprobación: El ESP32 arranca sin pánicos del kernel ni bucles de reinicio, confirmando que la pila BLE se inicializó con éxito.
  2. Alternancia de estado del hardware
    • Acción: Presione el pulsador físico una vez.
    • Observación esperada: El LED de estado se ilumina. El monitor serie imprime «State toggled! Room is now: OCCUPIED».
    • Condición de aprobación: La lógica de antirrebote no bloqueante registra correctamente exactamente un cambio de estado por cada pulsación física, y el LED refleja el booleano isOccupied.
  3. Verificación de anuncio BLE sin conexión (Disponible)
    • Acción: Abra la aplicación de escáner BLE de su teléfono inteligente (por ejemplo, LightBlue). Borre la caché/actualice la lista de escaneo. Asegúrese de que el LED del ESP32 esté APAGADO.
    • Observación esperada: Aparece un dispositivo llamado «ROOM_AVAIL» en la lista del escáner.
    • Condición de aprobación: El teléfono inteligente recibe con éxito los paquetes de anuncios que contienen el nombre predeterminado.
  4. Verificación de actualización dinámica de carga útil (Ocupado)
    • Acción: Presione el pulsador en el ESP32 para que el LED de estado se ENCIENDA. En la aplicación del teléfono inteligente, actualice la lista de escaneo.
    • Observación esperada: El dispositivo llamado «ROOM_AVAIL» desaparece, y aparece un nuevo dispositivo llamado «ROOM_INUSE» (a menudo con la misma dirección MAC).
    • Condición de aprobación: El ESP32 detuvo con éxito el servidor BLE, actualizó la carga útil de anuncios y reinició la transmisión, demostrando la transmisión dinámica de estado sin conexión.

Solución de problemas

Síntoma Causa probable Solución
La carga del firmware falla con «Permission denied» o «COM port not found» Falta el controlador USB o permisos insuficientes del sistema operativo para acceder al puerto serie. Instale los controladores CP210x/CH34x. En Linux, agregue su usuario al grupo dialout usando sudo usermod -a -G dialout $USER.
La pulsación del botón se registra varias veces (doble alternancia) Rebote del interruptor de hardware que excede la ventana de retraso de antirrebote del software. Aumente debounceDelay en main.cpp de 50 a 100 o 150 milisegundos.
El LED de estado nunca se enciende La polaridad del LED está invertida o está cableado al pin GPIO incorrecto. Asegúrese de que la pata más larga (ánodo) vaya al GPIO 5 y la pata más corta (cátodo) vaya a GND a través de la resistencia.
La aplicación del teléfono inteligente no ve el cambio de nombre La aplicación del escáner está almacenando en caché el nombre del dispositivo BLE antiguo basado en la dirección MAC. Fuerce una actualización completa en la aplicación o reinicie la radio Bluetooth del teléfono inteligente para borrar la caché BLE local.

Mejoras

Una vez que el prototipo básico esté funcionando, considere implementar las siguientes mejoras arquitectónicas y de hardware para crear un dispositivo más robusto:

  • Gestión de energía y funcionamiento con batería:
    • Integración de suspensión profunda (Deep Sleep): En lugar de ejecutar el loop() continuamente, configure el ESP32 para que entre en suspensión profunda. Use la fuente de activación ext0 vinculada al pulsador. Al despertar, transmita el nuevo estado durante 5 segundos y luego vuelva a la suspensión. Esto reduce el consumo de energía de ~100 mA a ~10 µA, permitiendo meses de funcionamiento con una batería LiPo. Método de validación: Para verificar esta afirmación de rendimiento, coloque un multímetro digital en serie con la fuente de alimentación del ESP32 para medir el consumo de corriente durante la fase de suspensión profunda; debería observar una caída a aproximadamente 10 µA a 15 µA dependiendo del regulador de voltaje incorporado del DevKitC específico y del puente USB a UART.
    • Tiempo de espera del LED de estado: En lugar de mantener el LED permanentemente iluminado cuando está ocupado, hágalo parpadear brevemente cada 10 segundos o apáguelo por completo después de un minuto para ahorrar energía.
  • Estructura de datos y eficiencia de la carga útil:
    • Datos específicos del fabricante: En lugar de cambiar el nombre del dispositivo (que se almacena fuertemente en caché por iOS y Android), codifique el estado de ocupación como un byte personalizado en el campo de Datos Específicos del Fabricante (Manufacturer Specific Data) del paquete de anuncios. Esto permite a los escáneres analizar el estado exacto sin depender de comparaciones de cadenas y evita por completo los problemas de almacenamiento en caché de nombres a nivel del sistema operativo.

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Qué dispositivo principal se utiliza para construir la baliza de presencia de sala?




Pregunta 2: ¿Cómo se alterna el estado de ocupación en la baliza?




Pregunta 3: ¿Qué tecnología inalámbrica utiliza la baliza para transmitir el estado?




Pregunta 4: ¿Cómo se muestra localmente el estado de ocupación en el dispositivo?




Pregunta 5: ¿Cuál es un caso de uso principal para esta baliza?




Pregunta 6: ¿Qué ventaja tiene la arquitectura sin conexión de bajo consumo utilizada?




Pregunta 7: ¿Qué tipo de cargas útiles utiliza la baliza para la transmisión del estado?




Pregunta 8: ¿Por qué esta arquitectura ahorra energía en comparación con otras conexiones BLE?




Pregunta 9: ¿Qué función cumple la baliza en oficinas personales o estudios de grabación?




Pregunta 10: Según el resultado esperado, ¿qué hace el ESP32 al inicializarse?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

Sígueme:


Caso práctico: Monitor de humedad del suelo con ESP32

Caso práctico: Monitor de humedad del suelo con ESP32 — hero

Objetivo y caso de uso

Qué construirás: Un monitor continuo de hidratación de plantas que mide la humedad del suelo utilizando un sensor capacitivo analógico, activando alertas visuales y sonoras locales cuando se requiere riego.

Por qué es importante / Casos de uso

  • Prototipado agrícola: Sirve como un nodo fundamental de recolección de datos para sistemas automatizados de riego en invernaderos, asegurando que las plantas reciban agua basándose en métricas objetivas en lugar de horarios.
  • Longevidad del hardware: Demuestra la ventaja práctica de la detección capacitiva sobre los sensores resistivos tradicionales, eliminando la rápida corrosión galvánica y la contaminación del suelo.
  • Prevención del estrés de las plantas: Reemplaza las conjeturas con mediciones dieléctricas del suelo empíricas y en tiempo real para prevenir tanto el exceso de riego (pudrición de la raíz) como la falta de agua.
  • Procesamiento de señales: Proporciona una aplicación tangible para mapear valores brutos y no lineales del convertidor analógico a digital (ADC) de 12-bit en métricas de humedad intuitivas del 0–100%.

Resultado esperado

  • Salida serie continua en tiempo real que muestra tanto los valores brutos del ADC de 12-bit (0–4095) como los porcentajes de humedad calculados (0–100%) a una tasa de sondeo de ~1Hz.
  • Alerta visual inmediata (iluminación del LED de estado) y señales sonoras activadas en milisegundos cuando el nivel de humedad cae por debajo del umbral definido.

Audiencia: Aficionados al IoT y desarrolladores de sistemas embebidos; Nivel: Principiante a Intermedio

Arquitectura/flujo: Sensor de humedad capacitivo del suelo → ADC del microcontrolador (lectura analógica de 12-bit) → Mapeo del porcentaje de humedad → Salida GPIO (LED/Zumbador) & Monitor Serie

Nota educativa de validación

Antes de publicar este caso, el contenido pasó la puerta automática de validación de Prometeo con estado PASS. Para este perfil ESP32 DevKitC, el proyecto se comprobó como proyecto PlatformIO: el validador extrajo platformio.ini y src/main.cpp, creó un proyecto temporal y ejecutó pio run contra platform = espressif32, board = esp32dev y framework = arduino. También revisó la estructura del artículo, que los comandos sean copiables con guiones ASCII, y que no aparezcan stacks no soportados como ESP-IDF directo o placas ESP32 no acotadas.

Evidencia de validación publicada

  • Resultado automático: PASS.
  • Estructura parseada: 3 apartados, 2 tablas y 2 bloques de código detectados antes de publicar.
  • Código comprobado: 1 PlatformIO config + 1 ESP32 source/pio run.
  • Catálogo soportado: el texto se contrastó contra los perfiles de dispositivo validables de Prometeo y los stacks no soportados bloquean la publicación.
  • Hallazgos del informe: sin hallazgos bloqueantes.

Esta validación confirma compatibilidad sintáctica y de herramientas para el código publicado, pero no sustituye la prueba física sobre tu placa ESP32 DevKitC exacta, tu cableado, alimentación y entorno WiFi local.

Nota educativa de seguridad

Este proyecto es un prototipo educativo, no un producto certificado. Antes de encender el montaje, verifique la distribución de pines de su revisión exacta de la placa ULX3S, mantenga las señales de E/S de la FPGA a 3.3 V, nunca conecte 5 V directamente a los pines de E/S, desconecte la alimentación antes de cambiar el cableado y use fuentes externas adecuadas para cargas, motores o servos, compartiendo la tierra solo cuando el cableado lo requiera.

Diagrama de bloques conceptual

Vista de alto nivel: qué entra, qué procesa cada bloque y qué sale del sistema.

