La Guía Definitiva del ADC en ESP32: Lectura Analógica, Calibración y Trucos de Precisión

¡Hola equipo! Bienvenidos a una nueva clase maestra en Ingtelecto Pro. Hoy vamos a atacar uno de los temas más incomprendidos y criticados del ESP32: su Convertidor Analógico a Digital (ADC).

Si vienes del mundo Arduino UNO, estarás acostumbrado a que analogRead() sea perfecto y lineal. Pero cuando pasas al ESP32, te encuentras con lecturas ruidosas, valores que no llegan a cero y errores de medición. Muchos principiantes culpan a la placa, pero la realidad es que el ADC del ESP32 es una bestia compleja que necesita ser "domada".

En este artículo no solo vamos a leer un potenciómetro. Vamos a entender la arquitectura interna SAR, aprenderemos a usar la calibración de fábrica Vref oculta en el chip, y diseñaremos circuitos para leer voltajes superiores a 3.3V (como baterías de 12V). ¡Saca tu multímetro, que empezamos! ⚡📉

Fundamentos: Arquitectura SAR y Resolución

Antes de tirar código, hay que entender el hardware.

El Mapa de Pines: ADC1 vs ADC2 (El conflicto WiFi)

Este es el error #1 que hace que los proyectos de IoT fallen. El ESP32 tiene dos unidades ADC, pero no son iguales.

ADC1 (El Seguro)

Consta de 8 canales. Está totalmente dedicado a tus sensores. Es el que debes usar siempre.

• GPIO 32 (ADC1_CH4)
• GPIO 33 (ADC1_CH5)
• GPIO 34 (ADC1_CH6) - Solo entrada
• GPIO 35 (ADC1_CH7) - Solo entrada
• GPIO 36 (VP) - Solo entrada
• GPIO 39 (VN) - Solo entrada

ADC2 (El Restringido)

Consta de 10 canales. El problema es que el controlador del WiFi y Bluetooth usa internamente este ADC para calibrar la radiofrecuencia.

Atenuación: El concepto de los Decibelios (dB)

Aquí es donde la gente se confunde. El ADC interno del ESP32 en realidad solo puede medir voltajes entre 0V y 1.1V.
¿Cómo es que medimos 3.3V entonces? Porque el chip tiene unos atenuadores (divisores de voltaje) internos programables.

Podemos configurar la "Atenuación" para cambiar el rango de lectura:

Nota: Aunque decimos 3.3V, muchos chips ESP32 se saturan (llegan a 4095) alrededor de los 3.1V o 3.2V debido a la no-linealidad.

El Problema de la No-Linealidad 📉

El ADC del ESP32 no es una línea recta perfecta. Tiene una "curva en forma de S".

1. Zona Muerta Inferior: Por debajo de 100mV (0.1V), el ESP32 probablemente leerá 0. No sirve para medir milivoltios muy bajos.
2. Zona Lineal (Sweet Spot): Entre 0.2V y 2.5V el comportamiento es excelente.
3. Zona de Saturación Superior: Por encima de 3.1V, el valor se dispara a 4095 y ya no distingue cambios.

¿Cómo lo solucionamos?
Si necesitas precisión absoluta, usa la función calibrada que veremos a continuación o usa un ADC externo como el ADS1115. Para el 90% de los proyectos, la calibración por software es suficiente.

La Solución Profesional: analogReadMilliVolts()

Olvídate de hacer la regla de tres manual: float voltaje = lectura * (3.3 / 4095.0). Eso es para principiantes y asume que tu regulador es perfecto (que nunca lo es).

El SDK de Espressif incluye una función que lee la calibración de fábrica quemada en los eFuses del chip (Vref) y te devuelve el valor corregido directamente en milivoltios.

// CÓDIGO PRO: Lectura Calibrada en mV
const int sensorPin = 34; // Pin ADC1
void setup() {

Serial.begin(115200);
// Configuración explícita de la atenuación

// 11db nos permite leer hasta ~3.1V

analogSetAttenuation(ADC_11db);

}
void loop() {

// 1. Lectura RAW (Cruda 0-4095)

int rawValue = analogRead(sensorPin);
// 2. Lectura CALIBRADA (Devuelve milivoltios reales)

// Esta función usa la corrección Vref interna del chip

uint32_t milivoltios = analogReadMilliVolts(sensorPin);
Serial.printf("Raw: %d \t Voltaje Real: %d mV \n", rawValue, milivoltios);
delay(500);

}

Cómo medir voltajes mayores a 3.3V (Divisor de Tensión) 🔋

¿Quieres medir la batería de 12V de tu robot o un sensor industrial de 5V? No conectes directo o saldrá humo. Necesitas un Divisor de Voltaje resistivo.

Ejemplo práctico para batería de 12V:

• R1 (Arriba): 27k$\Omega$
• R2 (Abajo, a Tierra): 4.7k$\Omega$

Cálculo:
$$ V_{out} = 12V \times \frac{4700}{27000 + 4700} = 12V \times 0.148 = 1.77V $$
¡Perfecto! 1.77V está en la zona más lineal del ADC del ESP32.

// CÓDIGO PARA LEER BATERÍA 12V

// Usando R1 = 27k y R2 = 4.7k
const int batPin = 34;

// Factor de división calculado: (R1 + R2) / R2

// (27000 + 4700) / 4700 = 6.74

const float factorDivision = 6.744;
void setup() {

Serial.begin(115200);

analogSetAttenuation(ADC_11db);

}
void loop() {

// Leemos el voltaje en el pin (0 a 3300mV aprox)

int mV_pin = analogReadMilliVolts(batPin);
// Calculamos el voltaje real de la batería

float voltajeBateria = (mV_pin * factorDivision) / 1000.0;
Serial.printf("Batería: %.2f V \n", voltajeBateria);

delay(1000);

}

Truco Avanzado: Multisampling para eliminar Ruido

Incluso con la calibración, el valor puede saltar (ej: 1500, 1520, 1490). Para estabilizarlo, usamos una técnica de "Promedio Móvil".

// Función para leer el ADC promediando muestras

int leerPromedio(int pin, int muestras) {

unsigned long suma = 0;

for(int i=0; i < muestras; i++) {

suma += analogReadMilliVolts(pin);

delay(1); // Pequeña pausa vital

}

return suma / muestras;

}

void loop() {

// Tomamos 64 lecturas para tener un valor "roca sólida"

int voltajeEstable = leerPromedio(34, 64);

Serial.println(voltajeEstable);

delay(100);

}

Conclusión