Club Saber Electronica - Todo sobre sistema de Seguridad-DD-BOOKS.COM.pdf

odo aquel equipo encargado de resguardar a un elemento contra cualquier agente perturbador,

T

forma parte de un sistema de seguridad.

N ormalm ormalment ente e se asoci asocia a a los los sistemas de seguridad segurida d con los los sistem sistemas de alarmas alarmas que son aquellos aquellos cuya

función es la de proteger una vivienda, un vehículo, un negocio o cualquier otro objeto de valor contra ladrones. De esta manera podemos decir que un sistema de alarma es parte de un sistema de seguridad, ya que este último, puede incluir un equipo detector de incendios, de inundaciones, radiaciones nocivas, etc. Esta obra ha sido pensada para ofrecerle al lector una gran cantidad de proyectos útiles para distientas actividades, resultando una ampliación del primer tomo de la Colección Saber Electrónica, cuyo título es presisamente: “Alarmas”. N o redundarem redundaremos en definici defini ciones ones sobre los los element entos os que conform conforman un sistem sistema de segurida seguridad d ya que que perseguimos la idea de brindarle información clara y precisa. Esta aclaración viene a cuenta porque en numerosos libros de texto puede encontrar la explicación de un tema que contiene elementos muchas veces difíciles de conseguir por el técnico u hobbysta; por tal motivo, he decidido presentarles aquí, los elementos de uso frecuente, basándome en productos comerciales fáciles de conseguir en cualquier negocio del gremio. Para ampliar este concepto, digamos que se puede hablar de sensores pirométricos pero ¿qué son estos elementos?, ¿qué diferencia a los distintos modelos?, ¿ cuándo conviene instalar una central microprocesada?, ¿cuál es el principio de funcionamiento de un detector de humo?, ¿conviene instalar un sistema de seguridad en base a detectores de radiación cuando habitan animales en la zona a proteger?... Estas como tantas otras, son a preguntas que todos podemos realizarnos cuando debemos elegir la configuración apropiada, es por ello que resultaría conveniente que lea detenidamente cada página de este texto si es que desea tener amplio panorama sobre los diferentes elementos que pueden componer un sistema de sguridad para que luego pueda efectuar la elección adecuada a sus necesidades. Como es nuestra costumbre, he priorizado la fácil lectura y comprensión de cada tema, razón por la cual la obra se divide básicamente en tres partes, en primer lugar va a encontrar una explicación teórica sobre los elementos que componen a un sistema, luego propongo distintos circuitos electrónicos de amplia aplicación y por último último describim describi mos una una central central de alarm alarma a int inteligente eligente de 2 zonas z onas instantáne instantáneas, as, 1 zo zona na demorad orada, a, 1 salisali da de activación temporizada. Este libro fue escrito teniendo en cuenta las constantes consultas de los lectores de Saber Electrónica y la revista del Club SE. Se han incluido ítems de acuerdo con las encuestas que normalmente efectuamos en nuestro portal de internet. Esto confirma que Ud. es parte de esta obra, ya que en ella están vertidas las ideas y críticas que seguramente en alguna oportunidad nos habrá hecho.

ISBN Nº: 978-987-1116-92-8 CDD 621.381

CLUB CL UB SABE SABER R ELE ELECTR CTRO O N ICA 1

odo aquel equipo encargado de resguardar a un elemento contra cualquier agente perturbador,

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forma parte de un sistema de seguridad.

N ormalm ormalment ente e se asoci asocia a a los los sistemas de seguridad segurida d con los los sistem sistemas de alarmas alarmas que son aquellos aquellos cuya

función es la de proteger una vivienda, un vehículo, un negocio o cualquier otro objeto de valor contra ladrones. De esta manera podemos decir que un sistema de alarma es parte de un sistema de seguridad, ya que este último, puede incluir un equipo detector de incendios, de inundaciones, radiaciones nocivas, etc. Esta obra ha sido pensada para ofrecerle al lector una gran cantidad de proyectos útiles para distientas actividades, resultando una ampliación del primer tomo de la Colección Saber Electrónica, cuyo título es presisamente: “Alarmas”. N o redundarem redundaremos en definici defini ciones ones sobre los los element entos os que conform conforman un sistem sistema de segurida seguridad d ya que que perseguimos la idea de brindarle información clara y precisa. Esta aclaración viene a cuenta porque en numerosos libros de texto puede encontrar la explicación de un tema que contiene elementos muchas veces difíciles de conseguir por el técnico u hobbysta; por tal motivo, he decidido presentarles aquí, los elementos de uso frecuente, basándome en productos comerciales fáciles de conseguir en cualquier negocio del gremio. Para ampliar este concepto, digamos que se puede hablar de sensores pirométricos pero ¿qué son estos elementos?, ¿qué diferencia a los distintos modelos?, ¿ cuándo conviene instalar una central microprocesada?, ¿cuál es el principio de funcionamiento de un detector de humo?, ¿conviene instalar un sistema de seguridad en base a detectores de radiación cuando habitan animales en la zona a proteger?... Estas como tantas otras, son a preguntas que todos podemos realizarnos cuando debemos elegir la configuración apropiada, es por ello que resultaría conveniente que lea detenidamente cada página de este texto si es que desea tener amplio panorama sobre los diferentes elementos que pueden componer un sistema de sguridad para que luego pueda efectuar la elección adecuada a sus necesidades. Como es nuestra costumbre, he priorizado la fácil lectura y comprensión de cada tema, razón por la cual la obra se divide básicamente en tres partes, en primer lugar va a encontrar una explicación teórica sobre los elementos que componen a un sistema, luego propongo distintos circuitos electrónicos de amplia aplicación y por último último describim describi mos una una central central de alarm alarma a int inteligente eligente de 2 zonas z onas instantáne instantáneas, as, 1 zo zona na demorad orada, a, 1 salisali da de activación temporizada. Este libro fue escrito teniendo en cuenta las constantes consultas de los lectores de Saber Electrónica y la revista del Club SE. Se han incluido ítems de acuerdo con las encuestas que normalmente efectuamos en nuestro portal de internet. Esto confirma que Ud. es parte de esta obra, ya que en ella están vertidas las ideas y críticas que seguramente en alguna oportunidad nos habrá hecho.

ISBN Nº: 978-987-1116-92-8 CDD 621.381

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Capítulo1.Sistemas de Seguridad Tra radu duc ctor ore es mecán ánic icos os . . . . . . . . . . . . . .4 .4 Tra radu duc ctor ore es op opttoele lec ctró rón nic icos os . . . . . . . . . .4 Tra radu duc ctor ore es ultas asón ónic icos os . . . . . . . . . . . . .5 Circuito cerrado de TV como alarma . . . .5 Sistem Siste ma detectores detectores de em emergencia . . . . . .5 El equipo equipo int intermedio . . . . . . . . . . . . . . .6 .6 Cómo Cóm o actúa actúa un sis siste tema . . . . . . . . . . . . .6 Composición de un conjunt conjunto o de la alarm alarma a6 Emis isore ores s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Osciladores de baja frecuencia . . . . . . . .7 O sc sciladores iladores de alta frecu frecuenc encia . . . . . . . .8 .8 Osciladores Oscilador es senoidales . . . . . . . . . . . . .8 O sc sciladores iladores senoidales senoidales de realiment realimentación 9 Osciladores Oscilador es recomen endados dados . . . . . . . . . .13 Recep epttor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Distintos tipo de se sens nsores ores . . . . . . . . . . . .14 Cómo Cóm o es un un antirrobo para ve vehículo hículo . . . .14 . 14 Cómo Cóm o es un captor cont contra ince i ncendios . . . .14 . 14 Cómo es un sensor de inundación . . . . . .15 Cómo es un sens sensor or de escape de gases . .15

Capítulo 2. Sietemas Sencillos con Circuitos Integrados Sistemas que que operan con luz . . . . . . . . .17 Detector de luz sencible . . . . . . . . . . . . .18 O tro det detector menos menos se sens nsible ible . . . . . . . . .18

Director de la Colección Club SE Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Autor de esta edición: Ing. Horacio Daniel Vallejo Club Saber Electrónica es una publicación de Saber Internacional Internacional SA de CV de México y Editorial Quark Quark SRL de Argentina Argentina

Ala rma Alarm a activada activada por cargas est estáticas . . .19 Alarma Alarm a activada por luz luz . . . . . . . . . . . .20 Dettec De ecttor crepu crepusc scular ular . . . . . . . . . . . . . . .20 . 20 Alarma por interrupción de luz . . . . . . . .20 Antirrobo para autos . . . . . . . . . . . . . . .21 Alarma para para mot oto o . . . . . . . . . . . . . . . .21 . 21 Sistema de alarma para negocios . . . . . .22 Sensor de toque con rearme . . . . . . . . . .23 Alarma de presencia . . . . . . . . . . . . . . .23 Barrera infarroja . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Central de alarma . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Sens Se nsor or de niv nivel el líquido líquido . . . . . . . . . . . . .27

Capítulo 3. Sistemas Específicos de Detensión Sistema detector de temperatura inade inad ecu cuada ada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Sistema para sen sensar sar distintos distintos eventos . . .31 . 31 Uso de un micrófono . . . . . . . . . . . . . . .32 Dete De tectores de humo y gas . . . . . . . . . . .32 . 32 Captor TGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Sistemas detect ctores ores de subten btensión sión . . . . . .35 . 35 Sistema de apertu aperturas ras y cierre de puertas .37

Capítulo 4 . Circuitos Circuitos de Aplicación Práctica Destellador con aviso son Dest sonoro oro . . . . . . . . .39 Protector de objetos valiosos . . . . . . . . . .41

Comercio Exterior Argentina: Hilda Jara Comercio Exterior México: Margarita Rivero Rivero Director Club Saber Electrónica: Luis Leguizamón Responsable de Atención al Lector: Alejandro A. Vallejo Coordinador Internacional José María Nieves Publicidad Argentina: 4301-8804 - México: 5839-5277

Detec ecto torr de proximidad proximidad . . . . . . . . . . . . .42 Segur Se guridad idad para las puert rtas as . . . . . . . . . .43 Sens Se nsor de lu luz z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43 Alarma antirro irrobo bo . . . . . . . . . . . . . . . . .44 Baliza a LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 Detec ecto torr de movim movimientos bruzcos . . . . . .47 . 47 Iluminación automát ática ica . . . . . . . . . . . . .48 Detector de movim movimientointelig ligent entes . . . . .49 Detector de intrusos en automóviles . . . . .51 Funcionamiento del VF1010 . . . . . . . . . .51 Circuito Circu ito práct práctico de aplicac aplicación ión . . . . . . . .53 . 53 Circuit Circ uitos opc opcion ionale ales s . . . . . . . . . . . . . . .56 Optimización de proyectos . . . . . . . . . . .56

Capítulo 5 . Sis Capítulo Sistema de alarm a dom ic iciliaria iliaria intel inteligente igente Alarma multipopósito con PICAXE para aprend ndizaje izaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Algunos Al gunos conceptos para para recordar . . . . .61 Prueba del funcionam ionamient iento del tran transist sistor 61 La central de alarma inteligente . . . . . . .66 Programación de la central . . . . . . . . . .69 El program programa intelige inteligent nte . . . . . . . . . . . .70 . 70 Funete para sistema de alarma con control automático de baterías . . . . . . . . . . . . .72 Tecla lado do mic icro roc con onttro rola lado do . . . . . . . . . . . .74 .74 Sirena para alarma con habilitación lógic lóg ica a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78

Liliana Vallejo Mariela Vallejo Javier Isasmendi Ramón Miño Fernando Ducach Areas de Apoyo Teresa Ducach Disprof Fernando Flores Claudio Gorgoretti Paula Vidal Raúl Romero