Arquitectura funcional

Botones ULX3S

Sincronizador/antirrebote

Selector de modo

Generador periodo 20 ms

Comparador ancho de pulso

Salida PWM 50 Hz

Servo SG90

Flujo conceptual de control: entrada de botones, selección de modo, temporización PWM y movimiento del servo.

Ruta de validación

Verilog fuente

Verilator lint/testbench

Yosys síntesis

nextpnr-ecp5

ecppack bitstream

ULX3S programada

La validación automática comprueba sintaxis, simulación/lint y compatibilidad con la toolchain ULX3S/ECP5.

Requisitos previos

Para completar este tutorial con éxito, los estudiantes deben tener:
* Una comprensión básica de la diferencia entre señales analógicas (niveles de voltaje continuos) y señales digitales (estados binarios HIGH/LOW).
* PlatformIO IDE instalado (preferiblemente como extensión de Visual Studio Code) o el PlatformIO Core CLI.
* Familiaridad con técnicas básicas de protoboard, incluyendo el enrutamiento de rieles de alimentación y el uso de resistencias limitadoras de corriente para LEDs.
* Conocimientos básicos de programación en C/C++ (variables, lógica condicional if/else y funciones).

Materiales

Debe usar la siguiente configuración de hardware exacta para asegurarse de que el código y la distribución de pines proporcionados funcionen sin modificaciones:

  • ESP32 DevKitC + sensor de humedad del suelo capacitivo v1.2 + LED de estado + zumbador piezoeléctrico
  • 1x resistencia de 330Ω (Código de colores: Naranja-Naranja-Marrón, utilizada para el LED de estado para prevenir sobrecorriente).
  • 1x Protoboard estándar (se recomiendan 830 puntos de conexión).
  • Cables puente Dupont variados (Macho-Macho y Macho-Hembra dependiendo del conector específico de su sensor).
  • 1x cable Micro-USB o USB-C (asegúrese de que sea un cable de sincronización de datos, no solo de carga).
  • Una taza de tierra seca y una taza de agua (para calibración y pruebas).

Configuración/Conexión

La conexión correcta del hardware es fundamental. El ESP32 funciona con niveles lógicos de 3.3V. El sensor de humedad del suelo capacitivo v1.2 incluye un regulador de voltaje integrado, pero la mejor práctica es alimentarlo desde el pin de 3.3V del ESP32 para asegurar que su salida analógica nunca exceda la clasificación de entrada ADC máxima del ESP32 (3.3V). Suministrar 5V al sensor podría dar como resultado señales analógicas que dañen permanentemente los pines GPIO del ESP32.

Usamos el GPIO 34 para la entrada analógica. El ESP32 tiene dos ADC internos. El ADC2 se comparte con la radio Wi-Fi y no se puede usar de manera confiable cuando el Wi-Fi está activo. El ADC1 (que incluye el GPIO 34) funciona de manera independiente del stack Wi-Fi, lo que lo convierte en la opción estándar para lecturas de sensores robustas.

Tabla de cableado

Componente Pin / Terminal del componente Pin del ESP32 DevKitC Notas
Sensor capacitivo VCC / V+ 3V3 Alimentar con 3.3V para proteger el ADC del ESP32.
Sensor capacitivo GND / G GND Referencia de tierra común.
Sensor capacitivo AOUT / AU GPIO 34 Conectado a ADC1_CH6.
LED de estado Ánodo (Pata larga) GPIO 25 Conectar a través de la resistencia de 330Ω.
LED de estado Cátodo (Pata corta) GND Referencia de tierra común.
Zumbador piezoeléctrico Positivo (+) GPIO 26 Controlado a través del PWM por hardware del ESP32 (LEDC).
Zumbador piezoeléctrico Negativo (-) GND Referencia de tierra común.

Nota de hardware: El zumbador piezoeléctrico puede ser activo o pasivo. El código proporcionado utiliza una señal de Modulación por Ancho de Pulso (PWM), que generará un tono específico en un zumbador pasivo, y también activará con éxito un zumbador activo al alternar su alimentación rápidamente.

Código validado

El proyecto utiliza PlatformIO. Deberá configurar su archivo de entorno y el archivo fuente de su aplicación principal.

platformio.ini

Cree o reemplace el contenido de su archivo platformio.ini con la siguiente configuración:

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200

src/main.cpp

Copie el siguiente código C++ en su archivo src/main.cpp. Este código implementa la lectura analógica continua, realiza una interpolación lineal para calcular el porcentaje de humedad y maneja la lógica para las alertas de hardware.

Vista pública parcial del archivo validado. El código completo se muestra a miembros y en PDF/Print.

#include <Arduino.h>

// --------------------------------------------------------
// Hardware Pin Definitions
// --------------------------------------------------------
const int MOISTURE_PIN = 34; // ADC1 Channel 6
const int LED_PIN      = 25; // Digital Output for Status LED
const int BUZZER_PIN   = 26; // Digital Output for Piezo Buzzer

// --------------------------------------------------------
// PWM Configuration for Piezo Buzzer
// --------------------------------------------------------
const int PWM_FREQ       = 2000; // 2 kHz audio frequency
const int PWM_CHANNEL    = 0;    // ESP32 Hardware Timer Channel 0
const int PWM_RESOLUTION = 8;    // 8-bit resolution (0-255)

// --------------------------------------------------------
// Calibration Constants
// --------------------------------------------------------
// IMPORTANT: Capacitive sensors output a HIGHER voltage when dry 
// and a LOWER voltage when wet. These values represent the 12-bit 
// ADC readings (0-4095). You must calibrate these for your specific sensor.
const int DRY_VALUE = 3200;  // Expected ADC reading in completely dry air
const int WET_VALUE = 1400;  // Expected ADC reading submerged in water

// --------------------------------------------------------
// Application Logic Constants
// --------------------------------------------------------
const int ALARM_THRESHOLD_PERCENT = 30; // Trigger alert at or below 30% moisture

void setup() {
    // Initialize Serial Communication for debugging
    Serial.begin(115200);

    // Configure Digital Output Pins
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); // Ensure LED is off at boot

    // Configure LEDC PWM peripheral for the Buzzer
    // This allows us to generate a clean square wave for a passive piezo
    ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQ, PWM_RESOLUTION);
    ledcAttachPin(BUZZER_PIN, PWM_CHANNEL);
    ledcWrite(PWM_CHANNEL, 0); // Ensure buzzer is silent at boot

    Serial.println("=========================================");
    Serial.println(" ESP32 Soil Moisture Monitor Initialized ");
    Serial.println("=========================================");

    // Allow hardware to stabilize
    delay(1000); 
}
// ... continúa para miembros en el código completo validado ...

🔒 Parte del código validado es premium. Con el pase de 7 días o la suscripción mensual podrás consultar el archivo completo validado.

#include <Arduino.h>

// --------------------------------------------------------
// Hardware Pin Definitions
// --------------------------------------------------------
const int MOISTURE_PIN = 34; // ADC1 Channel 6
const int LED_PIN      = 25; // Digital Output for Status LED
const int BUZZER_PIN   = 26; // Digital Output for Piezo Buzzer

// --------------------------------------------------------
// PWM Configuration for Piezo Buzzer
// --------------------------------------------------------
const int PWM_FREQ       = 2000; // 2 kHz audio frequency
const int PWM_CHANNEL    = 0;    // ESP32 Hardware Timer Channel 0
const int PWM_RESOLUTION = 8;    // 8-bit resolution (0-255)

// --------------------------------------------------------
// Calibration Constants
// --------------------------------------------------------
// IMPORTANT: Capacitive sensors output a HIGHER voltage when dry 
// and a LOWER voltage when wet. These values represent the 12-bit 
// ADC readings (0-4095). You must calibrate these for your specific sensor.
const int DRY_VALUE = 3200;  // Expected ADC reading in completely dry air
const int WET_VALUE = 1400;  // Expected ADC reading submerged in water

// --------------------------------------------------------
// Application Logic Constants
// --------------------------------------------------------
const int ALARM_THRESHOLD_PERCENT = 30; // Trigger alert at or below 30% moisture

void setup() {
    // Initialize Serial Communication for debugging
    Serial.begin(115200);

    // Configure Digital Output Pins
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); // Ensure LED is off at boot

    // Configure LEDC PWM peripheral for the Buzzer
    // This allows us to generate a clean square wave for a passive piezo
    ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQ, PWM_RESOLUTION);
    ledcAttachPin(BUZZER_PIN, PWM_CHANNEL);
    ledcWrite(PWM_CHANNEL, 0); // Ensure buzzer is silent at boot

    Serial.println("=========================================");
    Serial.println(" ESP32 Soil Moisture Monitor Initialized ");
    Serial.println("=========================================");

    // Allow hardware to stabilize
    delay(1000); 
}

void loop() {
    // 1. Read the raw analog voltage from the sensor
    int rawAdcValue = analogRead(MOISTURE_PIN);

    // 2. Map the raw ADC value to a 0-100 percentage scale.
    // We invert the mapping parameters because DRY is high, WET is low.
    int moisturePercent = map(rawAdcValue, DRY_VALUE, WET_VALUE, 0, 100);

    // 3. Constrain the percentage to strictly 0-100.
    // This prevents negative numbers or values > 100% if the sensor 
    // reads slightly outside the hardcoded calibration range.
    moisturePercent = constrain(moisturePercent, 0, 100);

    // 4. Output telemetry to the Serial Monitor
    Serial.print("Raw ADC: ");
    Serial.print(rawAdcValue);
    Serial.print("\t | Moisture: ");
    Serial.print(moisturePercent);
    Serial.println("%");

    // 5. Evaluate the alert threshold
    if (moisturePercent <= ALARM_THRESHOLD_PERCENT) {
        // Condition: Soil is dangerously dry.
        // Action: Flash the LED and pulse the buzzer.

        digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
        // Set PWM duty cycle to 50% (128 out of 255) to generate sound
        ledcWrite(PWM_CHANNEL, 128); 
        delay(500); // Wait 500ms

        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
        // Set PWM duty cycle to 0% to silence buzzer
        ledcWrite(PWM_CHANNEL, 0);   
        delay(500); // Wait 500ms

    } else {
        // Condition: Soil moisture is adequate.
        // Action: Keep alerts turned off and delay before next reading.

