DETECTOR DE MOVIMIENTO

I. INTRODUCCIÓN

En estos tiempos los proyectos resultan muy interesantes y muy útiles, debido a que impulsan a la investigación y así mismo al desarrollo de nuestros estudiantes y en general de nuestra sociedad, en este caso la electrónica es una herramienta fundamental en la vida y muy útil para el desarrollo del mundo.

La electrónica es una ciencia aplicada que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente , desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, electromecánica y en el diseño de software en su control la Ingeniería informática.

La electrónica en si es la rama de la actualidad y de la civilización moderna de nuestro futuro.

En nuestro trabajo utilizaremos y daremos a conocer un componente muy importante y a la vez usado el UA741.

El proyecto que he realizado consiste en un detector de movimiento que se activa a través de sensores ópticos, es decir, dándole luz a un dispositivo electrónico (en este caso LDR).

II. OBJETIVOS

- Tener una perspectiva de un diseño de un circuito electrónico.

- Conocer y explicar las funciones del OPAM en nuestros circuitos.

III.DETECTOR DE MOVIMIENTO

La función de un detector de movimiento es la de detectar cualquier cosa o persona en movimiento. Se encuentran, generalmente, en sistemas de seguridad o en circuitos cerrados de televisión.

El sistema puede estar compuesto, simplemente, por una cámara de vigilancia conectada a un ordenador, que se encarga de generar una señal de alarma o poner el sistema en estado de alerta cuando algo se mueve delante de la cámara. Aunque, para mejorar el sistema se suele utilizar más de una cámara, multiplexores y grabadores digitales.

Además, se maximiza el espacio de grabación, grabando solamente cuando se detecta movimiento.

Detección de movimiento

Un algoritmo que compara la imagen actual con una de referencia y, posteriormente, cuenta los píxeles en que difieren las dos imágenes, es una forma sencilla y eficiente de detectar movimiento. Aunque los algoritmos que se emplean son más complejos, debido a que lo explicado anteriormente lleva problemas cuando la cámara que registra no se encuentra fija o cuando se producen otros cambios, como por ejemplo, de iluminación.

La mayoría de los circuitos que detectan el paso de una persona emplean sensores piezoeléctricos, pirométricos, leds, etc. y todos ellos suelen poseer un ajuste complicado cuando forman parte de un sistema de alarma.

En nuestro caso, realizaremos un detector bastante simple pero con una eficiencia destacable, ya que, el detector que trabajaremos tiene bajo costo y una dificultad tratable para poder armar nuestro circuito.

El diagrama o el circuito de nuestro detector de movimiento se presentan a continuación

Nuestro circuito, consta de dos sensores, los cuales, si el espacio que se está monitoreando para establecer el pasaje de una persona es interrumpido aunque sea por un escaso tiempo, el circuito de detección lo percibe y la alarma se acciona.

En ocasiones la instalación y calibración de los dispositivos se tornan un tanto complicadas, ya que se necesita un perfecto ajuste óptico entre el emisor y el receptor.

También habrá que tomar en cuenta la cantidad de luz que el ambiente tiene, para realizar la calibración conforme con el nivel de luz que haya en el lugar. Un tercer problema radica en que el circuito suele ser caro y hasta complicado de armar.

Este circuito puede ser usado en ambientes cerrados o al aire libre, sin necesidad de tener que calibrar un transmisor, funciona con cualquier nivel de luminosidad, y dispara un sistema sonoro cuando se detecta el pasaje de un objeto. Además posee un consumo muy bajo.

El principio de funcionamiento es sencillo, dado que detecta cambios en la iluminación del ambiente. Utiliza dos sensores ópticos que detectan el “contraste” de los niveles luminosos vistos por esos dos ojos, lo que le brinda una sensibilidad bastante alta.

Una ventaja del equipo consiste en que se requieren solamente dos ajustes, luego de los cuales puede funcionar en cualquier ambiente.

En el diagrama anterior vemos el esquema de nuestro detector, que emplea dos circuitos integrados: un operacional 741 y un temporizador 555.

El operacional funciona como comparador, recibe las dos entradas las señales procedentes de los sensores ópticos.

La calibración del sistema de detección se realiza por la regulación de una red simple de resistencias. Si se detectara alguna modificación, aparece un pulso en la salida del operacional (pata 6), el que se envía a un oscilador monoestable formado por el clásico 555, cuya salida se aplica a un buzzer piezo-eléctrico de alta eficacia sonora durante el período de temporización (10 segundos aproximadamente, de acuerdo con los valores dados en el circuito).

El buzzer es resonador de estado sólido con terminales polarizados, funcionará con una alimentación de 3 a 30V con corrientes muy pequeñas.

Para ajustar el equipo se debe colocar los dos trimpots en posición central, conecte la alimentación y espere 5 segundos para que la alarma sonora dispare.

Componentes

Resistencias 12k (2); 470k (1) de ¼ w

Potenciómetros 25k y 250k

Circuito Integrado UA741, NE555

LDR’s

Condensadores 0.1uF (cerámico) , 10uF (16v)

Buzzer 12v (5w)

IV.- PROCEDIMIENTO

Observamos que el circuito tiene tres etapas, como se muestra en el siguiente diagrama de bloques:

Diagrama de Bloques del Proyecto

Ahora, pasaremos a explicar cada etapa del proyecto.