Editor Responsable en Argentina y México: Ing. Horacio D. Vallejo Administración Argentina: Staff Internet: www www.webelectronica.com. .webelectronica.com.ar ar Teresa C. Jara Víctor Ramón Rivero Rivero Web Manager: Luis Leguizamón Administración México: Ismael Cervantes de Anda Patricia Rivero Rivero Olga Vargas Club Saber Electrónica Nº 31. Fecha de publicación: Julio de 2007. Publicación mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Capital Federal, Argentina (005411-43018804), (005411-43018804), en conjunto con Saber Internacional SA de CV, Av. Av. Moctezuma Nº 2, Col. Sta. Agueda, Ecatepec de Morelos, México (005255-58395277), con Certificado de Licitud del título (en trámite). Distribución en México: REI SA de CV. CV. Distribución en Argentina: Capit Capital: al: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942 - Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. – Distribución en Uruguay: Rodesol SA Ciudadela 1416 – Montevideo, 901-1184 – La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Revista Club Saber Electrónica, ISSN: 1668-6004

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n sistema de seguridad es aquel que permite proteger un determinado elemento o grupo de elementos, a un ser humano, animal, etc, frente a determinados eventos que pueden ocasionar perturbaciones indeseadas. Mientras tanto, un sistema de alarma, permite detectar alguna perturbación o anomalía que necesariamente debe ser avisada. Al detectar en la zona protegida el elemento que la perturba, se actúa sobre un dispositivo traductor (detector, captor, sensor) provocando una alteración o cambio de estado en el dispositivo electrónico, emitiendo, entonces, una señal eléctrica que podría llevarse por cable hasta un elemento de aviso (luminoso o sonoro), dispuesto creca de la “víctima o residente” de esa perturbación. La trasmisión de señal de alarma de baja frecuencia (audible, continua, etc.) deberá hacerse por hilo para que la unión de los aparatos sea lo más sencilla posible, sin descontar que, muchas veces, este tipo de comunicación resulta prohibida, imposible o muy cara. Esto se da cuando la distancia entre el local del siniestro es grande respecto del residente, o existe espacio público entre los dos puestos, lo que no permite la instalación de cable alguno.

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Los elementos que se encuentran en cualqueir sistema de alarmas son tres: a) traductor de entrada b) equipo intermedio c) avisador o alarma Se comprende que los ítems b y c pueden utilizarse para distintas cosas, tomando en cuenta que el equipo intermedio debe recibir la anormalidad que se trata de señalar. El tipo de traductor (o “captor”) se determinará según la naturaleza de la anormalidad detectada. Según sea la anormalidad (humo, calor, etc.), una vez traducido ese fenómeno, provocará la activación del equipo intermedio a través de una señal eléctrica que, a su vez, pone en movimiento la alarma o sistema de aviso. Veamos ahora algunos traductores (a veces llamados transductores):

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Traductores Mecánicos Estos son los más sencillos y, al producirse un evento indeseable o intrusión, puede provocar la apertura o cierre de un contacto eléctrico, lo que ocasionaría el funcionamiento del equipo intermedio tal como podemos apreciar en la figura1. En este modelo de circuito se aprovecha la presencia del intruso quien, sin quererlo, accionará, al entrar en el área protegida, un elemento apropiado. Cabe destacar que puede romperse un contacto eléctrico al abrirse o cerrarse una ventana, según lo indica la figura 2. Al estar la puerta cerrada, ese contacto está cerrado entre dos elementos de un interruptor, que se interrumpe cuando se abre la puerta protegida. La interrupción de un circuito es lo que provoca el accionamiento de la alarma en este modelo de dispositivo, lo que implica el paso continuo de corriente por el interruptor que está cerrado normalmente. Este procedimiento se aplica a casos específicos. Para que el intruso no pueda desactivarlo, hay que tomar la precaución de tener elementos del equipo de alarma bien disimulados. Es más, muchas veces será conveniente que éste ni se dé cuenta de que su presencia fue advertida. Los sensores mecánicos resultan más baratos, son más sencillos que todos lo demás y son más fiables. También podrían ponerse varios captores repartidos por diferentes puntos del local que se tratará de proteger, co-

nectándose en serie, como lo indica la figura 3, o en paralelo (figura 4). Cuando se trata de la elección de los sensores deben considerarse dos puntos: 1) Al haber interruptor de corriente eléctrica, se produce la señal de alarma que va circulando entre los puntos a y b, donde normalmente los contactos deben estar estrechos en serie (figura 3). 2) Al establecerse dicho paso de corriente, se provoca la activación de la alarma. Para ello deberán estar conectados en paralelo los interruptores S1, S2, S3 y S4 (figura 4).

Traductores Optoelectrónicos De los dos sistemas, antes descriptos, los traductores optoelectrónicos, constituyen un perfeccionamiento, citando como ejemplo las resistencias, diodos, transistores fotoconductores, células fotoelectrónicas, circuitos integrados excitado por un dispositivo optoelectrónico y fototiristores. Para la actuación del traductor hay que hacer intervenir en estos dispositivos, la interrupcón de un rayo luminoso, lo que correspondería funcionalmente a la apertura de un interruptor mecánico.

Figura 1

Figura 3

Figura 2

Figura 4

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Este principio se indica en la figura 6, donde L es el emisor, siendo un sistema óptico simple que consta de una lámpara asociada a un lente o varias. Esta lámpara produce un haz de rayos infrarrojos (invisibles a simple vista) que, con la lente, permite la obtención de un haz de rayos paralelos. En el más sencillos de todo los sistemas (figura 6), se ve que la lámpara esta dispuesta en el foco de la lente convexa, lo que permite producir rayos paralelos. En la figura 5, el haz de rayos paralelos atraviesa el trayecto que debería recorrer el intruso o cualquier objeto que se cruce, provocando la interrupción del haz luminoso en el traductor T, produciendo el corte de la señal eléctrica. T es un elemento optoelectrónico, sensible a determinadas frecuencia de los rayos que en él inciden.

Traductores Ultrasónicos Las señales ultrasónicas exceden en frecuencia, como su nombre lo indica, a los sonidos audiovisuales, siendo el límite superior del audio del orden de 20kHz (según cada persona). Todas las señales que estén por encima de estas frecuencias son clasificadas como ultrasónicas, pasando lo mismo en el caso de los rayos luminosos, infrarrojos, o ultravioletas (que son de muy alta frecuencia). Estas ondas ultrasónicas están producidas por generadores “adhoc”, técnica que ha sido desarrollada en diversos campos. En las alarmas ultrasónicas se emiten señales ininterrumpidas supervisando lo que se trate de detectar, lo que es derivado hacia un receptor que cuenta con un captor adecuado. Estos detectores tienen un costo superior a los anteriores (mecánicos) y sólo sería lógico utilizarlos para protección de efectos de gran valor. Lo principal de un sistema de alarmas es la fiabilidad, siendo elemental que sea robusto y que no se averíe, resultando importante en los equipos de alarma de alto costo, la ubicación de varios puntos dispositivos de alarma, basándose en principios diferentes y cuyas alimentaciones sean independientes.

Circuito Cerrado de TV Como Alarma El circuito cerrado o televisión industrial que enlaza por cable al tubo de imagen con el receptor, es muy utilizado en muchos tipos de alarmas, siendo un sistema muy caro. En la figura 7 se esquematiza el sistema de alarma mencionado, donde se puede incluir sonido pudiendo efectuar, además, numerosas variantes. El principio es el siguiente: la zona está vigilada por una cámara disimulada lo mejor posible, con lo que esa imagen intrusa se va transmitiendo por cable a un receptor de TV y, de allí, aparece en pantalla. Todo ello tiene sus inconvenientes; por ejemplo: -constante y permanente vigilancia de la pantalla de televisión, siempre y cuando no se utilice otro sistema que avise al vigía la presencia del intruso que aparece en cámara. -hay que tomar en cuenta la iluminación de la zona, ya que se emplean tubos de cámaras sensibles a rayos infrarro jos e invisibles al ojo humano. Si la zona es amplia, la cámara no sería suficiente para esa área, por lo que se necesitaría más de una.

Sistemas Detectores de Emergencias Estos son aplicables a la detección de incendios ya que captan la presencia de humo o fuego, constando de elementos sensibles a la temperatura, en el caso de fuego focalizado, o de dispositivos optoelectrónicos, en el caso de humo.

Figura 6

Figura 5

Figura 7


Como ejemplo tomamos un dispositivo análogo al de la figura 8 en el cual el humo, una vez que invade el espacio atravesado por los rayos luminosos, produce una alteración de esa señal de salida del circuito optoelectrónico T, el que, a su vez, dispara la alarma. Evidentemente, existen innumerables cantidades de sistemas que cumplen con esa finalidad.

El Equipo Intermedio Cuando el cambio de estado eléctrico del traductor es determinado, deberá atacar a un equipo intermedio figura 9 compuesto, generalmente, por un oscilados de alta frecuencia que comúnmente está bloqueado. Esa información que brinda el traductor permite desbloquear el oscilado que provoca que la alarma que es excitada por la señal de baja frecuencia funcione. Cuando esas alarmas son muy potentes, al oscilador debe seguirle un amplificador de audio para proporcionar una señal suficiente, con el fin de activar un parlante.

Cómo Actúa un Sistema Al detectar en la zona prevista el elemento que perturba una condición de normalidad, se actúa en forma inconsciente a un dispositivo traductor (que puede ser un detector, un captor o simplemente un sensor), provocando una alteración o cambio de estado en un dispositivo electrónico emitiendo, entonces, una señal eléctrica, que podría llevarse por cable hasta un elemento de aviso (luminoso o sonoro, etc.), dispuesto cerca de la “víctima o residente” de esa perturbación. La transmisión de señal de alarma deberá hacerse por hilo (cable) de baja frecuencia (audible, continua, etc.) para que la unión de los aparatos sea lo más sencilla posible, sin descontar que muchas veces, este tipo de comunicación resulta pro-

hibida, imposible o muy cara. Esto se da cuando la distancia entre el local del siniestro o la intrusión se hallan lejos del residente, o si hay espacio público entre los dos locales, lo que no permite la instalación de ningún cable.

Composición del Conjunto de la Alarma Podemos decir que una alarma se divide en emisor y receptor, siempre y cuando el receptor esté estudiado para captar fácilmente las señales de audiofrecuencia transmitidas por el emisor. Estos dos aparatos son muy parecidos al de los llamados walkie-talkie, pero sólo se necesitará un emisor y un receptor que deberán estar separados mecánicamente. Debido a que su uso es personal, estos aparatos no tienen gran potencia (principalmente el emisor) y no deberá causar molestias en los receptores de su alrededor. Respetando esto, no hay imposición destacada para que la frecuencia de la señal de audio, del modo de modulación o de la duración de la transmisión que será corta. El captor es quien pone en marcha al emisor, situado en el lugar o zona a vigilar, siendo el captor el más apropiado para cada caso (incendio, robo, etc). Convengamos en que el trasmisor y el receptor pueden estar vinculados por cables conductores o a través de un sistema de radiofrecuencia.

