Luz con detección de movimiento a batería

El otro día estaba dándole vueltas a un proyecto y me ha parecido interesante compartirlo aquí. Se trata de un detector de movimiento con luz incorporada para situarlo en lugares de paso donde no vayamos a estar rato pero necesitemos algo de luz durante algunos momentos, como pueden ser pasillos. La cantidad de luz de esta propuesta es limitada (~100Lm) pero suficiente para según que tareas, es superior a muchas lámparas de emergencia.

El artilugio se basa en el HC-SR501, un módulo PIR (detección de movimiento) que se puede comprar en Aliexpress por menos de 0.80€/ud€, o Banggood (entre $1.95ud y $11 por 10uds).

Detalles sobre el módulo

El módulo se basa en el chip BS0001 (datasheet aquí). Es interesante fijarse en el datasheet porque podemos ver que el chip en sí se alimenta entre 3V y 5V. El módulo por defecto trae un regulador a 3.3V y un diodo, por lo que a tensiones bajas podría dar problemas (por eso dicen que se alimente el módulo entre 5V y 9V).
También se puede ver que soporta utilizar una LDR para evitar que se active al detectar movimiento bajo iluminación. Por defecto no viene instalada, pero se puede soldar en un momento en el zócalo provisto para ello. NO recomiendo hacerlo si no es necesario, dado que aumentará el consumo en reposo bajo iluminación y es complicarse la vida para nada..
La especificación dice que la salida del módulo se pone a '1' cuando se activa, dando una corriente menor a 10mA y una tensión algo menor que la de alimentación.

Valores medidos y modificaciones para utilizarlo con 3 pilas o 1 batería de litio

Como decía, el módulo usa un regulador y un diodo. El regulador es de la familia 7133. El problema es que no sabemos si es el original o una copia. El original especifica una tensión máxima de 24V, pero personalmente no subiría de 10-12V por si acaso. La caída de tensión del regulador es de 0.1V@1mA, a añadir a los 0.4V del diodo, aproximadamente.
Mediciones:

1. En reposo: 60-100µA alimentado con 4V.
2. En detección: 200µA + corriente en la salida.
3. Máxima tensión de salida, 3.2V, sin carga.
4. Máxima corriente de salida 1.4mA @ 1.4V salida.
5. Para garantizar los 3.2V en salida sin carga, la alimentación ha de ser superior a 3.8V.
6. Puenteando el diodo permite reducir la tensión anterior a 3.3V
7. El módulo aún funciona a 3V.

Módulo PIR. En rojo el diodo puenteado. En azul, posición para la LDR

Controlando un LED con la salida del módulo usando un AMC7135

Es muy importante recordar que el módulo tiene una tensión máxima de salida de 3.2V pero que esta cae rápidamente con la corriente, considerando una corriente de salida máxima de 1mA. Daría justito pero podría alimentar el driver AMC7135 comentado en esta entrada, ya que aunque requiere más de 2.7V, como solo consume 0.2mA no hay motivo para creer que la salida del módulo no sea capaz de dar la corriente necesaria.
El esquema de conexiones entre el módulo PIR y el AMC7135 se puede ver en la siguiente imagen. Comentar que a 4.5V el AMC se calentará y necesitará disipador, y por debajo de 3.3V el LED no funcionará a pleno rendimiento.

Esquema de conexión de módulo PIR con AMC7135

Y como muchas veces una imagen más gráfica ayuda, a continuación pongo un dibujo para "no electrónicos", que siempre queda más bonito. A la hora de poner un disipador al AMC, se podría usar la propia estrella del LED, pero cortando la pista que junta el pad con el LED.

Conexión del sistema

Recomiendo utilizar unas recargables NiMH de baja autodescarga (Sanyo Eneloop o las Tronic del lidl, a 1€ la pila). En casa tengo un sistema idéntico funcionando con un par de baterías de litio 18650 en paralelo recicladas de un viejo portátil, a las que añadí un circuito de protección y carga como este ($1.20 por 2uds), que me permite cargar el adminículo enchufándolo al micro-USB del cargador del móvil.

¿Cuánto duraría la batería?

Dado que el consumo en reposo es menor a 100µA y el de iluminando es de 350mA, el consumo en reposo es prácticamente despreciable (*). Considerando que las NiMH son de unos 2200mAh, daría para algo más de 6h de luz. Encendiéndose durante 5 minutos al día, tendría una autonomía de casi un mes y medio.
En el caso de usar 2x18650, la autonomía iría entre 6h y 19h, dependiendo de la capacidad de las baterías y su estado.

(*) La relación 1:3500 implica que cada segundo que el LED pasa encendido es equivalente a 1h en reposo. Si el LED no se encendiera nunca, la batería duraría más de 2 años.

Controlando un LED con la salida del módulo usando un transistor

Si no quisiéramos utilizar un AMC7135 porque 1W nos parece mucho o nos parece poco, se podría utilizar la salida del módulo PIR para gobernar un transistor como se explica en el vídeo a continuación.

Debemos tener presente que tanto la tensión como la corriente de salida del módulo son muy bajas. Un MOSFET podría llegar a tener problemas para activarse, es necesario utilizar un Mosfet de nivel lógico con tensión umbral de 1.5-2V. En mi caso utilicé un MOSFET como el del vídeo y no tuve ningún inconveniente a controlar 150mA (0.5W).

En el caso de utilizar transistores bipolares NPN, la baja corriente de salida del módulo requeriría un transistor de alta ganancia para garantizar que esté en saturación y actúe como interruptor. Estudiar el caso concreto alargaría demasiado esta entrada, por lo que lo dejo para una entrada posterior.

Gracias por leer hasta aquí y espero que sea útil. Como siempre, intentaré responder cualquier comentario o cuestión al respecto.

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