sensor de movimiento temporizado

Sensor de movimiento para luz de escalera

El montaje que le proponemos es un temporizador con sensor de movimiento para escalera o entradas de viviendas, garaje, etc. Muy interesante por las funciones que este circuito desempeña y desarrollado por: Microcontrollers.

Mediante un pulsador encendemos las luces de la escalera de nuestra casa o apartamento y después de un retardo de 5 minutos se apagan permitiendo un considerable ahorro de energía. También dispone de un detector PIR que cuando alguna persona se acerca dentro del margen de detección se encienden las luces sin necesidad de pulsar botones o interruptores y después de 5 minutos, las luces se apagan.

Eficaz sensor de movimiento temporizado con detector PIR

sensor de movimiento temporizado

Esquema del circuito temporizador a la desconexión con pulsador y detector PIR. Como ven es muy sencillo, los bloques del esquema están explicados más adelante.

El sensor de movimiento pirométrico.

La gran ventaja de usar detectores PIR en vez de fotocélulas o ultrasonidos es a causa de que solo se activa mediante el calor humano o de animales.

Para comprender bien este circuito, primero le vamos el esquema electrónico y a continuación les explicaremos brevemente que es un detector PIR, lean atentamente:

Esquema sensor de movimiento

Los sensores PIR detectan el movimiento, casi siempre usado para detectar si un humano se movió dentro o fuera del rango de los sensores. Son pequeños y actualmente muy económicos, de bajo consumo, fáciles de usar y no se desgastan. Por esa razón, se encuentran comúnmente en electrodomésticos y artilugios utilizados en hogares o negocios. Se les conoce como sensores PIR, “infrarrojo pasivo”, “piroeléctrico” o “movimiento IR”.

Se compone de un  sensor piroeléctrico (que se puede ver a continuación como el metal redondo con un cristal rectangular en el centro), que puede detectar niveles de radiación infrarroja. Todo emite un poco de radiación de bajo nivel, y cuanto más caliente es un cuerpo, más radiación emite. El sensor en un detector de movimiento qué en realidad está dividido por dos mitades. La razón de esto es que estamos buscando detectar el movimiento (cambio) no los niveles promedio de IR. Las dos mitades están cableadas para que se cancelen mutuamente. Si una mitad ve más o menos radiación IR que la otra, la salida oscilará alta o baja.

Junto con el sensor piro-eléctrico hay una gran cantidad de circuitos de soporte, resistencias y condensadores. Parece que la mayoría de los pequeños sensores de aficionados usan el BISS0001 (“Micro Power PIR Motion Detector IC”) , sin duda un chip muy económico. Este chip toma la salida del sensor y realiza un procesamiento menor para emitir un pulso de salida digital desde el sensor analógico.

Cómo funcionan los PIR

Los PIR son más complicados que muchos otros sensores (fotocélulas, FSR e interruptores basculantes, etc.) porque existen múltiples variables que afectan la entrada y salida de los sensores. Para comenzar a explicar cómo funciona un sensor básico, usaremos un diagrama bastante sencillo.

sensor de movimiento PIR

El dispositivo PIR en sí tiene dos ranuras, cada ranura está hecha de un material especial que es sensible al IR (Infra Rojo). La lente utilizada aquí no está realmente haciendo mucho y vemos que las dos ranuras pueden ‘ver’ más allá de cierta distancia (básicamente la sensibilidad del sensor). Cuando el sensor está inactivo, ambas ranuras detectan la misma cantidad de IR, la cantidad de ambiente irradiada desde la habitación o paredes o al aire libre. Cuando pasa un cuerpo caliente como un humano o un animal, primero intercepta la mitad del sensor PIR, lo que provoca un  cambio  diferencial positivo entre las dos mitades. Cuando el cuerpo caliente abandona el área de detección, ocurre lo contrario, por lo que el sensor genera un cambio diferencial negativo. Estos pulsos de cambio son lo que se detecta.

Area deteccion PIR

El detector PIR

El sensor IR está alojado en un protector metal herméticamente sellado para mejorar la inmunidad al ruido / temperatura / humedad. Hay una ventana hecha de material transmisor de IR (típicamente de silicona revestida, ya que es muy fácil de conseguir) que protege el elemento sensor. Detrás de la ventana están los dos sensores equilibrados.

sensor PIR

Lentes del sensor de movimiento

Los sensores PIR son bastante genéricos y en su mayor parte varían solo en precio y sensibilidad. La mayor parte de la magia real ocurre con la óptica. Esta es una muy buena idea para la fabricación: el sensor y los circuitos PIR son fijos y cuestan unos pocos dólares. La lente cuesta solo unos pocos centavos y puede cambiar la amplitud, el rango, el patrón de detección, muy fácilmente.

En el diagrama superior, la lente es solo una pieza de plástico, pero eso significa que el área de detección es solo dos rectángulos. Por lo general, nos gustaría tener un área de detección mucho más grande. Para hacer eso, usamos  una lente simple  como las que se encuentran en una cámara: condensan un área grande (como un paisaje) en una pequeña (en una película o un sensor CCD). Por razones que serán evidentes pronto, nos gustaría hacer que las lentes PIR sean pequeñas y delgadas y moldeables a partir de plástico barato, a pesar de que puede agregar distorsión. Por esta razón, los sensores son en realidad  lentes Fresnel :

lente fresnel

La mayoría de los módulos PIR de hoy día tienen una conexión de 3 pines en el lateral o inferior. ¡El pinout puede variar entre los módulos, así que compruebe tres veces el pinout! A menudo está serigrafiado justo al lado de la conexión. La potencia suele ser de 3-5 V CC. A veces, los módulos más grandes no tienen salida directa y en su lugar solo operan un relé, en cuyo caso hay masa, alimentación y las dos conexiones de conmutación.

Disgrama de conexiones:

Nuestro sensor PIR tiene las siguientes conexiones y ajustes:

Conexiones sensor de movimiento

El PCB del sensor PIR tiene 3 únicos pines de señal, +5V DC, señal de disparo y Masa. Un puente para seleccionar entre salida de disparo único (mientras dura el tiempo de retardo ajustado) o disparo repetitivo (cambio de estado cada vez que detecta). Por defecto queda ajustado en disparo repetitivo ya que todo el control del tiempo lo realiza el Microcontrolador del proyecto.

Dos potenciómetros; Ajuste del tiempo entre disparos y ajuste de la sensibilidad del disparo.

Y hasta aquí la explicación de cómo funciona un sensor PIR.

El proyecto del sensor de movimiento consta de 5 partes:

  1. Fuente de alimentación de entrada 110/220V AC a salida de 5V DC para alimentar el circuito.
  2. Módulo optoacoplador 110/220V AC para el pulsador de activación manual del temporizador.
  3. Sensor piroeléctrico PIR.
  4. Módulo de relé de salida para activar luces
  5. Circuito de control con Microcontrolador PIC 12F683 para controlar las entradas y salidas del proyecto.

Fuente de alimentación:

Fuente 110V/220V AC 5VDC 600mA

Según pueden observar es una fuente conmutada que podemos encontrar en el comercio ya fabricada y a un buen precio, menos de 2 dólares. Cortocircuitable y con un led que nos indica que la salida es correcta.

Módulo optoacoplador:

Optoacoplador TTL AC 220V

El circuito optoacoplador es muy fácil de construir pero nosotros hemos optado por uno que encontramos en el comercio y su valor es menor de 2 dólares. Si no lo consigue, pueden montarlo y comprobarán que el precio será superior.

Sensor PIR:

sensor de movimiento PIR

Este módulo sí que lo van a tener que comprar ya montado, pues es difícil conseguir los componentes, su precio oscila los 2 dólares y la referencia es: HC-SR501.

Módulo relé a 5V DC:

Modulo relé a 5V DC

Al igual que los módulos anteriores, este es mejor comprarlo en el comercio por su bajo precio, menos de 2 dólares. No obstante usted puede sustituirlo por un relé, un transistor y varios semiconductores más. Vean un esquema de ejemplo.

esquema módulo relé

PIC 12F683:

Este componente es el corazón del proyecto, es un chip de 8 patas pero con mucha potencia y memoria, aunque no necesitemos tanto, hemos elegido este Microcontrolador porque es nuestra estrella en PIC de 8 patillas.

Microcontrolador PIC 12F683

Usted puede sustituirlo por cualquier otro PIC, al final incluimos el código fuente del microcontrolador y usted podrá programar el PIC que desee.

Montaje del proyecto:

Sensor de movimiento temporizado para escalera

El montaje lo hemos realizado como ven en las imágenes. Una placa que alberga la fuente de alimentación, el módulo optoacoplador y el Microcontrolador. El Módulo sensor PIC y el relé están cableados para una mayor comodidad.

temporizador-con-detector-de-presencia-y-pulsador

El circuito es tan sencillo que decidimos montar algunos módulos en una placa perforada y evitar tener que hacer un diseño del circuito impreso.

El relé admite cargas de hasta unos 10 amperios aunque no es recomendable más de 3 ó 4 Amperios.

Las pruebas del proyecto las realizamos con un tiempo del sensor de unos 3 segundos y una distancia de casi 2 metros de detección. Una vez activado el relé aunque detecte el pulsador o sensor PIR, el circuito no sufrirá cambio alguno hasta finalizar el contaje de los 5 minutos. Después del tiempo, el PIC quedará listo para volver a temporizar si hay detección por PIR o pulsador.

