Smart Storage Guard

• Autor: Nicola Mihnea-Alexandru
• Grupa: 331CA

Smart Storage Guard este un sistem de monitorizare si securitate stand-alone, bazat pe microcontroler-ul ATmega328P, conceput pentru a detecta accesul neautorizat intr-un spatiu inchis (cum ar fi un sertar, un dulap sau o cutie de valori).

Scopul proiectului este de a oferi o solutie portabila si inteligenta pentru protejarea bunurilor personale, avertizand utilizatorul atat local (acustic si vizual), cat si de la distanta (prin notificari wireless pe smartphone) in cazul unei efractii.

Ideea de pornire a venit din necesitatea de a securiza obiecte de valoare sau documente in spatii care nu pot fi incuiate usor sau rapid cu chei ori cifruri, sau in situatii in care se doreste aflarea imediata a momentului in care cineva a deschis un anumit loc privat. Majoritatea alarmelor ieftine sunt exclusiv sonore si nu ofera o solutie de monitorizare eficienta la distanta.

De ce este util? Sistemul transforma orice incinta obisnuita intr-un mediu securizat si monitorizat. Eliminand nevoia unor mecanisme fizice complicate pe exterior, sistemul actioneaza “din umbra” pe baza detectiei luminii ambientale. Cand incinta este deschisa, sistemul intra instantaneu in starea de alerta, emite un sunet de sirena pentru intimidare si trimite concomitent un mesaj text de avertizare pe telefonul utilizatorului prin Bluetooth.

Ipoteza: Consider ca integrarea unui senzor optic de lumina, combinata cu un sistem de notificari Bluetooth si functionarea independenta pe baterie, ofera un avantaj tactic fata de sistemele clasice. Faptul ca hardware-ul este invizibil din exterior si ofera atat reactie acustica la fata locului, cat si alerta silentioasa pe telefon, va descuraja intruziunile si va spori semnificativ securitatea mediului personal.

Arhitectura proiectului este construita in jurul microcontrolerului ATmega328P (dezvoltat pe placa Xplained Mini). Logica sistemului este implementata software sub forma unui automat finit de stari (FSM - Finite State Machine), tranzitand intre: Dezarmat (Idle), Armat (Monitoring) si Alarma (Intrusion).

Interactiunea modulelor:

• Senzorul de lumina (Fotorezistorul LDR) reprezinta metoda principala de detectie. Este integrat in circuit printr-un divizor de tensiune. Microcontrolerul citeste periodic caderea de tensiune generata pe pinul analogic folosind modulul intern ADC (Analog to Digital Converter). Daca in starea “Armat” nivelul convertit depaseste un prag critic setat in software (fapt ce indica patrunderea luminii in sertar), se declanseaza evenimentul de alarma.
• Butonul fizic este utilizat pentru controlul starii sistemului (Armare/Dezarmare rapida). Este conectat la un pin configurat sa genereze o intrerupere externa hardware (INT). Astfel, sistemul raspunde instantaneu la inputul utilizatorului, evitandu-se interogarea constanta (polling) blocanta in bucla principala.
• Modulul Bluetooth (HC-05) asigura capabilitatea de monitorizare de la distanta. Modulul comunica asincron cu microcontrolerul prin protocolul USART. Este folosit pentru a transmite log-uri si alerte in timp real catre un terminal de pe smartphone (“Sistem Armat”, “ALERTA Efractie”). Deoarece RX-ul modulului tolereaza niveluri logice de 3.3V, linia de date TX a microcontrolerului trece printr-un divizor de tensiune pentru protectie.
• Buzzer-ul Pasiv are rolul de actuator acustic. Este actionat hardware de un semnal dreptunghiular generat prin intermediul modulului PWM / Timer intern al microcontrolerului. Modificarea dinamica a frecventei si factorului de umplere este folosita pentru a simula un sunet oscilant, specific unei sirene.
• Modulul Bara LED ofera utilizatorului un feedback vizual imediat. Este controlat prin pini digitali GPIO. Modulul utilizeaza catod comun, asadar activarea LED-urilor se realizeaza prin scrierea unor valori de LOW logic, indicand vizual starea in care se afla microcontrolerul: Verde (Dezarmat), Rosu (Armat) sau Rosu intermitent (Alarma).
• Modulul de alimentare stabilizata (MB102) asigura portabilitatea proiectului si o functionare stand-alone. Acesta preia tensiunea de 9V provenita de la o baterie alcalina si o stabilizeaza la nivelul de 5V necesar pentru alimentarea in conditii de siguranta a microcontrolerului si a tuturor perifericelor mentionate.

Schema Bloc:

Proiectul cuprinde componente care opereaza in principal la 5V, cu exceptia liniei de receptie (RX) a modulului Bluetooth care necesita o logica de 3.3V. Toate componentele impart acelasi plan de masa (GND).

Lista de componente:

Descriere detaliata a componentelor hardware:

Modul Bluetooth HC-05: Asigura comunicatia wireless cu smartphone-ul. Pentru a pastra pinii hardware UART (PD0 si PD1) liberi pentru comunicarea cu PC-ul prin debugger-ul integrat mEDBG, modulul HC-05 va comunica folosind un UART emulat din software (SoftwareSerial). Deoarece pinul RX al modulului Bluetooth tolereaza maxim 3.3V, semnalul transmis de microcontroler este trecut printr-un divizor de tensiune (cu rezistente de 1kΩ si 2kΩ) pentru a proteja modulul impotriva arderii in timp.

Conectarea pinilor:

Senzor de Lumina (Fotorezistor LDR): Este folosit pentru a detecta deschiderea incintei. Este conectat in serie cu o rezistenta de 10kΩ formand un divizor de tensiune. Punctul comun dintre fotorezistor si rezistenta este citit de un pin analogic pentru a determina nivelul de lumina.

Conectarea pinilor:

Buton (Push-button): Folosit pentru armarea si dezarmarea manuala a sistemului. Este conectat la un pin configurat sa genereze o intrerupere hardware la apasare. Folosim rezistenta de pull-up interna a microcontrolerului, asadar butonul conecteaza pinul direct la GND.

Conectarea pinilor:

Buzzer Pasiv: Furnizeaza feedback acustic (sunete de confirmare la armare/dezarmare si sirena oscilanta la declansarea alarmei). Semnalul este o unda dreptunghiulara generata hardware prin Fast PWM folosind Timer-ul 2 intern.

Conectarea pinilor:

Modul Bara LED: Ofera feedback vizual. Deoarece modulul are rezistentele gata integrate si o configuratie cu Anod Comun, pinul VCC al modulului se leaga la 5V, iar aprinderea LED-urilor se face punand pinii microcontrolerului in stare LOW (0 logic). Vom folosi 3 LED-uri de pe bara.

Conectarea pinilor:

Schema Electrica: