Sistema de seguridad para el hogar Arduino con módulo Sim900 Gsm, detector de movimiento Pir e interruptor de contacto magnético para puerta

Utilicé el popular sensor de detección de movimiento infrarrojo pasivo HCSR501 en el proyecto de bricolaje. Puede detectar movimiento desde una distancia máxima de 7 metros. El rango de sensibilidad del detector de movimiento PIR HCSR501 se puede configurar girando la resistencia/potenciómetro variable montado en la placa de circuito del sensor de movimiento PIR HCSR501. También tiene una segunda resistencia/potenciómetro variable que se usa para configurar el tiempo de retardo. Hablaré de esto más adelante (pin Sin salida del Hcsr501). El sensor pir Hcsr501 tiene 3 pines. Dos son pines de alimentación. Vcc está conectado al terminal +ve de la fuente de alimentación y Gnd está conectado al terminal -ve de la fuente de alimentación. El tercer pin es el pin exterior. Generalmente se mantiene bajo. Cuando el sensor PIR detecta la presencia de un cuerpo emisor de infrarrojos en su rango, coloca el pin de salida en alto. Ahora la pregunta es, ¿cuánto tiempo permanece alto el pin de salida PIR cuando se detecta la presencia de una persona? Para este propósito, la segunda resistencia/potenciómetro variable está presente en la placa PCB HCSR501; puede configurar el tiempo de retardo o el pin de apagado en tiempo alto usando la segunda resistencia variable.
Entonces, ¿dónde se montará el sensor pir para detectar la presencia de una persona? Debe montarse en la parte superior de la entrada de la puerta. El siguiente diagrama ilustra mejor el montaje del PIR sobre la puerta.

Estoy usando el módulo SainSmart Sim900 GPRS/Gsm en el proyecto. Es fácil de usar y su documentación es bastante sencilla. Trabajé con muchos otros módulos GSM integrados en el chip SIMCom sim900. Descubrí que SaintSmart es el mejor de todos. Los módulos gsm sim900 baratos chinos son realmente difíciles de usar y, debido al diseño deficiente de los circuitos, sus requisitos de energía difieren entre sí. El módulo gsm SaintSmart funciona a 5 voltios. Tiene cinco pines. En cinco, tres son pines de alimentación. Dos pines de tierra y un pin de alimentación +ve. Suministramos energía de 5 voltios al pin +ve y ponemos a tierra los pines Gnd. Los dos pines restantes son pines Uart.
Todos los módulos sim900 gsm se comunican con controladores/microcontroladores externos a través del protocolo Uart. El protocolo Uart tiene dos pines. Uno es TxD (Transmitir) y otro es RxD (Recibir). Para enviar y recibir datos al módulo sim900 gsm, el microcontrolador externo también debe tener un puerto Uart. En palabras simples, la comunicación Uart se realiza entre dos puertos Uart. El módulo GSM sim900 dispone de un puerto Uart, por lo que nuestro microcontrolador externo también debe tener uno para comunicarse con el módulo GSM. En comunicación Uart conectamos el pin TxD del primer dispositivo al RxD del segundo. De manera similar, Rxd del primero está conectado con TxD del segundo. Después de la conexión, definimos la velocidad de transmisión de la comunicación en el software. La velocidad en baudios es simplemente la velocidad de comunicación entre dos dispositivos que se comunican en el puerto Uart. En el diagrama del circuito del proyecto, se le informará sobre las conexiones UART.
El módulo Sim900 gsm funciona con el conjunto de comandos. Son muchos comandos NO si consulta la hoja de datos del chipset sim900. En nuestro proyecto solo usaremos aquellos que sean necesarios para enviar un mensaje de texto SMS. Tengo otro tutorial sobre cómo enviar SMS con el módulo sim900 gsm. Puedes visitarlo haciendo clic en el botón de abajo.

Un interruptor de láminas es un dispositivo eléctrico que se acciona mediante un imán instalado. Consta de dos mitades. La mitad contiene el interruptor real y la otra mitad solo contiene un imán. Cuando la mitad magnética se acerca a la mitad del interruptor, comienza a conducir electricidad. Entonces, ¿cómo sucede todo esto? De hecho, la mitad del interruptor contiene un par de varillas magnéticas. Normalmente, cuando no hay ningún campo magnético cerca del interruptor, las varillas están separadas entre sí (circuito abierto, sin camino eléctrico). Cuando acercamos la mitad magnética a la mitad del interruptor, el campo magnético acerca las varillas y cuando la intensidad del campo magnético alcanza el límite, las varillas se bloquean (haciendo un contacto físico: camino para el flujo de electricidad).
¿Cómo instalar el interruptor de láminas de la puerta? Generalmente montamos la mitad del interruptor en una superficie fija/inmóvil y la mitad magnética se instala en la superficie móvil. En nuestro caso, instalé la mitad magnética en la puerta y la mitad del interruptor en la pared cerca de donde se cierra la puerta. Ambas mitades deben estar en la posición correcta y a la distancia correcta para hacer contacto. A continuación puede ver el correcto posicionamiento e instalación del sensor de contacto de puerta.

