Circuito inalámbrico de seguridad para el hogar: alimentado por energía solar

Circuito inalámbrico de seguridad para el hogar: alimentado por energía solar

El artículo analiza un circuito de seguridad doméstico inalámbrico controlado a distancia que permite la detección de una posible forma de intrusión por adelantado dependiendo de cómo y dónde se colocan los sensores remotos sobre las ubicaciones estratégicas seleccionadas y la distancia deseada de la casa. La idea fue solicitada por el Sr. Dave Monette.



La solicitud tiene la forma de una discusión por correo electrónico entre el Sr. Dave y yo, como se presenta a continuación:

Especificaciones técnicas

Mi hijo y yo pensamos en un proyecto muy útil en el que trabajar. Soy ingeniero mecánico, pero he incursionado en circuitos eléctricos desde hace algún tiempo.





El proyecto del circuito de seguridad inalámbrica para el hogar podría tener muchas aplicaciones, pero para nosotros sería para la temporada de caza de ciervos. A menudo, los ciervos parecen acercarse sigilosamente a nosotros sin previo aviso, pero casi siempre usan uno de varios caminos desgastados. El objetivo sería recibir alguna advertencia antes de que lleguen.

Estaba pensando en montar algún tipo de circuito PIR (debe ser autoalimentado porque no hay línea eléctrica en el bosque) a un árbol a lo largo de cada uno de los 4 o 5 caminos principales que viajarán los ciervos. Una vez que el ciervo dispara el PIR, tendría que enviar algún tipo de señal al ciego en el que nos sentamos.



Estaba pensando en una caja con cinco LED etiquetados como 'ruta 1', 'ruta 2', etc. La señal tendría que tener muy poco retraso. Idealmente, la señal podría transmitirse hasta 200 yardas, aunque si el alcance fuera menor, aún sería útil.

Cuando la luz en la pizarra / caja se enciende, sería bueno si fuera acompañada de un tono audible bajo (no muy fuerte para no asustar al venado) también, la luz debe permanecer encendida (retardo de lectura) por 15-60 segundos después de los giros (para que no perdamos la luz si un ciervo dispara rápidamente el PIR mientras se mueve rápidamente por el sendero.

¿Qué piensas? Hemos estado discutiendo este proyecto durante casi un año, pero no me he comunicado con ningún experto y está fuera de mi capacidad eléctrica / electrónica.

Dave Monette (y su hijo de 15 años Collin)

PD. Me encanta tu sitio www.elprocus.com. He aprendido mucho leyéndolo y estudiando los circuitos. El diseño de circuitos me interesa mucho.

Análisis de la solicitud de circuito

Gracias Querido Dave, ¡Aprecio mucho tus pensamientos!

Su artículo es tan bueno que desearía poder usarlo como un artículo nuevo para mi sitio.

Sin embargo, sin saberlo, ha dicho algo que es extremadamente sensible y que me duele, así que perdóneme, no podré ayudarlo con este proyecto porque está relacionado con la crueldad animal.

Estilo,

Perdón si te ofendí con respecto a la caza, pero como dije, puedo pensar en tantos usos para un dispositivo en tiempo real como este. Vivimos en una gran propiedad arbolada con varios senderos que van desde el exterior de la propiedad hasta la casa. Tener un dispositivo como este serviría como advertencia temprana para la protección personal.

Una cosa más Swag, vivimos en Michigan y lideramos la nación (de hecho, con mucho) en muertes por accidentes de tránsito que involucran encuentros con ciervos / vehículos.

Si la gente no cazara en Michigan, se perderían cientos de vidas cada año debido solo a la superpoblación de ciervos.

Incluso con todas las personas que cazan en Michigan (el año pasado se capturaron más de 500.000 ciervos durante la temporada de caza), la población de ciervos está aumentando. Los ciervos se reproducen más rápido que las fuentes de alimentos disponibles en Michigan.

Solo el año pasado, más de 25.000 ciervos fueron encontrados muertos de hambre o desnutrición.

Ojalá puedas verlo en tu corazón para ayudarnos en este proyecto.

Hijo, le dije que eres un mago e incluso estudiamos algunos de tus circuitos juntos. Como dije anteriormente, hay muchos usos para tal dispositivo fuera de la caza.

Espero tener noticias tuyas pronto Swag. Gracias por responderme, Dave M.

Respuesta:

Entiendo a Dave, de todas formas, es una muerte dolorosa para el pobre animal. En lugar de controlar matando, ¿no sería mejor emplear una estrategia de control de la natalidad para minimizar su población?

De todos modos, intentaré resolverlo e imaginarlo para alguna otra necesidad de aplicación ... como dijiste, el diseño también podría usarse como un dispositivo de advertencia.

Lo diseñaré y te lo haré saber pronto. Realmente aprecio las opiniones de Collin y tus opiniones sobre mi sitio, ¡muchas gracias!

Gracias Swag. Hablé con un chico de mi trabajo (Chrysler) y le expliqué el concepto. Inmediatamente, dijo 'eso sería perfecto para la seguridad del hogar'.

