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Luz Automática con Sensor de Movimiento

Raúl Alvarez

Cómo Nace la IdeaCuando llega la noche enciendo la luz de mi patio obviamente para poder ver mejor al caminar, pero también como medida de seguridad contra cualquier intruso que quiera "visitar" mi casa sin permiso; la idea es que si la luz del patio está encendida, sirve como un disuasivo para potenciales intrusos.

Ahora bien, siempre quise contar con un sistema electrónico que encienda la luz automáticamente en respuesta a la detección de movimiento, de esa manera no tendría que preocuparme por buscar

el interruptor de la luz del patio cada vez que salgo en la noche, por ejemplo. Por otra parte, si algún intruso entrara a mi casa la luz se encendería automáticamente e incluso podría disparar alguna alarma sonora de advertencia, lo cual me sería también muy útil a fin de espantar algunos gatos que de cuando en cuando visitan el patio de mi casa a media noche.

Se me ocurrió el siguiente circuito que tiene gran potencial para muchas otras aplicaciones similares, el cual paso a explicar en detalle.

En la foto se aprecia a la derecha el sensor modularParallax PIR 555-28027(domo blanco semitransparente). A la izquierda del sensor está el circuito inversor de disparo; más a la izquierda se puede ver el circuito actuador para control del relay. Siguiendo más a la izquierda se puede ver el chip temporizador 555 y a lado de éste un regulador de voltajes 7405 (no presente en el diagrama del circuito de abajo) que provee 5 voltios de alimentación para probar el circuito. Se ve incluido también un botón pulsador para probar el temporizador monostable mediante disparo manual.

Arriba se ve el relay (color azul) el cual está conectado al circuito actuador.

Diagrama del Sistema

Como se ve, el sistema consta de cuatro partes las cuales desgloso a continuación:

1. Sensor de Movimiento: El sensor de movimiento es un sensor modular Parallax PIR 555-28027 que hace fácil su uso e integración directa en cualquier sistema. Posee solamente tres pines: Salida de Señal, V+ y GND, sus especificaciones principales son:

Rango de detección hasta 6 metros.

Salida de un solo bit.

Un jumper selecciona el modo de salida: disparo contínuo o por flanco.

Tamaño pequeño que hace fácil ocultarlo.

Compatible con muchos microcontroladores.

Alimentación requerida: 3.3 a 5 VDC; >3 mA (puede variar)

Comunicación: Salida de un solo bit nivel alto/bajo.

Dimensiones: 32.2 x 24.3 x 25.4 mm

El sensor cuenta con un lente Fresnel que hace posible un rango más amplio y la detección del cambio de patrones de luz infrarroja debido al movimiento dentro de su rango de detección. Ante la presencia de movimiento la salida porporciona una señal de nivel lógico alto, la cual retorna a nivel lógico bajo si no hay movimiento movimiento.

2. Circuito Inversor de Disparo: Su función principal es la de invertir la señal inicial de disparo proporcionada por el sensor PIR, debido a que el temporizador monostable basado en el chip 555, el cual determina el tiempo que la luz permanecerá encendida, requiere un flanco descendente para ser activado.

Esta parte de circuito consta básicamente de un negador lógico en el cual el transistor Q1 funciona entre un estado de saturación y corte. Elegí el transistor BC548 porque estaba a la mano, pero casi cualquier otro transistor NPN funcionará adecuadamente. El capacitor C3 tiene la función de limitar el tiempo de duración de la señal de disparo a un pulso negativo corto (el capacitor se pone en corto  a tierra momentáneamente para luego alcanzar un nivel de potencial de VCC). Como requisito general el manual del Temporizador 555 plantea que las señales de disparo debe ser de flanco de bajada y el pulso total debe ser corto.

