Vamos a enseñaros a montar un circuito detector de movimiento y crepuscular para controlar una lámpara o punto de luz en lugares de paso. Alguna vez, en la entrada principal de una casa terrena o chalet, después de pasar por el jardín y antes de llegar a la puerta principal de la vivienda, por la noche podría ser molesto al intentar abrir la puerta en ausencia o insuficiente luz. A veces, es buena idea instalar un pequeño aparato electrónico hecho por uno mismo, un circuito capaz de realizar ciertas tareas y estar más cómodo en ciertas situaciones como esta.

 Al caer la noche seria una buena idea que el circuito electrónico encienda la luz y se apague cuando empieza a llegar el Sol en las primeras horas de la mañana, por lo que se conoce como interruptor crepuscular. En caso de que no quiera consumir luz durante toda la noche o bien, utiliza las lámparas compactas también conocidas como lámparas de bajo consumo u otra posibilidad que solo se encienda la lámpara al detectar la presencia de una persona al acercarse a la puerta principal, eso si, al entrar a la vivienda la lámpara se quedara un tiempo encendida seleccionado por la persona, por ejemplo, unos cinco minutos, después se apaga. Ambos modos lo puedes seleccionar en el propio circuito electrónico por el cual lo llamo y llamare a partir de ahora, “Senpir”. Si lo deseas, puedes hacer el efecto contrario gracias al relé que ya tiene un conmutador e incluso en el propio sensor de movimiento.

 Este pequeño proyecto esta pensado para este tipo de aplicaciones o cualquier otra tarea como al encender la lámpara mientras vas a la barbacoa que tienes en el otro lado del jardín sin tocar el interruptor, al ser detectado por el sensor de movimiento (PIR), activa una alarma desde el jardín si entra un intruso, etc. Sabiendo que Senpir esta controlado por un microcontrolador PIC, podría servir un pequeño proyecto de fin de curso para estudiantes de la rama electricidad/electrónica e incluso cualquier aficionado con un mínimo de conocimiento de electrónica básica.

 Senpir tiene dos circuitos impreso independiente, una de control y la otra de fuente de alimentación conectada entre si con un conector y dentro de la misma caja.

 El motivo de diseñar dos placas diferentes en el mismo circuito electrónico de tipo módulos, es por si cualquier causa falla la placa de la fuente de alimentación, hay corte de la corriente eléctrica desde la red de la casa o por otros motivos, puedes sustituirla por otra placa o conectarla a una batería a parte e incluso en placas solares fotovoltaicas.

 Las características técnicas del Senpir son muy sencillas y entre ella destaca dos placas independientes:

- Fuente de alimentación con un transformador necesario para lograr una tensión fija y estabilizada mediante un regulador.
- Un Relé con un conmutador para la lámpara u otra aplicación.
- Un microcontrolador PIC que controla el circuito.
- Un sensor de Luz o LDR que detecta la presencia de la luz.
- Un sensor infrarrojo de movimiento o PIR.

 Fig 1. Fotografía del Senpir.

DISEÑO DEL CIRCUITO

 El control central del circuito es un microcontrolador que controla no solo el funcionamiento de las señales de los sensores, de luz y movimiento sino los temporizadores para el relé y diodos led de aviso. Los microcontroladores incluyen microprocesador, memoria del programa, memoria de datos, puertos de entradas y salidas y otras características todo en el mismo encapsulado, ahí esta claro la ventaja su reducido tamaño.

 El proyecto se ha elegido el popular microcontrolador PIC 16F84A del fabricante Microchip Thecnology Inc. Es muy conocido, donde hay mas información, ejemplos, proyectos para aprendizaje y fácil uso. El microcontrolador esta desarrollado con un programa bajo el entorno de desarrollo llamado MPLAB que puedes descargar y usar gratuitamente en la Web del fabricante Microchip así como las hojas de datos de todos los dispositivos PIC entre otros periféricos, www.microchip.com

DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL HARDWARE

 - Sensor de luz: El sensor LDR viene de la expresión inglesa Light Dependent Resistor. Son componentes pasivos cuya resistencia o su valor óhmico varia en función de la luz recibida. Con el puedes detectar la presencia de luz y oscuridad para activar o desactivar el relé de la lámpara. Al recibir mas luz, baja su valor óhmico hasta que el microcontrolador lo detecte y ejecuta su tarea determinada.

 - Sensor PIR: El sensor PIR “Passive Infra Red” es un dispositivo piro eléctrico que mide los cambios de niveles de radiación infrarroja emitida por los objetos de su entorno alrededor de seis metros. Cambia su estado lógico en una patilla conectado al microcontrolador. Este sensor es de muy bajo costo y pequeño, se suele utilizar en sistemas de alarmas, iluminación controlada por movimiento y aplicaciones de robótica.

 Fig 2. Componentes del circuito.

 Fig 3. Detector de movimiento PIR y conexión del PIR al microcontrolador.

 Sus características técnicas son:

- Voltaje de alimentación: 5VDC.
- Visión máxima 6 metros.
- Estado en su salida TTL.
- Polaridad de salida seleccionable.
- Poco tiempo de calibración.

 El sensor PIR solo usa tres terminales, dos de alimentación y uno de datos que se conecta al microcontrolador.

 El circuito electrónico se instala dentro de la vivienda con los sensores al exterior. El sensor de luz se instala lejos de la lámpara o que no le de luz sobre ella excepto la luz ambiente. El sensor de movimiento se instala bajo la lámpara sin que llegue el calor y luz directa ya que puede dar un funcionamiento no esperado.

 La fuente de alimentación que tiene 5 voltios desde de la tensión continua de 12 voltios y al menos 1 amperio. En este circuito se encuentra un regulador de tensión 7805. En su entrada dispone de un puente de diodos rectificador de onda completa de 12 voltios con su condensador que hace de filtrado para obtener 12 voltios en continua. El regulador 7805 se encarga de estabilizar los 5 voltios de alimentación del otro circuito principal más los 12 voltios para alimentar el relé. Al final se encuentra un diodo Led de encendido.

   Fig 4. Esquema fuente de alimentación.

   Fig 5. Esquema eléctrico del circuito principal.

 El circuito principal esta controlado con un μC PIC 16F84A donde se comunican dos sensores como entrada, un relé como salida y un micro interruptor para controlar el tipo de configuración deseada y tiempos de encendido.

 En las entradas del μC PIC 16F84A, esta conectado un micro interruptor, sensor de luz y sensor de movimiento. El sensor de luz o LDR conectado al puerto RB3 (pin 9) como entrada, detecta el día y la noche con la finalidad de hacer un interruptor crepuscular, es decir, que solo se enciende la lámpara o al caer la noche. Tiene un tiempo de veinte segundos para asegurarse que realmente es de noche o de día.

 El sensor de movimiento o PIR, conectado al puerto RB1 (pin 7) como entrada. Tienen elementos fabricados de un material cristalino que genera una carga eléctrica cuando se expone a una radiación infrarroja. Los cambios de la cantidad de radiación producen cambios de voltaje los cuales son medidos por un amplificador. El sensor PIR contiene unos filtros especiales llamados lentes de Fresnel que enfocan las señales infrarrojas sobre el elemento sensor. Cuando las señales infrarrojas del ambiente donde se encuentra el sensor cambian rápidamente, el amplificador activa la salida para indicar movimiento. Esta salida se queda activa unos segundos permitiendo al micro controlador saber si hubo movimiento.

 Funciona a 5VDC, gracias a que tiene un patillaje o pin que se conecta al micro controlador directamente, el sensor PIR funciona como un interruptor a la vez puedes cambiar mediante un jumper el estado lógico de la salida si deseas el efecto contrario.

 En la salida RA3 (pin 2) del micro controlador dispone un relé de 12VDC para activar una lámpara o lámpara de la red (220VAC). En la base del transistor T1, pasa a conducción y activa el relé. Este circuito también aísla eléctricamente la carga del micro controlador. El valor de la potencia a controlar depende de los contactos del relé y varia mucho según el modelo, en este caso soporta 10 Amperios. El diodo paralelo al relé se incluye de protección de los transistores por la fuerza contra electromotriz.
 

 Tabla 1. Micro interruptor.

 A su salida del puerto A, se visualiza los Led de avisos. Led verde visualiza que se ha elegido la opción interruptor crepuscular y el rojo visualiza que se ha elegido la opción del sensor de movimiento que puedes seleccionar en el micro interruptor Int_RB4 (pin 10). Le Led azul indica que esta activado o desactivado el relé en el momento de conmutar así sabrás sin salir de casa su estado actual mirando el circuito o la caja donde lo tienes instalado, en cambio, el Led ámbar o amarillo significa el encendido de la fuente de alimentación.
 

 Tabla 2. Indicadores de los Led.

PROGRAMA DEL MICROCONTROLADOR 16F84A

 El programa del PIC16F84A esta escrito con el lenguaje ensamblador. Mediante el diagrama de flujo, es más fácil ver a simple vista un esquema completo sobre su funcionamiento paso por paso.

 Fig 6. Diagrama de flujo.

 Fig 7. Cara componentes y cara pistas esquema.

 Fig 8. Cara pistas.

 Fig 9. Vista perspectiva.

 Fig 10. Vista trasera.

 Fig 11. Proyecto acabado.

LISTA DE MATERIALES

 Resistencias:

 R1, R2, R3, R4, R11 = 10 KΩ
 R5, R6, R7, R9 = 330 Ω
 R10 = 100 Ω
 R12 = 33 KΩ

 Condensadores:
 C1, C2 = 22 pF

 Diodos:
 D1 = Led 5 mm bicolor verde rojo
 D2 = Led 5 mm Azul
 D3 = 1N4148

 Transistor:
 T1 = 2N2222

 Varios:
 R = LDR
 X1 = 4MHZ (Cristal de cuarzo)
 DSW1 = 4 interruptores
 P1 = 4K7 Ω Potenciómetro
 RL1 = 12VDC, 10Amp, 1 Conmutador
 S1 = Botón reset
 J1, J2, J4 = 2 bornes
 J3 = 3 bornes
 J5 = 4 bornes
 IC1 = PIC16F84A-04 (También compatible con PIC16F88)

CÓDIGO FUENTE

Archivo ASM con el código fuente para PIC16F84A

Archivo ASM con el código fuente para PIC16F88

Autor: Angel Acaymo M. G. Versión: 2.00
Enlace: electronica-pic.blogspot.com.es/2009/11/interruptor-crepuscular-y-de-movimiento.html

VÍDEOS

Vídeos del circuito Senpir funcionando con el PIC16F84A, también con código fuente para el PIC16F88: