In questo articolo presenteremo una estensione al classico antifurto a sbarramento laser con Arduino, in grado di discriminare gli animali e consentire sonni tranquilli.

E’ notte fonda. Le luci dei villini a scacchiera sono tutte spente. L’ultimo grillo ha appena smesso di frinire, mentre una timida e sottile falce di luna fa capolino nell’oscuro cielo estivo. I muri degli edifici rilasciano placidamente il calore assorbito durante il giorno, mantenendo elevate le temperature interne: per garantirsi un refolo d’aria più fresca, gli inquilini lasciano sovente le finestre aperte, affidandosi ai propri impianti di controllo anti-intrusione.

D’un tratto, senza ulteriore avviso, la fitta trama dell’oscurità viene squarciata da un acuto e stridulo lamento: una sirena collegata ad un antifurto sta cercando di contrastare un indebito accesso!  Salvo poi leggere, nella chat di WhatsApp degli inquilini, che l’impianto supertecnologico ha scattato una istantanea dell’intrusore: si tratta di Miaobolik, il solito “gatto dei vicini”… o del proprio cane.

Antifurti a misura di… animale

I sistemi anti-intrusione oggi a disposizione sul mercato si basano tipicamente su sensori che tutti noi ben conosciamo: PIR come sensore di pesenza e movimento, contatti Reed, fotocellule a infrarossi, ultrasuoni e sensori laser. Risulta piuttospo facile, infatti, gestirne il comportamento attraverso il classico Arduino (o un  più potente ESP32) ad un prezzo tutto sommato basso (per il produttore) e che consenta ottimi guadagni (al venditore). Ma né il produttore né il venditore, in genere, considera quello che per il programmatore è il “corner-case“, ovvero quella situazione grigia in cui la rilevazione dell’intrusore è in qualche modo fuori dagli schemi. Vengono presentati sistemi “chiavi in mano”, con predisposizioni determinate e a misura di ladro, che quando devono fare i conti con qualcosa di diverso (un gatto, uno scoiattolo, un coniglietto selvatico) falliscono miseramente a causa delle diverse dimensioni da controllare.

E allora?

Gestire un sensore laser… O più di uno

Internet è piena di articoli che spiegano come utilizzare un sensore laser attraverso Arduino. Il sensore è di facile reperibilità, sia come elemento singolo che nella pratica confezione multipla di sensori. Possiamo fare riferimento all’esempio 40 proposto dal sito “ProgettiArduino“:

In pratica abbiamo un emettitore laser (collegato al PIN D5) che punta ad una fotoresistenza, attivata quando il fascio di luce coerente si interrompe (PIN A0), due LED di controllo, un buzzer (che potrà essere sostituito da un rélé con sirena ad alto potenziale autoalimentata) ed un pulsante di attivazione. Il circuito funziona come una macchina a stati (acceso/spento) pilotata dal pulsante.

In realtà è possibile utilizzare Il laser del sensore KY-008, con una potenza di uscita di 5mW ed un consumo inferiore ai 40mA, gestibile dalla scheda Arduino senza ulteriore alimentazione separata. Il sensore ha un funzionamento digitale: quando il terminale di controllo riceve un segnale HIGH, si accende. Il sensore richiede il solo collegamento dei pin di alimentazione, come da schema sottostante:

Dal momento che una scheda Arduino è in grado di erogare sino a 200 mA suddivisi tra tutti i pin, è facile dedurre che con un minimo di perizia e buona volontà sarà possibile creare un array di 4-5-6 sensori per coprire gli spazi da proteggere. Proprio come nel film “Mission Impossible”.

Il progetto

Nel nostro progetto, il problema maggiore consisterà nel posizionamento dei sensori: il loro controllo è puramente digitale (ON/OFF) e sarà quindi sufficiente monitorarne lo stato. Consigliamo di utilizzare il Serial Plotter di Arduino per tenere sotto controllo i segnali provenienti da ciascun fotoresistore, e far suonare il buzzer quando se ne interompa uno (o più d’uno).

Una volta testato su breadboard il  funzionamento dello schema, sarà necessario valutare quali combinazioni di link tenere sotto controllo per far scattare il sistema.

Potremmo ad esempio impostare una griglia di sensori con tre sensori orizzontali ad altezza di di 20, 90, 150 cm, e due verticali a distanza di 25 e 55cm, a creare una sorta di grata elettronica. L’allarme suonerà quando almeno due dei sensori orizzontali ed uno verticale verranno interrotti contemporaneamente. Negli altri casi il volume dell’intruso sarà inferiore a quello di un essere umano, e verrà quindi trascurato.

Il programma

Come abbiamo spiegato, dovremo pertanto controllare una semplice macchina a stati, gestendo la combinazione di segnali digitali (LOW/HIGH). Sarà pertanto sufficiente aggiungere nuovi stadi rivelatori (sensori laser) al progetto iniziale, come proposto sul progetto originale.

Noi di Moreware consigliamo sempre di porre la massima attenzione nell’utilizzo di simili sensori su progetti real-life: oltre a controllare con cura tutte le saldature relative ai connettori, consigliamo l’utilizzo di una basetta millefori come supporto. Tenete in considerazione anche la seconda legge di Ohm: la lunghezza del connettore influisce sula resistenza finale del circuito, quindi occhio alle tarature dei partitori resistivi posti  sui fotoresistori!

Considerazioni finali

Con un Arduino, una manciata di componenti elettronici e un po’ di buona volontà è possibile crearsi un sistema anti-intrusione per la propria abitazione (ma anche per ll’ufficio, per un caveau e via dicendo), che scatterà al verificarsi di una determinata combinazione di eventi, ma non negli altri casi. Sarà anche possibile collegare il nostro Arduino ad un Raspberry PI Zero dotato di fotocamera IR, che scatterà una istantanea del varco posto sotto controllo in caso di intrusione malevola, attivare un PIR focalizzato sulle dimensioni del varco difeso dallo sbarramento, innescare sensori di pressione posti sotto il tappeto… o utilizzare altri sistemi di deterrenza e difesa attraverso opportuni rélé.

Link utili:

• Arduino UNO R3
• Arduino MEGA 2560
• Arduino Nano
• Arduino advanced starter kit
• Kit sensori 37-in-1
• Sensore Laser KY-008
• Fotoresistenza
• Breadboard
• Breadboard con alimentatore
• Raspberry PI Zero 2 W

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Luigi_Morelli

Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.