Bienvenido a este nuevo post, donde analizaremos el funcionamiento del sensor de movimiento y aprenderemos a utilizarlo de manera sencilla con Arduino, aprenderás: ¿Qué es? Conocerás los conceptos teóricos que representan a estos sensores y veremos los diferentes tipos que existe y 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.

¿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 el sensor de movimiento?

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.

¿Qué tipos de sensores de movimiento hay?

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)

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

• 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.

Especificaciones técnicas del sensor de movimiento

El sensor de movimiento tiene varias especificaciones técnicas importantes a considerar al seleccionar el adecuado para una aplicación determinada:

1. Rango de detección: se refiere a la distancia máxima a la que el sensor puede detectar movimiento. Esta distancia puede variar desde unos pocos metros hasta varios metros, dependiendo del modelo del sensor.
2. Ángulo de detección: se refiere al ángulo en el que el sensor puede detectar el movimiento. Por lo general, el ángulo de detección es de 180 grados para sensores de movimiento de montaje en pared, mientras que para los sensores de techo, el ángulo de detección puede ser de hasta 360 grados.
3. Sensibilidad: se refiere a la capacidad del sensor para detectar movimientos más pequeños. La sensibilidad puede variar desde unos pocos centímetros hasta varios metros, dependiendo del modelo del sensor.
4. Tiempo de retardo: se refiere al tiempo que tarda el sensor en activar el dispositivo después de detectar movimiento. El tiempo de retardo puede ser ajustable en algunos modelos de sensores.
5. Capacidad de carga: se refiere a la cantidad de corriente que puede manejar el sensor. Esta especificación es importante si se está utilizando el sensor para activar dispositivos de alta potencia, como luces o ventiladores.
6. Tipo de detección: los sensores de movimiento pueden utilizar diferentes tipos de detección, como infrarrojos pasivos (PIR), microondas o ultrasonidos. Cada tipo de detección tiene sus propias características y ventajas.

Fuente de alimentación: algunos sensores de movimiento funcionan con baterías, mientras que otros requieren una fuente de alimentación constante. Es importante considerar la fuente de alimentación disponible al seleccionar un sensor de movimiento.

¿Cómo seleccionar el sensor de movimiento adecuado?

Al seleccionar un sensor de movimiento, es importante considerar los siguientes factores:

Tipo de sensor

• Hay diferentes tipos de sensores de movimiento, incluyendo sensores de infrarrojos pasivos (PIR), sensores ultrasónicos y sensores de microondas.
• Es importante elegir el tipo adecuado para su aplicación específica.

Rango de detección

• El rango de detección del sensor debe ser adecuado para el espacio en el que se utilizará.
• Asegúrese de que el sensor tenga un rango suficiente para detectar cualquier movimiento en el área deseada.

Sensibilidad

• La sensibilidad del sensor debe ser ajustable para adaptarse a su aplicación específica.
• Si el sensor es demasiado sensible, puede generar falsas alarmas, mientras que si es demasiado insensible, puede perderse la detección de movimientos importantes.

Tipo de montaje

• El tipo de montaje del sensor es importante para asegurar su correcta instalación y funcionamiento.
• Los sensores de movimiento se pueden montar en paredes, techos o en superficies planas.

Conectividad

• Algunos sensores de movimiento pueden estar conectados a sistemas de seguridad o automatización del hogar.
• Asegúrese de que el sensor que elija sea compatible con los sistemas que desea conectar.

Condiciones ambientales

• La temperatura y humedad ambiental pueden afectar el rendimiento del sensor.
• Es importante elegir un sensor que esté diseñado para funcionar en las condiciones ambientales de su aplicación.

Fuente de alimentación

• Los sensores de movimiento pueden ser alimentados por baterías o por una fuente de alimentación eléctrica.
• Es importante elegir el tipo adecuado para su aplicación y asegurarse de que el sensor tenga una fuente de alimentación adecuada.

En general, al seleccionar un sensor de movimiento, debe asegurarse de que sea adecuado para la aplicación específica y que tenga las características necesarias para satisfacer sus necesidades.

Características adicionales del sensor de movimiento

Además de las especificaciones técnicas, los sensores de movimiento pueden tener características adicionales que los hacen más útiles en ciertas aplicaciones. Algunas de estas características incluyen:

• Rango ajustable: algunos sensores de movimiento tienen la capacidad de ajustar el rango de detección para adaptarse a diferentes áreas y necesidades.
• Sensibilidad ajustable: la sensibilidad del sensor puede ser ajustada para que pueda detectar objetos más grandes o más pequeños.
• Tecnología anti-mascotas: los sensores de movimiento pueden incluir una tecnología para evitar falsas alarmas causadas por mascotas o animales pequeños.
• Iluminación incorporada: algunos sensores de movimiento tienen luces LED incorporadas que se encienden cuando se detecta movimiento en la oscuridad.
• Conectividad inalámbrica: algunos sensores de movimiento pueden conectarse a una red inalámbrica y enviar alertas a un teléfono inteligente o a un sistema de seguridad en línea.
• Batería de larga duración: los sensores de movimiento alimentados por batería pueden tener una vida útil de la batería más larga, lo que significa que no necesitan ser reemplazados con tanta frecuencia.

Protección contra el clima: algunos sensores de movimiento tienen una carcasa resistente al agua para su uso en exteriores.

Consejos de seguridad del sensor de movimiento

Los siguientes son algunos consejos de seguridad importantes a tener en cuenta al usar un sensor de movimiento:

1. Colocación adecuada: asegúrese de colocar el sensor de movimiento en un lugar donde tenga una vista clara de la zona que desea monitorear. Evite colocarlo cerca de objetos que puedan causar falsos positivos, como plantas que se mueven con el viento o reflejos de la luz.
2. Sensibilidad: ajuste la sensibilidad del sensor de movimiento según sea necesario. Si la sensibilidad es demasiado alta, es posible que detecte movimientos irrelevantes, como animales pequeños o sombras, lo que puede ser molesto y reducir la efectividad del sensor.
3. Área de detección: asegúrese de que la zona de detección del sensor de movimiento cubra completamente la zona que desea monitorear.
4. Comprobación regular: pruebe regularmente el sensor de movimiento para asegurarse de que funcione correctamente. También es importante reemplazar las baterías según sea necesario.
5. Mantenimiento: limpie regularmente el sensor de movimiento para asegurarse de que esté libre de polvo y suciedad que puedan afectar su rendimiento.
6. Uso en interiores y exteriores: asegúrese de utilizar el sensor de movimiento adecuado para su entorno. Los sensores de movimiento diseñados para uso en interiores pueden no ser adecuados para uso en exteriores, ya que pueden no ser resistentes a la intemperie.
7. Ajuste del tiempo de espera: ajuste el tiempo de espera del sensor de movimiento para que no sea demasiado corto ni demasiado largo. Si el tiempo de espera es demasiado corto, puede haber falsos positivos repetidos, mientras que si es demasiado largo, se puede perder información importante.

Recuerde que los sensores de movimiento son una herramienta útil para la seguridad en el hogar y en la oficina, pero es importante utilizarlos de manera responsable y segura.

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.

Para esta pequeña práctica, necesitaras el siguiente material.

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

Características y funcionamiento del 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)

• 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 para el 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.

/*
 * 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.

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

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

Aplicaciones: ¿Qué se puede hacer con un sensor de movimiento?

Los sensores de movimiento tienen una amplia variedad de áreas de aplicación, algunas de las cuales incluyen:

• Seguridad: Los sensores de movimiento se utilizan comúnmente en sistemas de seguridad para detectar la presencia de intrusos. Se pueden utilizar en sistemas de alarma, sistemas de cámaras de seguridad y sistemas de iluminación.
• Automatización del hogar: Los sensores de movimiento se utilizan en sistemas de automatización del hogar para encender y apagar las luces y los electrodomésticos. También se pueden utilizar para controlar sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
• Comercio minorista: Los sensores de movimiento se utilizan en tiendas minoristas para detectar la presencia de clientes y para analizar el comportamiento del cliente. Se pueden utilizar para recopilar datos sobre la frecuencia de visitas, el tiempo de permanencia y la ruta de compra de los clientes.
• Industria: Los sensores de movimiento se utilizan en la industria para detectar la presencia de personas y para controlar maquinaria y procesos automatizados.
• Cuidado de la salud: Los sensores de movimiento se utilizan en la atención médica para detectar la actividad física de los pacientes y para monitorear la seguridad de los pacientes en entornos médicos. Se pueden utilizar en el monitoreo de pacientes con trastornos del sueño, trastornos neurológicos y discapacidades físicas.

