Asistente de puerta para tiendas IoT V3: Control de acceso inteligente con límite de clientes

Componentes y suministros

Arduino MKR WiFi 1010	1
Fuente conmutada 5V 2.5A Digilent	1
LED 5 mm: Rojo	2
LED 5 mm: Amarillo	2
LED 5 mm: Verde	2
Sensor ultrasónico HC-SR04 (genérico)	2
MOSFET N-Channel de potencia	1
Resistencia 330 ohm	6

Aplicaciones y servicios online

• Arduino Web Editor
• Arduino IoT Cloud
• MIT App Inventor 2

Sobre el proyecto

Introducción

Mi objetivo es crear una herramienta para ayudar a las tiendas a limitar el número de clientes que entran a la vez, garantizando el distanciamiento social. La idea es un controlador semafórico simple que cuenta personas entrando y saliendo. Cuando se alcanza el límite, se enciende una luz roja y los clientes deben hacer cola fuera.

Hasta ahora he creado dos versiones. La primera tenía botones simples para el límite, pero quería hacer el control remoto para que los dueños no tuvieran que dejar su puesto para cambiar el límite. La siguiente versión usó un ESP8266 como servidor web. Fue una gran mejora, pero quería un enfoque alternativo usando una app y la nube para mayor adaptabilidad.

Mi enfoque final conecta el semáforo a Arduino Cloud. Esto permite rastrear datos en el tiempo y hace el sistema escalable a tiendas más grandes (u otros lugares de gran afluencia) o con entradas y salidas separadas. Además, los datos pueden accederse vía API de Arduino Cloud desde otro código o aplicación, aumentando las posibilidades de personalización.

Hardware

El cableado es bastante simple. He usado MOSFETs para suministrar las corrientes más altas requeridas por más LEDs. Las luces se alimentan externamente y se conmutan con el Arduino, permitiendo añadir más LEDs que los dos que he usado.

Un punto a tener en cuenta: el Arduino MKR WiFi 1010 usa 3.3V mientras que los sensores ultrasónicos requieren 5V. Uso una fuente para protoboard que proporciona 5V/3.3V; alternativamente, se podría usar un convertidor buck como el TPS560430X3FDBVR si se fabricara una PCB. La lógica de 3.3V del Arduino puede seguir operando los sensores ultrasónicos de 5V.

(Ver esquemáticos al final del proyecto.)

Software - Lado Arduino

El software está al final de la página. Puedes configurar tu módulo WiFi Arduino con este excelente tutorial. El código suministrado puede subirse luego. Solo hace falta rellenar las credenciales WiFi en el archivo secreto.

Software - Lado Aplicación

He creado un tutorial detallado sobre cómo hacer una aplicación en MIT App Inventor para comunicarse con Arduino Cloud. La he adaptado ligeramente para permitir actualizaciones automáticas y mejorar el rendimiento. El diseño de la app puede descargarse al final de la página e importarse en MIT App Inventor.

Configuración

1. Monta el hardware según los esquemáticos.
2. Sube a Arduino Cloud y rellena credenciales WiFi. Sube el software al Arduino. Verifica que conecta a la nube.
3. Carga la app en MIT App Inventor y rellena credenciales del dispositivo: Thing ID, API Client ID y API Client Secret.

Prueba de concepto

En el video: inicialmente el Arduino está encendido y conectado a la nube pero la app no. Al pulsar "conectar" en la app, obtiene el token de acceso para la API de Arduino Cloud. Refresco los datos para que coincidan con la nube. Vemos que el límite de clientes es 7 mientras la cuenta actual es 0, así que se muestran LEDs ámbar (cliente puede entrar). Al activar actualizaciones automáticas, la app sincroniza con la nube cada 4 segundos (ajustable).

Al simular una entrada con el sensor ultrasónico izquierdo, se encienden LEDs verdes (puede entrar). La nube y la app sincronizan este valor. Al usar el sensor derecho para simular una salida, la cuenta disminuye.

Simulo 7 personas entrando hasta alcanzar el límite. Entonces se encienden LEDs rojos (el siguiente cliente debe esperar). Los datos se reflejan en la App y el dashboard de la nube.

Finalmente, uso la app para cambiar el límite. Al aumentarlo, la luz pasa a ámbar permitiendo una nueva entrada.

Idea de carcasa / Producto final

La imagen muestra una idea de cómo debería verse el producto final.

Adaptabilidad

• Una adaptación interesante: si una tienda usa entrada y salida separadas, pueden usar dos dispositivos, cada uno con un sensor ultrasónico. Al estar ambos conectados a la nube, los datos se comparten.
• La app puede adaptarse a restaurantes: indicar cuántas mesas libres hay y de qué tamaño, para que los transeúntes sepan si pueden entrar.
• En escuelas, el software podría adaptarse para evitar que diferentes clases entren en contacto al cambiar de aula.

Palabras finales

Antes de concluir, quiero agradecer a Arduino por permitirme usar el MKR WiFi 1010. Es mi primera experiencia con la "nube" y comunicación vía APIs, y he aprendido muchísimo. Espero que mi tutorial detallado sobre MIT App Inventor con Arduino Cloud permita a otros hacer proyectos útiles.

El COVID-19 ha alterado la vida de todos. Espero que todos se mantengan sensatos, cuidando familia, amigos y vecinos. Juntos lo superaremos, pero solo si trabajamos juntos y nos cuidamos mutuamente. He visto proyectos fantásticos y agradezco a los creadores del concurso por crear este medio que enfoca nuestra imaginación en ayudar a la gente de formas creativas.

Cualquier feedback es bienvenido.

Código

• shopDoorAssistant2.aia (para MIT App Inventor 2)
• Código Arduino

Ambos archivos solo disponibles para descarga.

Esquemáticos

Esquema para 6 LEDs. Adapta las ramas de LEDs/resistencias a tus necesidades.

Alimentados a 5V pero controlados con lógica 3.3V.