Las señales Wi-Fi modernas pueden hacer bastante más que transferir datos. Estas ondas de radio se pueden analizar con la información de estado del canal (CSI, por su sigla en inglés) para detectar movimiento, estimar la ubicación, seguir actividad e incluso captar señales fisiológicas.
Al extraer datos finos de amplitud y fase a través de múltiples subportadoras, la CSI puede detectar personas, incluso a través de algunas obstrucciones; estimar su distancia y posición aproximada respecto de un router; seguir su movimiento; reconocer actividades y caídas; y monitorear signos vitales como la frecuencia respiratoria. Eso convierte una infraestructura Wi-Fi corriente en una plataforma de sensado sin contacto para monitoreo interior, seguridad, salud y navegación.
¿Qué hace exactamente este medidor?
El diseño se centra en esa capacidad y usa un circuito autónomo mínimo basado en el ESP32-S3. La información de CSI y de intensidad de señal se muestra en tiempo real en una pantalla OLED, con opción de una pantalla LCD SPI a color. Cuatro interruptores y un potenciómetro entregan la selección de menú y el control. El ESP32-S3 se puede programar a través de almohadillas soldadas de USB-C en la placa, o quedar preprogramado con un dispositivo de programación dedicado antes de montarse en el circuito impreso.
El hardware está diseñado para alojar el ESP32-S3 directamente como componente de montaje superficial. La placa incluye huellas para pantallas y módulos de disponibilidad común, así que la pantalla se puede cambiar sin rediseñar el circuito impreso. El ruteo interno viene preconfigurado para admitir tanto una OLED como una LCD SPI a color. El dispositivo también permite navegación en interiores, entregando distancia y posición aproximada en tiempo real respecto de un punto de acceso, junto con escaneo continuo de redes y monitoreo pasivo.
Circuito y funcionamiento
La alimentación llega por el conector de almohadillas USB-C, que entrega 5 voltios al AMS1117, un regulador de baja caída de 3,3 voltios y 1 amperio (IC1). El ESP32-S3-WROOM (IC2) es el controlador principal y se encarga de la conectividad Wi-Fi, el procesamiento de CSI y el control de la pantalla y la interfaz de usuario.
El regulador genera una alimentación estable de 3,3 voltios para el ESP32-S3 y el resto de las secciones. Los condensadores C1 a C4 filtran y desacoplan la alimentación, y van ubicados cerca del regulador y del ESP32-S3 para una operación estable. El ESP32-S3 y la pantalla juntos consumen menos de 800 miliamperios cuando el microcontrolador opera en modo punto de acceso o estación, lo que deja un margen aproximado de 200 miliamperios.
El conector USB-C también aporta las conexiones D− y D+ a IO19 e IO20 del ESP32-S3, para programación y depuración. Un interruptor de control de arranque (SW1) conecta IO0 a tierra para seleccionar el modo de programación.
La placa admite dos opciones de pantalla. Una OLED SSD1306 de 128×64 (U2) se conecta por interfaz I²C mediante SDA y SCL, mientras que una pantalla TFT a color GC9A01 usa la interfaz SPI a través de las señales DIN, CLK, CS, DC, RST y BLK. El potenciómetro de 50 kiloohmios va conectado a IO5 y entrega una entrada analógica para control del usuario. Cuatro pulsadores táctiles, SW2 a SW5, se conectan a IO13, IO14, IO35 e IO36 respectivamente, y sirven para seleccionar y navegar el menú.
Durante la operación, el ESP32-S3 recibe señales Wi-Fi, adquiere y procesa los datos de CSI, y muestra la información de señal, sensado o ubicación en la pantalla seleccionada.
Diseño del circuito impreso
La placa es circular y compacta, con la pantalla y los controles de interfaz en la cara superior para acceder con facilidad. El resto de los componentes, incluido el módulo ESP32-S3 y el potenciómetro de 50 kiloohmios, van montados en la cara inferior. Esa disposición permite girar el dispositivo con el pulgar mientras se operan los controles con la misma mano.
La placa admite tanto la OLED SSD1306 como la TFT a color GC9A01, de modo que se puede montar cualquiera de las dos sin rediseñar el circuito impreso.
Software y código
El software se desarrolló para el ESP32-S3 usando el entorno y el marco de trabajo de Arduino. El programa usa la biblioteca WiFi.h para la conectividad, ESPmDNS.h para la resolución de nombres en la red y ArduinoOTA.h para actualizaciones de firmware por aire.
Admite dos opciones de pantalla: la OLED SSD1306 de 128×64 por I²C mediante la biblioteca U8g2lib.h, y la TFT a color GC9A01 por SPI mediante TFT\_eSPI.h. La compilación condicional con USE_OLED o USE_TFT permite elegir una u otra en tiempo de compilación. El nombre y la contraseña de la red Wi-Fi se definen en la sección de configuración y los usa el ESP32-S3 para establecer la conexión.
El código también define los pines de entrada y salida de la interfaz según el diagrama del circuito. Tras el arranque, el ESP32-S3 inicializa la pantalla seleccionada, se conecta a la red Wi-Fi y ejecuta las funciones de sensado y procesamiento de señal requeridas. La biblioteca de actualización por aire permite actualizar el firmware de forma inalámbrica, sin conexión física al dispositivo.
¿Qué tan preciso resultó en las pruebas?
Una vez montados todos los componentes, se puede conectar una batería a las almohadillas del conector correspondiente para alimentar el dispositivo. La OLED muestra al principio el mensaje de intento de conexión mientras el ESP32-S3 establece el enlace Wi-Fi. Establecida la conexión, aparece la interfaz principal con el menú de funciones disponibles.
Los botones de subir y bajar navegan el menú. El dispositivo ofrece opciones para ver el reporte de CSI, escanear redes cercanas, medir la distancia aproximada a un punto de acceso seleccionado y realizar análisis de Wi-Fi.
Durante las pruebas, la OLED SSD1306 mostró correctamente el estado de la conexión, las opciones de menú, las redes detectadas, los valores de RSSI y la distancia estimada. Un RSSI de -35 dBm correspondió a una distancia indicada de aproximadamente 0,6 metros en la configuración de prueba.
Los cuatro pulsadores se probaron para navegar y seleccionar en el menú, mientras el potenciómetro entregaba entrada adicional. Estas pruebas confirmaron el funcionamiento de la placa ensamblada, la pantalla OLED, los controles de usuario, la conectividad Wi-Fi y las funciones de sensado.
Qué considerar antes de replicarlo en Chile
Los componentes centrales están todos en el catálogo habitual de distribuidores locales de electrónica: módulo ESP32-S3-WROOM, regulador AMS1117 de 3,3 voltios, pantalla OLED SSD1306 de 128×64 y potenciómetro de 50 kiloohmios. La pieza que suele faltar es la GC9A01 redonda, que se consigue con más facilidad importada.
El punto crítico del diseño es el consumo: con menos de 800 miliamperios en modo activo y un margen de apenas 200, cualquier pantalla adicional o periférico que se sume obliga a revisar el regulador antes de encender. Y conviene tener claro el límite de la técnica: la CSI entrega distancia y posición aproximada respecto de un punto de acceso, no coordenadas exactas dentro de una casa.
