Sensor de movimiento, funcionamiento y aplicaciones

Juan Carlos G 2020-05-05
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Sensor de movimiento, funcionamiento y aplicaciones


Hola de nuevo, me da mucho gusto saludarte y tener aquí conmigo, ya que significa que te interesa aprender más sobre el sensor de movimiento y todos los interesantes conceptos alrededor de este dispositivo.

Por tal razón, trataré de explicarte en términos simples lo que hace este sensor y como funciona.

 

 

¿Qué analizaremos del sensor de movimiento?

Para esto te dejo una lista de todo lo que aprenderás el día de hoy:

  • ¿Qué es?
  • Conocerás los conceptos teóricos que representan a estos sensores.
  • Aprenderás el principio de funcionamiento.
  • Veremos los diferentes tipos que existen.
  • Sus aplicaciones
  • Al final, haremos juntos una pequeña práctica con Arduino y el sensor de movimiento HC-SR501.

Mi objetivo es que aprendas todo sobre este sensor y puedas aplicarlo en tus proyectos personales, si te gusta el contenido puedes suscribirte a mi boletín para que te avise cuando suba un nuevo post, o simplemente comparte en tus redes sociales.

 

¿Dónde comprar sensores de movimiento?

Si has llegado a este post en búsqueda de sensores para tu hogar aquí tienes una lista que estoy seguro te van a encantar.

 

 

¿Qué es el sensor de movimiento?

Un sensor de movimiento (el cual puedes encontrar en otras fuentes como sensor de presencia),

Es un dispositivo electrónico que consta de múltiples unidades emisoras y receptoras de señales que reaccionan ante cualquier presencia o movimiento.

¿Cómo funciona?

Nuestro sensor al detectar un movimiento en el ambiente donde se ha montado para monitorear, activa un sistema que consta de encendido y apagado.

Debes saber que este tipo de sensores han tenido gran impacto dentro del mundo de la tecnología y otras muchas ramas en las cuales la ingeniería y la automatización han llegado a conquistar muchas áreas en la industria.

Un ejemplo de lo anterior es la domótica, donde es sumamente utilizado, ya sea como refuerzo en la seguridad del hogar, o simplemente para hacer más eficiente el funcionamiento de luces, aire acondicionado y otros sistemas que pueden automatizarse con este sensor.

De hecho, la variedad y los diferentes tipos de sensores de movimiento que existen (los cuales veremos más adelante) hacen que su uso sea muy versátil y se utilice tanto en la industria (ejemplo: Internet of Things), como de manera aficionada; ajustando el sensor de movimiento en nuestros propios hogares.

Entonces, podemos definir a esta sonda como un dispositivo electrónico que, gracias a su arquitectura de sensores, reacciona al movimiento y presencias físicas en un determinado lugar. La principal magnitud física que monitorea es el movimiento y la posición del objeto.

 

Funcionamiento por sonido

El funcionamiento de los sensores de presencia varía dependiendo directamente de como este trabajando el sensor. Hay sensores de movimiento que trabajan con señales ultrasónicas, las cuales viajan hacia a través del ambiente y rebotan con el objetivo, obteniendo una señal de presencia.

 

Funcionamiento por infrarrojo

Algunos otros trabajan por medio de infrarrojos, los cuales detectan la presencia de un objeto gracias a un haz de luz infrarroja que ha sido interrumpida por el movimiento de dicho objeto. Este tipo de sensores de movimiento infrarrojos incluso pueden detectar la presencia gracias a la variación de la temperatura ambiental.

 

Tipos de sensores de movimiento

Como te mencioné antes, existe una gran variedad de sensores de movimiento en el mercado, los cuales, dependiendo de su funcionamiento, se ajustan a las necesidades del usuario.

En general, todas estas variaciones de sensores se dividen en dos clasificaciones:

  • Sensores pasivos
  • Y sensores activos.

A continuación, te platico un poco de esa variedad y su respectivo funcionamiento de cada uno.

 

Sensor de movimiento pasivo (PIR)

Ejemplo sensor PIR

El sensor de movimiento pasivo infrarrojo o solo abreviado como PIR (Passive Infrared) es un dispositivo electrónico conformado por sensores piroeléctricos.

