En toda la web, hay innumerables diseños para sensores de choque/vibración para alarmas antirrobo de automóviles, alarmas de detectores de roturas de puertas/ ventana, y casi cualquier otra alarma de seguridad que pueda imaginar. Muchos son muy burdos, no usan nada más elaborado que un sensor de vibración barato y un circuito de activación para la notificación, mientras que otros son muy caros.

Hace un tiempo, un lector me contactó para involucrarme nuevamente con los sistemas de seguridad de automóviles. Había pensado en esto en el pasado y construí algunas alarmas simples de detectores de choque / vibración con partes electrónicas discretas. Al observar esos proyectos de los 90, descubrí que hay suficiente espacio para incorporar algunos componentes electrónicos de la nueva era para que la idea sea más útil. Por lo tanto, pensé que lo probaría.

El dispositivo

Para comenzar, necesitaba armar un interruptor de sensor de vibración / choque adaptativo para probar algunas ideas. No me gusta usar componentes discretos, así que me puse un poco flojo y comencé una larga búsqueda en Google de kits de sensores de vibración / choque precableados. ¡Encontré otro dispositivo bastante barato y elegante descrito por su vendedor como «Módulo de sensor de vibración de automóvil / moto»!

Estos son los parámetros técnicos clave del dispositivo, que copié desde la página del vendedor:

Nombre: Módulo del sensor de vibración del coche / Módulo del sensor de choque de la motocicleta
Tensión nominal: 12VDC
Voltaje de trabajo: 5-15VDC
Corriente de reposo: ≤6mA
Corriente de salida: ≤100mA (corriente de carga máxima)
Código de color del cable: blanco o azul o verde: salida de señal (señal desplegable de un segundo en estado activo), negro: tierra, rojo: fuente de alimentación positiva.

Lamentablemente, mi paquete se perdió en tránsito (o eso parece), y terminé recibiendo un reembolso por ello. Como quería probarlo y ver qué había dentro, decidí volver a pedirlo a otro vendedor, y esta vez logró llegar. Sin embargo, el dispositivo parecía un poco diferente de la imagen en la lista original, tal vez un clon de un modelo que era bastante popular. ¿Quién sabe?

Demoler

Ahora puede ver el exterior y el interior del dispositivo que obtuve del segundo vendedor.

Como puede ver, los componentes principales en la placa de circuito son un elemento piezoeléctrico (disco piezoeléctrico) y un chip de 8 pines. Los discos piezoeléctricos están fácilmente disponibles, por lo que sirven como fabricantes de ruido baratos en muchos proyectos. Sin embargo, muchas personas no se dan cuenta de que trabajan en reversa, que es la base de este diseño. Aquí, el disco piezoeléctrico se utiliza como un sensor de choque / vibración complicado, y el resorte adicional con una pequeña masa en su extremo colgante lo hace sensible y más viable. El chip de 8 pines es un amplificador operacional (LM358) que maneja las señales de salida que provienen del sensor piezoeléctrico para producir una salida de señal de control sensible. El potenciómetro a bordo se incluye para configurar la sensibilidad de detección de la electrónica del sensor. A continuación se muestra un primer plano del lado significativo de la placa de circuito impreso.

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Inicialmente probé el módulo con entradas de alimentación de 5V y 12VDC y funcionó según lo prometido por el vendedor. Y parece que en caso de choque o vibración, su señal de salida cambia de alta a baja durante aproximadamente un segundo, y eso también se indica mediante el LED rojo. De manera bastante molesta, el voltaje de salida no está en un nivel « fijo », es solo unos pocos voltios por debajo del nivel real de Vcc, eso es bastante natural porque casi no hay un regulador de voltaje incorporado o similar para dar un voltaje estable al chip del amplificador operacional. Esto conducirá a algunos problemas serios mientras se usa para interactuar con un microcontrolador – ¡Cuidado!

Además, el potenciómetro de control de sensibilidad no tiene sentido ya que el dispositivo puede atrapar un choque / vibración solo cuando el potenciómetro está en su máximo recorrido, aunque no es un gran problema. Finalmente decidí capturar su esquema. Aquí está el diagrama de circuito de ingeniería inversa del dispositivo ideado por mí pero proporcionado sin ninguna garantía. Del mismo modo, los valores de la mayoría de los componentes no están etiquetados aquí; eso es intencional debido a ciertas restricciones, y lo sentimos.

Ingeniería inversa

Aquí, a juzgar por la apariencia de la leyenda de PCB, supuse que la orientación del diodo 1N4148 (?) En la sección de salida es incorrecta.

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Lo soldeé de nuevo pero ahora de otra manera, es decir, en la orientación definida para que pueda agregar una resistencia pull-up externa para obtener una salida alta en estado inactivo y una salida baja en estado activo, posiblemente mejor para bajo voltaje (3.3 V / 5V) interfaz de microcontrolador incluso si el dispositivo sensor está alimentado por una fuente de alimentación de 12 V CC.

Configurado para diseños de microcontroladores

Este es el diagrama de cableado propuesto para la caja del sensor ‘pirateado’. Ahora el sensor de choque / vibración está listo para funcionar con cualquier microcontrolador, sin importar cómo esté alimentado realmente.

¿Ahora que? ¡Simplemente conéctese a su microcontrolador favorito o a un circuito temporizador ‘555’!

Solo una nota al margen: el BC847B (código SMD 1FW) es un transistor general para aplicaciones de conmutación y amplificador. Este transistor NPN tiene un voltaje máximo de colector-emisor (Vceo) de 45 V y una corriente de colector (Ic) de 100 mA ( www.taitroncomponents.com ).

Un truco de construcción simple

De acuerdo, ¿quizás no quieras usar un microcontrolador? Aquí hay otra idea simple. Agregué un zumbador piezoeléctrico activo común entre los pines vcc y out del conector de 3 pines, por lo que en estado activo tengo una alerta de «choque / vibración» visual y sonora de «un segundo», decente para un pequeño hormigueo !

Tal vez le gustaría poner un relé electromagnético allí para operar una carga robusta, una bocina de motor, por ejemplo, pero vea, entonces necesitará un relé de baja corriente para jugar con la idea. Sin embargo, puede ajustar la circuitería de salida interna sin pasar por la resistencia de 100Ω y el diodo 1N4148 (ver más abajo) ya que esas partes divertidas no son esenciales aquí en esta aplicación que no es uC. Una vez que sepa lo que está haciendo, ¡sabrá cuándo está bien desviarse de las reglas!

Revisión rápida

Los sensores de choque para automóviles, diseñados para detectar vibraciones causadas por el movimiento del vehículo, protegen las ventanas y las ruedas de su automóvil. Al romper cualquier plano de vidrio, las ondas de choque atraviesan la estructura metálica del vehículo. Levantar un automóvil y aflojar las tuercas de la rueda también provocará movimiento. El sensor de choque del automóvil envía una señal a la alarma de seguridad adjunta cuando ocurre cualquier evento.

Como se presenta aquí, la etapa de salida del dispositivo de sensor de vibración / choque del automóvil se puede utilizar para interactuar con una variedad de circuitos electrónicos. Una vez más, observe que su transistor interno está apagado en estado inactivo. Pero cuando el disco piezoeléctrico detecta un choque / vibración, el amplificador operacional procesa el pequeño voltaje, y el transistor se enciende poniendo a cero la salida final en el conector de 3 cables. Sin embargo, el resultado final que obtiene de estos dispositivos sin marca puede variar significativamente. En primer lugar, ingrese al gabinete, vigile los componentes electrónicos, los circuitos de salida en particular, y realice los hacks simples si es necesario.

Tiempo para jugar

Estos pequeños sensores de choque son muy baratos y se pueden encontrar en muchos lugares. En Internet puede comprarlos en eBay, Aliexpress, Banggood y muchos otros sitios. Podrían ser pirateados simplemente para funcionar como un sensor compacto de vibración / choque en su próximo proyecto de alarma de seguridad (con o sin microcontrolador), ¿verdad?

Hoy en día, se pueden fabricar sensores de vibración / vibración de péndulo y voladizo más sensibles y eficientes a partir del hardware que se encuentra en casi cualquier tienda. También puede construir dispositivos mejorados basados en transductores angulares, donde el sistema es administrado por un microprocesador incorporado que se adapta automáticamente a la posición del vehículo. En dicho dispositivo comercial, se analizan las variaciones angulares y simplemente se ignoran las perturbaciones menores. Cuando se detecta una intervención genuina de un tercero, el dispositivo se activa para generar una alerta.

Recuerde que hay muchas cosas que pueden hacer que el sensor de choque del automóvil vibre en el mundo real. La ubicación de montaje del sensor de choque en un automóvil también es un factor importante. En teoría, la mejor ubicación para uno es el centro del vehículo, por lo que no está sesgado hacia un lado.

Ir más lejos…

Lo siguiente en mi lista de tareas pendientes es el diseño y desarrollo de un sensor de impacto simple basado en un sensor especial de vibración/choque magnético. El sensor magnético propuesto (ver más abajo) es simplemente un imán sostenido por una banda elástica que está suspendida cerca de una bobina. Cuando el imán vibra, induce electricidad en la bobina. Esto, a su vez, activa la alarma electrónica. Estos sensores necesitan una electrónica un poco más compleja, por lo que no tendrán sentido a menos que te interesen. Puedes hacer tu propia tarea si realmente estás interesado. Inteligente oye!

Veo que no soy el primero en trabajar en esta idea. Vea al precursor: ¡otro módulo de sensor de vibración magnética que se encuentra en el mercado!

Fuente original (en inglés): Car Shock Sensor Module Review
Crédito de las imágenes: electroschematics.com
Autor: T.K. HAREENDRAN

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