        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
        ledcWrite(PWM_CHANNEL, 0);
        delay(1000); // Poll sensor once per second
    }
}

Comandos de compilación/flasheo/ejecución

Para compilar, subir y monitorear el código en su ESP32 DevKitC, use la CLI de PlatformIO. Abra su terminal en el directorio raíz de su proyecto (donde se encuentra platformio.ini) y ejecute los siguientes comandos.

Referencia de comandos

Acción Comando Propósito
Compilar pio run Compila el código fuente en C++ y enlaza el framework de Arduino.
Subir pio run --target upload Flashea el binario del firmware compilado en el ESP32.
Monitorear pio device monitor Abre el monitor serie para ver la salida de telemetría.

Flujo de ejecución

  1. Conecte el ESP32 DevKitC a su computadora a través del cable USB. Asegúrese de que los controladores CP210x o CH34x estén instalados si su sistema operativo no reconoce el dispositivo automáticamente.
  2. Ejecute pio run para verificar que no haya errores de sintaxis y que el entorno esté configurado correctamente.
  3. Ejecute pio run --target upload para flashear el dispositivo. Si la terminal muestra «Connecting…» y se detiene, es posible que deba mantener presionado el botón «BOOT» en el ESP32 DevKitC hasta que comience el proceso de flasheo.
  4. Ejecute pio device monitor para observar la salida serie. Debería ver inmediatamente el banner de inicialización seguido de lecturas continuas del ADC.

Validación paso a paso

Siga estos puntos de control para asegurarse de que su prototipo sea completamente funcional y esté calibrado correctamente.

  1. Comprobación de comunicación serie:
    • Acción: Abra el monitor serie después del flasheo.
    • Observación esperada: La consola imprime «ESP32 Soil Moisture Monitor Initialized» seguido de líneas de datos cada segundo.
    • Condición de aprobación: El texto es legible (sin caracteres extraños), lo que confirma que la tasa de baudios de 115200 es correcta.
  2. Línea base de aire seco (Calibración al 0%):
    • Acción: Sostenga el sensor al aire libre, sin tocar nada.
    • Observación esperada: El valor de Raw ADC se estabiliza (por ejemplo, alrededor de 3100 a 3300).
    • Condición de aprobación: Anote este número. Actualice la constante DRY_VALUE en el código para que coincida con esta lectura y vuelva a flashear el ESP32 si se desvía en más de 100 del valor predeterminado.
  3. Inmersión en agua (Calibración al 100%):
    • Acción: Sumerja el sensor capacitivo en un vaso de agua hasta la línea de seguridad marcada.
    • Observación esperada: El valor de Raw ADC cae significativamente y se estabiliza (por ejemplo, alrededor de 1400).
    • Condición de aprobación: El monitor serie muestra 100%. Actualice la constante WET_VALUE en el código y vuelva a flashear si no alcanza el 100%.
  4. Verificación de la lógica de alerta:
    • Acción: Retire lentamente el sensor del agua y séquelo por completo.
    • Observación esperada: El porcentaje de humedad disminuye. Una vez que alcanza el 30% o menos, el LED parpadea y el zumbador emite un tono de 2000 Hz.
    • Condición de aprobación: Las alertas visuales y sonoras se activan sincrónicamente exactamente cuando la humedad marca <= 30%, verificando que el umbral lógico funciona de manera segura.

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Cuál es el valor de 'border-radius' aplicado a la clase '.case-objective' y las demás clases principales?




Pregunta 2: ¿Cuál es el valor de 'border-radius' aplicado a la clase '.case-objective' y las demás clases principales?




Pregunta 3: ¿Cuál es el valor de 'border-radius' aplicado a la clase '.case-objective' y las demás clases principales?




Pregunta 4: ¿Cuál es el valor de 'border-radius' aplicado a la clase '.case-objective' y las demás clases principales?




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Pregunta 10: ¿Cuál es el valor de 'border-radius' aplicado a la clase '.case-objective' y las demás clases principales?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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Caso práctico: Monitor de red local con ESP32

Caso práctico: Monitor de red local con ESP32 — hero

Objetivo y caso de uso

Qué construirás: Un Monitor de Red Local para Técnicos de Campo independiente utilizando un ESP32 configurado como Punto de Acceso por Software (SoftAP). Este transmite una red Wi-Fi segura y localizada para servir un panel de diagnóstico en tiempo real y aislado de internet directamente a un teléfono inteligente o tableta.

Por qué es importante / Casos de uso

  • Diagnóstico independiente de la infraestructura: Permite a los técnicos conectarse directamente a los equipos en entornos sin conexión, como campos agrícolas remotos, sótanos industriales profundos o sitios de nueva construcción.
  • Registro seguro de fallas de la máquina: Se interconecta con relés de falla industriales para que el personal pueda monitorear de manera segura los estados de la máquina a través del navegador, evitando la exposición física a paneles de control de alto voltaje.
  • Interfaz hombre-máquina (HMI) aislada: Ofrece un portal de configuración altamente seguro y aislado de internet (air-gapped) al que no se puede acceder desde la internet pública, reduciendo drásticamente las superficies de ataque de ciberseguridad.
  • Monitoreo de control de acceso: Actúa como un monitor localizado y temporal para puertas de racks de servidores o puertas de seguridad, registrando instantáneamente los estados de apertura/cierre.

Resultado esperado

  • El ESP32 transmite de manera confiable una red Wi-Fi protegida por WPA2 (SSID: ESP32-FieldMonitor) con un tiempo de conexión de cliente de <2 segundos.
  • Un panel web totalmente adaptable a dispositivos móviles se carga sin internet externo, renderizando elementos de la interfaz de usuario de diagnóstico.
  • El estado del hardware en tiempo real y los registros de fallas se actualizan en el navegador del cliente con una latencia de red de <50ms.

Audiencia: Desarrolladores de IoT Industrial, Técnicos de Campo, Ingenieros de Mantenimiento; Nivel: Intermedio

Arquitectura/flujo: ESP32 (Modo SoftAP) → Transmite SSID WPA2 → El teléfono inteligente del técnico se conecta → Servidor Web ESP32 → Sirve Panel HTML/JS & Transmite datos GPIO en tiempo real.

Nota educativa de validación

Antes de publicar este caso, el contenido pasó la puerta automática de validación de Prometeo con estado PASS. Para este perfil ESP32 DevKitC, el proyecto se comprobó como proyecto PlatformIO: el validador extrajo platformio.ini y src/main.cpp, creó un proyecto temporal y ejecutó pio run contra platform = espressif32, board = esp32dev y framework = arduino. También revisó la estructura del artículo, que los comandos sean copiables con guiones ASCII, y que no aparezcan stacks no soportados como ESP-IDF directo o placas ESP32 no acotadas.

Evidencia de validación publicada

  • Resultado automático: PASS.
  • Estructura parseada: 4 apartados, 2 tablas y 2 bloques de código detectados antes de publicar.
  • Código comprobado: 1 PlatformIO config + 1 ESP32 source/pio run.
  • Catálogo soportado: el texto se contrastó contra los perfiles de dispositivo validables de Prometeo y los stacks no soportados bloquean la publicación.
  • Hallazgos del informe: sin hallazgos bloqueantes.

Esta validación confirma compatibilidad sintáctica y de herramientas para el código publicado, pero no sustituye la prueba física sobre tu placa ESP32 DevKitC exacta, tu cableado, alimentación y entorno WiFi local.

Nota educativa de seguridad

Este proyecto es un prototipo educativo, no un producto certificado. Antes de encender la configuración, verifica el esquema de pines de la revisión exacta de tu placa ULX3S, mantén las señales de E/S de la FPGA a 3.3 V, nunca conectes 5 V directamente a los pines de E/S, desconecta la alimentación antes de cambiar el cableado y utiliza fuentes externas adecuadas para cargas, motores o servos mientras compartes la tierra (ground) solo cuando el cableado lo requiera.

Diagrama de bloques conceptual

Vista de alto nivel: qué entra, qué procesa cada bloque y qué sale del sistema.

Arquitectura funcional

ESP32 (Modo SoftAP)

Transmite SSID WPA2

El teléfono inteligente del técnico se co…

Servidor Web ESP32

Sirve Panel HTML/JS & Transmite datos GPI…

Flujo conceptual de señales y responsabilidades entre bloques del dispositivo.

Ruta de validación

Código fuente

PlatformIO build

Flash

Monitor serie

Resumen conceptual de las herramientas usadas para comprobar el material publicado.

Requisitos previos

Para completar con éxito este tutorial, necesitarás:
* Conocimiento básico de programación en C++ y conceptos de GPIO de microcontroladores.
* PlatformIO IDE instalado (ya sea como una extensión de Visual Studio Code o a través de la Interfaz de Línea de Comandos).
* Conocimiento básico de conceptos de redes, específicamente Puntos de Acceso Wi-Fi (SSID, WPA2) y direccionamiento IP.
* Un navegador web en un dispositivo con Wi-Fi (teléfono inteligente, tableta o computadora portátil) para ver el panel.


