Repetidor de timbre con microcontroladores

Diagrama del proyecto del repetidor de timbre

Hola para todos. Empezamos este año con un nuevo proyecto que he construido para mi casa: un radio-repetidor de timbre. Debido a que mi laboratorio se encuentra en el mismo edificio de mi casa, era muy útil para mi poder escuchar los timbres de ambos departamentos sin importar donde yo me encontrara. La solución más simple era la de conectar los timbres en paralelo pero esto no era posible porque no existía el modo de pasar los cables y tampoco podía modificar la instalación del edificio. Esta limitación me impulsó a proyectar este sistema que trabaja a través de ondas radio y que requiere solamente una conexión a la instalación eléctrica muy simple de hacer.

Circuito de un portero eléctrico clásico

El primer paso necesario era el de analizar como estaban hechos los timbres. En realidad son porteros eléctricos en los que la “chicharras” son electroimanes que funcionan con corriente alternada de 12V (como podemos observar en el circuito). En el caso de chicharras que funcionen con 220V o 110V será necesario agregar un pequeño transformador como explicaré más adelante.

Circuito del transmisor

Para simplificar al máximo la conexiones y poder hacer un sistema realmente versátil, decidí de alimentar el transmisor directamente con la energía de la chicharra e modo tal de poder alojarla dentro (o cerca) de la campanilla del timbre. Yo tenía ya en laboratorio alguno módulos híbridos para transmisión de datos en radiofrecuencia.

Diseño pictórico del transmisor

Nada de especial, son módulos AM, capaces de enviar datos a muy baja velocidad (máximo 4800 bits por segundo) y sin ningún sistema digital a bordo, es decir, simples transmisores y receptores constituidos por algunos transistores. La ventaja de estos módulos es que están ya calibrados de fábrica para trabajar con una frecuencia de transmisión específica (en este caso 433MHz) siendo muy pequeños y económicos. Se pueden usar otros módulos comerciales o caseros.

Foto del transmisor montado

Naturalmente, esta simplicidad de los módulos de transmisión me ha obligado a usar microcontroladores con un sofisticado software para la codificación y modulación de los datos trasmitidos. Para ello he adoptado un sistema de la Microchip(tm) usado en aplicaciones de control remoto que se llama KeeLoq.

Foto del transmisor conectado al portero eléctrico

Existen circuitos integrados específicos para la transmisión siguiendo este estándar como por ejemplo el HCS101 pero yo he preferido usar un microcontrolador común como hago siempre en mis proyectos. Información más completa sobre el KeeLoq y sobre el desarrollo del software necesario para la transmisión lo pueden encontrar en las hojas de aplicación AN740 – “Decoding the HCS101 for Non-Secure Applications” de la Microchip en http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00740a.pdf.

Circuito del receptor

Volviendo a nuestro proyecto, el sistema consiste en uno o más módulos radiotransmisores (dependiendo de la cantidad de timbres que queremos monitorear) y uno o más radioreceptores en base a la cantidad de puntos que nos interesa “escuchar”. Con dos transmisores y dos receptores obtenemos un sistema completo para cubrir, como en mi caso, casa y laboratorio.

Diseño pictórico del receptor

Como comenté al principio la simplicidad del sistema era fundamental por lo tanto el transmisor se alimenta directamente con la tensión alternada de 12V que llega a la chicharra del timbre. Para eso, el circuito dispone de un puente rectificador, de un capacitor de un valor medio y de un regulador de tensión integrado como pueden observar en las figuras.

Circuito impreso del transmisor y del receptor

Si el timbre fuera alimentado con 220V o 110V sería necesario agregar un transformador muy pequeño con el primario conectado en paralelo con chicharra mientras que la salida del secundario se conectaría al transmisor. El montaje es mínimo, solamente 10 componentes. La antena consiste en un trozo de cable o alambre esmaltado de 15 cm (para una frecuencia de 433MHz). El led amarillo indica que el circuito está trasmitiendo.

Montaje del receptor en el interior de un bafle

También el receptor es muy simple de hacer porque todas las funciones son elaboradas por el microcontrolador. También aquí necesitamos un trozo de cable o alambre esmaltado que sirve como antena. El software analiza los datos recibidos, identifica la llave (un código numérico de 4 bytes) y si esta es correcta, genera un sonido intermitente en un parlante y enciende también un led azul de alta luminosidad.

Foto del receptor en el interior del bafle

El amplificador del parlante consiste solamente en un transistor, dos resistencias y un capacitor porque no existe la exigencia de un sonido de alta calidad. Para el montaje del receptor he usado un pequeño bafle de un sistema de sonido para computadora roto.