Vive en 40 acres y le gustaría saber que los autos o camiones pasan por cualquiera de sus 5 puentes / entradas a su propiedad. El puente más lejano de su casa es de aproximadamente 0,25 millas (aproximadamente 1300 pies).

Actualmente, tiene cámaras de rastreo instaladas en cada entrada, pero eso no le dice nada de la presencia de un camión en su propiedad en tiempo real.

Dijo que el terreno entre su casa y el camino de entrada más lejano es en su mayoría plano y moderadamente arbolado.

Dice que no se puede ver el puente más lejano de su casa mirando a través de los árboles.

Mi hijo y yo estamos muy emocionados de trabajar contigo en este proyecto.

Dave

El diseño

El circuito de seguridad residencial inalámbrico solar controlado a distancia propuesto se puede entender con la ayuda de la siguiente explicación:

En uno de mis artículos anteriores, expliqué sobre un sensor de proximidad o detector de movimiento simple pero infalible que empleaba señales infrarrojas para detectar y reflejar la presencia de un intruso dentro de la zona y activar una alarma.

El diseño se puede aprender de manera integral en el siguiente artículo:

Circuito detector de proximidad simple

El mismo concepto se ha utilizado en el presente sistema de seguridad para el hogar, debido a su simplicidad, mejor precisión y rentabilidad en comparación con un homólogo PIR.

En este diseño, en lugar de sensores PIR, se emplean fotodiodos infrarrojos ordinarios, como se puede ver en el siguiente diagrama:

El esquemático

Sensor de proximidad para seguridad doméstica inalámbrica

Cómo funcionan los diodos

En el diseño, D1 y D2 forman el transmisor de infrarrojos y los dispositivos de recepción, respectivamente, y están colocados algo paralelos entre sí o con un cierto ángulo y apuntando hacia la zona que necesita ser monitoreada.

Se permite que D1 produzca una señal IR oscilante continua enfocada hacia la zona restringida, y si un intruso intenta pasar a través de esta zona, se espera que la señal transmitida golpee al intruso y se refleje hacia D2, que es capturada instantáneamente por D2 para un procesamiento posterior. .

Por qué se utiliza LM567

Aquí, el IC LM567 se configura como una etapa de transmisor / receptor de IR sintonizado que se encarga de generar la señal de IR a través de D1 a una frecuencia determinada, determinada por R3 / C2, a través del pin # 5.

La condición anterior también permite que el IC responda exclusivamente a esta frecuencia a través de su pin # 3 y rechace cualquier posible señal parásita de una frecuencia diferente.

Cuando la señal de IR reflejada es detectada por D2, la frecuencia es reconocida inmediatamente por el pin # 3 del IC y procesada internamente de modo que el pin # 8 del IC se vuelve bajo en respuesta a la detección.

Sin embargo, la situación anterior se mantiene solo mientras los rayos IR sigan reflejándose desde el cuerpo del intruso y se inhiban en el momento en que el intruso se aleja.

Para introducir un retardo al proceso anterior independientemente del tiempo de detección, se puede ver una etapa monoestable IC 555 integrada con el pin # 8 del IC LM567.

El papel de IC 555

Tan pronto como se envía un nivel bajo al pin # 8 del IC LM567, el IC 555 se dispara instantáneamente haciendo que su pin # 3 suba y permanezca bloqueado durante un período predeterminado, según lo determinado por los valores de R9 / C5.

El pin # 3 del IC555 se puede ver conectado con un relé que se espera que se alterne en esta situación y permanezca activado durante el período de retraso calculado.

Para el sistema de seguridad que no requiere una operación de control remoto, se puede conectar una sirena o alarma a través de los contactos de relé mostrados para el resultado final.

Usando un módulo de control remoto

Sin embargo, dado que en nuestra aplicación se pretende un circuito de seguridad en el hogar controlado a distancia, usamos la activación del relé para alternar una etapa de transmisor de RF como se explica a continuación:

Hoy en día, los módulos de transmisor y receptor de RF listos para usar están disponibles con bastante frecuencia en el mercado y pueden adquirirse para la aplicación discutida.

Los módulos están disponibles en forma de placas PCB ensambladas abiertas, ya he explicado una publicación relacionada en este sitio web, puede echarle un vistazo en la siguiente publicación:

Circuito de seguridad de coche RF simple

Los PCB deben estar correctamente conectados como se explica en el artículo para implementar el propósito.

Se puede optar por construir los circuitos anteriores y conectar uno de los interruptores del transmisor con los contactos de relé asociados con la etapa IC 555 del circuito IR anterior.

O si el ensamblaje parece difícil, uno puede simplemente comprar un juego de unidades listas para usar cuidadosamente ensambladas como se muestra a continuación:

Cómo funcionan los módulos Tx y Rx

Como se puede ver en la imagen de arriba, los módulos Tx, Rx listos para usar estarían disponibles en las formas anteriores.