Materiales

  • Microcontrolador: ESP32 DevKitC (Modelo exacto: ESP32 DevKitC V4, típicamente equipado con el módulo ESP32-WROOM-32).
  • Dispositivo de entrada: Pulsador o interruptor de contacto seco (esto simulará un relé de falla de máquina externo o contacto de puerta).
  • Indicador visual: LED de estado estándar de 5mm (ej., azul o verde).
  • Componentes pasivos: 1x resistencia de 330Ω (limitadora de corriente para el LED).
  • Prototipado: Protoboard estándar y cables puente macho a macho.
  • Conexión: Cable micro-USB (debe soportar tanto energía como transferencia de datos; los cables de solo carga fallarán al flashear el dispositivo).

(Nota: Dependiendo de tu fabricante específico de ESP32 DevKitC, es posible que necesites instalar controladores USB a UART CP210x o CH34x en tu sistema operativo para permitir que PlatformIO reconozca el dispositivo).


Configuración/Conexión

La configuración de hardware utiliza las resistencias pull-up internas del ESP32 para la entrada del contacto, minimizando la necesidad de componentes pasivos externos. Cuando el interruptor de contacto está abierto, la resistencia interna lleva el pin a HIGH (ALTO). Cuando el interruptor está cerrado, conecta el pin a Tierra (LOW o BAJO).

Tabla de cableado:

Componente Pin ESP32 DevKitC Conexión / Destino Descripción
Interruptor de contacto GPIO 18 Terminal 1 del interruptor Configurado como INPUT_PULLUP.
Interruptor de contacto GND Terminal 2 del interruptor Lleva el GPIO 18 a LOW cuando está cerrado.
LED de estado GPIO 19 Ánodo del LED (Pata larga) Configurado como OUTPUT.
LED de estado GND Cátodo del LED (Pata corta) a través de resistencia de 330Ω Completa el circuito del LED de forma segura.

Notas importantes de hardware:
1. Asegúrate de usar una resistencia de 330Ω en serie con el LED de estado para evitar extraer corriente excesiva del pin GPIO del ESP32, lo cual podría dañar el microcontrolador.
2. No conectes el interruptor de contacto a ninguna fuente de voltaje externa. Debe actuar como un «contacto seco» (un simple cierre mecánico a Tierra).


Código validado

El proyecto requiere dos archivos dentro de tu espacio de trabajo de PlatformIO. El archivo platformio.ini configura el entorno de compilación, mientras que src/main.cpp contiene la lógica de la aplicación.

Configuración de PlatformIO

Crea o sobrescribe el archivo platformio.ini en la raíz del directorio de tu proyecto con la siguiente configuración. Esto asegura que se utilicen la definición correcta de la placa y la tasa de baudios del monitor serie.

; platformio.ini
[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200

Código fuente de la aplicación

Crea o sobrescribe el archivo src/main.cpp con el siguiente código completo y compilable.

Vista pública parcial del archivo validado. El código completo se muestra a miembros y en PDF/Print.

// src/main.cpp
#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>

// Hardware Pin Definitions
#define CONTACT_PIN 18
#define STATUS_LED_PIN 19

// SoftAP Network Credentials
const char* ssid = "ESP32-FieldMonitor";
const char* password = "admin1234"; // WPA2 requires a minimum of 8 characters

// Initialize the WebServer on port 80
WebServer server(80);

// Global state variables
int currentContactState = HIGH;
int lastContactState = HIGH;

// HTML Dashboard stored in Program Memory (PROGMEM) to save RAM
const char dashboard_html[] PROGMEM = R"rawliteral(
<!DOCTYPE HTML>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <title>Field Monitor Dashboard</title>
  <style>
    body {
      font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Geneva, Verdana, sans-serif;
      text-align: center;
      background-color: #e9ecef;
      margin: 0;
      padding: 20px;
    }
    .card {
      background: white;
      max-width: 400px;
      margin: 40px auto;
      padding: 30px;
      border-radius: 12px;
      box-shadow: 0 8px 16px rgba(0,0,0,0.1);
    }
    h2 {
      color: #343a40;
      margin-top: 0;
    }
    .status-box {
      font-size: 1.8em;
      font-weight: bold;
      margin: 20px 0;
      padding: 20px;
      border-radius: 8px;
      transition: background-color 0.3s, color 0.3s;
    }
    .loading { background-color: #f8f9fa; color: #6c757d; border: 2px dashed #6c757d; }
    .closed { background-color: #d4edda; color: #155724; border: 2px solid #28a745; }
    .open { background-color: #f8d7da; color: #721c24; border: 2px solid #dc3545; }
    .footer {
      margin-top: 20px;
      font-size: 0.85em;
      color: #6c757d;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="card">
    <h2>Machine Contact Status</h2>
    <div id="contact-state" class="status-box loading">Awaiting Data...</div>
    <div class="footer">Auto-refreshing every 500ms via JSON API</div>
  </div>

  <script>
    // Asynchronous function to fetch status from the ESP32
    function fetchStatus() {
      fetch('/api/status')
        .then(response => {
          if (!response.ok) {
            throw new Error('Network response was not ok');
          }
          return response.json();
        })
        .then(data => {
          const statusDiv = document.getElementById('contact-state');
          // data.contact is 0 when closed (LOW) due to INPUT_PULLUP
          if(data.contact === 0) {
            statusDiv.innerHTML = "CONTACT CLOSED";
            statusDiv.className = "status-box closed";
          } else {
            statusDiv.innerHTML = "CONTACT OPEN";
            statusDiv.className = "status-box open";
          }
// ... continúa para miembros en el código completo validado ...

🔒 Parte del código validado es premium. Con el pase de 7 días o la suscripción mensual podrás consultar el archivo completo validado.

// src/main.cpp
#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>

// Hardware Pin Definitions
#define CONTACT_PIN 18
#define STATUS_LED_PIN 19

// SoftAP Network Credentials
const char* ssid = "ESP32-FieldMonitor";
const char* password = "admin1234"; // WPA2 requires a minimum of 8 characters

// Initialize the WebServer on port 80
WebServer server(80);

// Global state variables
int currentContactState = HIGH;
int lastContactState = HIGH;

// HTML Dashboard stored in Program Memory (PROGMEM) to save RAM
const char dashboard_html[] PROGMEM = R"rawliteral(
<!DOCTYPE HTML>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <title>Field Monitor Dashboard</title>
  <style>
    body {
      font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Geneva, Verdana, sans-serif;
      text-align: center;
      background-color: #e9ecef;
      margin: 0;
      padding: 20px;
    }
    .card {
      background: white;
      max-width: 400px;
      margin: 40px auto;
      padding: 30px;
      border-radius: 12px;
      box-shadow: 0 8px 16px rgba(0,0,0,0.1);
    }
    h2 {
      color: #343a40;
      margin-top: 0;
    }
    .status-box {
      font-size: 1.8em;
      font-weight: bold;
      margin: 20px 0;
      padding: 20px;
      border-radius: 8px;
      transition: background-color 0.3s, color 0.3s;
    }
    .loading { background-color: #f8f9fa; color: #6c757d; border: 2px dashed #6c757d; }
    .closed { background-color: #d4edda; color: #155724; border: 2px solid #28a745; }
    .open { background-color: #f8d7da; color: #721c24; border: 2px solid #dc3545; }
    .footer {
      margin-top: 20px;
      font-size: 0.85em;
      color: #6c757d;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="card">
    <h2>Machine Contact Status</h2>
    <div id="contact-state" class="status-box loading">Awaiting Data...</div>
    <div class="footer">Auto-refreshing every 500ms via JSON API</div>
  </div>

  <script>
    // Asynchronous function to fetch status from the ESP32
    function fetchStatus() {
      fetch('/api/status')
        .then(response => {
          if (!response.ok) {
            throw new Error('Network response was not ok');
          }
          return response.json();
        })
        .then(data => {
          const statusDiv = document.getElementById('contact-state');
          // data.contact is 0 when closed (LOW) due to INPUT_PULLUP
          if(data.contact === 0) {
            statusDiv.innerHTML = "CONTACT CLOSED";
            statusDiv.className = "status-box closed";
          } else {
            statusDiv.innerHTML = "CONTACT OPEN";
            statusDiv.className = "status-box open";
          }
        })
        .catch(error => {
          console.error('Error fetching status:', error);
          const statusDiv = document.getElementById('contact-state');
          statusDiv.innerHTML = "CONNECTION LOST";
          statusDiv.className = "status-box loading";
        });
    }

    // Poll the API every 500 milliseconds
    setInterval(fetchStatus, 500);

    // Initial fetch immediately on load
    window.onload = fetchStatus;
  </script>
</body>
</html>
)rawliteral";

// Route Handler: Serve the main HTML dashboard
void handleRoot() {
  server.send(200, "text/html", dashboard_html);
  Serial.println("Dashboard accessed by a client.");
}

// Route Handler: Serve the JSON API for the dashboard to consume
void handleApiStatus() {
  // Construct a simple JSON string manually
  String jsonPayload = "{\"contact\": " + String(currentContactState) + "}";
  server.send(200, "application/json", jsonPayload);
}

// Route Handler: Handle 404 Not Found
void handleNotFound() {
  server.send(404, "text/plain", "404: Not Found");
}

void setup() {
  // Initialize Serial Monitor
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // Allow serial to stabilize
  Serial.println("\n--- ESP32 Field Monitor Initialization ---");

  // Configure Hardware Pins
  pinMode(CONTACT_PIN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(STATUS_LED_PIN, OUTPUT);

  // Read initial state
  currentContactState = digitalRead(CONTACT_PIN);
  lastContactState = currentContactState;

  // Set initial LED state (ON when contact is closed/LOW)
  digitalWrite(STATUS_LED_PIN, (currentContactState == LOW) ? HIGH : LOW);

  // Configure Wi-Fi in Access Point (SoftAP) mode
  Serial.print("Configuring Access Point...");
  WiFi.softAP(ssid, password);

  IPAddress IP = WiFi.softAPIP();
  Serial.println(" Ready!");
  Serial.print("SoftAP SSID: ");
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("SoftAP IP Address: ");
  Serial.println(IP);

  // Define Web Server Routing
  server.on("/", HTTP_GET, handleRoot);
  server.on("/api/status", HTTP_GET, handleApiStatus);
  server.onNotFound(handleNotFound);

  // Start the Web Server
  server.begin();
  Serial.println("HTTP Web Server started.");
}

void loop() {
  // Handle incoming HTTP client requests
  server.handleClient();

  // Read the physical contact state
  currentContactState = digitalRead(CONTACT_PIN);

  // Detect state changes to update the LED and log to Serial
  if (currentContactState != lastContactState) {
    // Debounce delay (basic implementation)
    delay(50);
    currentContactState = digitalRead(CONTACT_PIN);

    if (currentContactState != lastContactState) {
      if (currentContactState == LOW) {
        Serial.println("EVENT: Contact CLOSED (Active).");
        digitalWrite(STATUS_LED_PIN, HIGH); // Turn LED ON
      } else {
        Serial.println("EVENT: Contact OPEN (Inactive).");
        digitalWrite(STATUS_LED_PIN, LOW);  // Turn LED OFF
      }
      lastContactState = currentContactState;
    }
  }
}


Comandos de compilación/flasheo/ejecución

Usa la CLI de PlatformIO Core para compilar, cargar y monitorear tu proyecto. Abre tu terminal en el directorio raíz del proyecto (donde se encuentra platformio.ini) y ejecuta los siguientes comandos.

Comando Propósito
pio run Compila el proyecto y verifica todas las dependencias y la sintaxis.
pio run --target upload Compila y flashea el firmware compilado al ESP32 DevKitC.
pio device monitor Abre el monitor serie para ver los registros de ejecución a 115200 baudios.

Flujo de trabajo de ejecución:
1. Conecta el ESP32 DevKitC a tu computadora a través del cable micro-USB.
2. Ejecuta pio run para asegurarte de que el código se compila sin errores de sintaxis.
3. Ejecuta pio run --target upload. (Si la carga falla al conectar, mantén presionado el botón BOOT en el ESP32 DevKitC cuando veas «Connecting…» en la terminal).
4. Ejecuta pio device monitor para observar la secuencia de inicialización y verificar la dirección IP del SoftAP.


Validación paso a paso

Sigue estos puntos de control para asegurarte de que el prototipo funcione exactamente como está previsto.

  1. Verificar la inicialización del puerto serie
    • Acción: Observa la salida de la terminal inmediatamente después de ejecutar pio device monitor o presionar el botón EN (Reinicio) en el ESP32.
    • Observación esperada: La terminal imprime «— ESP32 Field Monitor Initialization —«, seguido del SSID ESP32-FieldMonitor y la IP 192.168.4.1.
    • Condición de aprobación: El ESP32 no se bloquea ni entra en un bucle de reinicios.
  2. Verificar la transmisión SoftAP
    • Acción: Abre la configuración de Wi-Fi en un teléfono inteligente o computadora portátil.
    • Observación esperada: Una red llamada ESP32-FieldMonitor aparece en la lista de redes disponibles.
    • Condición de aprobación: Puedes conectarte a la red con éxito usando la contraseña admin1234.
  3. Verificar la carga del panel web
    • Acción: Abre un navegador web en el dispositivo conectado y navega a http://192.168.4.1.
    • Observación esperada: Se carga el «Field Monitor Dashboard» (Panel del Monitor de Campo), mostrando una tarjeta estilizada. El monitor serie registra «Dashboard accessed by a client.» (Panel accedido por un cliente).
    • Condición de aprobación: La interfaz de usuario se renderiza correctamente sin CSS roto.
  4. Verificar entrada física y salida LED
    • *Acción

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Qué microcontrolador se utiliza como Punto de Acceso por Software (SoftAP) en este proyecto?




Pregunta 2: ¿Cuál es el propósito principal del proyecto descrito?




Pregunta 3: ¿Qué tecnología de red utiliza el ESP32 para transmitir la red Wi-Fi?




Pregunta 4: ¿Qué tipo de dispositivo se utiliza típicamente para visualizar el panel de diagnóstico?




Pregunta 5: ¿Por qué es útil este sistema en campos agrícolas remotos o sótanos industriales?




Pregunta 6: ¿Qué ventaja de seguridad ofrece el registro de fallas de la máquina a través de este sistema?




Pregunta 7: ¿Qué significa que la Interfaz Hombre-Máquina (HMI) esté 'aislada' (air-gapped)?




Pregunta 8: ¿Cómo afecta el aislamiento de internet a la ciberseguridad del sistema?




Pregunta 9: ¿Con qué tipo de componentes industriales se interconecta el sistema para monitorear estados de forma segura?




Pregunta 10: ¿Cómo accede el personal al panel de diagnóstico desde su dispositivo móvil?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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Caso práctico: oscilador astable con NE555

Esquemático — Caso práctico: oscilador astable con NE555

Nivel: Básico — Construye un temporizador astable con NE555 que hace parpadear un LED a una frecuencia visible.

Objetivo y caso de uso

Vas a construir un temporizador astable simple con un NE555 alimentado con 5 V. El circuito generará una onda cuadrada repetitiva que enciende y apaga un LED continuamente.

Por qué es útil:
– Demuestra cómo un temporizador básico genera una señal de reloj sin microcontrolador.
– Es útil como indicador visual de parpadeo para alimentación o estado del sistema.
– Puede usarse como una fuente de prueba simple para comprobar herramientas de medición de frecuencia.
– Ayuda a los estudiantes a observar el comportamiento de carga y descarga del condensador en un circuito real.

Resultado esperado:
VOUT conmuta entre aproximadamente 0 V y 5 V.
– El LED parpadea a una velocidad claramente visible, alrededor de 1 Hz a 3 Hz.
– El nodo de temporización TH_TR muestra una forma de onda repetitiva de carga/descarga entre aproximadamente 1/3 VCC y 2/3 VCC.
– El período medido es cercano al valor predicho por las ecuaciones del NE555 en modo astable.
– El ciclo de trabajo es mayor que 50% para la conexión astable estándar RA/RB.

Público objetivo y nivel: Principiantes en prácticas básicas de laboratorio de electrónica.

Materiales

  • U1: CI temporizador NE555, función: núcleo de oscilador astable
  • R1: resistencia de 10 kΩ, función: resistencia de temporización RA desde VCC hasta DIS
  • R2: resistencia de 68 kΩ, función: resistencia de temporización RB desde DIS hasta TH_TR
  • C1: condensador electrolítico de 10 µF, función: condensador de temporización
  • C2: condensador de 10 nF, función: filtro de ruido de tensión de control en CV
  • C3: condensador de 100 nF, función: desacoplo de alimentación entre VCC y GND
  • R3: resistencia de 330 Ω, función: limitación de corriente del LED
  • D1: LED rojo, función: indicador visual de salida
  • V1: fuente DC de 5 V
  • B1: protoboard, función: plataforma de montaje del circuito
  • J1: cables puente, función: interconexiones

Guía de conexionado

Usa los nombres de nodo VCC, 0, DIS, TH_TR, CV, RESET y VOUT.

  • V1 se conecta entre los nodos VCC y 0.
  • U1 pin 8 (VCC) se conecta al nodo VCC.
  • U1 pin 1 (GND) se conecta al nodo 0.
  • U1 pin 4 (RESET) se conecta al nodo VCC.
  • U1 pin 3 (OUT) se conecta al nodo VOUT.
  • U1 pin 7 (DISCH) se conecta al nodo DIS.
  • U1 pin 2 (TRIG) se conecta al nodo TH_TR.
  • U1 pin 6 (THRESH) se conecta al nodo TH_TR.
  • U1 pin 5 (CTRL) se conecta al nodo CV.
  • R1 se conecta entre los nodos VCC y DIS.
  • R2 se conecta entre los nodos DIS y TH_TR.
  • C1 se conecta entre los nodos TH_TR y 0; si es electrolítico, conecta el terminal positivo a TH_TR y el negativo a 0.
  • C2 se conecta entre los nodos CV y 0.
  • C3 se conecta entre los nodos VCC y 0, colocado físicamente cerca de U1.
  • R3 se conecta entre los nodos VOUT y LED_A.
  • D1 se conecta entre los nodos LED_A y 0; conecta el ánodo a LED_A y el cátodo a 0.

Diagrama de bloques conceptual

Conceptual block diagram — NE555 NE555 astable oscillator
Lectura rápida: entradas → bloque principal → salida (actuador o medida). Resume el esquemático ASCII de la siguiente sección.

