Circuito de segurança residencial sem fio - alimentado por energia solar

O artigo discute um circuito de segurança residencial sem fio controlado remotamente que permite a detecção de uma possível intrusão com antecedência, dependendo de como e onde os sensores remotos são posicionados sobre os locais estratégicos selecionados e a distância desejada da casa. A ideia foi solicitada pelo Sr. Dave Monette.

A solicitação está na forma de uma discussão por e-mail entre o Sr. Dave e eu, conforme apresentado a seguir:

Especificações técnicas

Meu filho e eu pensamos em um projeto muito útil para trabalhar. Sou engenheiro mecânico, mas já me envolvo com circuitos elétricos há algum tempo.

O projeto do circuito de segurança residencial sem fio poderia ter muitas aplicações, mas para nós seria para a temporada de caça ao veado. Freqüentemente, os cervos parecem se esgueirar sobre nós sem avisar, mas quase sempre usam um dos vários caminhos usados. O objetivo seria obter algum aviso prévio antes de eles chegarem.

Eu estava pensando em montar algum tipo de circuito PIR (deve ser autoalimentado porque não há energia de linha na floresta) para uma árvore ao longo de cada um dos 4 ou 5 caminhos principais que os cervos irão percorrer. Assim que o PIR for disparado pelo cervo, ele terá que enviar algum tipo de sinal para o cego em que estamos.

Eu estava pensando em uma caixa com cinco LEDs rotulados 'caminho 1', 'caminho 2', etc. O sinal teria que ter muito pouco atraso. Idealmente, o sinal seria capaz de ser transmitido a até 200 jardas, embora se o alcance fosse menor ainda seria útil.

Quando a luz no quadro / caixa acender, seria bom se fosse acompanhada por um tom audível baixo (não muito alto para não assustar o cervo) também, a luz deve permanecer acesa (atraso de leitura) por 15-60 segundos depois de acender (assim não perderemos a luz se um cervo tropeçar rapidamente no PIR enquanto se move rapidamente pela trilha.

O que você acha? Estamos discutindo este projeto há quase um ano, mas não contatei nenhum especialista e ele está muito além da minha capacidade elétrica / eletrônica.

Dave Monette (e o filho Collin de 15 anos)

P.s. Eu amo seu site www.elprocus.com. Aprendi muito lendo e estudando os circuitos. O design do circuito realmente me interessa.

Analisando a solicitação de circuito

Obrigado Caro Dave, agradeço muito a sua opinião!

Seu artigo é tão bom que gostaria de usá-lo como um novo artigo para meu site

No entanto, sem saber, você disse algo que é extremamente sensível e doloroso para mim, então me perdoe, não poderei ajudá-lo com este projeto, pois está relacionado com a crueldade contra os animais.

Swag,

Desculpe se o ofendi em relação à caça, mas como afirmei, posso pensar em muitos usos para um dispositivo de tempo real como este. Vivemos em um grande pedaço de propriedade arborizada com várias trilhas que levam do lado de fora da propriedade até a casa. Ter um dispositivo como esse serviria como um alerta precoce para proteção pessoal.

Mais uma coisa, Swag, nós vivemos em Michigan e lideramos o país (de longe, na verdade) em mortes no trânsito envolvendo encontros com veados / veículos.

Se as pessoas não caçassem em Michigan, haveria centenas de vidas perdidas todos os anos devido apenas à superpopulação de veados.

Mesmo com todas as pessoas que caçam em Michigan (no ano passado, foram capturados mais de 500 mil cervos durante a temporada de caça), a população de cervos está aumentando. Os cervos estão se reproduzindo mais rápido do que as fontes de alimento disponíveis em Michigan.

Só no ano passado, mais de 25.000 cervos foram encontrados mortos de fome ou desnutrição.

Espero que você possa ver em seu coração nos ajudar neste projeto.

Disse-me filho que mago você é e até estudamos alguns de seus circuitos juntos. Como afirmei anteriormente, existem muitos usos para esse dispositivo fora da caça.

Espero ouvir de você em breve Swag. Obrigado por me escrever de volta, Dave M.

Responder:

Eu entendo Dave, mas de qualquer forma é uma morte dolorosa para o pobre animal. Em vez de controlar matando, não seria melhor empregar uma estratégia de controle de natalidade para minimizar sua população?

De qualquer forma, vou tentar descobrir e imaginar que seja para alguma outra necessidade de aplicativo ... como você disse, o design também pode ser usado como um dispositivo de alerta.

Vou projetar e deixar você saber em breve. Eu realmente aprecio o Collin e suas opiniões sobre o meu site, muito obrigado!

Obrigado Swag. Conversei com um cara no meu trabalho (Chrysler) e expliquei o conceito para ele. Imediatamente, ele disse 'isso seria perfeito para segurança doméstica'.