Emisores Daremos una pequeña introducción teórica sobre distintos equipos transmisores. Si el sistema se une por medio de cables, el emisor es simplemente el captor de anomalías, por el contrario si se trata de un sistema de radiofrecuencia el emisor consta de cinco partes a saber: 1) captor (gobierna las señales que serán moduladas) 2) modulador 3) oscilador 4) antena 5) alimentación Figura 10

Figura 8 Figura 9


La figura 10 muestra la esquematización de un sistema emisor. Se desprende de dicha figura que según la estructura, el captor pone en funcionamiento al modulador, que tranquilamente podría ser un oscilador de baja frecuencia. Luego la señal de baja frecuencia es transmitida al oscilador con el fin de modular a la señal de RF y, al encontrarse ya modulada, se aplica a la antena, quien se encarga de emitirla por la onda a la antena del receptor. El estado normal del circuito es el de reposo (siempre que su funcionamiento sea el adecuado) y se tratará de ver cómo mantener la instalación en ese estado; para ello podemos considerar varias formas: 1) En estado de alarma: sólo ahí se conectará la alimentación, mientras que en el estado de reposo, esa alimentación quedará desconectada. El estado de reposo es casi permanente, puede desconectarse de los dos dispositivos electrónicos (modulador u oscilador) o ambos a la vez. 2) Como la alimentación tiene conexión permanente, en caso de alarma, el captor sensibilizará al modulador o al oscilador. Al no funcionar el oscilador de RF, se obtendrá el estado permanente, por lo tanto se podrá elegir, entonces, entre alimentar ese oscilador o actuar sobre el conjunto de emisor. Ese captor estará provisto para: a) En caso de alarma conectar la alimentación al emisor. b) Desconectarla en caso de estado permanente de reposo. Los puntos A y B de la figura 11 indican lo que hay que unir para que haya contacto entre A y B en posición de alarma y no en reposo. Este dispositivo se basa en el conmutador S1, montado en serie con la alimentación del emisor. Generalmente será el hilo “+” (el “-“ estará a masa) el que estará bajo la acción de S1, pero para todo hay excepciones. Veamos la figura 11 en la que se muestra otra conexión del conmutador S1, que está en paralelo con el emisor el que se alimenta desde la fuente a través de un divisor resistivo. Este es un sistema en principio poco común, pero en ocasiones es necesario aplicarlo, especialmente cuando la fuente debe alimentar a varias partes de un sistema electrónico. En el caso de la figura 11, el divisor de resistivo provee al emisor, una tensión de valor inferior a la que suministra la fuente. Como ejemplo pongamos el caso de un emisor para 9V, con lo que se dispone de una batería de 18V y que el emisor consume una corriente de 20mA. Supongamos querer saber cual es el valor de los resistores del divisor, para ello supongamos que R2 = 90Ω Si se está en posición de contacto vea la figura 12, R2 quedó en cortocircuito, de ahí que R1 estará atravesada por una corriente V I1= –––-------R1

Figura 11

Para determinar R1, suponemos que S2 está abierto (posición corte), alimentándose el emisor con 9V. La corriente que atraviesa R1 es la de R2 con 9V, o sea: 9 12=---------------= 0.1A 90Ω Y la consumida por el emisor I1=0,02ª Por lo tanto, la corriente que pasa por R1 es: I= I,+I2 = 0,1+0,02 = 0,12ª Por consiguiente, el valor de esa resistencia es: 9 R1= ----------–––– = 75Ω 0,12 La fuente de alimentación, en estado permanente, proporcionará por R, una corriente: 18 I3= -------------–––– 0,24A = 240mA 75Ω Como ejemplo, los diagramas dados en la figura 11 se utilizarán en caso de elevación de un líquido, mientras que el ejemplo de la figura 11 se utilizará en caso antirrobo, incendio o reducción del nivel de un líquido.

Osciladores de BF Los más sencillos son del tipo Rc figura 12, indicándose los valores de los elementos en el esquema. Este es un multivibrador astable con dos transistores como elementos activos.


Figura 12

Figura 13 Figura 14

con primario de 50Ω A 200Ω y toma media, con secundario de 8Ω, con señal de salida que se obtiene en el secundario S del transformador T. La capacidad C1 (que ha de elegirse entre 10nF y 0,5µF) y la resistencia del bobinado y de realimentación, fijan la frecuencia de la señal de bja frecuencia producida, para la alimentación basta con una batería de 6V y el transistor puede ser poca potencia como el BC548 o el 2N2222. En la figura 14 se diagramó el circuito de un oscilador de baja frecuencia del tipo RC con red de desfasaje, esta red (RC) que sale del colector y llega a la base de Q1 excede de 180º, a lo que se debe la oscilación. Tamando todos los valores indicados en el esquema con C= C1= C2= C3= 1µF, entonces, la frecuencia de oscilación será del orden de los 10Hz. Hay que tomar en cuenta que para otras frecuencias se debe aumentar C si hay que reducir, f o disminuirlo si f tiene que ser mayor. Ejemplo: si f = 1000Hz, se reducirá C 100 veces, lo que nos dará C= 10/ 100µF. siendo f =1Hz, C sería de 2 x 10 = 20µF No hace falta que en los circuitos de alarma la frecuencia sea muy exacta. En la figura 14, el diagrama dispone de una salida y un ajuste a nivel de señal que se lleva a cabo con R2, de valor de 100kΩ.

Osciladores de Alta Frecuencia

Según la frecuencia que desea, se elige convenientemente el valor de R5=R6. Por ejemplo, realicemos el cálculo de los componentes para las siguientes frecuencias: F1=600Hz aproximadamente R5=R6=240kΩ F2=1000HZ aproximadamente R5=R6=150kΩ El ajuste puede hacerse con R1. Cuando se dan frecuencias más altas, se va reduciendo proporcionalmente el valor de C1 y C2. Como ejemplo, si f3=2f1 se debe tomar el valor mitad de esas capacidades, si f4=f1/ 2, C1=C2 deberán tener un valor doble. Se pueden utilizar los siguientes semiconductosres: Q1= Q2= BC548, 2A238, 2N2222, etc. Tenemos otro oscilador de baja frecuencia en la figura 13, hecho según un circuito clásico LC, tratándose de un transmisor Q 1 en conjunto con un transformador cuyos devanados P están conectados a los circuitos de colector y de base, la toma media de este devanado está conectada al + de la alimentación y R3 a la masa (lugar donde también va el - de la alimentación). Para páctica se utiliza un transformador de BF


La mayoría de los sistemas de seguridad poseen algún sistema transmisor de información, basados en el envío de una señal a través de una portadora de alta frecuencia Creemos conveniente desarrollar este tema con un poco más de profundidad, dado que el lector puede encontrarse con distintos esquemas en una central de alarma o cualquier dispositivo de comando remoto.

Osciladores Senoidales Un oscilador es un circuito electrónico que entrega una señal de salida sin que para ello haga falta aplicarle una señal a la entrada. La señal de salida períodica (repetitiva) y con una forma de onda determinada que puede ser senoidal, triangular, cuadrada o de cualquier otra forma). En una primera clasificación podemos decir que los osciladores pueden ser de audio o de RF, interesándonos los últimos en este curso ya que se usan para la mayoría de los receptores modernos de AM, FM, TV, etc. Existen muchísimos circuitos osciladores de RF y numerosas variantes de cada una, razón por la cual consideramos los tipos más comúnmente utilizados en sus distintas variantes.

Los osciladores senoidales se dividen en dos grandes grupos los de realimentación se basan en que únicamente para una frecuencia se cumplen las condiciones de oscilación. Los osciladores RC se basan en el hecho de que una celda RC provocará un cambio de fase entre la tensión aplicada y la corriente de circulación tal que, al combinar varias celdas RC conectadas en un amplificador, el circuito podrá comenzar a oscilar para la frecuencia en que el cambio de fase es el adecuado. Los osciladores puente dan mayor estabilidad al sistema, ya que el lazo de comparación (realimentación) que hace oscilar a un amplificador está compuesto por varias ramas que se compensan mutuamente. La inclusión de cristales en circuitos osciladores ha permitido optimizar el desempeño de estos circuitos, dándole mayor estabilidad y confiabilidad al sistema. En general, los osciladores LC se construyen para frecuencias superiores a 1000kHz; los osciladores RC se utilizan para bajas frecuencias relativamente elevadas. Otro grupo de osciladores senoidales se basan en el principio de la resistencia dinámica negativa que presentan algunos componentes electrónicos. Esta resistencia “negativa” compensa las pérdidas que producen algunos elementos pasivos (que poseen resistencia -resistencia positiva-), tal que, al igualarse los efectos de resistencias positivas y negativas puede conseguirse una oscilación que, bajo ciertas condiciones, tendrá forma de onda senoidal. Existe, también, una forma de conseguir una onda senoidal a partir de una onda triangular de igual frecuencia utilizando circuitos formadores, que si bien no producirán una señal perfecta, tendrá bajo contenido armónico. Dentro de los osciladores no senoidales de relajación encontramos a los multivibradores que pueden conseguirse por medio de transistores o utilizando el famoso temporizador integrado 555, que puede generar una señal permisible de señal modulada. Otro integrado oscilador es el CI 566 que es un oscilador controlado por tensiones. En el grupo de los osciladores de relajación también se encuadran los generadores de pulsos, rampas, etc. de muy alta velocidad, aprovechando también el efecto de resistencia negativa que presentan los semiconductores tales como el diodo túnel o el transistor unijuntura.

En general, responde al diagrama en bloques de la figura 15. Este diagrama, en principio, sirve para ejemplificar a cualquier oscilador y muchas veces no son distinguibles los tres bloques, ya que pueden confundirse con uno solo. El amplificador posee un elemento activo que opera en su zona lineal de funcionamiento y no es selectivo (trabaja para una amplia gama de frecuencias). “L” es un limitador que trabaja en conjunto con el amplificador para controlar la amplitud de las oscilaciones. Es un bloque no lineal, ya que si la señal aumenta debe reducir su ganancia y viceversa, tampoco es selectivo. β es el lazo de realimentación lineal y selectivo. Es el que fijará la frecuencia de operación del circuito. Aclaremos que todos los bloqueos son funciones y no un sólo componente aislado. Los circuitos en cuestión no deben ofrecer resistencia a la frecuencia de operación. ¿Cómo se logra que el amplificador realimentado oscile al aplicarle alimentación? Para contestar la pregunta supongamos que la transferencia del bloque L es igual a 1 (no existe), luego, el circuito del oscilador será el de la figura 16. El amplificador, posee en su entrada la tensión de entrada y una porción de la señal de salidad dada por el bloque de realimentación; luego, la tensión de salida será: VSAL= (Vent+ β VSAL) x A Aplicando la propiedad distributiva. VSAL = Vent x A + β x VSAL xA

Figura 15

Osciladores Senoidales de Realimentación Básicamente están compuestos por un amplificador con los que estamos acostumbrados a tratar (común), que posse un lazo de realimentación positiva. Recuerde: realimentar significa tomar una parte de la señal de salida de un circuito y reinyectarla nuevamente a la entrada.

Figura 16


Figura 17

Operando matemáticamente: VSAL - VSAL x β x A = Vent x A VSAL (1 - β x A ) = Vent x A VSAL A --------–– = ---------–– Vent 1 -β A Vea que el signo (-) del denominador surge de considerar una realimentación positiva. Analizando esta última expresión, se puede observar que cuando el producto A x β denominado “ganancia de tensión del sistema realimentado” es igual a 1, se produce una indeterminación ya que cualquier cifra dividida por “cero” da un número indeterminado (la cifra es tan grande que se dice que es igual a infinito). Realizando un análisis de la teoría de circuitos se puede determinar que esta indeterminación (polo de una ecuación) hace que el circuito que presente esta transferencia oscile. Por lo tanto, para que un circuito amplificador realimentado oscile, se deben cumplir simultáneamente dos condiciones: a) Realimentación positiva. b) Ganancia de tensión del sistema realimentado igual a 1. Estas condiciones suponen que el circuito amplificador funciona linealmente y que dicho amplificador o la red de realimentación (o los dos), poseen elementos reactivos con lo cual la onda que se mantendrá, tendrá forma senoidal. Este criterio, recién enunciado, recibe el nombre de criterio de BARKHAUSEN y se lo puede enunciar de la siguiente manera: 1) “Dado un amplificador realimentado que constituye un oscilador, la frecuencia a la cual mantendrá una oscilación se-

Figura 18

1 0 CLU B SABER ELECTRO N ICA

noidal, es aquella para la cual el desfasaje total introducido desde los terminales de entrada del amplificador y la red de realimentación hasta volver de nuevo a la entrada, es igual a cero o un múltiplo entero de 2. π (2 pi); o sea, la frecuencia de un oscilador senoidal está determinada por la condición de que el cambio de fase de lazo sea cero. 2) “Para que las oscilaciones se mantengan, la magnitud del producto de la ganancia de transferencia del amplificador por el factor de realimentación de la red debe seer igual a la unidad” Estas dos condiciones establecen que: -A x β = 1 Se denomina, entonces, “CRITERIO DE BARKHAUSEN”. La teoría de circuitos se encarga de detallar el funcionamiento de los mismos, razón por la cual nos detendremos a explicar el funcionamiento de los tres tipos de osciladores senoidales clásicos, que se basan en circuitos resonantes como bloque de realimentación: a) Realimentación a transformador b) Realimentación por divisor capacitivo c) Realimentación por divisor inductivo a) Oscilador realimentado a transformador El circuito amplificador que emplea un transformador sintonizado como bloque de realimentación es el oscilador MEISSNER BASICO. En el circuito de la figura 18, L1 en paralelo con C1 (ya que VCC es un cortocircuito debido d CBP) fijan la frecuencia de oscilación. En este circuito el capacitor C1 variable sirve para variar la frecuencia de oscilación. R1 se ajusta para que la polarización del transmisor impida que se corte el mismo cuando la oscilación alcanza al pico positivo. Variando R1 puedo lograr que la amortiguación del circuito sea automática (significa que entregue una señal de onda senoidal y no recorte por saturación). Como vemos, parte de la señal de salida (colector) se reinyecta a la entrada (base), tal como si la Ic varía, produce un cambio en la Ib, de tal modo que si la realimentación está con la fase adecuada, una disminución de Ic, contrarrestando el efecto de Ic; por lo contrario, si aumenta Ic, disminuye Ib, bajando de esta manera la corriente de salida. Como Re y Ce se colocan a los fines de estabilidad, debe cuidarse el valor de la constante de tiempo que forman, ya que es un factor importante dentro del oscilador. Comercialmente, los osciladores con realimentación a transformador sintonizado, se emplean cada vez que se requiere garantía de funcionamiento para una gama ancha de frecuencias, pero no posee gran estabilidad y casi siempre, genera un ruido interno elevado, lo que no lo hace el más adecuado para equipos de buena calidad.

Suele encontrárselo con ligeras modificaciones respecto del circuito anterior. Esta nueva configuración recibe el nombre de oscilador ARMSTRONG (figura 18) b) Oscilador realimentado por divisor capacitivo Un amplificador realimentado positivamente a partir de un divisor capacitivo en una rama del circuito oscilante, da origen a un oscilador Colpitts. Note en el circuito de la figura 19 que la frecuencia de resonancia puede variarse actuando sobre C1, C2 o L1. Los capacitores de realimentación pueden seer variables o ajustables dentro de un rango determinado perfectamente calculable. La bobina L1 puede variarse si si modifica la posición del núcleo de ferrite que hay en su interior. Para que el oscilador funcione, el transmisor debe ubicarse en su punto óptimo de trabajo; esto se consigue con el divisor resistivo R1 y R2. Si no se está en el punto correcto, la señal de salida presentará un porcentaje de distorsión y variará el rendimiento. Es necesaria, también, una estabilidad aceptable frente a variaciones de temperatura, ya que esto podría provocar corrimientos en el punto de trabajo y perjudicar la señal de salida. Dicha estabilización se consigue con R3 desacoplado con R4. La señal de salida a reinyectar en la entrada se obtiene a través de CBP2 que llega al tanque de oscilación a través del divisor capacitivo. De esta manera, se puede hacer una simplificación del camino de realimentación como se muestra en la figura 20. Note que el circuito se monta a partir de una configuración en emisor común donde en general, el valor de capacidad de C1 es mucho mayor que el de C2 para poder mantener una relación de adaptación de impedancias entre la salida y la entrada del circuito recuerde que la impedancia de entrada del emisor común es mayor que la de salida, por lo tanto, XC2 debe ser mayor que XC1. La frecuencia de oscilación queda determinada por la inductancia de la bobina y por la capacidad total del divisor. Dado que para la oscilación C1 y C2 están en serie, la capacidad total se calcula:

Figura 19

Si se analiza el circuito simplificado de la figura 20, deducimos que cuando la base se hace positiva el colector de Q se hace negativo, ya que esta configuración desfasa 180º. Si el colector se hace más negativo que antes, se comenzará a cargar negativamente la placa superior de C1 siendo positiva la placa inferior referida a masa. Siguiendo con el análisis, al estar el punto central de los capacitores a masa, la placa superior de C2 se hará más negativa y la otra placa, conectada a la base, se hará positiva. De este modo, cuando la base se hace positiva, la señal realimentada, también lo es. La señal oscilante puede obtenerse de varios puntos, pero lo más normal es obtenerla a partir del colector del transistor o por acoplamiento magnético con L1, mediante el uso de otro bobinado sobre el mismo núcleo. Si los capacitores son fijos y se mantiene inmóvil el valor de L1, la frecuencia de oscilación se mantendrá constante, pero si algún componente se hace variable, pueden obtenerse señales de frecuencia distinta dentro de un gran rango del espectro de radiofusión. Figura 20

C1 . C2 CT=------------------------C1+ C2 Por lo tanto, la frecuencia de oscilación se calcula

CLUB SA BER ELECTRO N ICA 1 1

Precisamente, el choque CH de figura 19 se coloca para impedir el paso de la señal de radiofrecuencia hacia la fuente de alimentación. La práctica ha podido determinar que la inclusión de un capacitor pequeño en serie con L1 mejora notablemente la estabilidad en frecuencia del oscilador. De esta manera, se Figura 21

c) Oscilador realimentado por divisor inductivo Se denomina oscilador HARTLEY a todo aquel circuito que toma la realimentación a partir de un divisor inductivo, ya sea en serie o en paralelo con el tanque de oscilación LC. En el oscilador Hartley serie, la realimentación formada por L2 y C1 en el circuito de la figura 22, queda acoplada en serie con la alimentación VCC. El circuito se construye a partir de un transisor NPN en configuración emisor común, polarizado a través del divisor resistivo R1 - R2 y estabilizado térmicamente a través del con junto R3 C2. La relación de espiras entre L1 y L2, debe ser tal que la impedancia de cada sección esté adaptada con las del transisor y XL2, con la de entrada. La señal reinyectada a la entrada debe sufrir una inversión de fase (en el transistor) ya que la toma en el punto medio del bobinado provoca una nueva inversión. Precisamente el porcentaje de señal realimentada debe ser tal que la ganancia total del sistema sea la unidad. El capacitor C1 impide una tensión continua en la base del transistor, que lo llevaría al estado de saturación. La fórmula que determina la frecuencia de resonancia depende de los componentes del circuito tanque (L1 y L2 en serie y el capacitor C3). El capacitor C3 suele ser variable para poder sintonizar el circuito a la frecuencia deseada.

Figura 22

Figura 23

Figura 24


mantienen los mismos componentes y la verdadera importancia radica en que ahora la frecuencia de resonancia está fijada prácticamente por L1 y C, ya que este capacitor es mucho más pequeño que los del divisor resistivo. C1 y C2 se modifican casi exclusivamente para eliminar la distorsión de la señal de salida. Al realizar esta modificación, el circuito recibe el nombre de OSCILADOR CLAPP figura 21. Estando en resonancia, la impedancia del circuito serie L1C es muy reducida, lo que hace que la frecuencia de oscilación sea casi independiente de las variaciones que sufre el transistor, mejorando la estabilidad en frecuencia.

En realidad esta fórmula es incompleta, ya que habría que considerar el acoplamiento o industancia mutua entre las bobinas, pero en la práctica este efecto es despreciable. La polarización del transistor determinará tanto su rendimiento como el porcentaje de distorsión en la señal obtenida. La figura 23 muestra un esquema simplificado del oscilador Hartley, donde se grafica el símbolo del amplificador y el circuito tanque de oscilación.

Valor µH 280 25 1,7 0,16

frec. MHz 2,5 8 32,5 110

∅ hilo

Nº de esp.

∅ bobina

mm 0,2 0,3 0,8 2

120 46 11 3

38 33 25 12,5

Long. mm 25 19 19 9,5

Toma desde C espiras 30 12 3,12 1

TABLA 1 En esta figura se ve que la señal realimentada se envía al amplificador a través del 1. La importancia de este oscilador radica en el hecho de que la inyección de una señal externa no modifica la frecuencia de oscilación del conjunto. Una variación sobre la configuración anterior sería disponer el circuito tanque a la entrada del transistor y con la toma intermedia a masa, como lo sugiere la figura 24. Vea que ahora la corriente de colector no pasa directamente por el circuito tanque con la cual habría una alimentación del tipo paralelo, de ahí que este circuito reciba el nombre de oscilador Hartley paralelo. La corriente continua no pasa por el circuito tanque ya que es bloqueada por C4, que sólo permite el paso de la señal de oscilación. Aquí se ha incluido una bobina de choque para que la señal de RF de oscilación no pase por la fuente de alimentación, lo que provocaría inestabilidad en el sistema. Aquí también es necesaria la adaptación de impedancias entre el circuito oscilador y el transistor. La frecuencia de oscilación sigue siendo la misma que la de la versión anterior. Los que explicamos hasta ahora, son sólo algunos de los osciladores senoidales que se denominan OSCILADORES SIN TON IZADOS, otros como los osciladores RC, osciladores puente u osciladores a cristal, serán considerados oportunadamente. Figura 25

Osciladores Recomendados El oscilador de alta frecuencia es el corazón del emisor. Para su funcionamiento se debe elegir la frecuencia de funcionamiento “fh” ya que será el elemento principal del emisor, que produciría la señal que será tansmitida por ondas hasta la antena del receptor, sintonizando también la frecuencia fh. No es recomendable, para esta frecuencia usar la misma que adoptan los emisores de radio del estado o de organismos autorizados. Puede asimilarse a un “walkie-talkie” si el oscilador es de potencia muy pequeña, eligiendo para fh una frecuencia de la banda de 7,27,72 ó 144MHz. Aquí se pueden adaptar dos clases de osciladores: los de frecuencia muy estable (se obtiene utilizando un cristal de cuarzo o los senoidales vistos, de menos estabilidad). En la figura 25 tenemos esquematizado un oscilador de Rf utilizando un transistor de efecto de campo, del tipo 3N139, 3N128, 3N143 o 2N2646. La reacción que permite la oscilación se efectúa a través de R2C2, que une la fuente S (pata 2) con la grilla, también llamada compuerta, o simplemente puerta (pata3). El drenaje (pata1) se une por R3 al + de la alimentación y se desacopla con C4 hacia la línea de masa. L1 y L2 dependen de la frecuencia fh elegida. En la tabla I, se indican las características de L, que constituye una sola bobina con toma no central (figura 26). Aquí se observa que si C está bien ajustado, se obtendrán las frecuencias siguientes: Fh = 72MHz, para L = 0,16µH Fh = 27MHz, para L = 1,7µH Fh = 7MHZ, para L = 25µH Figura 26


En las bobinas se debe usar alambre desnudo estañado o plateado. Se puede aplicar la señal procedente del oscilador (señal de modulación) de audio de cualquiera de los circuitos disponibles, de rejilla (pata 3), de fuente (pata 2) o de drena je (pata 1), a la vez que el cable de masa (m), se pone a la masa del oscilador de audio; pudiendo la capacidad C4 reducirse. La unión a la antena se hará por intermedio de una bobina fuertemente acoplada a L (L2). La bobina L2 tendrá una cantidad de espiras aproximada de N2 = N1/ 5, siendo N1, las espiras de L1. La antena puede ser construída con cable común de uno o varios metros de largo, según las posibilidades, sirviendo para el caso, una antena de auto radio, al igual que una telescópica usadas en los receptores portátiles.

Receptor Nos queda ahora por explicar la otra parte de la cadena: el receptor. Por supuesto, el trabajo es muy sencillo, sólo basta con que esté sintonizado a la frecuencia fin,6 a la que se ha ajustado el emisor, siendo preferible que el receptor sea del tipo de cambio de frecuencia con el finde sensibilizar, compensando así, la falta de potencia del emisor. La alimentación del receptor se hará por red, estando conectado y funcionando permanentemente o, por lo menos, durante unas horas determiandas. Para la antena se buscará el lugar más apto para captar la señal transmitida por la antena del emisor.

cable (esta última es más confiable porque no necesita mantenimiento) en forma práctica y económica como sucederá, por ejemplo, si se tratase de un sótano de edificio y el lugar del residente es un apartamiento de ese mismo inmueble.