Su funcionamiento se basa en la detección de los cambios de radiación infrarroja del medio ambiente en el que se esté trabajando. Se dice que es un sensor “pasivo” ya que no emite radiación, sino que solo la recibe.

Generalmente este tipo de sensores vienen instalados en un lente Fressnell, el cual es de suma importancia ya que ayuda a recibir la radiación y dividirla en sectores para poder procesar mejor la información recibida.

Cuando instalamos por primera vez este tipo de sensores, el PIR se acostumbra a la radiación infrarroja y temperatura del ambiente.

Cuando alguien desconocido entra a ese ambiente, la radiación infrarroja y la temperatura del medio ambiente se ven alteradas, haciendo posible la detección y posteriormente la alarma.

 

Sensor de movimiento ultrasónicos

¿Qué es el sensor ultrasónico?Sensor ultrasónico

Este tipo de sensores trabajan por medio de emisiones de sonidos en frecuencia ultrasónica. Cuando el sensor es instalado y está activo, este emite una señal acústica ultrasónica que recorre el área en el que se esté operando. Esta señal rebota contra el objeto intruso y retorna al sensor, calculando así algunos parámetros físicos de la posición y movimiento de dicho objeto.

 

Sensores de movimiento por vibración.

Este tipo de sensor detecta el movimiento por medio de las variaciones de vibración que existen en el medio ambiente en el que se esté trabajando.

 

Sensor de luz crepuscular.

Este tipo de sensores son especiales, ya que el principio de funcionamiento es totalmente distinto a otros sensores dentro de esta misma clasificación, incluso podrías encontrarlo en otra categoría diferentes al movimiento.

Este tipo de sensor funciona gracias a la luz y su luminosidad: aumenta y disminuye la luminaria dependiendo de la luz que exista en el ambiente. Generalmente se utiliza en los hogares y oficinas.

 

Sensores de superficie

Son los sensores más económicos y accesibles para el hogar, se instalan en paredes o puertas, se activan por medio de infrarrojos, detectando el calor en el Angulo de operación del sensor.

¿Lo ves? Hay sensores de movimiento para todo tipos de necesidades, todo dependerá directamente de la necesidad que tengas como usuario y que es lo que quieres hacer con dicho sensor.

Ya que, no es lo mismo utilizar un sensor de movimiento crepuscular que uno de vibración; ambos funcionan distinto y son dirigidos a aplicaciones concretas, las cuales veremos más adelante.

 

Formas de regulación para un sensor de movimiento.

La regulación es una parte muy importante en el uso de este sensor, independientemente de que tipo de sensor estemos trabajando, ya que la eficiencia de su uso en la aplicación que se planea será aún mayor. Por tal razón, platicaremos un poco sobre estas regulaciones.

Los sensores de movimiento generalmente se regulan en función de 3 conceptos que son inherentes al sensor de movimiento:

  • El tiempo
  • Alcance
  • Y la luminosidad

Dependiendo de la aplicación que le demos al sensor, será la forma en que debemos aplicar dicha regulación.

 

Regulación en función del tiempo

Los sensores pueden regularse en función del tiempo, el cual representa el tiempo deseado para que el sensor se active partiendo desde la detección de algún objeto, hasta que este deje de activarse. Esta regulación hace posible un consumo de energía eficaz, ya que cualquier sistema que este en comunicación con el sensor, estará activado solo el tiempo que establezca.

 

Regulación por alcance

La regulación en función del alcance, donde por lo regular la unidad de medida que domina son los metros, esta regulación ayuda a que los detectores no trabajen fuera de su zona o rango de actuación, evitando interferencia y mediciones erróneas.

 

Regulación por luminosidad

Por último, la regulación en función de luminosidad nos ayuda de igual forma a la eficiencia del consumo de energía, ya que podemos regular el sensor para que solo funcione de día o de noche, generalmente esta regulación se usa más en los sensores crepusculares.

Como mencioné en un principio, la regulación depende mucho de que aplicación que le darás al sensor, por ejemplo, si quieres un sensor de movimiento para la puerta de tu casa, se recomienda la regulación de alcance, para que solo opere dentro del rango de la entrada.