Ele vive em 40 acres e sabe que carros ou caminhões passam por qualquer uma de suas 5 pontes / calçadas para entrar em sua propriedade. A ponte mais distante de sua casa tem cerca de 0,25 mi (aproximadamente 1300 pés).

Atualmente, ele tem câmeras de rastreamento instaladas em cada entrada de automóveis, mas isso não faz nada para informá-lo da presença de um caminhão em sua propriedade em tempo real.

Ele disse que o terreno entre sua casa e a entrada de automóveis mais distante é plano e moderadamente arborizado.

Ele diz que você não pode ver a ponte mais distante de sua casa olhando por entre as árvores.

Meu filho e eu estamos super animados em trabalhar com você neste projeto.

Dave

O design

O circuito de segurança residencial sem fio solar de controle remoto proposto pode ser compreendido com a ajuda da seguinte explicação:

Em um de meus artigos anteriores, expliquei a respeito de um sensor de proximidade ou detector de movimento simples, mas infalível, que empregava sinais infravermelhos para detectar e refletir a presença de um intruso dentro da zona e disparar um alarme.

O design pode ser aprendido de forma abrangente no seguinte artigo:

Circuito Detector de Proximidade Simples

O mesmo conceito tem sido usado no atual sistema de segurança residencial, devido à sua simplicidade, melhor precisão e custo-benefício em comparação com uma contraparte PIR.

Neste projeto, em vez de sensores PIR, fotodiodos infravermelhos comuns são empregados, como pode ser visto no diagrama abaixo:

O Esquemático

Como funcionam os diodos

No projeto, D1 e D2 formam o transmissor IR e os dispositivos receptor, respectivamente, e são posicionados um tanto paralelos entre si ou com um determinado ângulo, e apontando para a zona que precisa ser monitorada.

D1 pode produzir um sinal IR oscilante contínuo focado em direção à zona restrita, e se um intruso tentar passar por esta zona, o sinal transmitido deverá atingir o intruso e ser refletido em direção a D2, que é instantaneamente capturado por D2 para posterior precessão .

Por que o LM567 é usado

Aqui, o IC LM567 é configurado como um estágio transmissor / receptor IR sintonizado que se torna responsável por gerar o sinal IR via D1 em uma determinada frequência, determinada por R3 / C2, através do pino # 5.

A condição acima também permite que o IC torne-se exclusivamente responsivo a esta frequência através de seu pino # 3 e rejeite qualquer sinal de dispersão possível de uma frequência diferente.

Quando o sinal infravermelho refletido é detectado por D2, a frequência é imediatamente reconhecida pelo pino # 3 do IC e processada internamente de modo que o pino # 8 do IC seja tornado baixo em resposta à detecção.

No entanto, a situação acima é mantida apenas enquanto os raios IV continuarem refletindo do corpo do intruso e forem inibidos no momento em que o intruso fugir.

A fim de introduzir um atraso no processo acima, independentemente do tempo de detecção, um estágio monoestável IC 555 pode ser visto integrado com o pino # 8 do IC LM567.

O papel do IC 555

Assim que um baixo é enviado no pino # 8 do IC LM567, o IC 555 é instantaneamente acionado fazendo com que seu pino # 3 fique alto e permaneça travado por algum período predeterminado, conforme determinado pelos valores de R9 / C5.

O pino nº 3 do IC555 pode ser visto conectado a um relé que deverá alternar nesta situação e permanecer ativado pelo período de atraso calculado.

Para o sistema de segurança que não requer uma operação por controle remoto, uma sirene ou alarme pode ser conectado aos contatos de relé mostrados para o resultado final.

Usando um Módulo de Controle Remoto

No entanto, como em nosso aplicativo se destina a um circuito de segurança residencial controlado remotamente, usamos a ativação do relé para alternar um estágio do transmissor de RF conforme explicado abaixo:

Hoje, transmissores e módulos receptores de RF prontos para uso estão comumente disponíveis no mercado e podem ser adquiridos para a aplicação discutida.

Os módulos estão disponíveis na forma de placas de circuito impresso abertas, já expliquei um post relacionado neste site, você pode dar uma olhada nele no seguinte post:

Circuito de segurança de carro RF simples

Os PCBs precisam ser conectados de maneira apropriada, conforme explicado no artigo, para implementar o propósito.

Pode-se escolher construir os circuitos acima e conectar uma das chaves do transmissor com os contatos de relé associados ao estágio IC 555 do circuito IR acima.

Ou se a montagem parecer difícil, pode-se simplesmente comprar um conjunto de unidades prontas montadas ordenadamente, conforme mostrado abaixo:

Como funcionam os módulos Tx e Rx

Como pode ser visto na imagem acima, os módulos Tx, Rx prontos para uso estariam disponíveis nas formas acima.