El lado derecho es el Tx o el auricular transmisor, que necesitamos para abrir e integrar los dos puntos de soldadura del microinterruptor, debajo del botón rojo con los contactos de relé de nuestra etapa IC 555.

El módulo podría alimentarse posiblemente con una celda de botón de 3V que debería ser removida y los terminales +/- conectados apropiadamente con una fuente de CC regulada de 3V.

El módulo del lado izquierdo con el relé azul es el Rx o el módulo receptor que se supone que recibe las señales transmitidas desde el módulo Tx y alterna el relé azul en consecuencia.

Se supone que esta unidad debe instalarse en la estación base o en la casa que debe ser informada sobre una posible intrusión, mientras que el circuito Tx junto con el detector de infrarrojos juntos deben conectarse sobre un árbol o cerca de la ubicación restringida y de manera adecuada centrado en toda la zona.

Cómo conectar los módulos de control remoto

Los detalles del cableado de la unidad Rx se pueden aprender como se muestra en la siguiente imagen:

detalles de cableado de la unidad Rx de 433 MHz

Los contactos de relé de la unidad Rx como se indica en la imagen de arriba pueden estar cableados adecuadamente con un sistema de alarma sonora o cualquier otra forma deseada de sistema de alarma grabable.

En la discusión anterior, entendimos los detalles con respecto a la construcción e instalación del sistema de circuito de seguridad del hogar con control remoto propuesto, ahora es el momento de identificar cómo se puede alimentar el Tx a través de un circuito de batería recargable solar.

Cómo construir el UPS DC alimentado por energía solar

La siguiente imagen nos dice acerca de cómo simplemente se puede lograr un suministro ininterrumpido de 5V alimentado por energía solar utilizando un pequeño panel solar y un IC de voltaje 7805.

Circuito de cargador de batería solar de 5 V para el circuito de seguridad doméstico inalámbrico anterior

Circuito cargador de batería solar 5V

El circuito del cargador de batería solar de 5 V anterior se puede usar para alimentar el conjunto del transmisor del detector remoto, todo el sistema junto con el panel y los circuitos se pueden colocar sobre un árbol o algún tipo de estructura de acero reforzado en el suelo y camuflarse adecuadamente.

Con esto concluye el artículo sobre un circuito de seguridad para el hogar económico pero efectivo que permite al usuario detectar una intrusión de antemano, que puede tener lugar lejos a través de los carriles o pasajes que conducen finalmente a la casa del usuario.

El artículo detalla solo uno de esos módulos, aunque muchos de estos módulos de infrarrojos remotos autónomos pueden construirse e instalarse en carriles en zig-zag, lo que permite el seguimiento y la detección múltiples del objetivo.

Comentarios del Sr. Dave

Wow Swag, estoy tan impresionado. Tengo algunas preguntas simples:

1. ¿Qué tipo de rango se puede esperar con el estilo de botón simple tx y rx?
par de módulos que se muestra en la imagen? (¿Tal vez 100 m como máximo?)

2. ¿Qué utilizaría / podría utilizar si el requisito fuera, por ejemplo, 1000 m? (Veo chicos volando FPV
drones o aviones a más de 5000 m en línea)

3. ¿Qué tan caro puede ser un par de módulos tx / rx con una capacidad de 1000 m? ¿Puedes sugerir un
modelo o ubicación para comprar?

4. En varios puntos de su esquema tiene etiquetas como '4V9', creo que esto debe
significa 4,9 V cuando se usa una batería de 5,0 V. ¿Estoy leyendo el esquema correcto?

Muchas gracias. Ahora necesito ordenar las piezas y empezar a construir.

Gracias Dave =)

Aquí están las respuestas:

1) Sí, el rango es de alrededor de 100 metros para los módulos Tx, Rx especificados

2) Hay algunas opciones de largo alcance disponibles en línea, hay una que usa el IC PT2262 y está asignada para proporcionar un buen alcance de 2 km, la hoja de datos del dispositivo se puede estudiar en el siguiente enlace:

https://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/PrincetonTechnologyCorporation/mXusxsq.pdf

Sin embargo, la etapa de relé no está incluida en el módulo que puede tener
asociarse para las acciones requeridas. Se puede hacer simplemente
integrando una etapa de controlador de relé con el pin 'OUT' del módulo Rx.

3) El costo indicado parece ser alrededor de $ 18 .....

4) sí, estás leyendo el esquema absolutamente correctamente :)

Por cierto, si prefiere utilizar un circuito PIR, puede cambiar al
siguiente diseño.

https://homemade-circuits.com/2014/09/automatic-pir-controlled-fan-circuit.html

Atentamente
Estilo

En caso de que se prefiera un PIR en lugar del diseño de IR sintonizado IC 567 discutido, se puede lograr lo mismo integrando el sistema PIR con los módulos de RF como se muestra en el siguiente diagrama:

El circuito de seguridad inalámbrico para el hogar anterior se explica por sí mismo, los componentes relevantes simplemente deben cablearse de acuerdo con las instrucciones dadas en el diagrama anterior.

Si tiene dudas o confusiones, no dude en comentar a continuación:




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