Esquemático

Practical case: astable oscillator with NE555

[ V1: 5 V DC ] --(+)--> [ VCC ]
[ V1: 5 V DC ] --(-)--> [ 0 ]

[ VCC ] --(pin8 supply)--> [ U1: NE555 astable core ] --(pin3 = VOUT)--> [ R3: 330 ohm ] --(LED_A)--> [ D1: Red LED ] --> [ 0 ]
[ VCC ] --(RESET to pin4)--> [ U1: NE555 astable core ]
[ VCC ] --(R1: 10 k ohm, RA)--> [ DIS / U1 pin7 ] --(R2: 68 k ohm, RB)--> [ TH_TR / U1 pins2+6 ] --(timing sense)--> [ U1: NE555 astable core ]
[ TH_TR / U1 pins2+6 ] --(C1: 10 uF, + to TH_TR, - to 0)--> [ 0 ]
[ U1 pin5 = CV ] --(C2: 10 nF noise filter to 0)--> [ 0 ]
[ VCC ] --(C3: 100 nF decoupling to 0, close to U1)--> [ 0 ]
[ U1 pin1 = GND ] --> [ 0 ]
Esquema Eléctrico

Diagrama eléctrico

Diagrama electrico del caso: Caso práctico: oscilador astable con NE555
Generado desde la netlist SPICE validada del caso.

🔒 Este diagrama eléctrico es premium. Con el pase de 7 días o la suscripción mensual podrás desbloquear el material didáctico completo y el pack PDF listo para imprimir.🔓 Ver planes de acceso premium

Mediciones y pruebas

  1. Inspección con la alimentación desconectada
  2. Comprueba que U1 pin 1 va a 0 y U1 pin 8 va a VCC.
  3. Verifica que U1 pin 2 y U1 pin 6 estén unidos en TH_TR.
  4. Confirma la polaridad del LED: ánodo hacia R3, cátodo hacia 0.

  5. Prueba inicial de alimentación

  6. Aplica 5 V desde V1.
  7. El LED debería empezar a parpadear inmediatamente.
  8. Si el LED permanece siempre encendido o siempre apagado, corta la alimentación y vuelve a revisar el conexionado.

  9. Medir la tensión de salida

  10. Mide VOUT con un multímetro u osciloscopio.
  11. Con un osciloscopio, espera una forma de onda similar a una cuadrada desde cerca de 0 V hasta cerca de 5 V.
  12. Con un multímetro, la lectura puede mostrar una tensión media entre esos límites, según la velocidad de parpadeo.

  13. Medir el nodo de temporización

  14. Mide TH_TR.
  15. Espera una forma de onda repetitiva del condensador que sube desde aproximadamente 1.67 V hasta 3.33 V cuando VCC = 5 V.
  16. Esto confirma los umbrales internos de 1/3 VCC y 2/3 VCC del NE555.

  17. Comprobar el nodo de tensión de control

  18. Mide CV.
  19. Espera una tensión casi estable cercana a 2/3 VCC, alrededor de 3.3 V, con un pequeño rizado.

  20. Estimar período y frecuencia

  21. Usa las ecuaciones estándar del astable:
  22. T = 0.693 x (R1 + 2R2) x C1
  23. f = 1 / T
  24. Con R1 = 10 kΩ, R2 = 68 kΩ, C1 = 10 µF:
  25. T ≈ 0.693 x (10k + 136k) x 10 µF ≈ 1.01 s
  26. f ≈ 0.99 Hz
  27. El parpadeo medido debería estar cerca de 1 parpadeo por segundo.

  28. Estimar el ciclo de trabajo

  29. Usa:
  30. tHIGH = 0.693 x (R1 + R2) x C1
  31. tLOW = 0.693 x R2 x C1
  32. Duty cycle ≈ tHIGH / T
  33. Para estos valores, el ciclo de trabajo es de aproximadamente 53%.
  34. En el osciloscopio, el tiempo en alto debería ser ligeramente mayor que el tiempo en bajo.

Netlist SPICE y simulación

Netlist SPICE de referencia (ngspice) — extractoNetlist SPICE completo (ngspice)

* Practical case: Astable oscillator with NE555
.width out=256

* Power Supply
V1 VCC 0 DC 5

* NE555 Timer IC Subcircuit Instance
* Pins: GND TRIG OUT RESET CTRL THRES DISCH VCC_PIN
XU1 0 TH_TR VOUT VCC CV TH_TR DISCH VCC NE555

* Timing Components
R1 VCC DISCH 10k
R2 DISCH TH_TR 47k
C1 TH_TR 0 10u
C2 CV 0 10n

* Output Load (LED)
R3 VOUT LED_A 330
D1 LED_A 0 DLED

* ... (truncated in public view) ...

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* Practical case: Astable oscillator with NE555
.width out=256

* Power Supply
V1 VCC 0 DC 5

* NE555 Timer IC Subcircuit Instance
* Pins: GND TRIG OUT RESET CTRL THRES DISCH VCC_PIN
XU1 0 TH_TR VOUT VCC CV TH_TR DISCH VCC NE555

* Timing Components
R1 VCC DISCH 10k
R2 DISCH TH_TR 47k
C1 TH_TR 0 10u
C2 CV 0 10n

* Output Load (LED)
R3 VOUT LED_A 330
D1 LED_A 0 DLED

* Models
.MODEL DLED D(IS=1e-19 N=1.6 RS=10 BV=5 IBV=10u)

* Behavioral NE555 Subcircuit
.SUBCKT NE555 GND TRIG OUT RESET CTRL THRES DISCH VCC_PIN
* Internal voltage divider (3 x 5k resistors)
R1 VCC_PIN CTRL 5k
R2 CTRL N1 5k
R3 N1 GND 5k

* Smooth comparators for threshold, trigger, and reset
B_COMP_TH COMP_TH GND V=0.5*(1+tanh(100*(V(THRES,GND)-V(CTRL,GND))))
B_COMP_TR COMP_TR GND V=0.5*(1+tanh(100*(V(N1,GND)-V(TRIG,GND))))
B_COMP_RST COMP_RST GND V=0.5*(1+tanh(100*(0.7-V(RESET,GND))))

* SR Latch (Integrator with positive feedback for infinite hold time)
B_LATCH GND LATCH I=V(COMP_TR,GND) - V(COMP_TH,GND) - 5*V(COMP_RST,GND) + (V(LATCH,GND)>0.5 ? 0.1 : -0.1)
C_LATCH LATCH GND 1n
R_LATCH LATCH GND 100Meg

* Latch Voltage Clamps (Clamps V(LATCH) between ~0V and ~1V)
D1 GND LATCH D_CLAMP
V_CLAMP V_CLAMP_NODE GND 1
D2 LATCH V_CLAMP_NODE D_CLAMP
.model D_CLAMP D(N=0.01 RS=1)

* Output Driver Stage
B_OUT OUT_INT GND V=V(LATCH,GND)>0.5 ? V(VCC_PIN,GND) : 0.1
R_OUT OUT_INT OUT 10

* Open-Collector Discharge Transistor (Modeled as a Switch)
B_DISCH_CTRL DISCH_CTRL GND V=V(LATCH,GND)<0.5 ? 1 : 0
S_DISCH DISCH GND DISCH_CTRL GND SW_DISCH
.model SW_DISCH SW(VT=0.5 RON=15 ROFF=100Meg)
.ENDS

* Force initial condition on timing capacitor to ensure guaranteed oscillator startup
.ic V(TH_TR)=0

* Simulation Commands
.op
.tran 1m 3
.print tran V(VOUT) V(TH_TR) V(DISCH) V(LED_A) V(CV)

Resultados de Simulación (Transitorio)

Resultados de Simulación (Transitorio)
Análisis: El análisis transitorio cubre de 0 s a 3 s. Rangos principales: v(vout) 100 mV -> 4.9 V; v(disch) 8.02 mV -> 4.71 V; v(th_tr) 0 uV -> 3.32 V.
Show raw data table (3013 rows)
Index   time            v(vout)         v(th_tr)        v(disch)        v(led_a)        v(cv)
0	0.000000e+00	4.903386e+00	0.000000e+00	4.122467e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
1	1.000000e-05	4.903386e+00	8.771053e-05	4.122482e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
2	2.000000e-05	4.903386e+00	1.754195e-04	4.122498e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
3	4.000000e-05	4.903386e+00	3.508344e-04	4.122529e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
4	8.000000e-05	4.903386e+00	7.016457e-04	4.122590e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
5	1.600000e-04	4.903386e+00	1.403195e-03	4.122713e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
6	3.200000e-04	4.903386e+00	2.805997e-03	4.122959e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
7	6.400000e-04	4.903386e+00	5.610420e-03	4.123451e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
8	1.280000e-03	4.903386e+00	1.121455e-02	4.124434e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
9	2.280000e-03	4.903386e+00	1.995841e-02	4.125968e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
10	3.280000e-03	4.903386e+00	2.868694e-02	4.127499e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
11	4.280000e-03	4.903386e+00	3.740018e-02	4.129028e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
12	5.280000e-03	4.903386e+00	4.609814e-02	4.130554e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
13	6.280000e-03	4.903386e+00	5.478085e-02	4.132077e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
14	7.280000e-03	4.903386e+00	6.344835e-02	4.133597e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
15	8.280000e-03	4.903386e+00	7.210065e-02	4.135115e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
16	9.280000e-03	4.903386e+00	8.073778e-02	4.136630e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
17	1.028000e-02	4.903386e+00	8.935978e-02	4.138143e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
18	1.128000e-02	4.903386e+00	9.796666e-02	4.139653e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
19	1.228000e-02	4.903386e+00	1.065585e-01	4.141160e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
20	1.328000e-02	4.903386e+00	1.151352e-01	4.142665e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
21	1.428000e-02	4.903386e+00	1.236969e-01	4.144166e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
22	1.528000e-02	4.903386e+00	1.322436e-01	4.145666e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
23	1.628000e-02	4.903386e+00	1.407753e-01	4.147162e+00	1.715117e+00	3.333333e+00
... (2989 more rows) ...