Foto de receptor terminado con sus conexiones

El objeto resultante es cómodo de usar y estéticamente armonioso. Gracias al uso de una llave de 4 bytes y al eficiente filtro software, el sistema es inmune a cualquier tipo de interferencias.

Foto de receptor terminado

El proyecto permite muchas variaciones y también otros usos. A mi me ha resuelto un problema concreto y lo uso con regularidad desde hace más de un año.

Les dejo los programas en formato hex, ya listos para cargar en los micros y también los circuitos impresos en formato KiCad .

Files HEX del transmisor y del receptor

Circuitos impresos en formato KiCad

Hoja de datos del receptor AM de 433MHz integrado (file pdf)

Hoja de datos del transmisor AM de 433MHz integrado (file pdf)

Hasta la próxima.
 

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25 Comments

  1. james dice:

    que bien men te felicito, excelente la idea y te quedo muy bonito el trabajo, gracias por compartirlo

    Gracias james :)

  2. Carmelo dice:

    Hola Gabriel, como les va, un circuito muy bueno y util, una realizaciòn muy ordenada y funcional.

    I miei complimenti.

    Saluti y que siga bièn.

    Grazie Carmelo, un abbraccio!!

  3. E.Robinson dice:

    Felicitaciones por tu nuevo Proyecto sencillo y bonito acabado.

    Gracias!!!

  4. Nestor.G dice:

    Hola muy bueno el circuito muy practico creo que se le puede dar muchos usos un saludo sigue asi

    Muchas gracias Nestor. Si, probablemente pueda servir para otros usos :)

  5. José Calvo dice:

    Hola Inventable,

    Hace tiempo que vengo buscando un invento así y ha sido una gran sorpresa encontrar un diseño tan elegante y bien explicado. Muchas gracias por compartirlo.

    El problema es que mis conocimientos de electrónica son más bien limitados, crees que un profano sería capaz de llevarlo a cabo? o tal vez alguna fase como la programación del microcontrolador requiere de instrumental especializado?

    Cualquier consejo es bienvenido, muchas gracias!

    Hola José, yo no puedo decirte “a distancia” si eres o no capaz de hacerlo pero me doy cuenta que no es proyecto para nada sencillo. Lo lamento :(

  6. José Calvo dice:

    Tal vez estarías interesado en hacer uno para mi? Si no fuese muy caro yo si estaría interesado en pagar por él (y muy agradecido).

    ppcalvo arroba gmail punto com

    Saludos!!

    José, me gustaría poder ayudarte pero yo vivo en Italia. De que lugar eres? Quizás algún lector del blog que vive en tu zona se ofrece para hacerlo. :)

  7. José Calvo dice:

    Gracias compañero, si que andas lejos… a ver si alguien se anima (yo vivo cerca de Tortosa).

    Yo creo que podría hacerlo si no fuera por el tema de programar el microcontrolador. Es muy complicado o se requiere instrumental especializado? Se podría sustituir por los circuitos integrados específicos que comentas?

    Muchas gracias

    No es tan lejos como pensaba. El tema es que estoy con un montón de proyectos para hacer y realmente poco tiempo a disposición :(

  8. alvim dice:

    Hola me pregunto si tiene algún plan para conectar dispositivos con el mando a distancia

    Hola Alvim. No entiendo tu pregunta ¿Podés explicarte mejor? 8O

  9. Ruben dice:

    Hubiese estado bueno postear el archivo fuente del firmware.

    Hola Ruben, prefiero de meter los hex porque con los asm hay muchos problemas de compatibilidad entre los distintos programas (ensambladores, linkers y programadores). Los primeros programas que publiqué en asm fueron una odisea para muchos (y para mi como consecuencia). De cualquier manera, estoy pensando de desarrollar la parte del blog para la gente que se inscribe al sitio y trataré de dar un mayor soporte técnico a quien lo necesite. Estás invitado!! :)

  10. alvim dice:

    Por supuesto, me gustaría saber si tiene algún proyecto para conectar la luz con mando a distancia

    No tengo ningún proyecto hecho alvim. Lo lamento :(

  11. alvim dice:

    gracias de todos modos. :smile:

  12. Fer dice:

    faa q laburo te mandaste, jaja te quedo muy bueno, muy prolijo.

    yo no se de electronica digital xD asi q tuve que comprar esos timbres de 5 euros que venden en los chinos y adaptar el transmisor, claro que no se compara con el merito de hacerlo uno mismo jeje

    Saludos, Fernando.

