ALARMA ARDUINO CON SENSOR DE MOVIMIENTO, SIRENA Y AVISO AL TLF. MÓVIL : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Ce projet consiste en une alarme basique que détecte une présence, active une sirène de 108dB et avisa al usuario mediante un SMS (opcional). Permit también el control remoto básico por parte del usuario a través de SMS (encendido, apagado, reinicio). El sistema NO NECESITA CONEXIÓN A INTERNET, es autónomo y está pensado para la instalación en lugares remotos como fincas o casas de campo que no cuentan con estos servicios.

Fonctionnalité du système

- El sistema se activa mediante un interruptor principal sencillo que puede estar oculto en cualquier lugar, o simplemente al lado de los módulos de la alarma. Este interruptor se puede sustituir por un panel numérico con pantalla de encendido y apagado mediante clave, aunque es más difícil que un intruso encuentre un interruptor pequeño escondido que un panel con pantalla, por lo que yo he optado por la primera opción.

- Una vez activado el sistema, el usuario tendrá un tiempo determinado para salir de la estancia. Durante este tiempo, para indicar que la alarma está en proceso de activación, un buzzer activo (zumbador) transmitirá un pitido de aviso cada segundo, dos pitidos por segundo durante los últimos 10 segundos, y una serie de 10 pitidos cortos el último segundo. A partir de este momento el sistema comenzará la detección.

- Para la detección de presencia he utilizado un sistema combinado de dos sensores (infrarrojos y microondas). Por qué dos sensores? El motivation es el siguiente: el sensor de infrarrojos es muy efectivo, pero es sensible a falsas detecciones puntuales por puntos calientes como puede ser, por ejemplo, una ventana calentada por el sol. El sensor de microondas no tiene ese problema, sin embargo, su detección no queda limitada a una estancia, funciona en todas direcciones y a través de las paredes. Esto puede causar falsas detecciones por presencia de animales o personas fuera del espacio que queremos controlar. Utilizando los dos sensores combinados nos aseguramos de obtener una detección sin fallos en el espacio que queremos (una habitación, un pasillo, etc.)

- Cuando el sistema detecta un intruso, la detección se detiene y comienza una cuenta atrás de 15 segundos. Una vez transcurrido este tiempo, se activará la sirena, que sonará de manera ininterrumpida durante un periodo de 30 minutos, a menos que se désactive manualmente. El motivo del retraso antes de la activación de la sirena es permitir al usuario apagar el sistema mediante el interruptor principal sin que suene la alarma (por ejemplo, cuando vuelve a casa).

- Al mismo tiempo que se activa la sirena el sistema envía un SMS al usuario indicándole que se ha activado la alarma. El usuario entonces podrá dejar que suene, o envoyer un SMS de vuelta para APAGAR la alarma o REINICIARLA. Si décidez apagarla, podrá también ENCENDERLA de nuevo con otro SMS.

Fournitures:

Se han añadido los enlaces de forma orientativa, todos los elementos se pueden conseguir en cualquier tienda de electrónica local o en diversos sites web:

Alimentador 12VDC - 2A (Convertisseur 220VAC a 12VDC, 2000 mA)

Module Arduino Nano

Module SIM800L avec antenne

(2x) Module MP1584 de régulation de tension

Buzzer activo (zumbador)

Détecteur de capteur de mouvement pour infrarouges HC-SR501

Capteur radar de microondas RCWL-0516

Plaques de montage PCB

Sirena Resistente para Exteriores 12 Vcc - 20 W

Câbles de conexión de electrónica variados

Rollo cable telefonico

Soldador y estaño para conexiones

Para el circuito de activación de la sirena:

OPCIÓN A) Módulo RELÉ 5V con optoacoplador para Arduino (este módulo es suficiente para activar la sirena sin necesidad de más elementos).

OPCIÓN B) Construir el módulo (si se quiere construir el circuito por piezas):

1. Relé 5V SPDT (modèle G5V-1) - (se puede utilizar cualquier otro relé similaire)
2. Transistor NPN 2N2222
3. Optocoplateur PC817
4. Diode 1N5400
5. Résistances 68, 220, 2k, 10k

Étape 1: Estructura Del Sistema

El conjunto consta de tres módulos básicos:

1. Module de contrôle: module principal incluant un microcontrôleur Arduino Nano (puede utilizarse cualquier otro modelo) que será el cerebro del sistema, y un module SIM800L para la connexion a la red de telefonía móvil.