O lado direito é o Tx ou o aparelho transmissor, que precisamos para abrir e integrar os dois pontos de solda do micro-switch, sob o botão vermelho com os contatos de relé do nosso estágio IC 555.

O módulo poderia ser alimentado por uma célula botão de 3 V que precisaria ser removida e os terminais +/- devidamente conectados a uma fonte CC regulada de 3 V.

O módulo do lado esquerdo com o relé azul é o Rx ou o módulo receptor que deve receber os sinais transmitidos do módulo Tx e alternar o relé azul de acordo.

Esta unidade deve ser instalada na estação base ou em casa, que precisa ser informada sobre uma possível intrusão, enquanto o circuito Tx junto com o detector de IR juntos precisam ser conectados a uma árvore ou próximo ao local restrito e de forma adequada focado em toda a zona.

Como conectar os módulos de controle remoto

Os detalhes da fiação da unidade Rx podem ser aprendidos conforme mostrado na imagem a seguir:

Os contatos de relé da unidade Rx, conforme indicado na imagem acima, podem ser devidamente conectados com um sistema de alarme sonoro ou qualquer outra forma desejada de sistema de alarme registrável.

Na discussão acima, entendemos os detalhes sobre a construção e instalação do sistema de circuito de segurança residencial com controle remoto proposto, agora é hora de identificar como o Tx pode ser alimentado por um circuito de bateria recarregável solar.

Como construir o UPS DC alimentado por energia solar

A imagem a seguir nos mostra como uma fonte ininterrupta de 5 V alimentada por energia solar pode ser obtida usando um pequeno painel solar e um CI de 7805 voltagem.

Circuito carregador de bateria solar 5V para o circuito de segurança residencial sem fio acima

O circuito do carregador de bateria solar de 5 V acima pode ser usado para alimentar o conjunto do transmissor do detector remoto, todo o sistema junto com o painel e os circuitos podem ser posicionados sobre uma árvore ou algum tipo de estrutura de aço reforçada no solo e camuflados adequadamente.

Isso conclui o artigo a respeito de um circuito de segurança residencial barato, mas eficaz, que permite ao usuário detectar uma intrusão com antecedência, que pode ocorrer longe, através das pistas ou passagens que finalmente levam à casa do usuário.

O artigo detalha apenas um desses módulos, embora muitos desses módulos IR remotos autocontidos possam ser construídos e instalados em faixas em zigue-zague, permitindo o rastreamento e a detecção múltiplos do alvo.

Feedback do Sr. Dave

Uau Swag, estou tão impressionado. Tenho algumas perguntas simples:

1. Que tipo de intervalo pode ser esperado com o estilo de botão simples tx e rx
par de módulos mostrado na imagem? (Talvez 100 m no máximo ??)

2. O que você usaria / poderia usar se o requisito fosse, digamos, 1000 m? (Vejo caras voando FPV
drones ou aviões com mais de 5000m online)

3. Quão caro pode ser um par de módulos tx / rx com capacidade de 1000 m? Você pode sugerir um
modelo ou local para comprar?

4. Vários pontos em seu esquema, você tem rótulos como '4V9', acho que isso deve
significa 4,9 V ao usar uma bateria de 5,0 V. Estou lendo o esquema, certo?

Muito obrigado. Agora preciso encomendar as peças e começar a construir.

Obrigado Dave =)

Aqui estão as respostas:

1) Sim, o intervalo é de cerca de 100 metros para os módulos Tx, Rx especificados

2) Existem algumas opções de longo alcance disponíveis online, há uma que usa o IC PT2262 e é atribuída para fornecer um bom alcance de 2 km, a ficha técnica do dispositivo pode ser estudada no seguinte link:

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

No entanto, o estágio de relé não está incluído no módulo que você pode ter
para associar para as ações necessárias. Isso pode ser feito simplesmente por
integrando um estágio de driver de relé com o pino 'OUT' do módulo Rx.

3) O custo indicado parece ser em torno de US $ 18 .....

4) sim, você está lendo o esquema absolutamente correto :)

A propósito, se você preferir usar um circuito PIR, pode alternar para o
seguinte design.

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

Cumprimentos
Swag

No caso de um PIR ser preferido em vez do projeto de IR sintonizado IC 567 discutido, o mesmo pode ser conseguido integrando o sistema PIR com os módulos de RF como mostrado no diagrama a seguir:

O circuito de segurança residencial sem fio acima é autoexplicativo, os componentes relevantes simplesmente precisam ser conectados de acordo com as instruções fornecidas no diagrama acima.

Se você tiver dúvidas ou confusões, por favor, comentem abaixo: