1. Objetivo
Automatizar el acceso a un estacionamiento mediante una barrera que evalúa tanto la incidencia de luz en sus paneles solares como la detección física de los vehículos para habilitar el paso, mostrando el estado en tiempo real.
2. Justificación
El diseño de este prototipo permite consolidar competencias prácticas esenciales en el campo del mantenimiento electrónico, integrando la gestión de energías renovables (paneles solares) con el control lógico de microcontroladores y sensores ópticos. Simula un entorno real de infraestructura inteligente, combinando hardware de control, actuadores electromecánicos y sistemas de alimentación híbridos.
3. Descripción y alcance
El sistema se basa en una placa Arduino Uno instalada sobre una maqueta que representa un aparcamiento techado con paneles solares. Para detectar el movimiento del coche (un vehículo de juguete color naranja en la maqueta), se utilizan dos sensores de evasión de obstáculos infrarrojos (IR) ubicados cerca de la barrera. El microcontrolador evalúa la luz ambiental a través de la tensión generada por los paneles solares. Durante el día (con luz solar), el sistema requiere la detección del coche para abrir la barrera mediante un servomotor. Durante la noche (sin luz solar), el sistema continúa operando utilizando la energía almacenada en una batería 18650, activando la barrera igualmente al detectar el vehículo. El estado de la puerta se refleja en una pantalla LCD con módulo I2C, mostrando mensajes como "Gate Opened!".
Dentro del alcance
- Lectura de presencia vehicular mediante sensores IR.
- Medición del nivel de luz/tensión procedente de los paneles solares.
- Control de un micro servo para el izado y descenso de la barrera.
- Visualización de mensajes de estado en una pantalla LCD 16x2 vía I2C.
- Alimentación del circuito mediante batería de litio 18650 y circuito de recarga/elevación.
Fuera del alcance
- Control de aforo (conteo de plazas disponibles dentro del parking).
- Sistema de cobro o identificación por tickets/RFID.
- Conexión a red eléctrica comercial.
Simulador interactivo de la barrera
Comprueba cómo cambia el sistema entre funcionamiento con luz solar y funcionamiento con batería.
Entradas del sistema
PANEL SOLAR + SENSOR IR
WAITING...
4. Requisitos
4.1 Funcionales
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El microcontrolador debe leer continuamente la señal de los sensores infrarrojos para detectar la aproximación de un vehículo.
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El sistema debe diferenciar entre el modo "Día" y "Noche" evaluando la luz incidente en los paneles solares.
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Al detectar un vehículo (independientemente de si es de día o de noche), el servo debe girar para levantar la barrera perpendicularmente.
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La pantalla LCD debe actualizar su mensaje de texto coordinadamente con el estado de la barrera ("Gate Opened!" o cerrado).
4.2 No funcionales
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Alimentación Híbrida. Batería 18650 para operación continua y paneles solares montados en la cubierta del parking para recarga diurna y sensor de luminosidad.
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Lenguaje / IDE C++ en el entorno de Arduino.
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Tipo de montaje Prototipado en protoboard blanca, con componentes sujetos a una maqueta de cartón/plástico negro con líneas blancas que simulan el asfalto.
5. Esquema de bloques
Sensores IR (Detección de coche)
Panel Solar (Entrada analógica para detectar luz)
Arduino Uno (Lógica condicional Día/Noche y activación)
Servomotor (Barrera física)
Pantalla LCD I2C (Interfaz visual)
Módulo de batería 18650 + Regulador.
6. Flujo de funcionamiento
Inicio
Inicializar LCD, posicionar barrera cerrada.
Leer
Leer estado del sensor IR (¿Hay coche?) y leer entrada analógica del panel (¿Hay luz solar?).
Decidir (Coche)
- Condición Día: Activar apertura.
- Condición Noche: Activar apertura utilizando solo batería.
Actuar (Apertura)
Mover servo a 90°. Mostrar "Gate Opened!" en la LCD. Esperar a que el coche pase el segundo sensor IR.
Actuar (Cierre)
Cerrar barrera (Servo a 0°).
Volver
Regresar al ciclo de lectura.
7. Asignación de pines
| Periférico | Señal | GPIO / PIN | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Sensor IR (Entrada) | Digital | D2 | Detección frontal |
| Sensor IR (Salida) | Digital | D3 | Detección de paso completado |
| Panel Solar (Luz) | Analógica | A0 | Mediante divisor de tensión si >5V |
| Servomotor | PWM | D9 | Control de la barrera |
| Pantalla LCD | SDA / SCL | A4 / A5 | Bus I2C de Arduino Uno |