Tutorial grabador de voz ISD1820 alarma con sensor de movimiento PIR

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1. Introducción al módulo

2. Montaje del proyecto

3. Funcionamiento

1. Introducción al módulo

En este tutorial vamos a montar un sistema de activación por movimiento mediante un sensor de movimiento PIR con una alarma por voz mediante el módulo de grabación y reproducción de voz ISD1820, sin necesidad de Arduino u otras placas de desarrollo.

Este módulo trabaja bajo las características del integrado ISD1820 y permite realizar grabaciones de múltiples mensajes o la reproducción de este. Además, realiza un almacenamiento no volátil, lo que quiere decir que el mensaje se queda grabado, a pesar de que se desconecte la alimentación.

 

En la siguiente tabla se muestran y explican todos los componentes de la imagen anterior. Este módulo tiene 2 interruptores para seleccionar modos, 3 pulsadores para las acciones, conectores de pines, conexión de salida para el altavoz y un micrófono.

Número Descripciones
1 PLAYE – [Play Edge] Reproducción, activado por borde. Cuando se detecta una transición ALTA, pulsando este pulsador, reproduce el mensaje de forma continua hasta que se encuentra un marcador de fin de mensaje (EOM) o se alcanza el final del espacio de memoria. Una vez completado el ciclo de reproducción, el dispositivo se apaga automáticamente y pasa al modo de espera. Pulsar PLAYL (Play Low) durante un ciclo de reproducción no terminará el ciclo actual. Este pin tiene un dispositivo desplegable interno. Mantener este pin en ALTO aumentará el consumo de corriente en espera.
2 REC  - [Record] La entrada REC es una señal de grabación activa ALTA. El dispositivo graba siempre que REC es ALTO, mientras mantengas pulsado el pulsador. REC tiene prioridad sobre la señal de reproducción (PLAYL o PLAYE). Si REC se coloca en ALTO durante un ciclo de reproducción, la reproducción cesa inmediatamente y comienza la grabación. Un ciclo de registro se completa cuando REC se tira a BAJO. Un marcador de fin de mensaje (EOM) se graba internamente justo al soltar el pulsador, lo que permite que un ciclo de reproducción posterior termine de manera adecuada. El dispositivo se apaga automáticamente al modo de espera cuando REC pasa a BAJO. Este pin tiene un dispositivo desplegable interno. Mantener este pin en ALTO aumentará el consumo de corriente en espera.
3 Salidas de altavoz - Los pines SP + y SP- proporcionan transmisión directa para altavoces con impedancias tan bajas como 8Ω. Se puede usar una sola salida, pero para los altavoces de transmisión directa, las dos salidas de polaridad opuesta brindan una mejora en la potencia de salida de hasta cuatro veces más que una conexión de un solo extremo, la cual requerirá un condensador de acoplamiento de CA entre el pin SP y el altavoz. El pin SP + y el pin SP- están conectados internamente a través de una resistencia de 50KΩ. Cuando no están en modo de reproducción, están flotando.
4 MIC – [Microphone] entrada de micrófono, la entrada de micrófono transfiere sus señales al preamplificador integrado en el chip. Un circuito de control automático de ganancia (AGC) integrado en el chip controla la ganancia del preamplificador. Un micrófono externo deberá acopladorse en CA a este pin a través de un condensador en serie. El valor del condensador, junto con una resistencia interna de 10 KΩ en este pin, determina el corte de baja frecuencia para la banda de paso de 1800.
5 REPLAY – Hacia la derecha reproduce el audio en bucle.
6 FT  - [Feed Through] Este modo permite el uso de controladores de altavoz para señales externas como si de un megáfono se tratase al estar hacia la derecha.La señal entre los pines MIC y MIC_REF pasará a través del AGC, el filtro y los controladores de altavoz a la salida de altavoz SP + y SP-. La entrada FT controla el modo de alimentación. Para operar este modo, los pines de control REC, PLAYE y PLAYL se mantienen BAJOS en Vss. El pin FT se mantiene ALTO a Vcc. Para el funcionamiento normal de grabación, reproducción y apagado, el pin FT se mantiene en Vss. El pin FT tiene un pull-down débil a Vss
7 ISD1820  - Chip de circuito integrado
8 Salidas IO  - Corresponden a los pines: Izquierda(VCC LED NC FT GND) / Derecha(VCC REC PLAYE PLAYL GND). Vcc y GND para alimentar la placa a 3,3V. LED controla el encendido. Los pulsadores tienen control también desde estos los pines.
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P2 – [Puente] Conexión corta predeterminada ROSC a 100 kΩ de resistencia, un jumper sobre este puente significa que la duración del registro será de 10 s.

