WiFi Dispositivo Sensor Puerta-Ventana
El dispositivo sensor de Puerta Ventana se implementa usando tres componentes principales:
- Sensor magnético
- Microcontrolador con Wifi
El dispositivo inalámbrico se usa para registrar el estado abierto o cerrado de una puerta o ventana.
Se conoce como sensor binario por determinar estados ON/OFF.
El dispositivo es de tipo inalámbrico-WIFI, usa protocolo MQTT para la comunicación con el broker y se implementa con ESP8266, en modalidad DIY (Do It Yourself).
En éste caso el diseño usa la versión ESP-01.
implementación versión 1
La versión 1 mostrada en la imagen se ha instalado en una puerta en una caja sobrepuesta plástica.
El sensor es un interruptor magnético y la alimentación se realiza con una fuente 110VAC a 5VDC obtenida de un cargador de celular (económico). Se ha usado una placa perforada para ensamblar el prototipo, sin embargo al final se presenta el diseño de la placa de circuito.
Una segunda versión en placa perforada, probando los espacios para el diseño de la PCB.
Premisas para desarrollo en la versión 1
- Diseño de dispositivos con conexión inalámbrica WIFI
- Conoce los datos para conexión a la red a WIFI y broker MQTT
- Dispone de acceso a un broker MQTT local
- Dispone de Arduino IDE para cargar las instrucciones en el ESP8266
- Emplea diseños abiertos tipo: Open Hardware y Open Software
- Dispone de los componentes en el mercado local
- Considera componentes alternos a los no disponibles en el mercado local
- Identifica las etapas de desarrollo e inconvenientes en la implementación.
Temas para desarrollo posterior
- Otros dispositivos tipo actuadores
- Ampliar la forma de carga de scripts en el tablero, de forma alámbrica o inalámbrica.
- Analizar consumos de corriente para uso con baterías.
- Revisar el uso de los canales WIFI para evitar desconexiones por saturación de canal.
2. Esquemático con ESP01
El esquemático se divide en varias secciones mostradas en la figura y descritas a continuación.
2.1 Sensor
El sensor es un interruptor magnético, de los que se usa en los sistemas de seguridad como sensor de puertas y ventanas.
2.2 Controlador
Centrado en ESP8266-01 con conector para sensor. La activación del módulo se realiza de acuerdo a lo descrito en el manual del módulo. Revisar en la sección "Módulos" ESP8266 versión ESP-01.
El reinicio del dispositivo se controla con la botonera "Reset" al cambiar el pin a estado BAJO (GND). El estado predeterminado es ALTO por medio de R1 y C1 minimiza los rebotes del pulsador.
2.2.1 Modo Ejecución
La operación predeterminada es "Ejecutar Programa" por medio de R3 hacia estado ALTO (pullup HIGH) y un jumper entre los Pines Sensor-RX. El Jumper conecta el Pin RXD a la entrada del sensor magnético.
Para tomar la lectura de estado del sensor, se usa el pin RX configurado como entrada y estado predeterminado en ALTO con R5. El capacitor C2 se usa para minimizar las señales de rebote que se presentan en los interruptores.
2.2.2 Modo Cargar Programa
La carga de las instrucciones en archivo.ino se la realiza fuera de la placa mostrada.
La botonera Reset dispone de R1 hacia estado predeterminado ALTO y C1 se usa para minimizar los rebotes.
La configuración se completa manteniendo el estado de GPIO2 en estado ALTO (pullup HIGH) con R2 y el pin de CH_PD a estado ALTO mediante R4.
2.3 Fuente DC
Conformada por el Regulador d 110VAC a 5VDC, y el Regulador de 5VDC a 3.3VDC usando el módulo AMS1117.
Los componentes usados o sus sus componentes alternos se describen en la sección de Fuentes de Alimentación para Módulos.
3. Ensamble en Protoboard
Para probar el circuito se ensambla en un protoboard teniendo como guía el diagrama del circuito del punto anterior.
Considere que como guía se incluye la parte de conexión AC. Se recomienda realizarla separada y tomando las precauciones de aislamiento que correspondan.
4. Circuito impreso - PCB
El diseño se ha realizado en dos placas por flexibilidad de ensamble. La placa de fuente de alimentación se puede reemplazar por un cargador USB, conectando a la primera placa del dispositivo a los conectores +5VDC-.
Para el archivo de producción de placa, escribir al email de contacto al final de la página.
Alternativas durante el proceso de desarrollo:
Durante el desarrollo del prototipo se usó una placas perforadas de circuito impreso de 4x6 cm.
Luego de algunas pruebas, se presenta la versión 2 del circuito impreso.