侵入検知システム

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 今回は自室のドアに設置する侵入検知システムです。自分が出かけている間に何者かの侵入がなかったかを確認できます。応用すればドアを開けたら音が鳴る、窓につけて家への侵入者を検知する、カメラを搭載すれば検知時に写真を撮るなんてことも可能です。

 動作動画はこちら(本ページ最後にもあります)

 

1.今回使用するPICについて

 今回使用するPICは「PIC12F1822」です。

 

2.回路

2.1 電子回路図

 

 

2.2 電子回路の写真

 

 

2.3 回路説明

2.3.1 今回使用するパーツ一覧
パーツ名 説明 値段
PIC12F1822 PIC本体 100
ソケット PICをつけるソケット 10
リードスイッチ(MKA-10110) 侵入検知 40
磁石 リードスイッチの制御用 20
発光ダイオード(緑色) 起動確認、正常動作確認 4
発光ダイオード(赤色) 異常時 4
発光ダイオード(黄色) 動作確認 4
 ジャンパピン  動作確認用LEDの点灯・消灯  3
 ピン  ジャンパーピン用  3
 抵抗:1[kΩ]  LED用3本  3
 コネクタ  基板とケーブルの接続  80
 電池ボックス  単三乾電池4本用  80
 基板  パーツを取り付ける板  30
 合計  おおよその値段  381

※ 他に単3乾電池が4本必要です(ニッケル水素充電池4本を使用しています)

 

 

2.3.2 リードスイッチについて

 リードスイッチとは磁力により動作するスイッチです。磁力を利用することで、多少離れていても制御が可能です。今回使用するリードスイッチの場合、リードスイッチと磁石が10[mm]くらい離れていても動作します。
 リードスイッチを使用するにあたり注意する点があります。それは単純に磁石を近づけるだけでは反応しないということです。磁石の向きが非常に重要で、間違った使い方をすると全く動作しないことがあります。間違えた使い方の図を以下に示します。

 磁力で動作するので、リードスイッチに対してN極またはS極を近づければいいような気がしてしまうのですが、これは間違いです。この場合、運がいいと反応するということになります。続いて正しい使い方です。

 リードスイッチと磁石の磁界が平行になるように設置します。するときちんと反応します。リードスイッチは中の接点を外部から磁力で動かすのではなく、左右の線に磁気を帯びさせて中の接点にそれぞれ逆の磁極(N極とS極)を持たせ、その磁力によりつけます。なので、間違えた使い方の場合、内部の接点は同極(N極とN極、またはS極とS極)になってしまい動作しない、または強力な磁力により強制的に引っ張られ(押し込まれ)動作するになります。
 以上の事から、リードスイッチと磁石を設置する場合、向きをきちんと考えないといけません。

 リードスイッチの動作確認動画を掲載します。

 

2.3.3 PICの配線
PIC 接続先
VDD 電源
RA0 起動・動作確認用LED(緑色)
RA1 異常用LED(赤色)
RA2 動作確認用LED(黄色)(ジャンパピン)
RA3 -未使用-
RA4 リードスイッチ(MKA-10110)
RA5 侵入状態確認用スイッチ
VSS グランド

 

2.3.4 回路の構造

 壁にリードスイッチを、ドアに磁石を取り付けます。ドアを閉じると磁石(磁力)によりリードスイッチがオンし、PICに通電します。逆にドアを開けると磁石が離れリードスイッチがオフになり、PICへの通電が遮断されます。この構造を利用し、PICへの通電がオフになったとき(ドアが開いたとき)を取得し、ドアを開けた回数を取得します。その回数により侵入者があったか、なかったかを判断しています。

 

3.プログラム

 プログラムは基礎編で行った内容と同じなので、細かい部分の説明は省略します。
スイッチで発光ダイオードを点灯・消灯させる」とほぼ同程度の内容ですので、そちらを確認してください。
 全ソースをアップしているので、必要に応じてソース及び基礎編の記事を確認してください。