    Hola Fernado, te digo la verdad, si hubiera encontrado la solución que mencionas, quizás no me tomaba el trabajo. :) Contame en que consisten estos timbres chinos y como se adaptan los transmisores 8O

  13. José Calvo dice:

    Hola,

    Yo al final también opté por esa solución. Compré este que tiene bastante alcance y es barato:

    http://www.ebay.es/itm/251103699095?ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1497.l2649

    En vez de pila, al emisor le conecte los cables que activan el timbre del telefonillo. Con una abrazadera dejo el botón del emisor siempre pulsado y así cuando suena el telefonillo el emisor también se activa y suena el receptor, que puedo tener enchufado en la habitación que quiera.

    Fácil, barato y más simple imposible :razz:

    Muy ingenioso José. :)

  14. José Calvo dice:

    Hola,

    Hay una habitación a la que no llega la señal, sabes si se podría añadir una antena? Es un cable cualquiera? Te envío las fotos por si sabes donde conectarla.

    http://imageshack.us/photo/my-images/11/p1170164u.jpg/

    http://imageshack.us/photo/my-images/507/p1170162.jpg/

    Gracias!

    Hola José, la antena está incorporada en el circuito impreso (es esa pista a la izquierda de la foto). No tengo ni idea de como aumentar la potencia de esos cosos chinos. Lo lamento :(

    • José Calvo dice:

      Hola,

      Si, justo después de enviarlo mirando la foto caí en la cuenta de que esa pista en forma de serpiente debía de ser la antena. Intenté alargarla soldándole un cable fino, pero el alcance disminuyó en vez de aumentar :cry:

      Se agradece el interés :razz:

      Si, es lógico José. Las antenas tienen una longitud equivalente a la frecuencia de trasmisión. Para obtener más potencia es necesario que el (o los) transistor de salida entregue más potencia pero no se como hacerlo en tu circuito :(

  15. Francisco Mendoza dice:

    Muy interesante felicidades.

  16. fernando dice:

    Buenas tardes me interesa el circuito que usted diseño, mi idea es usarlo como rastreador de un aeroplano de juguete, como usted esta mas interiorizado en el tema de estos modulos hibridos, mi idea es en el transmisor colocarle un pequeño 555 oscilando a 1khz +/- el problema se presenta en el receptor, en su diseño uso un pic en cada extremo, ¿esto es necesario? ya que solo necesito escuchar el tono nada mas.

    Saludos atte.
    Haller Fernando
    tacural-sta fe-Argentina

    Hola fernando. Yo le aconsejo de construir simplemente un pequeño transmisor de FM agregando a la entrada un 555 para generar el tono de 1KHz y una pequeña radio para el rastreo. Respecto al circuito, en internet hay muchos proyectos. Puede abrir un hilo en el foro, probablemente HJ que lo encuentra ahí conoce algún proyecto.

  17. Pablo Lopez dice:

    Gabriel te felicito por tu proyecto, es muy util, podes incorporarlo en una linea de Commax, ya que los telefonos vienen con un buzzer de 12v pero apenas se escucha y dura segundos, una truchada hicieron estos locos,y este proyecto esta muy piola!

    Muchas gracias Pablo :)

  18. juan pablo mantelli dice:

    Muy buen proyecto y muy ordenado, impresionante.
    Te consulto por que utilizas dos tipos de condensador en paralelo? (electrolitico y cerámico)
    Muy bueno todo lo que presentas y gracias por dedicar tu tiempo.
    Saludos.

    Hola Juan, los capacitores electrolíticos sirven para filtrar el riple y para estabilizar variaciones de tensión pero generalmente no son tan eficaces para filtrar ruido de alta frecuencia. Para esto se usan generalmente capacitores cerámicos de valor mucho más bajo.

  19. Martín MR dice:

    Hola, interesante proyecto. solo tengo una pregunta: a que distancia a campo abierto podria llegar mas o menos?
    Gracias por adelantado

    Depende de la potencia de transmisor Martín.

    • Martín MR dice:

      Y para una distancia de unos 200 metros a campo abierto que potencia necesitaria?

      • Héctor Javier dice:

        Hola Martín, te contesto de metido…
        creo no equivocarme al decirte que esos módulos no permiten tanta distancia, me refiero a los 200 metros.

        Personalmente no he logrado mas de 20 metros… pero espera sugerencia de otros lectores mas capacitados en el tema.

        Saludos
        HJ

        • Martín MR dice:

          Ya es el gran problema que tengo, que ninguno permite tantísima distancia :sad:

          Estoy de acuerdo con HJ, los más potentes son los Xbee PRO que yo he usado alguna vez

          • Héctor Javier dice:

            Hola nuevamente Martín, algo que puedes usar para esa distancia son los módulos Xbee o similares, en campo abierto pueden llegar hasta unos 2 Km…. El problema es que son caros…

            Saludos
            HJ

          • Martín MR dice:

            Muchas gracias!! Creo que me podrían servir

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