2. Module de capteurs: combinez un capteur d'infrarouges et un capteur de microonde pour la précision de la détection de présence.

3. Module d'activation de la sirène: un circuit de commande permettant d'activer la sirène d'alarme en fonction de la commande du module de contrôle.

Las conexiones son las que me han parecido más adecuadas, aunque seguramente puedan elegirse configuraciones más optimizadas. Igualmente, en la parte del código probablement se encuentren muchas partes mejorables o redundantes. En cualquier caso, el sistema funciona perfectamente y está probado en la práctica durante algún tiempo ya.

Étape 2: Formato De Conexiones

Les tipos de cable utilizados para las conexiones del sistema son:

- Câble d'alimentation 0,75 mm (cable de uso domestico común):

• Alimentación del modulo de control.
• Alimentación de los modules Arduino y SIM800L.
• Alimentation du module d'activation de la sirène.
• Parte del circuito de activación de la sirena que soporta mayor intensidad (environ 1.2A).
• Conexión desde el módulo de activación de la sirena hacia la sirena.

- Cable Dupont (cable de uso común para electrónica):

• Conexiones dentro del modulo de control que no son de alimentación.
• Parte del circuito de activación de la sirena que soporta baja intensidad.

- Téléphonique par câble:

• Conexión a distance entre el módulo de control y el módulo de sensores.
• Connexion entre le module de contrôle et le module d'activation de la sirène.

Étape 3: Alimentación Del Sistema

En primer lugar, se necesita una alimentación adecuada: corriente continua (DC) con potencia suficiente tanto para el consumo del sistema en modo vigilancia, como para cuando se active la alarma, lo cual suppondrá un consumo mucho mayor debido a la cardulo puntual del mó GSM (pico de potencia al enviar SMS) y, por supuesto, a la sirena, que será la carga más important.

Para el sistema se ha elegido une sirena de 108 dB, tensión de alimentación de 12VDC, y consumo de 1200 mA. Como este consumo es el mayor que tendrá que soportar el sistema necesitaremos como mínimo una fuente de 12VDC y 1.2A. Esto se consigue utilizando un simple adaptador de corriente o “alimentador” (como los que se usan comúnmente para cargar el teléfono móvil); en este caso se ha utilizado un adaptador de 12VDC y 2A (ver lista de materiales), cuya salida se corta obteniendo los dos cables de alimentación principal del sistema. Estos alimentarán al módulo de control y al módulo de activación de la sirena.

Étape 4: Estructura Del Modulo De Control

El module de control, como ya se ha comentado, consta de un Arduino Nano que regirá el funcionamiento general, y un module SIM800L with su antena para la comunicación con el usuario mediante SMS. Cada uno de estos elementos funciona con un rango de voltaje específico por lo que se requiere reducir los 12V de alimentación general al valor requerido por cada uno (7-12V para el Arduino, y 3.7-4.2V para el SIM800L). Para ello, se han utilizado utilizado dos modules MP1584 de regulación de voltaje DC-DC que permiten ajustar el voltaje de salida mediante un sencillo potenciómetro controlado por un tornillo.

Étape 5: Fonctions et diagramme de connexion du module de contrôle

La placa programmable Arduino Nano gestiona el funcionamiento del sistema, siendo la encargada de las siguientes funciones:

• Cuenta atrás de encendido y señal asociada hacia el buzzer.
• Activation et surveillance du module de capteurs.
• Gestión de la conexión a la red de telefonía móvil y envío y adquisición de datos SMS.
• Señal de activación y desactivación de la sirena.

El diagrama de conexiones de este sub-sistema se muestra en la imagen (el código de programación del utilizado se detalla más adelante).

Se añade también el detalle de conexiones entre la placa Arduino y el módulo SIM800L, completeando con esto el esquema del módulo de control. Este módulo requiere de una tarjeta SIM para funcionar, que se présente por la parte posterior. En este proyecto se ha utilizado una tarjeta prepago que se consigue fácilmente con muchas compañías y es muy económica (en torno a unos 10 euros con 10 euros de saldo, 0 euros rechargeable):

Tarjeta prépago Symio

Tarjeta prépago Pepephone

Tarjeta prepago Things Mobile

En cualquier caso, si se prefiere omitir este elemento de conexión a la red móvil, basta con no añadir el módulo SIM800L y sus conexiones. El sistema funcionará igualmente usando el resto de elementos y el mismo código.