 

3.1 起動直後の動作

 起動時、部屋から退出しドアを閉める時間を考慮する必要があります。その時間の間、処理を行わないようにしています。その時間がわかるように、起動確認用としての緑色の発光ダイオード(LED)を点灯させています。

 

3.2 1回目の入室(帰宅時)

 ドアが開いた回数をカウントするようにプログラムしています。帰宅時、ドアを開けなくてはいけないので、1回目の動作は正常と判断するようにしています。2回以上ドアが開くと異常とし、赤色の発光ダイオード(LED)が点灯します。

 

3.3 忘れ物で帰宅

 起動後、忘れ物などで入室した場合、1回目の入室になります。なので、また退出時に電源を入れ直しリセットしなくてはいけません。

 

3.4 ソースコード

 プログラムの全文を掲載します。

  プログラム

<注意>
ファイル名は必要に応じて変更し利用してください。
本サイトの注意事項を確認してください。
ソースコードや回路図などを使用する場合、上記注意とともに、自己責任でお願いします。

    

 

4.動作確認

4.1 設置

 撮影用に小さなドアを作成しました。磁石をドアに、リードスイッチおよび回路を壁に設置します。

 

 

 中央下にある白い物体の中に磁石が入れてあります。その横のケーブルが繋がっているのがリードスイッチです。

 

 磁石はリードスイッチの説明で行ったように横向きにつけてあります。

 


 実際の家のドアに設置した写真です。右上の黒いものが電池ボックスでその横にあるのが回路です。電池ボックスが少し大きく目立つため、何かしらの改造を考えたほうがいいかもしれません。

 

4.2 リードスイッチと磁石の設置確認

 リードスイッチの動作を目視で確認することは困難です。そこで、リードスイッチが正しく動作するか確認するために、黄色の発光ダイオード(LED)が付けてあります。ジャンパーピンを挿し、回路の電源を入れて下さい。リードスイッチと磁石がうまく反応している場合(ドアが閉まっている状態)、黄色の発光ダイオード(LED)が点灯します。そして、ドアを開ける(リードスイッチと磁石が離れる)と消灯します。

 

4.3 動作説明:正常時(侵入者なし)の流れ

  1. 電源を入れ起動する
  2. 起動確認LED(緑色)が点灯
    この間に部屋から退出しドアを閉める
  3. 動作中
  4. 帰宅:ドアを開け部屋に入る
  5. 侵入状態確認用スイッチを押す
  6. 正常を意味する緑色の発光ダイオード(LED)が点灯

 

4.4 動作説明:異常時(侵入者あり)の流れ

  1. 電源を入れ起動する
  2. 起動確認LED(緑色)が点灯
    この間に部屋から退出しドアを閉める
  3. 動作中
  4. 何者かがドアを開け侵入
  5. 侵入者が部屋で何かお仕事中
  6. 侵入者がドアを閉め退出
  7. 帰宅:ドアを開け部屋に入る
  8. 侵入状態確認用スイッチを押す
  9. 異常を意味する赤色の発光ダイオード(LED)が点灯

 

4.5 動作説明:忘れ物などで一時入室時の流れ

  1. 電源を入れ起動する
  2. 起動確認LED(緑色)が点灯
    この間に部屋から退出しドアを閉める
  3. 動作中
  4. 忘れ物などにより入室
  5. 電源を切る(侵入回数をリセットするため)
  6. 電源を入れ起動する
  7. 起動確認LED(緑色)が点灯
    この間に部屋から退出しドアを閉める
  8. 動作中
  9. 帰宅:ドアを開け部屋に入る
  10. 侵入状態確認用スイッチを押す
  11. 正常を意味する緑色の発光ダイオード(LED)が点灯

 

4.6 動作動画

 

<更新履歴>

新規作成:2015年6月24日
第2版:2016年10月7日:フォーマット変更(内容の変更はなし)

 

 

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