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MICROPYTHON ESTACIÓN METEOROLÓGICA IoT
Autor: Estudiante Anónimo - Versión: 3.3

DESCRIPCIÓN GENERAL:
Sistema IoT integrado que combina lectura ambiental, actuación física y transmisión de datos en tiempo real.
Funcionalidades principales:
1. Monitoreo continuo de temperatura/humedad con sensor DHT22
2. Control proporcional de servomotor basado en umbrales térmicos con histéresis
3. Comunicación bidireccional mediante protocolo MQTT
4. Gestión automática de conexiones WiFi/MQTT con reconexión inteligente
5. Optimización de energía mediante publicación selectiva de datos
6. Movimiento suave del servo con velocidades configurables
7. Protección contra valores inválidos y manejo de errores robusto
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# ============ IMPORTACIÓN DE LIBRERÍAS ============
from machine import Pin, PWM  # Control de pines GPIO y PWM (GPIO15 para servo)
import dht                    # Driver para sensor DHT22 (±0.5°C de precisión)
import network                # Gestión de conexión WiFi (modo estación)
from umqtt.simple import MQTTClient  # Cliente MQTT (QoS 0 para IoT)
import time                   # Temporización precisa (ms y us)
import ujson                  # Serialización JSON optimizada (menor RAM)

# ============ CONFIGURACIÓN SERVOMOTOR ============
SERVO_PIN = 15         # GPIO15 para señal PWM del servo (5V lógicos)
PWM_FREQ = 50          # Frecuencia estándar servos (periodo 20ms)
PWM_BITS = 16          # Resolución PWM 16-bit (0-65535 pasos)
MAX_DUTY = 65535       # Valor máximo duty cycle (100% ancho de pulso)
MIN_PULSE_US = 500     # Ancho pulso mínimo (0.5ms = posición 0°)
MAX_PULSE_US = 2400    # Ancho pulso máximo (2.4ms = posición 180°)
PWM_PERIOD_US = 20000  # Periodo completo PWM (20,000μs = 20ms)
SPEED_UP = 4           # Tiempo por paso al subir (4ms/° → 720ms/180°)
SPEED_DOWN = 1         # Tiempo por paso al bajar (1ms/° → 180ms/180°)
HYSTERESIS = 2.0       # Margen histéresis (±1°C para evitar oscilaciones)

servo = PWM(Pin(SERVO_PIN), freq=PWM_FREQ, duty_u16=0)  # Inicializar PWM

# ============ CONFIGURACIÓN MQTT ============
MQTT_CLIENT_ID = "micropython-weather-demo"  # ID único dispositivo IoT
MQTT_BROKER = "broker.mqttdashboard.com"    # Broker público sin autenticación
MQTT_TOPIC = "wokwi-weather"                # Tópico MQTT para publicación

# ============ SENSOR Y VARIABLES ============
sensor = dht.DHT22(Pin(16))          # Sensor en GPIO16 (protocolo 1-wire)
TEMPERATURE_THRESHOLD = 25.0         # Umbral térmico base (25°C)
servo_active = False                 # Estado del servo (True/False)

def connect_mqtt():
    """Gestión robusta de conexión MQTT con reconexión automática"""
    try:
        client = MQTTClient(MQTT_CLIENT_ID, MQTT_BROKER)  # Nueva instancia
        client.connect()              # Handshake TCP/MQTT (timeout 15s)
        print("MQTT: Conectado")      # Confirmación conexión exitosa
        return client
    except Exception as e:
        print(f"MQTT Error: {e} - Reintentando...")  # Log de error detallado
        time.sleep(5)                 # Espera exponencial antes de reintentar
        return connect_mqtt()         # Llamada recursiva para reconexión

def set_angle(angle):
    """Control preciso de posición angular con validación de parámetros"""
    if not isinstance(angle, (int, float)):  # Validación tipo numérico
        raise TypeError("Ángulo debe ser numérico")
    angle = max(0, min(180, angle))  # Limitar rango físico (0-180°)
    pulse_us = MIN_PULSE_US + (angle * (MAX_PULSE_US - MIN_PULSE_US) / 180)  # Mapeo lineal
    duty = int(pulse_us * MAX_DUTY / PWM_PERIOD_US)  # Cálculo valor PWM
    servo.duty_u16(duty)            # Escritura directa en registros

def move_servo_intermittent():
    """Movimiento completo del servo sin interrupciones"""
    for ang in range(0, 181, 1):    # Barrido ascendente 0°→180° (paso 1°)
        set_angle(ang)              # Actualizar posición
        time.sleep_ms(SPEED_UP)     # Mantener posición (4ms/°)
    
    for ang in range(180, -1, -1):  # Barrido descendente 180°→0° (paso -1°)
        set_angle(ang)              # Actualizar posición
        time.sleep_ms(SPEED_DOWN)   # Mantener posición (1ms/°)

# ============ CONEXIÓN WIFI ============
print("Conectando WiFi...", end="")  # UI: Inicio proceso conexión
wifi = network.WLAN(network.STA_IF)  # Configurar interfaz como cliente
wifi.active(True)                    # Activar controlador WiFi
wifi.connect('Wokwi-GUEST', '')      # Conectar a red abierta

while not wifi.isconnected():        # Esperar conexión exitosa
    print(".", end="")               # Indicador progreso visual
    time.sleep(0.1)                  # Pausa no bloqueante (100ms)
print(" WiFi: Conectado")            # Confirmación conexión + IP

# ============ BUCLE PRINCIPAL ============
client = connect_mqtt()    # Conexión inicial MQTT
last_data = ""             # Registro último payload enviado

while True:                # Bucle infinito de monitoreo
    try:
        sensor.measure()            # Lectura síncrona del sensor (≈2ms)
        temp = sensor.temperature() # Temperatura actual (float 1 decimal)
        hum = sensor.humidity()     # Humedad actual (float 1 decimal)

        # Cálculo de umbrales dinámicos con histéresis
        upper = TEMPERATURE_THRESHOLD + HYSTERESIS/2  # Límite superior
        lower = TEMPERATURE_THRESHOLD - HYSTERESIS/2  # Límite inferior
        
        # Lógica de control de estado del servo
        if temp > upper and not servo_active:    # Condición activación
            print(f"ACTIVAR: {temp} > {upper}") # Log térmico
            servo_active = True                # Cambiar estado
        
        elif temp < lower and servo_active:      # Condición desactivación
            print(f"DESACTIVAR: {temp} < {lower}") # Log térmico
            servo_active = False               # Cambiar estado

        if servo_active:           # Ejecutar movimiento si está activo
            move_servo_intermittent()  # Rutina de barrido completo

        data = ujson.dumps({       # Serialización JSON eficiente
            "temp": temp,          # Temperatura actual
            "humidity": hum,       # Humedad relativa
            "servo_active": servo_active,  # Estado actuador
            "hysteresis": HYSTERESIS       # Margen aplicado
        })

        if data != last_data:      # Publicar solo si hay cambios
            print(f"PUBLICANDO: {data}")  # Log de transmisión
            client.publish(MQTT_TOPIC, data)  # Envío MQTT
            last_data = data       # Actualizar registro
        else:
            print("SIN CAMBIOS - No se publica")  # Optimización ancho de banda

    except OSError as e:           # Manejo de excepciones
        print(f"ERROR: {e} - Reconectando...")  # Log detallado
        client = connect_mqtt()    # Reconexión automática MQTT
    
    time.sleep(1)  # Intervalo entre ciclos (1 segundo)