Cómo es un Antirrobo para Vehículo Aquí la alimentación es la propia batería del vehículo que suele ser de 12V, entonces deberá adaptarse para el equipo antirrobo una alimentación de esa tensión o menos, reduciéndola previamente por medio de un circuito RC que puede al mismo tiempo, actuar de filtro. Como captor puede utilizarse simplemente un interruptor general del conjunto de alimentación, para esto es necesario que la apertura de una puerta o el cierre del contacto del motor, corresponda a la conexión del emisor a la alimentación (véase el principio de este capítulo). Además, otro interruptor en serie con el anterior, irá en la puerta del dueño del vehículo, que lo pondrá en corte al entrar él, con el fin de que no suene la alarma. Lo importante es que al salir el vehículo se vuelva a cerrar el interruptor para dejar la alarma en funcionamiento. Según el sistema “sin cable” de alarmas instaladas en vehículos, el receptor podría ser también un super heterodino pequeño, con alimentación a pilas, donde el conductor lo llevaría en el bolsillo para ir a un lugar no muy lejano del vehículo. También el disparo de alarma podría instalarse al mismo tiempo, debajo del asiento del conductor, que siendo elástico, el contacto de alarma se cerraría en cuanto se siente el extraño/ a.

Distintos Tipos de Sensores Los sensores o captores son los encargados de localizar una perturbación y dar el correspondiente aviso. Sus características dependerán del empleo de la alarma: antirrobo, contra incendios, en prevención de inundaciones, etc.. para el primero de los casos (antirrobo), la disposición “sin cables” es la más indicada para un vehículo cualquiera; en los otros dos casos (contra incedio o inundaciones) podrá usarse esa solución si no se puede usar una instalación por

Figura 27


Cómo es un Captor Contra Incendios Para este fin se recomienda, como ejemplo sencillo pero eficiente, el empleo de un hilo de metal fácilmente fusible con poca temperatura, sirviendo un simple hilo de fusible o estaño que se fundirá al elevarse la temperatura, determinando así, la ruptura del hilo con lo cual podrá dispararse un relé y sus contactos servirán para dar el correspondiente aviso de alarma. En la figura 27 se grafica lo que podría ser un sencillo sistema contra incendios. El relé se encuentra, en condiciones normales, operando, ya que la bobina L se alimenta a través de R, que tiene un valor que es apropiado para las características del relé. El emisor no está alimentado es estas condiciones. Al subir la temperatura el fusible se interrumpe, la bobina L deja de estar alimentada, el contacto del relé pasa a la posición de reposo, con lo que se le aplica alimentación al emisor que hará operar a la alarma.

Cómo es un Sensor de Inundación Para la separación de un sistema de seguridad contra inundaciones suele utilizarse la propiedad conductora de agua, es decir, el captor podría ser simplemente, un par de contactos separados tal que al estar en contacto con el líquido dará el correspondiente aviso de alarma. En la figura 28 se esquematiza el dispositivo transmisor básico. Si el nivel del líquido sobrepasa un determinado nivel, se producirá el contacto entre A y B a través de la resistencia del líquido. Vemos entonces, que en situación normal los electrodos A y B están aislados entre si, por lo tanto, el elemento no está alimentado y la bobina L tampoco. En situación anormal, al alcanzar el líquido el nivel A y B, queda incluída entre esos dos electrodos, una resistencia R, circulando corriente por L, cerrándose los contactos que darán alimentación al emisor.

Cómo es un Sensor de Escape de Gases No es recomendable confeccionar captores caseros de escape de gases debido a que los riesgos son muchos. De todos modos, en otro capítulo de esta obra vamos a abordar el tema utilizando sensores electrónicos que pueden

Figura 28

conseguirse en comercios del gremio. En principio, podría detectarse la diferente ionización que los gases producen en el aire cuando éstos se mezclan; luego, por acumulación o no de cargas electromagnéticas, es posible activar a un receptor que daría el aviso de alarma. Evidentemente, el tema no se agota aquí, podríamos nombrar otros sensores y dispositivos específicos para ser empleados en sistemas de alarmas, cosa que haremos en el transcurso de la obra en la medida que expliquemos el funcionamiento de los circuitos electrónicos que los contienen. En capítulos sucesivos, los diferentes temas serán desarrollados sobre elementos concretos, los cuales podrán poner en práctica sin inconvenientes. * ** ** ** ** ** ** ** ** *


Sistemas que Operan con la Luz La información que sigue a continuación tiene por objeto darle al lector un panorama sobre la simplicidad con que se pueden montar barreras luminosas, lectores de códigos de barras, detectores de umbral lumínico, etc, cuando se cuenta con un circuito integrado específico, fabricado para aplicaciones en sistemas de alarma. Los circuitos que detallamos se han construído en base a aplicaciones propuestas por Siemens para su circuito integrado monolítico TPV 63, resultando esquemas didácticos de fácil comprensión. Recomendamos al lector que antes de armar un circuito de esta sección que emplee el mencionado integrado, primero lo localice en los negocios del ramo de su localidad ya que por tratarse de un componente de uso específico puede ocurrir que su fabricación haya sido discontinuada a la hora de que este libro llegue a sus manos.

Figura 1a


rresponde a la pata 7. De esta manera, la tensión de polarización del fotodiodo es levemente superior a 1V.

Otro Detector Menos Sensible Figura 1b

Las aplicaciones principales del TPV 63 de Siemens son las siguientes: a) Construcción de barreras luminosas. b) Circuitos detectores de intensidad lumínica. c) Lectores de banda de papel, etc. El TPV 63 constituye, conectado con un fotodiodo, sensor de luz, produciendo conmutaciones cuando se alcanzan determinados niveles preestablecidos. Los circuitos construídos en base a este integrado suelen seer muy superiores a los que emplean fototransistores ya que la salida puede operar con mayor carga. Por ej., en estado de conducción maneja 10V con 65mA. Las dimensiones del TPV 63, así como también un circuito eléctrico equivalente reducido, se muestran en las figuras 1a y 1b.

Detector de Luz Sensible El siguiente circuito detecta la presencia de una fuente de luz muy pequeña, activando un relé que puede utilizar para disparar un sistema de control o el dispositivo que Ud. crea necesario. El relé dispara con una iluminación umbral de 0,04 lux, que corresponde a una resistencia de 109Ω (1000M Ω) del fotodiodo. Vea el circuito de la figura 2 (no debe conectarse nada en el circuito), la corriente inversa de D1 y la del Darlington son lo más tenues posible, teniendo la tensión necesaria en 3V lo que se consigue con el divisor de tensión R3, R4, R5, cuyos valores pueden ser alterados para ambos umbrales de disparo. El punto común de R3 y R4 está unido al cátodo del diodo y a los colectores Darlington del integrado que co-

Figura 2


En la figura 3 se da el circuito de un detector lumínico que tiene un umbral de funcionamiento de 0,4 lux sin compensación de la capacidad del fotodiodo. Las conexiones del circuito integrado están indicadas por los números del 1 al 8, donde el 2 queda sin conexión al igual que el terminal 6 , siendo notables, además, los pocos elementos externos que hacen falta (fotodiodo D1 y tres resistencias, un diodo de uso general y un relé). En el interior de C1, el punto 8 da acceso a la base de un transistor NPN como puede observar en la figura 2, que junto con otro transistor NPN forman un circuito Darlington, con colectores en el terminal 7 y emisor de Q2 en el terminal 6. La salida de Darlington se une a la entrada no invasora del amplificador operacional (marcado +), siendo accesible desde el exterior por la entrada 6, la inversora 1 y la salida 4, disponiéndose la alimentación (entre 4V y 12V) en los terminales 5 (al positivo) y 3 (al negativo). Esta alimentación es la que se utilizará en todos los montajes producidos para este estudio. Partiendo del terminal 8 para llegar a la salida, no habrá ninguna inversión, por lo tanto, el conjunto CI no es inversor. La polarización del terminal 8 en el circuito de la figura 3 está asegurada por el fotodiodo D1, que une el punto a la línea positiva y R1, R5, que lo ponen a masa. Así, la entrada inversora 1 queda polarizada positivamente al punto común de R1 y R5. Por el divisor de tensión pasará una corriente muy pequeña, siempre y cuando no haya aplicada luz alguna, siendo la tensión R prácticamente nula, de lo que resulta una corriente por el relé casi nula que lo mantiene desactivado. Si el fotodiodo quedase expuesto a la luz, por R circulará una corriente, creando una caída de tensión, en esa resistencia. Si ésta es lo bastante alta (superior a 0,7V) la tensión del terminal 6 (entrada no inversora del amplificador operacional) se hará más positivo que la de entrada inversora, anulando así, la corriente de salida que circula por R2. Con un foto-

Figura 3

diodo BPW 42, para que se active el sistema con una iluminación de 0,4 lux, la resistencia entre pata 1 y pata 8 será aproximadamente100MΩ Se puede observar el montaje del fotodiodo, con el catálogo al + de la alimentación, lo que permite conseguir una elevada sensibilidad, ya que el amplificador incluido en el CI funciona con una corriente de entrada 20pA (picoamper).

Alarma Activada por Cargas Estáticas Las cargas estáticas del cuerpo humano, por menores que sean, pueden ser detectadas a distancia por esta sensible alarma. La simple aproximación de una mano o de un cuerpo cargados es suficiente para dispararla con la emisión de un fuerte sonido por parlante. El circuito está alimentado totalmente por pilas, y sirve como interesante detector portátil. El corazón del circuito es un sensible transistor de efecto de campo, cuya corriente principal puede ser afectada por la carga estática de cuerpos próximos. Este transistor acciona como un amplificador operacional que dispara un oscilador de audio. Mientras que un transitor común es la corriente de base, la que controla la corriente entre colector y emisor, en este componente es la tensión de compuerta la que controla la corriente entre drenaje y fuente. Esa diferencia hace que tengamos un dispositivo de elevadisíma impedancia de entrada y, por lo tanto, capaz de percibir mínimas cargas estáticas. En verdad, el dispositivo es extremadamente sensible al punto de romper el aislamiento entre la compuerta y el sustrato, si una tensión muy alta aparece en este punto. En nuestro circuito, lo que hacemos es conectar una “antena” o placa sensora a la compuerta, de modo que la corriente entre el drenaje y la fuente puede ser controlada por la presencia de cargas estáticas próximas. Si una persona, que contiene siempre algunas cargas acu-

muladas, se acerca al sensor, ocurre la inducción de una pequeña tensión eléctrica, lo que es suficiente para alterar la corriente controlada. El resultado es que esta tensión puede seer fuertemente amplificada por el operacional y, con esto, poner en funcionamiento un simple oscilador de audio. Una modificación de este circuito será cambiar el oscilador por una etapa amplificadora con relé. Observe, en el circuito que el sistema opera como disparador en el que sólo tenemos la tensión que acciona el oscilador cuando la misma sobrepasa el valor del diodo zener, típicamente de 2,7 volt. El ajuste de P1 permite llevar el circuito a su máxima sensibilidad en función de las cargas ambientales. La frecuencia del sonido emitido depende básicamente de R6 y de C2, que pueden ser alterados en una amplia gama de valores. En la figura 4 tenemos el diagrama esquemático del aparato. El transistor de efecto de campo recomendado es el MPF102, pero se puede experimentar con equivalentes. Cuidado al manipular este componente, pues una carga estática mayor en su cuerpo puede dañarlo. El integrado es el 741, y le recomendamos el uso de zócalo. El zener de 2V7 no es crítico, y en algunos montajes se puede experimentar uno de 3V3 o, incluso, 3V9. Los resistores son todos de 1/ 8 ó 1/ 4W y los capacitores son cerámicos o de poliéster, excepto C3 que es un electrolítico para 6V o más. El capacitor C1 es optativo, pudiendo usárselo si hubiera tendencia al disparo errático. El sensor es una pequeña placa de metal de no más de 5 x 5 cm, ya que dimensiones mayores pueden afectar la sensibilidad del aparato. El cable de conexión al sensor debe ser bien corto. Si es largo, se debe usar cable blindado. Una idea interesante para obtener mayor directividad y así tener una especie de “radar” electrostático, aparece en la figura 5.

