1. Objetivo
Controlar de forma automática el acceso de vehículos mediante una barrera que se abre al detectar presencia, coordinar el paso mediante indicaciones luminosas (semáforo) y llevar un registro visual en tiempo real de la cantidad de vehículos que han cruzado.
2. Justificación
El proyecto permite integrar conocimientos de diseño de circuitos, control de actuadores electromecánicos y programación de microcontroladores. Su utilidad práctica emula sistemas reales de control de peajes o parkings, sirviendo como un excelente caso de estudio para aplicar conceptos de mantenimiento electrónico y simulación que posteriormente se pueden llevar a placas PCB o esquemas profesionales.
3. Descripción y alcance
El sistema utiliza una placa Arduino Uno que procesa la señal de un sensor de ultrasonidos. Al detectar un vehículo a una distancia configurada, el microcontrolador cambia el estado de un módulo LED de rojo a verde, acciona un servomotor para levantar la barrera y actualiza un contador numérico en una pequeña pantalla OLED. Tras un tiempo prudencial, la barrera desciende y el semáforo vuelve a rojo.
Dentro del alcance
- Detección de distancia mediante sensor ultrasónico HC-SR04.
- Control de semáforo (LED rojo y verde).
- Accionamiento físico de la barrera con un micro servo.
- Visualización del contador de vehículos en una pantalla (tipo OLED I2C).
- Alimentación autónoma mediante un portapilas con baterías 18650.
Fuera del alcance (por ahora)
- Identificación de matrículas o modelos de vehículos.
- Conectividad IoT o envío de datos a un servidor web.
- Cobro automatizado o pasarela de pago.
Simulador interactivo de acceso
El sensor ultrasónico detecta el vehículo, la barrera se abre y se cierra después de que el vehículo haya pasado.
4. Requisitos
4.1 Funcionales
- El sistema debe detectar un vehículo cuando se acerque a menos de "X" centímetros.
- El semáforo debe permanecer en rojo cuando la barrera esté bajada y pasar a verde justo antes de que la barrera se abra.
- El servomotor debe girar 90 grados para simular la apertura de la barrera.
- La pantalla debe incrementar su valor en 1 unidad cada vez que se complete un ciclo de apertura.
- La barrera debe cerrarse automáticamente y el semáforo volver a rojo una vez que el vehículo haya pasado.
4.2 No funcionales
- Alimentación: Baterías de litio 18650 para proporcionar la corriente necesaria al Arduino y al motor de manera autónoma.
- Lenguaje / IDE: C++ utilizando el IDE de Arduino.
- Tipo de montaje: Prototipado inicial en protoboard montada sobre una base estética que simula la carretera.
5. Esquema de bloques
6. Flujo de funcionamiento
-
1
Inicio
Inicializar pantalla OLED a 0, poner LED rojo en ON, LED verde en OFF, servo a 0 grados.
-
2
Leer
El sensor ultrasónico emite un pulso y calcula la distancia.
-
3
Decidir
¿La distancia es menor al umbral?
Si es NO: Volver al paso 2.
Si es SÍ: Apagar LED rojo, encender LED verde. Mover servo a 90 grados. Sumar +1 al contador en la pantalla. Esperar a que el coche cruce. Mover servo a 0 grados, apagar LED verde, encender LED rojo. -
4
Volver
Regresar al paso 2.
7. Asignación de pines (provisional)
| Periférico | Señal | GPIO / PIN | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Sensor Ultrasónico | TRIG | D9 | Salida del pulso de medición |
| Sensor Ultrasónico | ECHO | D10 | Entrada de lectura de distancia |
| Servomotor (Barrera) | PWM | D3 | Requiere pin con soporte PWM |
| Semáforo LED | ROJO | D5 | Salida digital |
| Semáforo LED | VERDE | D6 | Salida digital |
| Pantalla OLED | SDA/SCL | A4 / A5 | Bus I2C de Arduino Uno |
8. Materiales y presupuesto estimado
| Ud. | Denominación | Precio | Observaciones |
|---|---|---|---|
| 1 | Clon Arduino Uno + Cable USB | 8,00 € | Cerebro del sistema |
| 1 | Sensor ultrasónico HC-SR04 | 1,50 € | Detección de presencia |
| 1 | Micro Servo SG90 | 2,50 € | Actuador de barrera |
| 1 | Pantalla OLED 0.96" | 4,00 € | Display contador |
| 1 | Kit componentes | 6,00 € | Interconexión e indicadores |
| 1 | Portapilas + Baterías 18650 | 8,00 € | Alimentación portátil |
| Total estimado: | 30,00 € | con IVA | |
9. Plan de trabajo
| Fase | Tareas | Estimación | Estado |
|---|---|---|---|
| 1. Anteproyecto | Documento, esquema, presupuesto | 1 sesión | Completado |
| 2. Montaje | Conexionado en protoboard e integración | 2 sesiones | Pendiente |
| 3. Firmware | Programación del código en C++ | 2 sesiones | Pendiente |
| 4. Pruebas | Ajuste de distancias y calibración | 1 sesión | Pendiente |
| 5. Memoria | Fotos, código fuente, conclusiones | 1 sesión | Pendiente |
10. Criterios de aceptación
- El sensor reconoce de manera fiable el acercamiento del coche de juguete.
- El semáforo realiza la transición rojo-verde de forma sincronizada con el motor.
- La pantalla OLED suma de uno en uno correctamente.
- El sistema puede operar desconectado del ordenador.
11. Riesgos y precauciones
| Riesgo | Impacto | Mitigación |
|---|---|---|
| Picos de consumo del servomotor | Reinicios del Arduino por caída de tensión. | Alimentar el servo directamente desde la fuente o colocar condensadores de desacople. |
| Rebotes o lecturas erróneas | La barrera se abre sola o cuenta de más. | Implementar un pequeño retraso en el código y verificar la distancia. |
| Conflicto de pines | Componentes que no responden. | Confirmar previamente el mapa de pines (A4/A5 para I2C). |