Errores comunes y cómo evitarlos

  1. Invertir el condensador electrolítico
  2. Error: C1 instalado con polaridad incorrecta.
  3. Solución: conecta el terminal positivo de C1 a TH_TR y el terminal negativo a 0.

  4. Colocación incorrecta de pines del NE555 en la protoboard

  5. Error: numeración de pines invertida o desplazada.
  6. Solución: identifica la muesca o el punto en el CI y cuenta los pines correctamente antes de cablear.

  7. Olvidar el desacoplo de alimentación

  8. Error: omitir C3 provoca comportamiento inestable o parpadeo irregular.
  9. Solución: coloca C3 = 100 nF directamente entre U1 pin 8 y U1 pin 1.

Solución de problemas

  • Síntoma: el LED no enciende en absoluto
  • Causa: no hay alimentación de 5 V, polaridad incorrecta del LED o camino de resistencia abierto.
  • Solución: verifica VCC, comprueba la orientación de D1 y confirma continuidad desde VOUT a través de R3 hasta D1.

  • Síntoma: el LED permanece encendido permanentemente

  • Causa: TH_TR no está conectado correctamente, error de cableado en DIS o R2 mal colocada.
  • Solución: comprueba que R2 esté entre DIS y TH_TR, y que los pines 2 y 6 estén unidos.

  • Síntoma: el LED permanece apagado permanentemente

  • Causa: RESET no está fijado a nivel alto o la salida está en cortocircuito.
  • Solución: conecta U1 pin 4 directamente a VCC e inspecciona VOUT por si hubiera una conexión accidental a masa.

  • Síntoma: la velocidad de parpadeo es demasiado rápida o demasiado lenta

  • Causa: valor incorrecto de resistencia o valor incorrecto de condensador.
  • Solución: mide R1, R2 y C1; sustituye los componentes por los valores previstos.

  • Síntoma: forma de onda irregular o ruidosa

  • Causa: malos contactos en la protoboard o ausencia de C2/C3.
  • Solución: vuelve a asentar el CI, acorta el cableado e instala los condensadores de bypass.

Posibles mejoras y extensiones

  • Añadir un control de frecuencia
  • Sustituye R2 por una combinación en serie de una resistencia fija y un potenciómetro para ajustar la velocidad de parpadeo.

  • Controlar un zumbador o un segundo indicador

  • Usa VOUT para controlar una etapa con transistor, de modo que el temporizador pueda hacer parpadear un LED más brillante o generar pulsos en un pequeño zumbador.

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Cuál es la alimentación indicada para el NE555 en este montaje astable?




Pregunta 2: ¿Qué efecto principal produce el circuito descrito?




Pregunta 3: ¿En qué rango visible de frecuencia se espera que parpadee el LED?




Pregunta 4: ¿Entre qué valores aproximados conmuta VOUT?




Pregunta 5: ¿Qué tipo de señal genera el NE555 en modo astable en este montaje?




Pregunta 6: ¿Qué se observa en el nodo TH_TR durante el funcionamiento?




Pregunta 7: ¿Entre qué niveles aproximados varía el nodo TH_TR?




Pregunta 8: Según el texto, el período medido debe ser cercano a:




Pregunta 9: En la conexión astable estándar RA/RB del NE555, el ciclo de trabajo esperado es:




Pregunta 10: ¿Para qué puede usarse este circuito además de hacer parpadear un LED?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

Sígueme:


Caso práctico: Temporizador monostable usando NE555

Prototipo de Temporizador monostable usando NE555 (Maker Style)

Nivel: Básico – Construye un circuito temporizador monostable utilizando el CI NE555 para controlar la salida de un LED durante un tiempo determinado.

Objetivo y caso de uso

En este caso práctico, construirás un multivibrador monostable (temporizador de un solo pulso) utilizando el clásico CI NE555. Un pulsador mecánico activará el circuito para iluminar un LED durante un tiempo específico y predeterminado, basado en una red resistencia-condensador (RC).

Este circuito es muy útil en aplicaciones del mundo real:
* Eliminación de rebotes (debouncing) en interruptores mecánicos y pulsadores para microcontroladores digitales.
* Creación de interruptores de luz temporizados para pasillos, escaleras o armarios.
* Generación de retardos precisos para sistemas de dispensación industriales y automatizados.
* Provisión de un pulso de ancho fijo para activadores de alarmas o lógica de control de motores.

Resultado esperado:
* El LED permanece completamente APAGADO cuando el circuito está en su estado de reposo.
* Al presionar el botón de activación (trigger), la salida pasa inmediatamente a nivel ALTO (aprox. 5 V), encendiendo el LED.
* El LED permanece iluminado durante aproximadamente 1.1 segundos antes de APAGARSE automáticamente.
* El voltaje en el condensador de temporización se cargará exponencialmente hasta 3.33 V (2/3 de VCC) antes de que la salida se reinicie a nivel BAJO.

Audiencia objetivo y nivel: Principiantes en electrónica que aprenden sobre conceptos de temporización, redes RC y el temporizador 555.

Materiales

  • V1: Fuente de alimentación de 5 V CC
  • U1: CI temporizador NE555, función: controlador monostable
  • R1: Resistencia de 10 kΩ, función: pull-up para el pin de activación (trigger)
  • R2: Resistencia de 10 kΩ, función: resistencia de temporización (RT)
  • R3: Resistencia de 330 Ω, función: limitación de corriente del LED
  • C1: Condensador electrolítico de 100 µF, función: condensador de temporización (CT)
  • C2: Condensador cerámico de 10 nF, función: estabilización del voltaje de control
  • S1: Pulsador Normalmente Abierto (NA), función: entrada de activación (trigger)
  • D1: LED rojo, función: indicador de salida

Guía de conexionado

  • V1 se conecta entre VCC y 0 (GND).
  • El Pin 1 (GND) de U1 se conecta a 0.
  • El Pin 8 (VCC) de U1 se conecta a VCC.
  • R1 se conecta entre VCC y TRIG.
  • S1 se conecta entre TRIG y 0.
  • El Pin 2 (Trigger) de U1 se conecta a TRIG.
  • R2 se conecta entre VCC y DISCH_THRES.
  • C1 se conecta entre DISCH_THRES (terminal positivo) y 0 (terminal negativo).
  • El Pin 6 (Threshold) de U1 se conecta a DISCH_THRES.
  • El Pin 7 (Discharge) de U1 se conecta a DISCH_THRES.
  • El Pin 4 (Reset) de U1 se conecta a VCC.
  • C2 se conecta entre CTRL y 0.
  • El Pin 5 (Control Voltage) de U1 se conecta a CTRL.
  • R3 se conecta entre OUT y NODE_LED.
  • D1 se conecta entre NODE_LED (ánodo) y 0 (cátodo).
  • El Pin 3 (Output) de U1 se conecta a OUT.

Diagrama de bloques conceptual

Conceptual block diagram — NE555 NE555 Timer
Lectura rápida: entradas → bloque principal → salida (actuador o medida). Resume el esquemático ASCII de la siguiente sección.

Esquemático

[ U1: NE555 Timer ]
VCC -----------------------------------------> [ Pin 8: VCC      ]
                                               [                 ]
VCC --> [ R1: 10 kΩ ] --(TRIG)----------------> [ Pin 2: Trigger  ]
                          |                    [                 ]
                     [ S1: Button ]            [                 ]
                          |                    [                 ]
                         GND                   [                 ]
                                               [                 ]
VCC --> [ R2: 10 kΩ ] --(DISCH_THRES)---------> [ Pin 6: Thres    ] --(Pin 3: OUT)--> [ R3: 330 Ω ] --> [ D1: Red LED ] --> GND
                          |                    [ Pin 7: Disch    ]
                     [ C1: 100µF ]             [                 ]
                          |                    [                 ]
                         GND                   [                 ]
                                               [                 ]
VCC -----------------------------------------> [ Pin 4: Reset    ]
                                               [                 ]
                                               [ Pin 5: Control  ] --(CTRL)--> [ C2: 10nF ] --> GND
                                               [                 ]
GND -----------------------------------------> [ Pin 1: GND      ]
Esquema Eléctrico

Diagrama eléctrico

Diagrama electrico del caso: Caso práctico: Temporizador monostable usando NE555
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Mediciones y pruebas

  1. Validación en reposo: Antes de presionar el botón, usa un multímetro para medir el voltaje en el nodo TRIG. Debería marcar 5 V debido a la resistencia pull-up. El voltaje en el nodo OUT debería ser de 0 V.
  2. Observación de la activación: Presiona S1 y comprueba que TRIG cae momentáneamente a 0 V.
  3. Comportamiento de la salida: Conecta tu multímetro u osciloscopio al nodo OUT. Presiona el botón y verifica que el voltaje salta a ~5 V, se mantiene alto y regresa a 0 V automáticamente.
  4. Curva de carga del condensador: Conecta una sonda al nodo DISCH_THRES. Observa cómo el voltaje se carga desde 0 V hasta ~3.33 V (que es 2/3 de VCC) inmediatamente después de presionar el activador. Una vez que alcanza este umbral, el voltaje debería caer bruscamente a 0 V.
  5. Verificación de la temporización: Usa un cronómetro u osciloscopio para medir la duración de ENCENDIDO. Verifica que coincida con la fórmula teórica: T = 1.1 × R2 × C1 (1.1 × 10,000 Ω × 0.0001 F ≈ 1.1 segundos).