Étape 6: Détailler les connexions du module de capteurs

El módulo de sensores, como ya se ha descrito, consta de dos sensores de movimiento (infrarrojo y microondas). El módulo de control estará programado para interpretar que se ha detectado movimiento solamente cuando ambos sensores generen señal de detección a la vez, es decir, cuando las salidas de ambos sean positivas. Ante esta situación, el módulo de control enviará la correspondiente señal de activación de la sirena.

Étape 7: Descripción Del Código

El código de programación de la placa Arduino consta de 4 archivos:

• Principal: « ALARM_SYSTEM.ino » (funciones estándar de control Arduino (setup y loop) para el funcionamiento del sistema de alarma).
• Cabecera: "alarm.h" (incluye la declaración de las clases alarm y sensor).
• Définitions: « alarm.cpp » (y compris la définition des méthodes d'alarme et du capteur).
• Cabecera: « config.h » (incluye la definición de los parámetros de operación del sistema, algunos de los cuales son modificables por el usuario).

Todos los archivos están incluidos en este apartado.

Por razones obvias, se ha eliminado el numero de teléfono real de la línea de código 117 del archivo de definición de funciones "alarm.cpp", donde se ha de sustituir el teléfono genérico +PPxxxxxxxxx por el número telé aviseno donder se dese, incluyendo el código de país (+PP=código de país, +34 para España), (xxxxxxxxx = número de teléfono del usuario que quiere recibir el aviso).

Étape 8: Module d'activation de la sirène

Pour finir, queda hablar del modulo de activación de la sirena. Este módulo surge de la necesidad de activar de forma electrónica el dispositivo de alerta (sirena), haciéndolo a su vez funcionar con una alimentación adecuada para el mismo.

Con fines autodidácticos, il optado por construir este módulo por partes usando componentes básicos, no obstante, se puede obtener el módulo completeo a un precio muy reducido, sin necesidad de montar el circuito (véase Supplies en el paso 1). [Ver imagen Relais 5V Arduino].

Construction du circuit:

Cuando el módulo de sensores detecta movimiento, el módulo de control envía una señal de activación para hacer sonar la sirena. Esta señal, proveniente de la placa Arduino, es de 5V (salida estándar de la placa) y del orden de los 20mA. Para hacer funcionar la sirena a su nivel de trabajo nominal es necesario alimentarla con 12V y 1200mA. Se requiere, por tanto, un circuito que permita alimentar la sirena directamente desde el alimentador de 12V cuando se reciba la señal de activación desde el módulo de control. Para este fin se ha utilizado un relé, dispositivo electromagnético que permite abrir o cerrar el paso de corriente hacia una carga (en este caso, la sirena) dependiendo de otra señal de control mucho más débil (señal de activación).[Esquema 1].

Lamentablemente, la salida de Arduino no proporciona corriente suficiente para activar el relé, por lo que esta configuración es aún insuficiente para activar la sirena, y se ha de añadir un segundo elemento. Se utiliza, en este caso, un transistor NPN que aumentará la corriente de activación permitiendo así el funcionamiento del relé, y la entrega de corriente a la sirena. Se añade además, como protección, un diodo en paralelo a la bobina del relé para evitar picos de corriente. [Esquema 2].

Finalmente, para aislar el módulo de control y protegerlo de posibles picos o retornos provenientes del módulo de activación, que maneja potencias muy superiores, se utiliza un optoacoplador. Este dispositivo utiliza luz para conectar dos circuitos, manteniéndolos separados físicamente y, por tanto, protegidos de transferencias de carga no deseadas. La configuration définitive du module d'activation de la sirena se muestra en el Esquema 3.

Pueden consultarse explicaciones detalladas y muy claras e información bastante completa sobre las conexiones y elementos utilizados en este módulo en los siguientes enlaces:

Introducción a los relés (inventable.eu)

Transistor de contrôle de relaté mediante (inventable.eu)

Optoacopladores (luisllamas.es)

Étape 9: Algunas Imágenes De Los Módulos

Concluye aquí las descripción del proyecto de ALARMA ARDUINO.

Espero que sea de utilidad e interés.