Figura 4

Figura 5


La pantalla de metal es una tela de alambre que debe ser puesta a tierra o conectada al negativo de la fuente de alimentación. El ajuste de la sensibilidad se hace en el trimpot P1. Para experimentar el aparato, frote un peine o lapicera contra un trozo de lana o seda y ajuste P1 para que se produzca el disparo de la alarma al acercar el peine. Alejando el peine o lapicera, la alarma debe dejar de sonar. Para activar con la mano, en caso de no haber sensibilidad por motivos de humedad ambiente, forte los zapatos contra la alfombra y aproxime las manos al sensor, deberá producirse el disparo.

Alarma Activada por Luz Este circuito consiste en un transistor que entrará en saturación cuando deja de incidir luz sobre una fotorresistencia que es parte del circuito de polarización; en ese caso, se disparará un monoestable con compuertas digitales que permitirá la acción de un relé. Para desactivar el circuito, basta con pulsar el botón S. Si Ud. intercambia las posiciones del LDR y el resistor R1, podrá usar el equipo para proteger algún objeto, ya que si ese objeto tapa al LDR no recibirá luz y la alrma no se activará; al retirar el objeto (un jarrón, por ejemplo) el elemento fotoelectrónico será iluminado y el relé será activado. Con R1 se regula la sensibilidad y con R2 el punto óptimo de disparo para evitar las interferencias por ruido. En la figura 6 se da el esquema eléctrico de ese dispositivo. Como elemento sensor puede utilizarse cualquier tipo de LDR, mientras que es conveniente que el circuito integrado sea un CD4001BP.

Detector Crepuscular

incluso puede emplearse como despertador crepuscular. Aquí se conjugan las características de un fotorresistor con las de un temporizador con el 555 operando como oscilador biestable, tal como se muestra en la figura 7. Es sabido que para que un 555 funcione, el terminal 4 debe tener una tensión positiva; por tal razón, si se alimenta dicha patita con un divisor resistivo donde uno de los componentes es un LDR, la tensión dependerá pura y exclusivamente de la ausencia o presencia de luz. En oscuridad, el LDR presenta alta resistencia y la tensión en el terminal 4 será tan baja que el temporizador no podrá operar. “Cuando sale el Sol” el fotorresistor será iluminado y el oscilador comenzará a funcionar haciéndose notar en el parlante. No hablaremos del temporizador y sus componentes porque ya es bien conocido, pero tenga en cuenta que puede variar la frecuencia del sonido emitido por el parlante cambiando el capacitor conectado entre pata 2 del 555 y masa. Valores aconsejables se ubican entre 0,0047µF y 0,1µF. Si se desea mayor potencia de audio, en lugar del parlante puede colocarse un amplificador.

Alarma por Interrupción de Luz Este proyecto es el mismo que el anterior, sólo que ha invertido la posición del LDR con el potenciómetro para que el oscilador comience a funcionar cuando el LDR no está iluminado. Para entender el principio de funcionamiento se recomienda la lectura de la explicación del proyecto anterior. Cabe aclarar que el lector puede darle a este circuito múltiples aplicaciones; por ejemplo en negocios donde puede actuar como avisador de la llegada de un cliente si se conecta en forma de “barrera”, ubicando el LDR en un tubo opaco y colocando, en el otro extremo de la puerta de acceso, un foco del tipo mignón de 5W apuntando hacia el LDR. De esta manera, cada vez que sea interrumpida la barrera, el oscilador generará una señal reproducida por el parlante indican-

Este proyecto resulta ideal para aquellos casos en que es necesario avisar el inicio de un proceso con la salida del Sol;

Figura 6


Figura 7

do la llegada de la persona. El circuito eléctrico se muestra en la figura 8. De la misma manera que en el caso del circuito anterior, puede conectarse un amplificador de audio si se quiere obtener un sonido de mayor potencia.

Antirrobo para Autos En el circuito que proponemos, un interruptor escondido acciona el circuito cuando el auto es estacionado. En ausencia del propietario, el ladrón llega y penetra en el vehículo, y con una llave especial o la famosa conexión directa, parte tras poner en marcha el vehículo. Pero, para su sorpresa, después de 8 segundos de funcionamiento, el motor se detiene. Si se hiciera una nueva tentativa de partida, vuelve a ocurrir lo mismo: 8 segundos de funcionamiento y el motor se para. El circuito tiene por base un sencillo timer con el 555. Este timer funciona con un ciclo activo igual al de reposo. Se genera una onda cuadrada, que mantiene en funcionamiento al motor durante 8 segundos, y después 6 segundos de detención. El CI exita directamente un relé con bobina de 12 volts que actúa sobre el sistema de encendido. El relé debe tener contactos capaces de soportar una corriente del orden de 4 amper, para lo que elegimos el RU101012 de Schrack. En la figura 9 tenemos el circuito completo del aparato. En la figura 10 damos el modo de hacer la conexión en el sistema eléctrico de su auto. Observe que el aparato actúa directamente sobre el encendido del auto, desconectándolo después de los intervalos determinados por el circuito. La alimentación de 12V para el circuito es retirada del mismo punto que también alimenta la bobina. El cable C debe ser conectado en cualquier punto de masa (chasis) del vehículo.

Figura 8

Alarma para Moto Usando un interruptorde mercurio, esta alarma detecta pequeños balanceos de la mano y, con esto, dispara temporalmente una carga externa de aviso, el que puede ser una sirena o bocina. El circuito es compacto y está alimentado por la propìa batería de la moto. Una de las maneras más eficientes para proteger una moto es aprovechar el balanceo que debe ocurrir si alguien intenta sacarla del lugar. El circuito descripto usa un interruptor de mercurio que, si bien es un componente algo “raro”, puede ser encontrado entre materiales de rezago. Para los que no lo consigan existe la alternativa del sensor de péndulo, que también será visto en el artículo, viabilizando el montaje en cualquier condición. La alarma, una vez disparada, actúa de modo intermitente sobre un relé por un tiempo que puede ser ajustado entre algunos segundos hasta cerca de media hora. En la condición de espera, el consumo de energía es extremadamente bajo, no afectando la carga de la batería. Los componentes usados son todos los comunes y de fácil obtención, con excepción del interruptor de mercurio para el cual daremos alternativas. El elemento básico de este proyecto, poco conocido por muchos lectores, es el interruptor de mercurio. Cuando el interruptor está en posición normal, la gota de mercurio se queda lejos de los contactos en el interior de la ampolla y la llave está abierta.

Figura 9

Figura 10


Cuando el interruptor es inclinado, la gota de mercurio que es conductora de electricidad (ya que es un metal líquido)- toca los contactos y cierra el circuito. Estos interruptores pueden controlar corrientes relativamentes elevadas, pero en nuestro caso sirve simplemente para disparar un monoestable. Este monoestable tiene por base un integrado 555 cuya temporización está dada por R3 y C2. La salida de este integrado se mantiene en el nivel bajo hasta el momento en que su entrada (pin 2) es llevada, momentáneamente, al nivel bajo por la acción del interruptor de mercurio. Cerrando el circuito, este interruptor pone momentáneamente a tierra a C1, haciendo que el pin 2 del integrado tenga su tensión prácticamente reducida a cero. Con el disparo, la salida de 555 (pin 3) va al nivel alto por intervalo de tiempo dado por R3 y C2. Este intervalo es de, aproximadamente: t = 1,1. R3 . C2 El valor máximo recomendado para C2 es de 100µF y para R3, 1M Ω, caso en el que obtenemos algo de alrededor de 17 minutos. Sin embargo, se tolera un resistor de 2,2M Ω. Para su temporización de hasta media hora. Con la salida del 555 en el nivel alto, se habilita el oscilador formado por la puerta N AN D CI-1a que opera en frecuencia dada por R4 y C3. Este oscilador determina el ritmo de apertura y cierre, pudiendo el lector alterar sus componentes a voluntad. La señal rectangular con un ciclo activo del 50% del oscilador es amplificada digitalmente por las otras tres puertas del mismo integrado 4093B y aplicada a un transistor (Q1) que tiene como carga la bobina de un relé. Este relé va, entonces, a abrir y cerrar sus contactos en el ritmo de oscilación de CI-2ª. Observe que cuando la salida de 555 se encuentra en el nivel bajo en la condición de espera, el pin 3 del mismo CI permanece en el nivel alto, y con esto las tres puertas amplificadoras que funcionan como inversoras mantienen sus salidas en el nivel bajo. Figura 11


El resultado es que Q1 permanece cortado con un mínimo consumo de energía de la batería. Para los lectores que no tengan posibilidad de encontrar un interruptor de mercurio, existe la posibilidad de usar un sensor de péndulo. Con este sensor, la argolla no toca la parte móvil (flexible) que pasa por su interior a menos que se balancee. El breve contacto que se produce es suficiente para disparar el monoestable por el tiempo determinado por R3 y C2. El diagrama completo de la alarma se muestra en la figura 11. Recomendamos usar zócalo DIL para los integrados. Los capacitores electrolíticos son para 16V y los resistores de 1/ 8W o más tolerancia de 5% o mejor. El diodo y el transistor admiten equivalentes y C1 tanto puede ser de poliéster como cerámico. El relé usado fue el G1RC2 para 12V, de bajo costo , pero pueden emplearse equivalentes sensibles que exijan corrientes de bobina hasta 100mA para el disparo. La prueba de funcionamiento puede ser hecha en un banco de pruebas con fuente de alimentación de 12V. Coloque el fusible en el soporte y alimente el circuito. Balanceando levemente el sensor (X1) debe producirse el disparo de alarma, con el funcionamiento del relé de modo intermitente por cierto tiempo. Al fijar X1, encuentre una posición en la que al estacionar la moto permanezca abierto, sólo cerrando los contactos cuando la moto se mueve.

Sistema de Alarmas para Negocios Es muy común que determinados comerciantes quieran proteger su local de trabajo con un sistema sencillo de bajo costo. Utilizando un pulsador normal cerrado, tal como se muestra en la figura 12, que quede presionado cuando se cierre la puesta, se puede instalar un sistema simple de alarma que se active instantáneamente cuando se produzca la aperFigura 12

tura de dicha puerta. Pueden colocarse tantos pulasadores en paralelo como aperturas se quieran proteger. Si el sonido producido por el parlante resulta bajo, puede conectarse un amplificador con su entrada entre pata 6 del AO 741 y masa, intercalando un capacitor de 10µF entre la salida del amplificador operacional y la entrada del amplificador. N ote que en este circuito el AO funciona como oscilador, que se activa con el cierre de, al menos, un pulsador. Como advertencia podemos decir que si vuelven a abrirse todos los pulsadores, dejará de funcionar el sistema de aviso.

• Junto a una ventana avisará cuando amanece, disparándose con el alba, como si fuese un despertador diferente. • En un ambiente oscuro puede dispararse si se originara alguna llama, actuando, en este caso, como detector de incendios. • En la oficina puede utilizarse para detectar el accionamiento de luces indicadoras en un panel, cuando éstas estuvieran en una posición desfavorable para su vizualización. Figura 13

Sensor de Toque con Rearme Cambiando las características de un transistor de efecto de campo con las de un amplificador operacional, como podemos observar en la figura 13, se pueden obtener resultados satisfactorios como sensor de toque. Regulando la señal de referencia en la entrada no inversora del amplificador operacional, se puede lograr una alta inmunidad de ruido. En el circuito de la figura 14 se complementan las características del sensor de toque recién descripto con las de un monoestable contruído con compuertas CMOS. Con un toque en la placa se dispara el relé, mientras que accionando el pulsador se logra rearmar el circuito para que quede en las condiciones iniciales. Posee innumerables aplicaciones y, seguramente, Ud. le encontrará el uso apropiado a sus necesidades.

Figura 14

Alarma de Presencia Este circuito, que detecta la presencia de luz disparando un oscilador de potencia intermitente, posee diversas utilidades: una de ellas es la detección de intrusos o el aviso de llegada de personas, produciendo un sonido tan luego la luz tenga acceso. Otra de las utilidades es que funciona como despertador solar, disparándose al salir el Sol. Cuando la luz incide en un sensor, el circuito se dispara y produce un tono intermitente en un buzzer de buen rendimiento. Damos algunas posibles aplicaciones para el equipo, las que seguramente le serán de utilidad: • Dejándolo conectado sobre una mesa, durante la noche, si alguien entrara en la habitación y encendiera una luz, o si la iluminara con una linterna -en el caso de un ladrón-, la alarma comenzará a sonar. También sirve, en estas circunstancias, para el aviso de llegada de algún miembro de la familia.

Figura 15


En fin, las aplicaciones del aparato dependen exclusivamente de la imaginación de cada uno. Más de una vez, en diferentes proyectos publicitados en Saber Electrónica, utilizamos como base el circuito integrado 4093 por su versatilidad y bajo costo. Este circuito integrado está formado por 4 puertas NAND disparadoras Schmitt de 2 entradas. La primera de ellas (CI1a) está conectada como inversor, siendo accionada por el sensor del circuito, que consiste en un LDR. P1 hace el ajuste de sensibilidad. De esta forma, en la oscuridad, cuando el LDR está con su resistencia elevada, la entrada del inversor está en el nivel alto y la salida en el nivel bajo. Con la salida en el nivel bajo, el segundo bloque del aparato, que consiste en dos osciladores con las puertas CI1b y CI1c, está inhabilitado. Estos osciladores, que conforman el segundo bloque, operan en frecuencias diferentes. El primero, formado por CI1b, opera en una frecuencia de fracción de Hz, lo que da la cadencia a los bips sonoros que serán producidos. El segundo opera en una frecuencia de audio de alrededor de 7kHz, que es la resonancia del buzzer y corresponde a los bips. Así, cuando incide luz en el LDR, el nivel de tensión en la entrada de CI1a cambia, pasando a bajo, y la salida va al nivel alto, lo que produce el disparo de los dos osciladores. Sus señales, entonces, se combinan en la cuarta puerta del circuito integrado (CI1d), originándose los bips que son reproducidos por el transductor. El transductor utilizado es del tipo piezoelectrónico (Metaloplástica MP10 o equivalente) con buen rendimiento, pero puede usarse cualquier otro de más intensidad que pueden ser agregados al proyecto original. El primero utiliza un parlante común, y la alimentación del circuito puede hacerse con tensiones de hasta 12V. El transistor, mientras tanto, necesitará un disipador de calor. Observe que tanto en esta versión de potencia como en la que explicaremos a continuación, el consumo de corriente aumenta cuando está activada, exigiendo una fuente un poco más potente, como pilas medianas o grandes. La segunda versión utiliza un FET de potencia y un buzzer que será alimentado con una tensión que podrá superar los 300V, lo que hace que produzca un sonido realmente intenso.

En la figura 16 tenemos el diagrama completo del aparato. Para el circuito integrado sugerimos la utilización de un zócalo DIL de 14 pines. El LDR es del tipo redondo común, de 1 a 2,5cm de diámetro, aunque cualquier tipo sirve, incluso los de Tecnowatt, que son los más comunes en el mercado. El buzzer no es nada más que un transductor cerámico piezoeléctrico del tipo MP10 (Metal o plástica) o equivalente, aunque podemos utilizar con muy buen desempeño una cápsula de teléfono de cerámica. Para la alimentación de esta versión básica pueden utilizarse pilas o batería, y el potenciómetro puede ser sustituido por un trimpot. Para probar el equipo, colóquelo en un sitio poco iluminado y, después de conectarlo a la alimentación, ajuste P1 hasta que no se escuche sonido alguno. Encienda la luz del ambiente, o deje entrar más luz en el lugar. La alarma deberá dispararse. Para usar el aparato basta dejarlo en un lugar poco iluminado, pero en una posición que pueda recibir la luz del ambiente para activar el sistema en caso de que alguien entrara en el recinto o encendiera la luz principal. Para detectar el encendido de la luz de un panel, es suficiente con apuntar el LDR hacia el lugar necesario (para eso puede ser dotado de un tubito) y ajustar P1 para que no se active el sistema sonoro en ausencia de luz.

Barrera Infrarroja Este circuito consiste en un sistema de detección de interrupción de una barrera que opera en base a un haz infrarro jo invisible, con un alcance promedio de 4 metros. Se trata de un circuito receptor, estableciéndose entre ambos un enlace infrarrojo. Cuando se interrumpe el enlace, se activa un relé que operará el dispositivo deseado (una alarma, por ejemplo).

Figura 16

Figura 17


El LED emisor actúa en forma de pulsos con un circuito transmisor como el de la figura 17. Se trata de un oscilador biestable de onda cuadrada cuya frecuencia se fija por P2. Q2 se encarga de entregar la corriente necesaria al Led para que éste emita. El receptor consiste en un amplificador sintonizado de 3 etapas con amplificadores operacionales, que permitirá la acción de un relé cuando no se reciba la señal de transmisión. El circuito se muestra en la figura 18. La función del LED DL1 es mantener iluminado el fototransistor para que el equipo pueda trabajar en la oscuridad absoluta, dándole una pequeña polarización para que pueda operar correctamente. El amplificador A01 trabaja con corriente alterna, con una ganancia que depende de la relación R14 y R15, teniendo que superar un valor fijado por el divisor R16 y R17. A02 es un amplificador-filtro activo selectivo cuya frecuencia central está dada por R8 - C6 - C5 - R11, pudiendo variar la ganancia del mismo y la frecuencia de recepción a través de P1. El A03 proporciona una ganancia adicional para luego convertir la señal de C.A. en otra de corriente continua por medio de D4 y sus componentes asociados. Esta señal dispara un Schmitt trigger formado por A04, lo que hará que desactive el relé al ir Q3 al estado de corte. De esta manera, cada vez que se interrumpe el haz infrarrojo se acciona K1, que puede poner en marcha un sistema de alarma, provocar la apertura y el cierre de un portón, etc. El circuito se alimenta con 12 volt provisto por una fuente cualquiera que tenga una capacidad superior a los 500mA. El montaje de los distintos componentes se efectúa sobre un circuito impreso como el que muestran las figuras 8 y 9. Una vez armado el equipo, el fotodiodo y fototransistor que se coloque por medio de cables preferentemente mallados, deben colocarse a una distancia inferior a los 4 metros. En la misma placa se encuentran el transmisor y el receptor, no así el relé k que debe conectarse cerca del dispositivo a activar.

Sólo se requieren dos ajustes del aparato: 1) Sin enfrentar el LED y fototransistor (barrera interrumpida), se gira P1 en sentido antihorario, hasta que el relé deje de estar operado (si no estaba operado al aplicar tensión, obvie esta parte). Luego, gire suavemente en sentido contrario el trimpot (multivuelta) P1, hasta que el relé opere. 2) Restablezca la barrera para que los sensores queden separados a un metro. El relé deberá liberarse indicando que se restableció la barrera. Coloque la punta de un osciloscopio en TP1 y gire P2 hasta un lado y hacia el otro hasta que la amplitud de la señal sea máxima. Si no tiene osciloscopio, aleje los sensores lentamente ajustando P2 hasta conseguir máxima distancia de activación. El proceso será lento y laborioso. Una vez montado el equipo en un gabinete y fijado el transistor y el receptor en el lugar adecuado, se debe cubrir ambos sensores con algún acrílico -preferentemente oscuropara que ningún reflejo intenso provoque interferencias y, a la vez, para disimular el sistema. Un adicional interesante: puede operarse la apertura o cierre del portón de un garage en forma automática a través del circuito propuesto. Para ello se debe separar el transistor del receptor de la placa de C.I., acoplando este último al servomecánico que accionará dicho portón.

Central de Alarma Un sistema de alarma domiciliaria debe poseer, como mínimo, una central que reconozca la activación de los sensores ubicados en posiciones estratégicas y que, luego de un proceso, accione un sistema de alarma, un sistema de puerta en funcionamiento de la central, una fuente de alimentación que permita el suministro de corriente a través de la red eléctrica y que conmute a baterías cuando ésta sea interrumpida, los sensores y el sistema de alerta. La central que proponemos da un tiempo de unos 30 segundos (regulable) para abandonar

Figura 18


la vivienda por la zona de entrada/ salida, luego de accionada la central, y de 20 segundos para desconectarla al regresar a la vivienda, antes de que se accione el sistema de alerta. Superados estos tiempos, al conectarse el sensor, se disparará el sistema de alerta. En la figura 19 se muestra el esquema completo de la central de alarma que posee una zona de disparo por positivo, que activa el sistema de alerta luego de 30 segundos de colocar un potencial de 12V en dicho Terminal, una zona de disparo por negativo, que activa el sistema de alerta luego de 30 segundos de colocar un potencial de masa en dicho Terminal y una zona de disparo instantáneo que hace funcionar al sistema de alerta inmediatamente cuando en ese contacto se detecta un potencial de masa. Las compuertas 1, 2 y 3 componen un sistema monoestable que inhabilita las zonas de disparo demorado durante 30 segundos luego de darle alimentación a la central. Al aplicar tensión al circuito, el capacitador C1 se carga a través de R1 dando un “0” inicial en las entradas de la compuerta 1, que dará un “1” lógico en la entrada de la compuerta 2 presentando un “0” lógico a su salida con la cual C2 se cargará a través de R3. Durante el período de carga de C3 en entrada de la compuerta habrá también un “0” lógico que fijará un “1” a su salida, el que se aplica a una de las entradas de la compuerta “4” estableciendo un “0” a su salida sin importar el estado de la otra entrada (de “4”), que es la que trae la información del estado de los sensores. En este estado no se activará el sistema de alerta. En la medida en que se carga C2 a través de R3, la tensión en la entrada de la compuerta “3” crece hasta llegar un momento en que la interpreta como “1” lógico, cambiando el estado en su salida yendo a “0” y permaneciendo en este estado en forma permanente dado la realimentación hacia la compuerta 2. De esta manera, cada vez que se aplica alimentación, quedan inhabilitadas las zonas de disparo demoradas por el espacio de 20 segundos, ajustables a través de R3 y/ o C2. Pasando el período inicial, en una entrada de “4” habrá un “0” lógico y, en la otra, la tensión será fijada por los sen-

Figura 19


sores. Mientras los sensores estén en la operación, en la otra entrada de “4” habrá un “1” lógico fijado por R2 y D2 pero, al desarmarse un sensor, esta tensión cae abruptamente a “0”, con lo cual la salida en “4” va al estado lógico “1” que se transmite a la entrada de “5” a través del filtro que forman R6 y C3; precisamente, este filtro evita señales espúreas que podrían provocar disparos erráticos. Volviendo al estado que estamos analizando, con un “1” en la entrada de la compuerta ”5” se dispara el monoestable que forma esta compuerta con la “6” y cuyo funcionamiento es similar al analizado con las compuertas “2” y “3”. Mientras se carga C4 a través de R7, la salida de la central no cambia. Este tiempo se fijó en 20 segundos y está para permitir la desconexión de la central antes de que se active el sistema sonoro. Pasado este tiempo, se activa el monoestable formado por las compuertas “7” y “8” que hará saturar al transistor T1 que activará el sistema de alerta. Este último monoestable permanecerá en estado alto durante un tiempo de 3 minutos aproximadamente, fijados por R9 y C7. O sea que la detección de un intruso hará funcionar el sistema de alerta durante 3 minutos; pasado este tiempo, el sistema vuelve a su estado normal en espera de una nueva interrupción en los sensores. La alimentación se efectúa con 12 volt, por lo que también puede emplearse en la protección de automóviles. Una vez seguro de haber interpretado el circuito, se aconseja colocar primero los circuitos integrados (cuidado con su posición ya que, si se equivoca, podría provocar su destrucción) sin soldarlos, con lo cual ya tendrá puntos de referencia para colocar el resto de los componentes; luego, coloque los resistores (no conecte R14 aún) y proceda a soldarlos, posteriormente haga lo propio con los diodos respetando su polaridad (no conecte D6 todavía). A continuación, coloque los capacitares: primero los cerámicos y, luego, los electrolíticos teniendo en cuenta que estos últimos también tienen polaridad y si se los invierte pueden llegar a explotar. Colocados y soldados todos los componentes pasivos, conecte los transistores y el LED y, por último, suelde los circuitos integrados. Ahora su equipo está en condiciones de funcionamiento; sólo resta que suelde los cables de conexión en los lugares indicados intentando colocar cables de distintos colores. Para la conexión del cable B se coloca un Terminal de R14 a la base del transistor T2 en la plaqueta del circuito impreso, y en el otro Terminal que queda libre se conecta dicho cable B, aislándolos luego de soldarlos para evitar choques accidentales. Lo mismo ocurre con la conexión del cable A, ya que el ánodo de D va en la plaqueta y el cátodo se conecta directamente a dicho cable de color gris.