 

Ejemplo de sensor de movimiento con Arduino

Muy bien, hemos llegado a la practica, donde podrás crear una aplicación real con el sensor de movimiento, aplicando los diferentes conceptos que hemos visto a través de este post.

 

Ejemplo del circuito del sensor de movimiento PIR con Arduino

 

Para esta pequeña práctica, necesitaras el siguiente material.

Nombre Cantidad Componente
U1 1 Arduino UNO R3
PIR2 1 Sensor PIR
D1 1 LED
R1 1 Resistencia de 330 Ohms

 

Esta es la pequeña lista de material que necesitaras si deseas replicar el ejemplo. El LED puede ser de cualquier color.

Aquí te dejo algunos productos por si no los tienes a la mano para que lo compres y te llegue directo a tu casa.

 

 

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ELEGOO UNO R3 ATmega328P ATMEGA16U2


Realiza tus proyectos de Arduino con esta estupenda tarjeta, yo la uso y la verdad es que va muy bien, es barata y hasta ahorita no me ha decepcionado:

 PROS 

  • Es mas barata y gracias al entorno que ha creado ELEGOO permite hacer muchas pruebas fácilmente.
  • Controla sensores y muchos periféricos tal y como la harías con Arduino.
  • Es de gran calidad y lo puedes encontrar en Amazon o AliExpress a súper precio.

 

Otras características:

  • Microcontrolador ATmega328P
  • Voltaje IN: 7v - 12v
    • 5v : 500mA
    • 3.3v: 50mA
  • 14 conexiones I/O Digitales (6 salidas PWM)
  • 6 Entradas analógicas
  • 32k Memoria Flash
  • 16Mhz velocidad de Reloj
  • Lista de Componentes incluidos:
    • 1pcs Placa UNOR3 de desarrollo
    • 1pcs Cable USB

 CONTRAS 

  • Lo único que vería en contra es que no es el original
  • Si lo pides en AliExpress tarda en llegar un par de meses si vives en México en Europa y Asia es la mejor opción.

En fin espero que te animes a mi en lo personal me ha gustado bastante.

 

Arduino ELEGOO UNO R3

 

 

 

Sensor PIR

Sensor PIR

El sensor con el que vamos a trabajar se llama Sensor PIR HC-SR501, el cual es muy fácil de conseguir y muy económico.Este sensor trabaja de manera pasiva con infrarrojos, el cual ya sabes que trabajan con la radiación y la convierten en señal eléctrica. Funciona de manera eficiente cuando un objeto se mueve alrededor de su franja de detección, y se puede regular sus características de tiempo de activación y sensibilidad de sensado.

 

 

Sus especificaciones son las siguientes:

  • Voltaje de operación de +5v
  • Tiempo de activación y sensibilidad ajustable.
  • Pulso de salida de 3.3v
  • Tiempo de retardo de 5 segundos a 300 segundos (5 minutos)
  • Distancia de sensado de 3 a 7 metros.
  • 2 métodos de activación: Disparo único L (deshabilitar repetición de activación) y Disparo repetido H (habilitar repetición de activación)

 

Control del sensor PIR

  • En este pequeño ejemplo, lo que haremos es encender un pequeño LED si el sensor detecta algún movimiento.
  • Este se mantendrá apagado si no es así.

Mientras suceden esas acciones utilizaremos el monitor serial para visualizar información: si el sensor detecta un movimiento, el monitor serial desplegara un mensaje diciendo “HAY MOVIMIENTO”.

De lo contrario, dirá “NO HAY MOVIMIENTO”. Podemos trabajar con cualquier tipo de disparo e ir variando los potenciómetros para ajustar el tiempo de activación y la sensibilidad.

 

Diagrama de conexiones

Diagrama de conexiones del sensor de movimiento.

Como puedes ver, las conexiones son muy sencillas y hay muy poco cableado. Cabe destacar que, si deseas no utilizar el LED ni la tablilla de pruebas, puede usar el LED que viene con el Arduino, el cual se activa con el PIN 13.

 

Código del sensor de movimiento con Arduino

El código, al igual que el diagrama de conexiones, es muy sencillo y viene explicado línea por línea.

Copia el código o descargalo desde aquí.