1. ETAPA DE DETECCION

En esta primera etapa utilizamos dos sensores ópticos (LDRs 1 y 2) que detectan el contraste de los niveles luminosos, que se aprecian por esos dos ojos, en el medio donde estamos. Al utilizar este medio brindara una sensibilidad bastante alta. Para un buen funcionamiento de estos sensores ópticos, convienes colocar a cada LDR un tubo opaco de 5 mm. de diámetro y por 3 cm. de largo, los cuales se deben enfocar en la dirección en la que se desee detectar el movimiento. Basta una detección en uno de los dos LDR para detectar un desnivel de señales luminosas. Estos LDRs pueden estar ubicados estratégicos para medir una alteración en la intensidad luminosa.

2.- ETAPA DE COMPARACION

El componente principal en esta etapa es el amplificador operacional UA741, el cual funciona como un comparador, recibe las señales procedentes de los sensores ópticos.

ETAPADE DETECCION

ETAPADE

COMPARACION

ETAPADE

TEMPORIZACION

Para la calibración de este sistema de detección se realiza por la regulación de una red simple, formado por las resistencias R1, R2 y el potenciómetro P1. Esto sirve para controlar las señales voltaicas que recibe las entradas del OPAM (pata 2 y 3).

El OPAM esta alimentado por el voltaje continúo de 12v (pata 7) y el colocado a tierra (pata 4).

Si se detectara alguna modificación; es decir, si se produce una detección en los LDR’s, aparecerá un pulso en la salida del operacional (pata 6)

En la salida vemos que va colocado un capacitor que une el sistema comparador con el de temporizador, este capacitor separa la señal alterna con la señal de entrada. La señal alterna lo origina el pulso de salida del OPAM producido por alguna modificación.

3.- ETAPA DE TEMPORIZACION

En esta etapa el principal componente es el TEMPORIZADOR 555, que se emplea como un circuito multivibrador monoestable, es decir, de disparo único.

Antes de centrarnos el análisis de la etapa de temporización, explicaremos brevemente el temporizador 555 de modo monoestable.

Temporizador 5554 en Modo Monoestable

En este caso, el 555 funciona como un pulsador, el cual en la salida se activa cuando recibe un pulso que llegue por el pin 2.

En este caso el circuito entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador.

El esquema de conexión es el que se muestra. La Fórmula para calcular el tiempo de duración del pulso que se genera en la salida es la siguiente (tiempo en el que la salida está en nivel alto) es:

Observar que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el PIN # 2 del C.I. para iniciar la señal de salida.

Ahora, en el detector, podemos analizar de mejor manera la etapa de temporización.

Entonces, en esta etapa se activa la alarma, cuando llegue el pulso al circuito monoestable del 555, el cual por 5 segundos aproximadamente la alarma se activará, ya que por la fórmula hallamos el tiempo de duración de la salida.

La calibración del sistema de detección del pulso se realiza por el potenciómetro P2, el cual nos una división de voltaje en la entrada del NE555 (pata 2).

Esta alimentada por las patas 4 y 8 por la fuente de 12v y colocada a tierra por la pata 1.

El control de salida temporizada, es decir cuando la salida esta por un momento en alta, lo da el capacitor C2 y la resistencia R3.

La salida (pata3) se le aplica a un buffer (alarma) de alta eficacia sonora, el cual sonora mediante un periodo de temporización (10 segundos aproximadamente, de acuerdo con los valores dados en el circuito).

El buffer es resonador de estado sólido con terminales polarizados, funcionara con una alimentación mínima de 3v con corrientes muy pequeñas.

V. FUNCIONAMIENTO

Después de haber estudiado todos los procesos de nuestro detector de movimiento, podremos explicar de mejor manera el funcionamiento de éste.Nuestros sensores (LDR’s) nos detectarán el movimiento por medio de la falta de luz, con lo cual nuestro amplificador 741 trabajará como comparador y comparará las dos señales que provienen de nuestros sensores y luego generará un pulso para el circuito monoestable del 555, el cual por un periodo aproximado de 5 segundos activará la alarma (Buzzer) la cual después se apagará hasta que se reinicie el proceso.

VI. CONCLUSIONES

Haber hecho este proyecto ha sido una experiencia muy importante debido a que se han puesto en práctica los conocimientos adquiridos en clases, y a la vez se han adquirido nuevos conocimientos en el proceso de investigación y desarrollo de este proyecto.

Se ha aprendido a crear un circuito a partir de un diagrama dado, reconociendo las partes y componentes, para ensamblarlos posteriormente.

No solamente se han ensamblado los componentes, sino que además de haber hecho funcionar satisfactoriamente , se ha logrado comprender perfectamente la función que cada elemento realiza dentro del circuito, de manera que es posible dar una explicación detallada del lo que cada elemento hace, lo cual se ha hecho en este documento como se hará también en la presentación oficial que se hará de este proyecto en la clase.

Así, se han cumplido todos los objetivos propuestos, y se ha finalizado exitosamente este proyecto.