A continuación se muestra el diagrama de bloques y de flujo del sistema de seguridad para el hogar aduino. El detector de movimiento Pir y el interruptor magnético de puerta envían su estado respectivo al Arduino. Luego, Arduino decide qué hacer a continuación con las entradas del sensor pir y de puerta. Si Arduino encuentra que ambos sensores han transmitido un estado positivo. Alerta al módulo GSM para que se active y envíe un SMS de texto a un único número SIM codificado.

Llegando al diagrama del circuito del proyecto. En el proyecto sólo se utilizan cuatro pines de E/S de Arduino Uno. Dos pines son del pin n.° 0 y 1 del canal Uart del Arduino Uno. Los otros dos son los pines 8 y 9. El pin 8 de arduino uno está conectado al pin de salida del sensor de movimiento PIR y el pin 9 de arduino uno está conectado al sensor de contacto de la puerta. El detector de movimiento Pir y el sensor de contacto de puerta pueden funcionar con la salida de +5 voltios del Arduino. Pero prefiero usar una fuente de alimentación externa para alimentar el sensor pir y de puerta.
El interruptor de contacto de la puerta se puede alimentar de +5v a +12v. Lo alimenté con una fuente de alimentación de 5v. Si inserta +12 voltios en el interruptor de láminas, es posible que necesite insertar una resistencia en serie con el interruptor de láminas porque los pines de Arduino toleran 5 voltios y +12v (cuando se realiza contacto) pueden destruir el pin de entrada de Arduino. Cuando el interruptor de láminas hace contacto, el voltaje de entrada aparece en el pin digital de Arduino. En nuestro caso, en pasador Puerta (Pin nº 9) . Si el voltaje es superior a 5 V, puede destruir el pin de entrada de Arduino. Por lo tanto, tenga cuidado antes de encender el interruptor de láminas.
Nota: Escribo +12 V debido a que el sensor de la puerta está instalado lejos del microcontrolador principal (Arduino, en nuestro caso) y después del contacto, el voltaje cae en el cable debido a la longitud del cable.

El módulo GSM necesita energía adicional mientras envía SMS. Utilice un adaptador que pueda suministrar 1 amperio continuo de corriente a 5 voltios para alimentar el módulo sim900 gsm. El adaptador de 1 amperio es suficiente para alimentar todos los componentes (Arduino, Pir, interruptor Reed y módulo Gsm) utilizados en el circuito del proyecto.

Llegando a la parte del código del proyecto de seguridad. Primero definí los pines digitales de Arduino que interactuarán con el detector de movimiento PIR y el interruptor de contacto de la puerta (pines 8 y 9 de Arduino). En la función de configuración declaré ambos pines (Arduino Pins #8 y 9) como entrada. Como estamos leyendo el estado de los sensores, debemos declararlos como entrada. Después de declarar los pines de la interfaz del sensor Arduino como entrada. Cambié al módulo Arduino Uart. El módulo Arduino Uart está presente en los pines 0 y 1 del Arduino. Para declarar e iniciar el módulo arduino uart en arduino ide, usamos el comando Serial.begin . Para definir la velocidad en baudios de la comunicación, ingresamos el valor de la velocidad en baudios entre paréntesis circulares después de que comienza la palabra. En nuestro caso configuré la velocidad de comunicación en 9600 bits por segundo y el comando utilizado para inicializarla es Serial.begin(9600) .

En la función de bucle se declaran dos variables S1 y S2 . Ambas variables se utilizan para almacenar el estado del sensor PIR y del puerto. La declaración S1=digitalRead(door) verifica el estado del sensor de puerta y almacena el estado en la variable S1. La declaración S2 = lectura digital (salida) verifica el estado del pir y almacena su estado en la variable S2 . Luego, una declaración if compara el estado de ambos sensores/variables ( S1 y S2 ). Si la salida PIR es alta y el sensor de contacto está bajo, el control ingresa al cuerpo de la declaración IF. En el cuerpo de la declaración si NO se utilizan comandos para enviar un mensaje de texto a un número de móvil específico.
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Para enviar comandos mediante Arduino en su puerto Uart, la instrucción Serial.println se utiliza en arduino ide. Primero se envía “AT+CMGF=1” . Este comando configura el módulo sim900 gsm en modo de texto SMS. Entonces “AT+CMGS=” se envía con “\”+923425500809\”” . En realidad es el número SIM del destinatario o el número al que queremos enviar el SMS. La barra invertida en la última instrucción evita que el IDE de Arduino ejecute las comillas dobles. Sim900 requiere que el número de móvil esté entre comillas dobles. Después del número viene el cuerpo/texto del SMS. Estoy enviando el nombre de mi sitio web www.microcontroller-project.com como texto. Puedes enviar lo que quieras. Luego viene la declaración más importante Serial.write(26) . Para finalizar el mensaje y enviarlo, sim900 requiere el comando Ctrl+Z . Si traducimos Ctrl+Z al código ASCII, se traducirá como '26'. Entonces, al final del código, enviamos el comando Ctrl+Z a sim900 para enviar el mensaje de texto.

Trabajo futuro

El proyecto se puede actualizar controlando otros aparatos como luces y alarmas, etc., si se detecta alguna amenaza. La placa de relés Arduino que contiene múltiples relés se puede utilizar para encender y apagar periféricos (luces, alarma). Además de un mensaje de alerta SMS, también se puede enviar un correo electrónico al propietario de la casa utilizando la función GPRS del módulo sim900 gsm/gprs.

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