Ho recentemente acquistato due coppie di barriere infrarossi che si trovano facilmente nei negozi online, la mia scelta è caduta in particolar modo in questo modello alto 55cm e con tre fasci infrarossi (a differenza della foto che ne ha quattro 😛 ) :
Il problema che ho riscontrato immediatamente è il fatto che l’elettronica di controllo attiva l’allarme solamente se vengono interrotti tutti e tre i fasci infrarossi. Queste barriere sono infatti progettate per essere posizionate in spazi aperti dove bisogna rilevare il passaggio di una persona, evitando falsi allarmi dovuti a piccoli animali.
La mia intenzione invece era l’installazione della barriera infrarossi a filo muro, così da proteggere le parti più sensibili del portoncino d’ingresso quali la maniglia ed il cilindro di chiusura a chiave.
Con una distanza tra i fasci infrarossi di circa 15cm è difficile per un possibile ladro interrompere contemporaneamente tutti e tre i fasci. E’ invece molto più facile interromperne uno o due mentre si cerca di manomettere in qualche modo la serratura.
Dovevo quindi modificare il funzionamento dell’elettronica di controllo permettendo l’avvio dell’allarme dopo l’interruzione di un singolo fascio ovviamente evitando possibili falsi allarmi.
In occasioni del genere bisogna iniziare un bel reverse engineering!
Detto fatto ho aperto e disassemblato entrambe le barre. Ogni coppia è formata da una trasmittente ed una ricevente.
La barra trasmittente è relativamente semplice, comprende un regolatore lineare di tensione LM7809 per abbassare la tensione d’ingresso (12V) a 9V ed un piccolo circuito integrato anonimo usato come oscillatore per pilotare tre coppie di diodi IR:
La barra ricevente invece è leggermente più complessa, essa infatti possiede tre fototransistor che ricevono il segnale IR e lo passano ad un microcontrollore (SM894051) che si occupa di attivare un relè ed un buzzer in caso di allarme oltre che avviare una trasmissione radio tramite il modulo radio a 433MHz presente nell’estremità inferiore del PCB. La parte di alimentazione comprende invece un LM7809 per regolare la tensione a 9V ed alcuni regolatori LM7805 per fornire 5V stabili al microcontrollore ed al buzzer:
La soluzione più semplice in questo caso è rimuovere il microcontrollore originale e sostituirlo con uno ad hoc per programmarlo secondo le nostre specifiche richieste.
Questo è il microcontrollore originale, un SM894051 della SyncMOS :
Il microcontrollore deve principalmente:
- attivare/disattivare il relè dell’allarme
- attivare/disattivare il buzzer
- ricevere il segnale dei tre fototransistor
Per questo motivo ho scelto di utilizzare un PIC12F629 della Microchip, un microcontrollore ad 8pin, essenziale e semplice, ideale per questa applicazione.
Il primo passo è ritagliare un pezzetto di basetta “millefori” per poter adattare il nuovo microcontrollore al vecchio zoccolo:
Utilizzando una stripline mi sono creato dei piccoli pin per poter connettere la basetta millefori al vecchio zoccolo:
Ora è possibile creare lo zoccolo per il nuovo microcontrollore ad 8pin ed effettuare i collegamenti ai vari pin con cavo “wire up”:
Per chi volesse replicare l’hack qui di seguito potete vedere lo schema elettrico e la piedinatura dei due microcontrollori:
In ogni caso però consiglio di verificare la correttezza della piedinatura visto che potrebbe facilmente cambiare da modello a modello.
A questo punto abbiamo tra le mani un perfetto adattatore per installare il nostro nuovo microcontrollore PIC12F629 nello zoccolo originale, senza dover modificare nient’altro!
La parte hardware è praticamente finita! Possiamo iniziare la parte di programmazione!
L’idea di base è di utilizzare tre ingressi per leggere lo stato dei tre segnali dei fototransistor, sfruttando dei pin con funzione IOC (InterruptOnChange) in grado quindi di generare un’interruzione ogni volta in cui avviene un cambiamento di stato degli stessi. Inoltre serve una base tempi per avere un minimo di finestra temporale su cui analizzare i dati, quindi ho scelto di utilizzare il timerZero per generare un’interruzione ad intervalli regolari.
Utilizzo l’ambiente di sviluppo MPLAB v8.7 ed il compilatore HiTech PICC v8.91 LITE quindi includo il file header apposito e creo la prima funzione per inizializzare il sistema:
/************************************************************************************************\
IRBeam v1.0 - PIC12F629/675
www.ajk.altervista.com
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INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
\************************************************************************************************/
#include <htc.h>
//fuses
__CONFIG(FOSC_INTRCIO & WDTE_OFF & PWRTE_OFF & BOREN_OFF & CPD_OFF & CP_OFF & MCLRE_OFF);
//pin connections
#define SENS1 GPIO5 //input sensors [1..3]
#define SENS2 GPIO4
#define SENS3 GPIO3
#define BUZZ GPIO2 //output buzzer
#define RELE GPIO1 //output alarm
//configurations stuff
#define ALARM_PULSE 1500 //2000ms -> 2sec
#define WINDOW_WIDTH 20 //80ms
#define TMR0_PRESET 8 //Timer0 preset (prescaler 1:4 -> overflow every 1ms)
#define PULSE_TRIGGER 1
//global variables
unsigned short tempo; //time counter
unsigned short C1,C2,C3; //pulse counters
void systemInit()
{
// I/O init
TRISIO=0b111000;
GPIO=0b000010;
WPU=0; //pullUp disabled
CMCON=7; //comparator disabled
//ANSEL=0; //all digital pins (only PIC12F675)
IOC=0b111000; //InterruptOnChange pins (GP3..5)
//ALARM active LOW (default HIGH)
RELE=1;
//BUZZER active HIGH (default LOW)
BUZZ=0;
//Timer0 - prescaler 1:4 - 4us steps - overflow every 1ms (with PRESET=8)
OPTION_REG=0b10000001;
TMR0=TMR0_PRESET;
INTCON=0b10101000; //Timer0 interrupt + IOC interrupt
tempo=0;C1=0;C2=0;C3=0; //counters reset
}
Successivamente scriviamo la routine di interrupt:
static void interrupt isr(void)
{
if(GPIF) //pin changed?
{
C1+=(!SENS1);
C2+=(!SENS2);
C3+=(!SENS3);
GPIF=0; //flag reset
}
if(T0IF) //timer0 overflow?
{
tempo++;
TMR0=TMR0_PRESET; //timer0 reset
T0IF=0; //flag reset
}
}
Ed ora le altre funzioni di supporto assieme al main:
void delay_ms(unsigned short ms)
{
tempo=0;
while(tempo<ms);
}
void alarm()
{
RELE=0; //active LOW
BUZZ=1; //active HIGH
delay_ms(ALARM_PULSE); //send alarm pulse
BUZZ=0;
RELE=1;
}
void main()
{
systemInit();
BUZZ=1; //start beep
delay_ms(500);
BUZZ=0;
while(1)
{
if(tempo>WINDOW_WIDTH)
{
if(C1<PULSE_TRIGGER || C2<PULSE_TRIGGER || C3<PULSE_TRIGGER)
{
alarm();
}
C1=0;C2=0;C3=0; //counters reset
tempo=0; //time window reset
}
}//end while
}//end main
Per chi fosse interessato a ricevere il pacchetto completo (sorgenti+eseguibile) mi contatti privatamente.
Tutto il codice presente in questo sito web è rilasciato sotto licenza BSD-3.
Prima di concludere volevo parlare un po’ a riguardo del modulo radio a 433MHz. La barra ricevente infatti ha un piccolo modulo radio atto ad inviare un determinato codice (preimpostabile) una volta che l’allarme è scattato.
Potrebbe essere una buona soluzione per rilevare un possibile intruso a distanza, ma:
- personalmente preferisco gestire tutto con un circuito cablato ad anello chiuso, così da rilevare anche possibili manomissioni (taglio dei cavi di alimentazione ad esempio)
- il modulo radio evita il cablaggio dei cavi per rilevare l’allarme, ma è vulnerabile a disturbatori radio tipo il nanoJammer!
E’ per questi motivi che ho semplicemente dissaldato il modulo radio risparmiando così anche in termini di consumo energetico 🙂 pochi “mW” ma meglio di nulla!
Alla prossima!