Netlist SPICE y simulación

Netlist SPICE de referencia (ngspice) — extractoNetlist SPICE completo (ngspice)

* One-Shot Timer Using NE555
.width out=256

* Power Supply
V1 VCC 0 DC 5

* Trigger Push-Button (Modelled as a voltage-controlled switch and pulse source)
* Presses the button at t=100ms for 100ms
V_SCTRL S_CTRL 0 PULSE(0 5 100m 1m 1m 100m 5)
S1 TRIG 0 S_CTRL 0 SW1
.model SW1 SW(Vt=2.5 Ron=1 Roff=100Meg)

* Pull-up for Trigger
R1 VCC TRIG 10k

* Timing Components (10k and 100uF -> ~1.1s pulse)
R2 VCC DISCH_THRES 10k
C1 DISCH_THRES 0 100u

* Control Voltage Stabilization
* ... (truncated in public view) ...

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* One-Shot Timer Using NE555
.width out=256

* Power Supply
V1 VCC 0 DC 5

* Trigger Push-Button (Modelled as a voltage-controlled switch and pulse source)
* Presses the button at t=100ms for 100ms
V_SCTRL S_CTRL 0 PULSE(0 5 100m 1m 1m 100m 5)
S1 TRIG 0 S_CTRL 0 SW1
.model SW1 SW(Vt=2.5 Ron=1 Roff=100Meg)

* Pull-up for Trigger
R1 VCC TRIG 10k

* Timing Components (10k and 100uF -> ~1.1s pulse)
R2 VCC DISCH_THRES 10k
C1 DISCH_THRES 0 100u

* Control Voltage Stabilization
C2 CTRL 0 10n

* Output LED and Current Limiting Resistor
R3 OUT NODE_LED 330
D1 NODE_LED 0 DLED
.model DLED D(IS=1e-15 N=2.0 RS=10)

* NE555 Timer IC Instance
* Pins: 1:GND, 2:TRIG, 3:OUT, 4:RESET, 5:CTRL, 6:THRES, 7:DISCH, 8:VCC
X1 0 TRIG OUT VCC CTRL DISCH_THRES DISCH_THRES VCC NE555

* Dummy IN node to satisfy print requirements
V_IN IN TRIG 0
R_IN IN 0 1G

* Functional NE555 subcircuit (Behavioral)
.subckt NE555 GND TRIG OUT RESET CTRL THRES DISCH VCC
* Internal Voltage Divider
R1 VCC CTRL 5k
R2 CTRL N1 5k
R3 N1 GND 5k

* SR Latch Logic (Reset > Trigger > Threshold)
B1 LATCH_IN GND V= V(RESET, GND)<1.0 ? 0 : ( V(TRIG, GND)V(CTRL, GND) ? 0 : V(Q_delay, GND) ) )

* Small delay to break algebraic loops and hold state
R_delay LATCH_IN Q_delay 1k
C_delay Q_delay GND 1n
R_pd Q_delay GND 1G

* Output Stage
B2 OUT_INT GND V= V(Q_delay, GND)>0.5 ? V(VCC, GND) : 0.1
R_OUT OUT_INT OUT 10

* Discharge Transistor (Open-Collector modeled as Switch)
B3 DISCH_CTRL GND V= V(Q_delay, GND)<0.5 ? 1 : 0
R_DC DISCH_CTRL GND 1G
S1 DISCH GND DISCH_CTRL GND S_DISCH
.model S_DISCH SW(Vt=0.5 Ron=10 Roff=100Meg)
.ends

.op
.tran 1m 2s
.print tran V(IN) V(OUT) V(TRIG) V(DISCH_THRES) V(CTRL) V(NODE_LED) V(S_CTRL) V(VCC)
.end

Resultados de Simulación (Transitorio)

Resultados de Simulación (Transitorio)
Análisis: The simulation shows the trigger signal dropping low at t=100ms, which causes the output to go high (~4.9V) and the LED node voltage to rise (~1.65V). The discharge threshold voltage then charges up to ~2.74V (which is slightly below 2/3 VCC, but the output drops back low at ~895ms). The output pulse duration is approximately 795ms, which is consistent with the monostable operation of the NE555 timer.
Show raw data table (2054 rows)
Index   time            v(in)           v(out)          v(trig)         v(disch_thres)  v(ctrl)         v(node_led)     v(s_ctrl)       v(vcc)
0	0.000000e+00	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
1	1.000000e-05	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
2	2.000000e-05	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
3	4.000000e-05	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
4	8.000000e-05	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
5	1.600000e-04	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
6	3.200000e-04	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
7	6.400000e-04	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
8	1.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
9	2.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
10	3.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
11	4.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
12	5.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
13	6.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
14	7.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
15	8.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
16	9.280000e-03	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
17	1.028000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
18	1.128000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
19	1.228000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
20	1.328000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
21	1.428000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
22	1.528000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
23	1.628000e-02	4.999450e+00	1.000000e-01	4.999450e+00	4.995005e-03	3.333333e+00	1.000000e-01	0.000000e+00	5.000000e+00
... (2030 more rows) ...

Errores comunes y cómo evitarlos

  • Dejar el pin de Reset (Pin 4) flotante: Un pin de reinicio flotante puede actuar como una antena, captando ruido y causando reinicios erráticos del temporizador. Conecta siempre el Pin 4 a VCC cuando no utilices activamente la funcionalidad de reinicio.
  • Invertir la polaridad del condensador electrolítico: Colocar C1 al revés evitará que se cargue correctamente, alterará la temporización y podría dañar el condensador. Asegúrate siempre de que la franja negativa esté conectada a 0 (GND).
  • Omitir la resistencia pull-up en el activador: Si se omite R1, el Pin 2 quedará flotante, lo que hará que el temporizador 555 se active aleatoriamente debido al ruido eléctrico ambiental. Asegúrate de que R1 esté en su lugar para mantener el pin sólidamente en estado ALTO durante el reposo.

Solución de problemas

  • Síntoma: El LED permanece ENCENDIDO indefinidamente.
    • Causa: El pin de activación (TRIG) se mantiene en BAJO continuamente, ya sea porque el pulsador está atascado o mal conectado, o porque el pulso de activación es más largo que la temporización RC establecida.
    • Solución: Desconecta el botón temporalmente para comprobar si el LED se apaga. Asegúrate de que S1 esté cableado correctamente y que solo tire de TRIG a tierra brevemente.
  • Síntoma: El LED nunca se enciende al presionar el botón.
    • Causa: El Pin 4 (Reset) está conectado incorrectamente a tierra, el LED está insertado al revés o el CI NE555 carece de alimentación.
    • Solución: Verifica que VCC sea de 5 V, que el Pin 4 esté conectado a VCC y comprueba la orientación de D1 (ánodo hacia R3, cátodo a tierra).
  • Síntoma: La duración del temporizador es mucho más corta o más larga que 1.1 segundos.
    • Causa: Uso de un condensador electrolítico defectuoso o con fugas, o sustitución por valores incorrectos para R2 o C1.
    • Solución: Comprueba los códigos de los componentes. Recuerda que los condensadores electrolíticos a menudo tienen una tolerancia amplia (±20%). Mide R2 con un multímetro para confirmar que es de 10 kΩ.
  • Síntoma: El circuito se reactiva continuamente por sí solo.
    • Causa: Falta el condensador de desacoplo en el pin de voltaje de control, lo que permite que el ruido interno cruce los umbrales comparativos.
    • Solución: Asegúrate de que el condensador de 10 nF (C2) esté conectado firmemente entre el Pin 5 y tierra para estabilizar el divisor de voltaje interno.

Posibles mejoras y extensiones

  • Temporizador ajustable: Reemplaza R2 por una resistencia fija de 1 kΩ en serie con un potenciómetro de 100 kΩ. Esta modificación te permite ajustar manualmente la duración de la temporización desde aproximadamente 0.1 segundos hasta 11 segundos.
  • Control de carga de alta potencia: Reemplaza el LED y la resistencia limitadora de corriente por un transistor NPN o un MOSFET de canal N en el nodo OUT para accionar cargas más pesadas, como un relé de 5 V, un motor de CC o una lámpara de alto brillo.

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Cuál es el objetivo principal del circuito descrito en el artículo?




Pregunta 2: ¿Qué circuito integrado se utiliza como temporizador principal en este proyecto?




Pregunta 3: ¿Qué componentes determinan el tiempo específico que el LED permanece encendido?




Pregunta 4: ¿Cuál es el estado del LED cuando el circuito se encuentra en su estado de reposo?




Pregunta 5: ¿Cómo se activa el circuito para encender el LED?




Pregunta 6: ¿Qué sucede con la salida del circuito al presionar el botón de activación (trigger)?




Pregunta 7: ¿Cuál de las siguientes es una aplicación en el mundo real para este circuito?




Pregunta 8: ¿En qué tipo de iluminación doméstica es útil este circuito temporizador?




Pregunta 9: ¿Qué tipo de señal proporciona este circuito para activadores de alarmas o lógica de control de motores?




Pregunta 10: ¿Qué significa que el multivibrador sea 'monostable'?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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