10 PLAYL - [Play Low] Reproducción, activado por nivel bajo. Mientras se mantiene este pulsador se reproducirá el mensaje, cuando se mantiene este pin de entrada pasa de BAJO a ALTO, se inicia un ciclo de reproducción. La reproducción continúa hasta que PLAYL se tira a BAJO al soltar el pulsador o se detecta un marcador de fin de mensaje (EOM), o se llega al final del espacio de memoria. El dispositivo se apaga automáticamente al modo de espera al finalizar el ciclo de reproducción. Este pin tiene un dispositivo desplegable interno. Mantener este pin en ALTO aumentará el consumo de corriente en espera.

2. Montaje del proyecto

Para la realización de este proyecto, hicimos varias pruebas. Queríamos que fuera portátil, asique debía tener baterías y no alimentarse con ningún adaptador a la red. Por otra parte, queríamos que fuera capaz de detectar movimiento a larga distancia, por lo que haciendo pruebas nos decantamos por un sensor de movimiento PIR simple. También probamos con un sensor de detección infrarrojo utilizado habitualmente como seguidor de línea para robots. Su montaje resultaría más cómodo que con el sensor PIR, ya que se podía alimentar a la misma tensión que el módulo ISD1820. Ambos funcionan a 3,3V, pero el sensor de infrarrojos tiene una distancia de detección de hasta 60cm, no demasiado verídica. A este sensor le afectan los colores, por lo que si debía detectar movimiento de personas o intrusos no es muy recomendable.

 

Modulo Sensor Detector Infrarrojo Obstáculos Robot Coche - Referencia S0011

Por lo tanto, usamos un sensor PIR. Un sensor infrarrojo pasivo (sensor PIR) es un sensor electrónico que mide la luz infrarroja (IR) radiada de los objetos situados en su campo de visión. El término pasivo, en este caso, se refiere al hecho de que los dispositivos PIR no generan o irradian cualquier energía para fines de detección como si lo hace el anterior módulo de la imagen superior.

 

HC-SR505 Mini Modulo Detector Movimiento Sensor Infrarrojo PIR - Referencia S0037

Este sensor es capaz de detectar cambios en el movimiento en un ángulo de hasta 100º y con un rango de distancia de alcance hasta 3 metros. Este tipo de sensor es ideal, por tanto, para sistemas de alarma y de detección de intrusos, por lo que nos hemos decantado por el también por ello.

Sin embargo, la alimentación de este sensor es de 4.5V a 20V, por lo que no se puede alimentar con la misma tensión que el módulo grabador de voz. Para solucionar esto, usamos un económico conversor DC/DC AMS1117 con el que nos saca un valor fijo de tensión de 3,3V ideal para el correcto funcionamiento del IDS1820.

 

AMS1117 Convertidor DC a DC de 4,5-12V a 3,3V 0,8A Salida fija - Referencia A0023

Con esté conversor conseguimos tener por un lado una alimentación para el sensor, y por otro para el módulo grabador usando la misma fuente de alimentación, las baterías. En nuestro caso hemos usado 4 baterías AA de 1,2V conectadas en serie mediante un portapilas. Esto nos da como resultado una tensión de 6V, perfecta para alimentar el sensor PIR. Estas pilas recargables (baterías de Ni-MH) puedes encontrarlas en muchos lados y de muchas capacidades. Al tener tanta capacidad, en nuestro caso 1600mAh, te aseguras que el sistema vaya a funcionar durante un largo periodo.

Portapilas 4x AA Porta 4 Pilas 6V - Referencia PP003

 

Pila recargable everActive AA 2000 mAh Ni-MH 1.2V – Referencia PP35

De este modo, ya tenemos los principales componentes. En nuestro caso como este porta pilas no posee un interruptor de ON/OFF, se lo soldamos en un cable.

 

Interruptor Basculante 3A 250V On/Off 2 pines - Referencia K0092

Tan solo nos faltaría el altavoz, que debe tener 8 Ohm y puede ser de una potencia de por ejemplo 2W. En nuestro caso usamos el siguiente:

 

Mini Altavoz 40mm 2W Impedancia 8 Ohm mp3 - Referencia M0215

Esquema de montaje

Pasamos al montaje del proyecto. Para ello deberemos usar una resistencia de 2,2KΩ para que haga una caída de tensión correcta a la entrada del módulo. Para montar más cómodamente el proyecto te contamos paso a paso como lo hemos ido realizando. Mediante cables jumper macho-macho y cables macho-hembra, y con la ayuda de una micro Protoboard, nos será todo más cómodo y fácil de montar y probar.