3. Temporizador Monostable: Esta parte del sistema es un clásico circuito vibrador monostable casi directamente extraído del manual del chip 555, nada fuera de lo usual. Para quienes no estén familiarizados con circuitos monostables, la explicación más simple de su funcionamiento es la siguiente: Al proveer un flanco de bajada o pulso corto negativo a la entrada de disparo (Pin 2), el 555 pone en nivel alto su salida (Pin 3) por un tiempo cuyo valor está determinado por el tiempo de carga del capacitor C1 a través de la resistencia R1; en otras palabras, la duración del pulso de salida depende de los valores de ambos componentes. C2 tiene el propósito de prevenir disparos en falso y su valor está recomendado directamente por el manual.

El tiempo de duración del pulso está dado por la fórmula:   t = 1.1R1 x C1

En este caso se está usando en R1 un potenciómetro de 1 Megaohm y un capacitor de 100 uF, lo que nos permite variar la duración del pulso desde 0 hasta 110 segundos. (Corrección: En el diagrama de circuito se muestra C1=10 uF, lo cual sólo nos da un tiempo total de 11 segundos).

4. Circuito Actuador: El pulso de salida provisto por el 555 es usado a su vez para activar el relay encargado de encender el bombillo de luz. A fin de soportar adecuadamente la carga de corriente requerida por la bobina del relay, se está usando un típico circuito buffer de corriente en base a un transistor 2N2222. La resistencia R5 sirve simplemente para limitar la corriente en la base del transistor y el diodo D1 tiene como propósito descargar de manera segura la corriente almacenada por la bobina, una vez que ésta haya sido desenergizada.

El relay es uno común que soporta 5VDC en el lado de la bobina de activación y aguanta hasta 2A de corriente en la carga (bombillo u otro dispositivo que funcione con corriente alterna). Como precaución uno debe cerciorarse que la corriente provista a la bobina por parte del transistor (Q2) no sea excesiva, lo cual podría recalentar al transistor. En mi caso hice la siguiente comprobación:

Medí la resistencia del alambre de la bobina del relay y me dió 147 ohms.

Calculé la corriente de colector para el transistor, la cual en todo caso será un poco menor a: 5VDC/140ohm = 34mA.

Revisando la hoja de datos del transistor 2N2222 constatamos que la máxima corriente de colector es de 800 mA, así que 34 mA es perfectamente seguro para un trabajo constante del transistor.

Prueba de FuncionamientoCuando el sensor detecta movimiento en su rango de alcance entre 5 a 6 metros, la luz se enciende y permanece en ese estado por un tiempo de hasta 1 minuto y 50 segundos  el cual puede ser programado mediante potenciómetro R1.

Funciona perfectamente!

Ahora, cada vez que salga al patio en medio de la noche tendré automáticamente luz sin necesidad de buscar a tientas el interruptor, además estaré más seguro sabiendo que el encendido automático de luz servirá como disuasivo para un potencial

intruso y por último, podré asustar unos cuantos gatos del barrio cuando éstos vengan en medio de la noche a husmear en mi patio.

El diagrama del circuito no incluye la fuente de alimentación de 5VDC, la cual se ha obviado para simplificar la descripción del sistema.

Sugerencias Para Proyectos Similares

Aquí les presento algunas sugerencias para aplicaciones similares de este sensor tan versátil:

Cámara de seguridad. Si disponemos a mano una cámara digital con tarjeta de memoria flash (muy comunes y baratas en este tiempo), podemos disparar la misma mediante el sensor de movimiento para sacar de manera automática una serie seguida de fotos o filmar video por un tiempo preprogramado o hasta que cese todo movimiento.

Sistemas de alarma. Ante la detección del movimiento el sensor puede activar una sirena, luces o iniciar una comunicación automática del evento a otro sistema matriz.

Avisos comerciales activados por movimiento. Ante la presencia de potenciales clientes entra en funcionamiento el aviso comercial, el cual puede constar de sonido, video, luces y otros.

FinalmenteNo olvides que tenemos a disposición el sensor modular de movimiento Parallax PIR 555-28027 en nuestra tienda virtual. Contáctanos para cualquier consulta al respecto