En este artículo, describiré cómo construir una alarma fácil de programar y altamente funcional. Los componentes necesarios son económicos y sencillos de obtener en cualquier tienda de electrónica, ya sea local o en línea. Estos incluyen LEDs, resistencias, un altavoz de 8Ω, y lo más crucial: un módulo emisor láser junto con un receptor (fotoreceptor).
Ya hemos empleado el módulo emisor láser en artículos anteriores. Para utilizarlo, simplemente conectamos su alimentación a +5VDC y GND de Arduino mediante los pines «+» y «-» respectivamente. Luego, enlazamos su pin «S» a una salida digital de Arduino (específicamente el pin digital 6). Al hacerlo y cargar nuestro programa, el módulo emisor láser permanecerá encendido de forma constante.
Basándome en mi experiencia, es vital mencionar que algunos módulos láser, especialmente si se adquieren de proveedores chinos, pueden tener intercambiados los pines «-» y «S». En tal caso, simplemente invierte esas conexiones para garantizar su correcto funcionamiento.
Finalmente, una precaución esencial: nunca apuntes directamente con el láser a los ojos de personas o animales. A pesar de ser de baja potencia (5mW), este láser puede causar daños significativos en la visión, incluso a distancias considerables.
El módulo receptor láser es una pieza esencial en nuestro sistema de alarma. Consiste en un pequeño PCB que opera en base a un fotoreceptor, diseñado para detectar la luz del láser y enviar una señal en respuesta. Para alimentar este módulo, conectamos +5VDC y GND del Arduino a sus pines VCC y GND, respectivamente.
El funcionamiento es bastante intuitivo: cuando no hay luz llegando al receptor (por ejemplo, si un objeto bloquea el rayo láser), el pin «OUT» (salida) del receptor, que se conecta a una entrada digital de Arduino (pin digital 7), se sitúa a nivel BAJO (LOW). Sin embargo, cuando el rayo láser incide directamente sobre el receptor, esta salida cambia a nivel ALTO (HIGH).
Para garantizar que este sistema funcione correctamente, es esencial que se alinee de manera precisa el rayo del emisor láser con el fotoreceptor. Además, es recomendable proteger el receptor láser en una pequeña caja o recinto. Este recinto deberá tener un pequeño orificio alineado con el fotoreceptor, garantizando que solo el rayo láser lo estimule. Esta medida previene interferencias luminosas de la luz ambiental, asegurando que la alarma funcione solo cuando se interrumpe el haz láser y no por cambios en la iluminación del entorno.
Es crucial que el emplazamiento de esta alarma se haga de manera estratégica, evitando zonas con cambios abruptos de iluminación o exposición directa al sol. Para facilitar la correcta instalación y alineación de ambos módulos, propongo una estructura que se puede fabricar con cartón rígido o madera. Esta estructura no solo asegura la alineación precisa entre emisor y receptor, sino que también los protege de posibles daños o desplazamientos.
A continuación, presentaré un modelo de esta estructura para que puedas visualizar mejor cómo implementarla en tu sistema de alarma.
Ahora que comprendemos el funcionamiento de ambos, el receptor y el emisor láser, el siguiente paso es integrar estos componentes con nuestro sistema de programación. La esencia de este sistema es que, al detectar una interrupción en el haz láser (indicando la presencia de un objeto o persona entre el emisor y receptor), se accionen ciertos dispositivos de alerta, como LEDs y un altavoz.
Para llevar a cabo esta tarea, conectaremos los terminales positivos de dos LEDs, uno naranja y otro azul, a dos salidas digitales específicas del Arduino, correspondientes a los pines digitales 3 y 4. Es importante recordar conectar los terminales negativos de los LEDs al GND del Arduino, pero no directamente. Para garantizar una operación segura, debemos incluir resistencias de 220Ω en serie con cada LED. Estas resistencias limitan la corriente, evitando posibles sobrecargas que podrían dañar los LEDs. Aunque personalmente diseñé un pequeño PCB para organizar las conexiones de los LEDs y resistencias, puedes simplificar este paso utilizando una Protoboard.
En cuanto al altavoz, su terminal positivo se conectará a otra salida digital del Arduino, específicamente al pin digital 5. Y como es habitual, el terminal negativo se conectará al GND.
Para quienes busquen una comprensión más profunda de la instalación, configuración y funcionamiento de esta alarma de seguridad láser, recomiendo revisar los comentarios y notas detalladas en el programa que hemos preparado. Este programa está disponible para descargar en este POST. Una vez descargado, podrás subirlo fácilmente a tu Arduino utilizando el IDE proporcionado por el fabricante, una herramienta intuitiva y esencial para programar y configurar la tarjeta.
Espero que este sistema brinde una solución efectiva y confiable para tus necesidades de seguridad. Recuerda siempre seguir las instrucciones y precauciones recomendadas para garantizar un funcionamiento óptimo y seguro.