Como han podido observar, todo el esquema está explicado de manera clara y sencilla. Esto pertenece al hardware, a continuación les comentaremos el software que es igual de sencillo.

Ya les dijimos de que el microcontrolador PIC 12F683 es el corazón del proyecto. Si analizan el esquema verán de que realmente hay muy pocos componentes en el circuito, cuatro módulos y el PIC.

El software:

El software del temporizador con detector de presencia PIR.

Nuestro proyecto está escrito en lenguaje C y compilado con CCS “PIC C Compiler”, un compilador que en su versión gratuita funciona perfectamente con este proyecto.

El software está comentado y sin errores de compilación, nosotros hemos desarrollado el proyecto y probado:

// Proyecto de activación de 1 relé por sensor PIR y/o pulsador.

// Relé activado durante unos 5 minutos, después del tiempo desconecta

// Autor: Joan Mengual. Marzo 2018

// Microcontrolador PIC 12F683, codigo CCS. Usamos el reloj interno del PIC

// Pulsador en la entrada: PIN_A4

// Sensor PIR en la entrada PIN_A2 activado por Interrupción.

// La interrupción del pulsador y sensor se activa por flanco positivo.

// la temporización es con Interrupción del Timer2 usando el PIC 12F683

// Utilizo un módulo de relé que se activa con señal 0V

#include <12F683.h>

#FUSES NOWDT, INTRC_IO, NOCPD, NOPROTECT, NOMCLR, NOPUT, NOBROWNOUT

#use delay(clock=4000000)

#define LED1 PIN_A0     // Definimos salida Relé 1 (LED en pruebas)

int1 r1=0;               // Control activación Relé 1

int16 contar=0;

#int_EXT             // Interrupcion del Puerto A2

void  EXT_isr(void)  // CUANDO HAY UNA INTERRUPCION en GP02 PASA POR AQUI

{

if(r1==0)       // Si Relé desactivado, lo activa

{

output_low(LED1);         // Activa la salida R1

r1=1;       // Permiso para temporizar la salida 5 minutos

}

}

#INT_TIMER2             // Interrupcion del Timer2 cada 10ms

void  TIMER2_isr(void)

{

If (r1==1) contar ++;   // Cada Interrupción incremente contar

}

//=======================

void main()

{

// Ponemos salida a 1, relé Desactivado

output_high(LED1);

delay_ms(5000);      // Retardo para dar tiempo al inicio PIR

ext_int_edge( L_TO_H );             // Permite la interrupción sensor PIR.

enable_interrupts(INT_EXT);         // Interrupción externa

enable_interrupts(INT_TIMER2);      // Interrupción Timer2

setup_timer_2(T2_DIV_BY_4,255,10);  //1,0 ms overflow, 10,2 ms interrupción

enable_interrupts(GLOBAL);

while(TRUE)

{

if (!input(PIN_A4)) // Si pulsamos el pulsador ejecuta la siguiente instrucción

{

output_low(LED1);         // Activa la salida R1

r1=1;       // Permiso para temporizar la salida 5 minutos

}

if (contar==30000)               // Tiempo calculado, unos 5 minutos = 30000

{

output_high(LED1);      // Desactivo relé 1

contar=0;               // Ponemos contador a cero

r1=0;                   // No cuenta el temporizador

}

}

}

No facilitamos enlaces de descarga porque el software lo pueden copiar desde esta página. Copian el listado en un archivo con extensión “c” y lo compilan para obtener el ejecutable en formato “HEX”. Si tienen dudas o problemas nos dejan un comentario.

El software compilador CCS

Si ustedes no tienen el compilador y desean el archivo HEX nos lo piden y se lo facilitamos.

Compilador CCS con el proyecto

La imagen anterior nos muestra el software escrito en CCS y listo para ser compilado.

Esperamos les haya gustado el proyecto cuya finalidad es el ahorro de energía y automatizar la iluminación de la escalera o cualquier otra zona del hogar mediante la detección de personas.

Cualquier pregunta será bienvenida y si necesitan ayuda les colaboramos. Compartan el proyecto entre sus amistades, siempre hay alguien que busca mejorar la calidad de vida en el hogar y nosotros ayudamos a conseguirlo.

Summary in English of the project: Motion sensor

The assembly that we propose is a timer with motion sensor for stairs or entrances of houses, garage, etc. Very interesting for the functions that this circuit plays.

Through a push button we turn on the lights of the staircase of our house or apartment and after a delay of 5 minutes they turn off allowing a considerable saving of energy. It also has a PIR detector that when someone approaches within the detection range the lights are turned on without the need to press buttons or switches and after 5 minutes, the lights go out.

Effective timed motion sensor with PIR detector

Este proyecto ha sido realizado y probado por nosotros, su funcionamiento está garantizado. Esperamos poder contar con un video y mostrarles su funcionamiento.

4 thoughts on “Sensor de movimiento para luz de escalera

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