Sistema de Ventilación Inteligente para Sótanos: Control de Humedad con Arduino

Componentes y suministros

Componente	Descripción	Cantidad
Arduino Nano R3	Controlador principal.	1
Expansor IO	Interfaz I2C para sensores y actuadores.	1
Paquete Expansor IO	Incluye módulos necesarios.	1

Aplicaciones y servicios

• Arduino IDE

Sobre el proyecto

Características

• Sensores temperatura/humedad interior y exterior (1-Wire).
• Control inteligente de ventiladores comparando humedad absoluta.
• Reduce humedad en sótanos/espacios bajo forjado.
• Previene moho y hongos.
• Ventilación inteligente ahorra energía.

Lista completa de materiales

• Expansor IO + 1-Wire a I2C
• Arduino Nano
• Relé 1 canal 5V DC
• 2x Sensor humedad SHT10
• Pantalla OLED I2C SSD1306 128x64
• 2x Ventiladores 110V 172x150x38mm 0.34A 2400 RPM
• Caja estanca 158x90x65mm
• Prensacables IP68 PG7 y PG9
• 2x Jack RJ11 Keystone + cajas
• Cable RJ11 4C4P 50ft (x2) + 6"
• Cable 110V 100ft
• Enchufe AC
• Cable header 2.54mm
• Fuente 12VDC 1A

Diagrama de cableado

Pantalla OLED

Muestra temperatura, humedad relativa/absoluta interior/exterior, estado ventilador y versión.

¿Por qué usar Expansor IO?

• Diseño más simple, componentes estándar.
• Sin drivers 1-Wire, relé, OLED, fuentes que escribir.
• Ahorra espacio en Arduino (solo 6106 bytes, 19%).
• Código en menos de un día.
• Cableado fácil con cable telefónico RJ11 estándar.
• Sin problemas de longitud de cable de sensores.
• Más barato que sistemas comerciales.
• Fácil adaptación a necesidades individuales.
• Fuente de alimentación única.

Construcción del sistema

1. Conecta Arduino Nano al Expansor IO y programa con el código adjunto. El header de 6 pines es puerto serie debug (no necesario en instalación final).
2. Cambia la dirección ONEWIRE_TO_I2C_ROM a la de tu módulo 1-Wire a I2C.
3. Conecta ventiladores a 110VAC.
4. Perfora caja para prensacables PG7 (12V entrada) y PG9 (sensores/ventiladores).
5. Instala ventiladores en rejilla de extracción (hacia fuera). Asegura rejillas de entrada abiertas en lado opuesto.
6. Pasa cable sensor exterior por acceso existente, alejado de obstáculos. Verifica lecturas con partes meteorológicos locales.
7. Conecta sensores a jacks keystone y monta en interior (ubicación central o zona crítica).
8. Une cables RJ11 50ft a sensores y lleva a punto de acceso para caja de control.
9. Ensambla todo en caja estanca con cinta doble cara y espuma. Prueba desconectando Arduino del expansor y controlando relé manualmente desde PC.

Actualización 20/03/2019

Tras meses funcionando en videosanitario, bajó humedad relativa de >95% (fuga calentador) a <50%. Sistema robusto.

Cambio a pantalla SH1106 1.3" (más legible). Cambio trivial en código: ST10 → ST13.

Actualización 12/09/2019

Versión 1.1: solucionado arranque en frío con OLED en blanco. Sigue ventilando el videosanitario.