Lista de Materiales
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- Arduino UNO Rev.3
- Cable USB tipo A-B
- Módulo emisor láser
- Módulo receptor láser
- 2 LED de 5mm (Azul y naranja)
- 2 Resistencias de 220Ω
- Mini-altavoz de 8Ω (ABS-210-RC)
- Cartón (para la estructura)
- Silicona o pegamento de contacto
- Protoboard
- Cables de conexión
Código del programa
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/* TITULO: Alarma de seguridad láser con mini altavoz y LED incorporados. AUTOR: MARIANO DEL CAMPO GARCÍA (@2016) --> INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL ESPECIALIDAD ELECTRÓNICA - FACEBOOK: https://www.facebook.com/mariano.delcampogarcia - TWITTER: https://twitter.com/MarianoCampoGa - CORREO: [email protected] DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA En este programa, cuando el receptor láser (fotoreceptor) no está recibiendo el rayo dispuesto por el emisor láser, es decir, existe algún objeto o cuerpo entre el receptor y el emisor láser, el arduino emite una alarma acústica, a través del altavoz, además de encender dos LED (Azul y naranja) alternamente cada 100ms (20 veces). ESQUEMA DE CONEXION +-----+ +----[PWR]-------------------| USB |--+ | +-----+ | | GND/RST2 [ ][ ] | | MOSI2/SCK2 [ ][ ] A5/SCL[ ] | | 5V/MISO2 [ ][ ] A4/SDA[ ] | | AREF[ ] | | GND[ ] | | [ ]N/C SCK/13[ ] | | [ ]IOREF MISO/12[ ] | | [ ]RST MOSI/11[ ]~| | [ ]3V3 +---+ 10[ ]~| | [ ]5v -| A |- 9[ ]~| | [ ]GND -| R |- 8[ ] | | [ ]GND -| D |- | | [ ]Vin -| U |- 7[ ] | Pin "OUT" del módulo receptor Láser | -| I |- 6[ ]~| Pin "S" del módulo emisor Láser | [ ]A0 -| N |- 5[ ]~| Altavoz(+) | [ ]A1 -| O |- 4[ ] | LED_AZUL(+) | [ ]A2 +---+ INT1/3[ ]~| LED_NARANJA(+) | [ ]A3 INT0/2[ ] | | [ ]A4/SDA RST SCK MISO TX>1[ ] | | [ ]A5/SCL [ ] [ ] [ ] RX<0[ ] | | [ ] [ ] [ ] | | UNO_R3 GND MOSI 5V ____________/ \_______________________/ NOTAS: - Cátodo(-) de los LED (pata más corta) a GND a través de una R=220 ohms (diferente para cada uno). - Altavoz(-) a GND. - Alimentación y masa tanto del módulo emisor láser como del módulo receptor láser, los conectamos a +5VDC y GND de Arduino respectivamente. */ int LED_NARANJA = 3; // Pin digital para el LED_NARANJA(+) int LED_AZUL = 4; // Pin digital para el LED_AZUL(+) int Altavoz = 5; // Pin digital para el Altavoz(+) int Laser = 6; // Pin digital para el pin "S" del módulo emisor Láser int Detector = 7; // Pin digital para el pin "OUT" del módulo receptor Láser int i = 0; // Variable para el contador del Altavoz void setup() { pinMode(Detector, INPUT); // Pin digital 7 como entrada pinMode(Laser, OUTPUT); // Pin digital 6 como salida pinMode(Altavoz, OUTPUT); // Pin digital 5 como salida pinMode(LED_AZUL, OUTPUT); // Pin digital 4 como salida pinMode(LED_NARANJA, OUTPUT); // Pin digital 3 como salida } void loop() { // Encendemos el emisor láser digitalWrite(Laser, HIGH); if(digitalRead(Detector) == LOW) // Cuando el rayo láser no incide en el receptor { // Durante 20 veces for (i=0; i<=20; i++) { suenaTono(300,160); // Suena el altavoz digitalWrite(LED_AZUL, HIGH); // LED_AZUL encendido digitalWrite(LED_NARANJA, LOW); // LED_NARANJA apagado delay(150); // Tiempo entre sonidos de la alarma digitalWrite(LED_AZUL, LOW); // LED_AZUL apagado digitalWrite(LED_NARANJA, HIGH); // LED_NARANJA encendido } } else // Cuando el rayo láser incide en el receptor { suenaTono(0,0); // No suena el altavoz digitalWrite(LED_AZUL, LOW); // LED_AZUL apagado digitalWrite(LED_NARANJA, LOW); // LED_NARANJA apagado } } // Función que hace sonar el Altavoz: Duración (ms) y frecuencia (hercios) void suenaTono(long duracion, int frecuencia) { // Multiplicamos por mil para pasar la duración de milisegundos (ms) a microsegundos (us) duracion *= 1000; // Multiplicamos por un millón para pasar el periodo de segundos (s) a microsegundos (us) int periodo = (1.0 / frecuencia) * 1000000; // Calcula el periodo // Inicializamos el tiempo transcurrido long tiempo_transcurrido = 0; // Mientras el tiempo transcurrido sea menor que la duración while (tiempo_transcurrido < duracion) { // La mitad del periodo suena el altavoz y la otra mitad no suena digitalWrite(Altavoz,HIGH); // Altavoz activado delayMicroseconds(periodo / 2); // Retardo en microsegundos (us) digitalWrite(Altavoz, LOW); // Altavoz desactivado delayMicroseconds(periodo / 2); // Retardo en microsegundos (us) // Actualizamos el tiempo transcurrido tiempo_transcurrido += (periodo); } } |
Video
En resumen, hemos explorado a fondo cómo construir y programar una alarma de seguridad láser utilizando componentes accesibles y económicos. Desde la elección y alineación precisa de los módulos emisor y receptor láser, hasta la configuración y programación del Arduino para interactuar con LEDs y un altavoz.
Este proyecto no solo demuestra la versatilidad y potencia de los sistemas electrónicos DIY, sino que también enfatiza la importancia de comprender y respetar las precauciones de seguridad.
Espero que este tutorial te haya proporcionado las herramientas y el conocimiento necesario para crear tu propia alarma de seguridad láser. ¡Que tus esfuerzos en el mundo de la electrónica y la programación sigan siendo fructíferos y seguros!
