Necessità di un sistema di protezione

Non occorre spendere troppe parole per richiamare l'attenzione sulle condizioni di sicurezza attuali. Se una volta il rischio principale era quello che, in nostra assenza, i ladri potessero entrare in casa e portare via ciò che trovavano di un certo valore, il pericolo è adesso ben più grave. In qualunque orario, non curanti della presenza dei proprietari, dei malintenzionati senza scrupoli possono introdursi in casa e mettere in grave pericolo anche la nostra incolumità fisica. Il rischio di subire una simile intrusione è purtroppo anche maggiore per coloro che vivono nelle periferie, magari in case isolate, in aree poco trafficate.

Installare un impianto antifurto a protezione della casa è senz'altro utile, e naturalmente la maggior parte delle persone decide di rivolgersi ad una ditta specializzata. Chi invece vuole provare a realizzare da solo un semplice impianto funzionale, progettato ad hoc, può divertirsi a leggere questo articolo alla ricerca di spunti e suggerimenti che in un modo o nell'altro torneranno utili.

In linea generale, un impianto antifurto prevede l'utilizzo di un certo numero di dispositivi di rilevamento, disposti nei punti nevralgici che consentono l'accesso alla casa. I vari sensori faranno poi capo ad una centralina, che ha il compito di valutare i segnali ricevuti ed, eventualmente, attivare i dispositivi di allarme. Cominciamo allora a vedere quali rilevatori sia possibile usare per un impianto autocostruito.

Tipi di rivelatori disponibili

In commercio sono reperibili diversi dispositivi, in grado di rilevare il movimento, di segnalare l'attraversamento di una barriera o, semplicemente, l'apertura di una porta o di una finestra. L'argomento è molto vasto e richiederebbe da solo varie pagine di testo; mi limiterò quindi ad una breve descrizione dei sensori che suggerisco di utilizzare in questo progetto.

Tra i più sempilici possiamo elencare i contatti magnetici da applicare su porte e finestre (figura 1). Sono costituiti da due parti: una contiene semplicemente un magnete, e va applicata sull'elemento mobile, ovvero sul battente; l'altra parte contiene al suo interno un interruttore sensibile al campo magnetico, e va applicata sulla struttuta fissa, ovvero sullo stipite. Da questo componente esce un cavetto che fa capo ai contatti dell'interruttore magnetico. Quando la porta (o la finestra) è chiusa, i due componenti risultano molto vicini, a distanza di pochi millimetri; in tali condizioni, l'interruttore della parte fissa risulta chiuso. Se il battente viene aperto, la parte con il magnete si allontana, e questo detremina l'apertura del contatto, con relativa segnalazione alla centralina di controllo.
Una coppia di tali componenti dovrà essere applicata su ciascuna porta e ciascuna finestra che si desidera proteggere. Il costo è piuttosto modesto, di circa 3 o 5 euro per ciascuna coppia.

Un tipo di sensore, molto utile per individuare la presenza di persone, è il sensore di movimento PIR (da Pyroelectric Passive Infrared), anche detto sensore a infrarossi passivo.
Il funzionamento di tale dispositivo si basa su sensori sensibili appunto alla radiazione infrarossa; le aree sensibili, in numero minimo di due, sono ricavate dallo stesso chip, e su di esse, attraverso un'apposita lente traslucida, viene proiettata un'immagine dell'ambiente circostante. Dopo alcuni secondi dall'accensione, il dispositivo sensibile si stabilizza, in base all'immagine termica che riceve dall'ambiente. Successivamente, se per qualsiasi motivo si realizza una variazione rispetto a questa immagine di partenza, il dispositivo si "sbilancia" ed emette un segnale di allarme, che viene captato dalla centralina di comando. Naturalmente la variazione deve essere causata dal passaggio di un corpo che emetta radiazioni infrarosse; quindi un essere umano o, purtoppo, anche un animale! E questo è un serio problema, perche' in molti casi può succedere, per esempio, che un cane di media taglia faccia scattare inutilmente l'allarme.
Ma vedremo meglio in seguito come utilizzare adeguatamente questi dispositivi.

Il terzo tipo di rilevatore che mi sembra interessante descrivere, è la barriera a infrarossi attivi (figura 3). In questo caso si utilizzano due elementi distinti: uno di essi (TX) ha lo scopo di emettere i raggi infrarossi, mentre l'altro (RX), collocato di fronte al primo, riceve e rileva tali raggi. I due elementi possono essere montati anche a distanza di diversi metri uno dall'altro: se un qualsiasi ostacolo si interpone fra i due elementi, la trasmissione dei raggi IR viene intercettata, per cui il ricevitore, non ricevendo più il segnale, emette un allarme.
A differenza dei sensori PIR, questi dispositivi sono molto direttivi, per cui, montandoli ad altezza d'uomo, è possibile evitare che un animale provochi falsi allarmi.

Arduino dirige l'orchestra

I segnali provenienti dai vari sensori devono essere in qualche modo analizzati prima di attivare il dispositivo di allarme. Capita spesso infatti che un singolo segnale generato da uno dei sensori non possa essere considerato sufficiente a ritenere in atto una situazione di pericolo, considerato che varie cause fortuite possono interferire con la rilevazione. A causa del posto in cui sono installati, per la presenza di possibili interferenze, o per altri svariati motivi, ogni sensore risulta più o meno attendibile nel momento in cui produce un segnale di allarme; è buona norma, quindi, attribuire a ciascun sensore un coefficiente di affidabilità, che influirà ai fini della valutazione globale.
Il compito di gestire la situazione con "intelligenza" spetta quindi ad una centralina programmabile, che può essere utilmente realizzata servendosi per esempio di una scheda Arduino come quella mostrata in figura 4.

Criterio generale di programmazione

Descrivo adesso brevemente il criterio usato per programmare la centralina. Tutti i sensori utilizzati dispongono in ultima analisi di un semplice contatto elettrico, che è assolutamente indipendente dal resto della circuitazione. Tale contatto risulta chiuso in condizioni normali (cioè in assenza di rilevazioni); il contatto invece si apre se viene rilevato un movimento e, a seconda dei dispositivi, rimane aperto per un certo numero di secondi.
Come già detto, sarebbe sufficiente rilevare anche un solo contatto aperto per far scattare la segnalazione di allarme; ma questa procedura non è consigliabile, perchè ci troveremmo spesso, direi quasi ogni notte, ad essere svegliati da false segnalazioni. E' senz'altro preferibile attribuire un punteggio a ciascun sensore, e programmare la scheda arduino perchè provveda a sommare i punti in relazione al numero ed al tipo di sensori che hanno segnalato movimento. Dipenderà da noi decidere con quale punteggio totalizzato dovrà scattare l'allarme, così come potremo poi decidere altre caratteristiche secondarie.
Naturalmente la singola segnalazione proveniente da un sensore dovrà, dopo un certo tempo, essere azzerata nel caso che non seguano altre segnalazioni, poichè si tratterà evidentemente di una segnalazione casuale.
Ben altro significato daremo invece ai sensori magnetici che controllano l'apertura di porte e finestre; poichè tali sensori non sono soggetti a interferenze, la segnalazione anche di uno solo di questi sensori deve senz'altro far scattare l'allarme.

Di tutte queste valutazioni si farà appunto carico la nostra scheda arduino, opportunamente programmata, come vedremo nella seconda parte di questo articolo.

Antifurto domestico con arduino - parte seconda