Código: Sistema Ventilación Sótano/Video Sanitario v1.1

/* IO Expander * Basement/Crawlspace Ventilation System v1.1 */
#include <math.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <avr/wdt.h>
#include "IOExpander.h"

#define FAHRENHEIT
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM "i4s71"
#define INIT_OLED "st13;si;sc;sd"
#define HUMIDITY_SENSOR_INSIDE "s6t1"
#define HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE "s8t1"
#define FAN_ON "r1o"
#define FAN_OFF "r1f"
#define ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON 1.0
#define ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF 0.5
#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON 88
#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF 90
#define MINIMUM_TEMPERATURE 15
#define FAN_ON_TIME (20*60*1000L)
#define FAN_OFF_TIME (20*60*1000L)
#define SERIAL_TIMEOUT 5000

struct HS { float temp; float relative; float absolute; bool error; };

int led = 13;
bool init_oled = true;
long ontime, offtime;

#ifdef FAHRENHEIT
#define C2F(temp) CelsiusToFahrenheit(temp)
float CelsiusToFahrenheit(float celsius) { return ((celsius*9)/5)+32; }
#else
#define C2F(temp) (temp)
#endif

void SerialPrint(const char* str, float decimal, char error) {
  Serial.print(str);
  if (error) Serial.print(F("NA")); else Serial.print(decimal, 1);
}

float AbsoluteHumidity(float temp, float relative) {
  // Fórmula Buck (1981)
  return (6.1121 * pow(2.718281828, (17.67 * temp) / (temp + 243.5)) * relative * 18.01534) / ((273.15 + temp) * 8.21447215);
}

void ReadHumiditySensor(HS* hs) {
  SerialCmd("sr");
  if (SerialReadFloat(&hs->temp) && SerialReadFloat(&hs->relative)) {
    hs->absolute = AbsoluteHumidity(hs->temp, hs->relative);
    hs->error = false;
  } else hs->error = true;
  SerialReadUntilDone();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(led, OUTPUT);
  wdt_enable(WDTO_8S);
  offtime = millis() - FAN_OFF_TIME;
}

void loop() {
  HS inside, outside;
  static bool fan = false, cycle = false;
  static long last_time = -(60L * 1000L);

  Serial.println();
  if (SerialReadUntilDone()) {
    if (millis() - last_time > 60L * 1000L) {
      if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_INSIDE)) ReadHumiditySensor(&inside);
      if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE)) ReadHumiditySensor(&outside);

      if (inside.error || outside.error) fan = false;
      else {
        if (fan) {
          if (outside.relative >= OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF || inside.absolute - outside.absolute <= ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF)
            cycle = fan = false;
          else {
            if (cycle && outside.temp <= MINIMUM_TEMPERATURE && millis() - ontime > FAN_ON_TIME) fan = false;
          }
          if (!fan) offtime = millis();
        } else {
          if (outside.relative <= OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON && inside.absolute - outside.absolute >= ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON)
            cycle = fan = true;
          if (cycle && outside.temp <= MINIMUM_TEMPERATURE)
            fan = (millis() - offtime > FAN_OFF_TIME) ? true : false;
          if (fan) ontime = millis();
        }
      }

      if (fan) SerialCmdDone(FAN_ON); else SerialCmdDone(FAN_OFF);

      if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM)) {
        if (init_oled) { SerialCmdDone(INIT_OLED); init_oled = false; }
        // Comandos de dibujo en OLED (omitidos por brevedad)
        SerialPrint("sf1;sa1;sd70,12,\"\"", C2F(inside.temp), inside.error);
        SerialPrint("\";sd70,30,\"\"", inside.relative, inside.error);
        SerialPrint("\";sd70,48,\"\"", inside.absolute, inside.error);
        SerialPrint("\";sd127,12,\"\"", C2F(outside.temp), outside.error);
        SerialPrint("\";sd127,30,\"\"", outside.relative, outside.error);
        SerialPrint("\";sd127,48,\"\"", outside.absolute, outside.error);
        Serial.print("\";");
        Serial.print("sf0;sa0;sd0,0,\"\"");
        if (fan) Serial.print("FAN"); else Serial.print("v1.1");
        Serial.println("\";sd");
        SerialReadUntilDone();
      } else init_oled = true;
      last_time = millis();
    }
    delay(1000);
  } else {
    digitalWrite(led, HIGH); delay(500);
    digitalWrite(led, LOW); delay(500);
    init_oled = true;
  }
  wdt_reset();
}

Esquemático