ADR-002: Selección del módulo sensor combinado AHT21+ENS160

Fecha: 2026-06-10 (actualizado 2026-06-14) Estado: Aceptado

Contexto

El sistema requiere medición de cuatro variables ambientales: temperatura, humedad relativa, CO₂ equivalente (eCO₂) y compuestos orgánicos volátiles totales (TVOC). Se necesita un módulo sensor compatible con ESP32-S3, de bajo consumo, comunicación I²C, y que minimice la complejidad de integración.

Decisión

Usar el módulo combinado que integra el sensor de temperatura y humedad AHT21 junto con el sensor de calidad del aire ENS160 en una misma placa.

Motivos

1. Integración dual en un solo módulo: Proporciona las cuatro variables requeridas en una única placa, reduciendo puntos de fallo.
2. ENS160 con baseline automática: Implementa algoritmos de compensación y auto-calibración de línea base.
3. AHT21 de alto rendimiento: Precisión de ±0.3 °C en temperatura y ±2 % en humedad relativa.
4. Bus I²C compartido: Ambos sensores operan en el mismo bus con direcciones distintas (AHT21: 0x38, ENS160: 0x53).
5. Librería DFRobot para ENS160: Librería estable para el ENS160 (DFRobot_ENS160).

Consecuencias

• El firmware debe inicializar ambos sensores secuencialmente en el mismo bus I²C.
• El ENS160 requiere un período de burn-in de 48 horas continuas la primera vez.
• La temperatura del AHT21 se usa para compensación del ENS160 vía setTempAndHum().
• El AHT21 tiene implementación personalizada en el firmware (sin librería externa), lo que permite mayor control pero requiere mantenimiento.

Alternativas descartadas

• DHT22 + CCS811: El CCS811 requiere calentamiento prolongado y sufre deriva.
• BME680: No reporta eCO₂ ni TVOC como valores separados.
• SHT31 + SGP30: Coste combinado mayor y ocupa más espacio.
• SCD30 (NDIR): Costoso (~30 USD) y consumo elevado.

Detalle técnico

Direcciones I²C

Sensor	Dirección I²C	Implementación
AHT21	0x38	Personalizada (aht_sensor.cpp)
ENS160	0x53	DFRobot (ens160_sensor.cpp)

Lectura de sensores

• El AHT21 se lee directamente mediante protocolo I²C personalizado
• El ENS160 usa la librería DFRobot_ENS160_I2C
• La compensación de temperatura/humedad se actualiza en cada lectura del ENS160

Estructura de datos

// Lectura AHT21
struct SensorReading {
  float temperature;
  float humidity;
  bool valid;
};

// Lectura ENS160
struct EnsReading {
  uint16_t aqi;
  uint16_t eco2;
  uint16_t tvoc;
  bool valid;
};

Referencias

• Implementación: firmware/src/aht_sensor.cpp, firmware/src/ens160_sensor.cpp
• Ver también: ADR-001 (placa ESP32-S3)