 

Mini Placa Prototipo de 6 Unds Varios Colores Kit sin Soldadura 25 Puntos para Arduino - Referencia PB027

Lo primero que podemos hacer, es soldar los pines del módulo conversor DC a DC si no vienen soldados ya. Por otro lado, los cables del altavoz también se deben soldar si no los lleva. También soldaremos el interruptor al cable positivo del porta pilas si el vuestro no lo lleva.

Ahora ya pasamos al cableado, el cual se observa mejor con la siguiente imagen.

 

El portapilas lleva dos cables, rojo para el positivo y negro para el negativo tal y como está representado en la imagen. Como podemos observar, con el debemos alimentar el sensor PIR y el módulo conversor AMS1117, por lo que lo más cómodo es usar la micro Protoboard indicada anteriormente para conectar estos puntos en común. En el sensor PIR, deberemos conectar el negativo con el GND y el positivo con VCC, fijándose en la serigrafía de este. En nuestro sensor estaban como en la imagen, pero no te fíes del tuyo y compruébalo. 

De la salida del conversor AMS1117, alimentaremos el módulo IDS1820 en los terminales VCC el Vout+ y en GND el Vout-. 

Ahora conectaremos el mini altavoz a las bornas del módulo. El orificio más cercano al micrófono es el terminal negativo y el otro el positivo.

Por último, nos queda conectar la salida del sensor PIR, mediante una resistencia de 2K2 en serie, al pin PLAYL del módulo. Para ello puedes hacer lo que prefieras, soldarla, mediante regleta, con cables jumper, pero nosotros usamos la mini Protoboard.

Para presentarlo de un modo más robusto, se puede colocar en una caja para prototipos, en la cual puedes perforar orificios para sacar los componentes necesarios (altavoz, sensor PIR e interruptor), y mantener así el resto resguardados.

 

3. Funcionamiento

En cuento al funcionamiento comprobado de este proyecto, vamos a explicarlo una vez montado todo como funciona en conjunto, ya que hemos explicado cada componente por separado anteriormente. Como conocimiento previo, debemos saber que para que el sensor detector de movimiento PIR detecte una persona pasar, no debe incidirle luz directamente ni tener un obstáculo a menos de un metro más o menos.

El sensor de movimiento PIR está pensado casi siempre para iluminación. Es por ello por lo que cuando detecta movimiento de personas mantiene la salida activa durante unos 10 segundos aproximadamente. 

Grabación del mensaje

Primero de todo, grabaremos el mensaje que querremos que se reproduzca. Por ejemplo: ¡alerta, movimiento detectado!

Para hacer funcionar al prototipo, se debe encender el interruptor (pasar de O a I) y se encenderá un led rojo en el conversor DC/DC. Es posible que suene un mensaje pregrabado.

Para grabar el mensaje se debe mantener pulsado el botón REC (2) mientras se graba por el micrófono (4). Como máximo graba 10 segundos.

Para escuchar una prueba del mensaje, se debe desconectar el cable que hay en PLAYL y presionar el botón PLAYE (1).

Después se debe conectar de nuevo el cable que viene del sensor a PLAYL.

Funcionamiento del detector con sonido

Del mismo modo, debe estar el interruptor en I (I), por lo que si lo hemos apagado, lo encendemos. Es posible que suene el mensaje grabado una vez. Después se debe dejar el kit completamente quieto y sin que el sensor detecte movimiento durante un rato largo. A continuación, hacer una prueba de detección. Si no suena, se debe esperar más. 

El tiempo de respuesta entre la reproducción del mensaje y el siguiente, es por tanto esa espera, que suele ser unos 10 segundos. Por tanto, si en esos 10 segundos pasa otra persona no se reproducirá el mensaje y se deberá esperar el tiempo de nuevo.

Ahora, cada vez que detecte movimiento, sonará el mensaje de alerta o de indicación sonora. Puedes usar este proyecto para muchas aplicaciones, como por ejemplo, guía indicativa sonora, ayuda a discapacitados visuales, alarmas de intrusión, detector de entrada y salida de mascotas o cualquier idea que se te ocurra. Ahora que ya sabes montarlo, ¿te animas a usarlo?

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