 

/*
 * EJEMPLO DE SENSOR DE MOVIMIENTO PASIVO INFRARROJO (PIR HC/-SR501) CON ARDUINO Y UN LED
 * BY: EWEBIK
 */

int sensor = 5;                                                    //Le asignamos el pin #5 del Arduino a la salida del sensor 
int led = 8;                                                       //Le asignamos el pin #8 del Arduino al LED
int estado;                                                       //Variable del estado o lectura del sensor (0 = apagado. 1=encendido)
 
void setup() {
  // Definimos entradas, salidas e inicializamos el puerto serial
  pinMode (led, OUTPUT);                                        //Definimos al LED como salida. 
  pinMode (sensor, INPUT);                                     //Definimos el sensor PIR como entrada
  Serial.begin(9600);                                         //Inicializamos puerto serial a 9600 budios
}

void loop() {
  //Aqui inicializamos las condiciones de lectura. 
  estado=digitalRead(sensor);                                //leemos el pin del sensor PIR
  if (estado == HIGH)                                        //Si el estado es alto o encendido...
  { 
     digitalWrite(led, HIGH); //encendemos el led y...
     Serial.println ("HAY MOVIMIENTO");                    // Alertamos en el monitor serial que hay movimiento
  }
  else { //de lo contrario... 
    digitalWrite (led, LOW);                               //Apagamos el LED
    Serial.println ("NO HAY MOVIMIENTO");                 //Alertamos en el monitor serial que no hay movimiento. 
  }
}

Ahora solo debes subir el código a tu Arduino y comenzar a probarlo. Como puedes ver, el monitor serial despliega el mensaje “NO HAY MOVIMIENTO” cuando el sensor no detecta nada.

 

Prueba No Hay movimiento

 

Si sucede lo contrario, despliega el mensaje “HAY MOVIMIENTO”.

Prueba detección de movimiento arduino

Excelente, espero te haya gustado el ejemplo, te invito que lo hagas modifiques y practiques.

 

Aplicaciones de los sensores de movimiento.

Bien, estos sensores:

  • Suelen emplearse en las casas para controlar el consumo de energía en luminaria y climatización.
  • Se utilizan en sistemas de seguridad.
  • En sistemas de entretenimiento, como por ejemplo el famoso Kinect de Microsoft.
  • Automatización de procesos, por ejemplo, las puertas de centros comerciales, las cuales se abren automáticamente al detectar que un cliente se acerca.
  • Se utilizan en la robótica.
  • Medicina
  • Y para el Confort del hogar.

Y así, se nos puede ocurrir más y más aplicaciones las cuales van creciendo conforme también crece la tecnología.

¡Te felicito! Hemos llegado al final de este post. Fue muy interesante todo lo que hemos realizado, recuerda que el proyecto que hicimos en Arduino lo puedes replicar con toda seguridad.

Hoy aparte de la práctica, también te has llevado mucha de la teoría que hay alrededor de los sensores de movimiento, ahora podrás identificarlos por sus funciones, sus diferentes características, los tipos de sensores de movimiento que existen en el mercado y las diferentes aplicaciones que estos tienen. 

Como es costumbre, te dejo algunas cosas que valen la pena recordar:

  • Este sensor también puede ser llamado sensor de presencia y es un dispositivo que es usado generalmente para detectar objetos que se están moviendo en un determinado ambiente y posteriormente activar algún sistema, como una alarma.
  • Existen diferentes tipos, los cuales van desde los ultrasónicos, hasta los de infrarrojo, pasando por los crepusculares, de vibración o de superficie.
  • Debes saber qué es lo que necesitas si decides comprar un sensor, ya que, aunque la mayoría parezcan iguales, las funciones son muy distintas.
  • Al utilizar un sensor, no olvides el concepto de regulación, ya que te podría aumentar la eficacia en tu aplicación.
  • El sensor que utilizamos en la aplicación de Arduino, es el PIR HC-SR501.

No dejes de practicar, ya que es el camino correcto para llegar a ser el MEJOR.

 

 



https://sensormania.org

Juan Carlos G


Estudie ingeniería Eléctrica - Electrónica y me apasiona hablar de sensores, motores y programación, por eso traigo para ti esta página donde veremos la mayaría de sensores que existen. Haremos algunos proyectos con Arduino y PICs, solo tenerme paciencia con las actualizaciones es un trabajo arduo.

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