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

Mantenimiento y cuidado del sensor de movimiento

El mantenimiento y cuidado del sensor de movimiento es fundamental para garantizar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil. A continuación, se presentan algunos consejos para el mantenimiento y cuidado del sensor de movimiento:

1. Limpieza: Es importante mantener limpio el sensor de movimiento para evitar la acumulación de polvo, suciedad u otros contaminantes. Para la limpieza, se puede utilizar un paño suave o una brocha limpia.
2. Ubicación: Es recomendable instalar el sensor de movimiento en un lugar protegido de la lluvia, el sol directo y las condiciones climáticas extremas para evitar su daño o mal funcionamiento.
3. Pruebas periódicas: Realice pruebas periódicas para asegurarse de que el sensor de movimiento está funcionando correctamente. Esto se puede hacer caminando frente al sensor para comprobar que se activa la detección de movimiento.
4. Reemplazo de baterías: Si el sensor de movimiento funciona con baterías, es importante reemplazarlas periódicamente para asegurar su correcto funcionamiento.
5. Revisión de conexiones: Si el sensor de movimiento está conectado a otros dispositivos, es recomendable revisar las conexiones periódicamente para asegurarse de que están bien ajustadas y no hay daños en los cables.

Siguiendo estas recomendaciones, se puede garantizar un buen mantenimiento y cuidado del sensor de movimiento y evitar problemas de funcionamiento o daños en el dispositivo.

Problemas comunes y soluciones del sensor de movimiento

Algunos problemas comunes que pueden presentarse con los sensores de movimiento son:

• El sensor no funciona: Puede deberse a una falta de alimentación eléctrica, una mala conexión de los cables o a un fallo en el circuito. En este caso, se debe revisar la alimentación y la conexión y, si todo parece estar en orden, se puede sustituir el sensor.
• El sensor se activa sin motivo aparente: Puede ser causado por fuentes de calor como radiadores o fuentes de luz como lámparas, que activan el sensor. Para solucionarlo, se debe evitar la colocación del sensor cerca de fuentes de calor o luz, o ajustar la sensibilidad del sensor.
• El alcance del sensor es demasiado corto o largo: El alcance del sensor se puede ajustar, pero en algunos casos puede ser necesario cambiar el sensor por uno con un rango de detección más adecuado para el entorno.
• El sensor no detecta movimientos pequeños: Puede deberse a una sensibilidad demasiado baja. En este caso, se puede ajustar la sensibilidad del sensor o sustituirlo por uno más sensible.
• El sensor se activa demasiado tarde o demasiado temprano: Puede deberse a una mala ubicación del sensor o a una mala orientación del mismo. Se debe revisar la ubicación y orientación del sensor para garantizar un funcionamiento adecuado.

Para solucionar estos problemas, es importante seguir las instrucciones del fabricante y realizar un mantenimiento regular del sensor. También es recomendable revisar el sensor de forma periódica para garantizar un funcionamiento adecuado.

Tendencias y novedades del sensor de movimiento

Las tendencias y novedades del sensor de movimiento se enfocan en mejorar su precisión, su capacidad de detección en diferentes entornos y situaciones, y en su integración con tecnologías inteligentes.

Una de las tendencias más relevantes es la integración de la tecnología de inteligencia artificial y aprendizaje automático en los sensores de movimiento. Esto permite una mejor detección de patrones de movimiento y la capacidad de adaptarse a diferentes entornos y situaciones, lo que resulta en una mayor precisión y eficiencia en la detección de movimiento.

Otra tendencia en el campo de los sensores de movimiento es la integración con sistemas de domótica y automatización del hogar. Los sensores de movimiento pueden utilizarse para encender y apagar las luces, ajustar la temperatura y controlar otros dispositivos en el hogar de manera automática y sin necesidad de intervención manual.

Además, los sensores de movimiento también se están utilizando cada vez más en aplicaciones de seguridad, como la vigilancia de áreas sensibles y la detección de intrusiones en hogares y negocios.

Por último, los avances en la tecnología de fabricación y en la miniaturización de componentes electrónicos están permitiendo la creación de sensores de movimiento más pequeños y económicos, lo que los hace más accesibles para su uso en una amplia variedad de aplicaciones.

¡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.