Una vez conectados todos los componentes sobre la plaqueta e instalados los cables, revise cuidadosamente el armado tantas veces como sea necesario hasta estar seguro de no haber cometido equivocaciones; luego proceda a la prueba del equipo. Para ello aplíquele alimentación, deje pasar unos 30 segundos y conecte a masa unos instantes el cable blanco: el LED se deberá encender y permanecerá así durante unos tres minutos. Apague el equipo, espere unos instantes y vuelva a encenderlo; antes de que transcurran 30 segundos conecte a masa el cable gris unos instantes y espere un minuto, no deberá suceder nada ya que la alarma temporiza su conexión para darle tiempo a retirarse del área protegida. Transcurriendo el minuto, vuelva a tocar el cable gris a masa; al cabo de 20 segundos se encenderá el LED indicando el disparo de la alarma. Tenga en cuenta que esos 20 segundos es el tiempo de Ud. tiene para desconectar el equipo al retornar al área protegida. La operación con el cable naranja es igual a la que se hace con el cable gris, solamente que el disparo se producirá cuando este cable toque el Terminal positivo en lugar del negativo. Si como sistema de aviso desea colocar una sirena, bocina u otro aparato, conecte la bocina de un relé de 12 volt y 220 ohm de impedancia entre los puntos M y N de la plaqueta, luego los contactos del relé úselos para activar dicho sistema de aviso. Si utiliza un relé del tipo MONICO 612, el mismo puede conectarse directamente en la plaqueta de circuito impreso.

Sensor de Nivel de Líquido Es de suma importancia tener conocimiento del nivel de líquido existente (o no) en un lugar determinado, para la actividad humana, tanto científica como industrial, etc. A partir de una configuración primaria, se pueden construir esquemas con varios detectores, hasta incluso teniendo cada uno acción independiente dedicándose uno a detectar la presencia de líquido, el otro a la ausencia y un tercero que trabaje tratando de reconocer la distancia desde la superficie al sensor. A su vez sería posible reconocer a distancia cuál es el detector accionado (en forma sonora o visual). En el caso de ser detector sonoro, cada uno dará un tono de frecuencia distinta (Ej.: si hay tres, se tomarán 100, 1000 y 10000HZ). El esquema básico del captor se muestra en la figura 20, siendo uno de los detectores del sistema. Todos los demás se realizarán igual, con distinta red de oscilación, es decir, cam-

Figura 20

biarán los valores de R, R1 y C para que cada captor funcione diferente. Los detectores poseen un punto conectado a masa, conectándose al circuito amplificador común representado en la figura 21. En la figura 20, del lado izquierdo se observa el depósito que contiene el líquido, disponiéndose dos electrodos metálicos con sus extremos por encima del nivel del líquido. Al subir el líquido, toma contacto con los electrodos y entre los puntos 1 y 2 de la primera compuerta de un CD4001BP, se pone en marcha el proceso que concluirá con la activación de la alarma (sonora o visual). Se observa que el electrodo 2 y el punto 2 de CD4001 van conectados al + de la alimentación por intermedio de la resistencia de 220kΩ. El circuito integrado CD4001 es una cuádruple NOR. Este circuito puede tener las dos entradas al nivel cero o al uno, dando así, cuatro posibilidades (00, 01, 10, 11). Según esta regla, la salida estará al nivel 0 o al 1.

ENTRADA

ENTRADA

SALIDA

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

Tenemos entonces cuatro posibilidades que al sumarlas dará: 0+0=0 0+1=1 1+1=1 Como la compuerta invierte estos valores, se tendrá: 0+0=0, luego 1 0+1=1, luego 1 1+1=1, luego 1

Figura 21


Si las dos entradas (terminales 1 y 2) están al nivel “0”, se podrá obtener el nivel “1” de salida, siendo esto posible si los dos electrodos están en contacto con el líquido. La compuerta A (patas 1-2-3) sirve de captor (sensor alto o bajo, según el caso). La señal que aparece en el Terminal 3 (nivel alto o bajo, según el caso), se aplica a la compuerta NOR B, (patas 5-6-7). Las dos entradas 5 y 6 están unidas, lo que permite que el elemento funcione como inversor. La señal invertida de la salida 4 se aplica a una nueva compuerta, la cual asociada a la D constituye un multivibrador astable, cuya frecuencia de oscilación está determinada por los valores de las dos resistencias R, R1, junto con la capacidad C, según la fórmula: 1 f=------------------1,4RC Con f en Hz, C en F y R en Ω, siendo siempre R1 = 2R. El condensador Cp se determinará también en función de la frecuencia, según la regla empírica: Cp = fL/ 1000 Con Cp en F y fL en hercios. La frecuencia fL es la más baja que opera en el sistema. Si el nivel del líquido es el adecuado para que la compuerta NOR C sea activada el multivibrador oscila, lo que se produce cuando los electrodos entran en contacto con el líquido. El nivel del Terminal 1 es bajo con respecto a masa y los niveles de los puntos 3, 5 y 6 son altos, mientras que las patas 4 y 8 poseen tensiones bajas. Si de modo opuesto el nivel del líquido queda por deba jo de los extremos de los electrodos, la resistencia entre las patas 1 y 2 será alta (mayor de 500kΩ y el elemento A tendrá su Terminal 1 a un nivel alto, por lo tanto, según el funcionamiento de los circuitos NOR, habrá inversión, lo que hará que los terminales 3, 5 y 6 pasen al nivel bajo, y las patas 4 y 8 al nivel alto. Así, el multivibrador se bloqueará. Si está en oscilación, la frecuencia sonora se calculará así: 1 RC = --------------- segundos 1,4f Por ejemplo, si f = 1000Hz se tendrá: 1 RC = -------------- segundos 1400 Tomando R = 100000Ω, se tiene: 1 C = ---------------------------------------- F 100000 . 1400


Pasando a nanofarad, C = 7nF Como el valor de f no es necesario que sea muy exacto, se toma C = 6,8nF. Si tenemos otras frecuencias, la determinación será inmediata. Sabiendo el valor de R (por ej. 100kΩ) se tiene que R1 = 2R = 200kΩ. En el circuito amplificador de la figura 6 se utilizó un CD4001 con lo siguiente: las tres compuertas NOR (B, C y D) se han montado en paralelo y forman un inversor, también la compuerta A se montó como inversor. Así se consigue un amplificador de señal que ha proporcionado uno o varios multivibradores, siendo los pines de alimentación: 7 a masa y 14 al +. Por lo tanto, la señal se amplifica con CI-2 y es transmitida por la resistencia de 3,3kΩ a al base del transistor Q1 que es PNP, del tipo BC558, montando con emisor común, conectado al + de la alimentación. La unión del captor con el amplificador no deberá traer inconvenientes, sólo observar los puntos que deben ser unidos. Determinaremos el valor de L: supongamos que la frecuencia más baja del sistema sea de 50Hz. La fórmula de cálculo será: L =1600/ fL, lo que nos da L = 32H. La corriente máxima que pasa por L es del orden de 1mA, es decir muy pequeña, por lo que L será de muy pequeñas dimensiones y barata. Sería conveniente de poder realizarlo, elegir fL de mayor valor. Ej.: si fL = 500Hz, L valdrá 3,2H. Esto permitirá que sea menor y más fácil de realizar. El valor de Cp para cada circuito detector dependerá del de fL y es dado por la fórmula Cp = 1/ 1000fL. Ej.: si fL = 500Hz, se tendrá Cp = 2µF. Se puede conectar un indicador visual entre los terminales 4, 10 y 11 unidos de CI-2, el otro extremo del indicador visual se lleva a un punto de alimentación conveniente, adaptándose, por ejemplo, un diodo fotoemisor (LED). Este indicador no permite saber cuál es el nivel de líquido que ha aumentado anormalmente, solo nos dirá que ha superado un valor límite. Infinidad de variaciones pueden suponerse de este circuito, probándose partiendo de los siguientes datos: a) Cuando la resistencia entre puntos 1 y 2 es inferior a 100kΩ, el punto 1 estará en el nivel bajo. b) Cuando la resistencia es superior a 500kΩ, el nivel de 1 estará en el valor alto. Los datos son sólo algunos de los sistemas sencillos de alarmas que pueden montarse con circuitos integrados. En los próximos capítulos tendrá oportunidades de analizar otros equipos más complejos.**********

n este capítulo describiremos algunos circuitos específicos tales como: termostatos, detectores de humo, detectores de gas, vigilancia, etc. El motivo radica en querer familiarizar al lector con diferentes esquemas circuitales para determinados usos.

E

Sistema Detector de Temperatura Inadecuada Nos referimos en esta sección a aquellos dispositivos capaces de detectar, tanto un incendio como el aumento de temperatura en una cámara frigorífica que conserva materiales de elevado costo. Debido a la elevación de temperatura de un local (o zona particular del local) se provocan muchos accidentes o molestias, el más común de todos es el incendio, siendo muchos los dispositivos que se han fabricado para detectar esa situación. No hay que olvidarse que la temperatura puede reducirse por debajo de un valor dado y, así, ocasionar también molestias o accidentes, como por ejemplo el mal funcionamiento de la calefacción de un local de invierno, sufriendo las consecuencias tanto los seres vivos como ciertas sustancias (productos químicos o preparaciones biológicas). En ciertas aplicaciones puede ser necesaria una gran precisión. Describiremos por lo tanto, un termómetro electrónico Figura 1


Figura 2

muy preciso, de fácil manejo, que se pueda adaptar a múltiples aplicaciones (desde industria a casa de familia). En la figura 1 se da el esquema de un aparato en base a propuestas dadas por RCA. Los semiconductores son: Q1, Q2, Q3, Q4, Q6 = SK3005 ó BC558 Q5, Q7, Q8 = SK3020 ó BC548 L = lámpara indicadora Termistor = RCAKD 2108 Este aparato se alimenta con 10V, que se obtienen con ayuda de una alimentación regulada. Se realizará un ajuste: R15, de 15kΩ. Aquí se emplean varios transistores NPN y PNP, el esquema refleja que los grupos Q4, Q5, Q6 y Q7 constituyen, conmutadores dependientes de la tensión. El nivel de disparo del grupo conmutador Q4 y Q5 está determinado por el termistor T, mientras que la tensión de disparo del grupo conmutador Q6 y Q7 está gobernada por el ajuste del potenciómetro de sensibilidad R15 y de la resistencia montada en serie, R13. Estos dos grupos conmutadores son montados en paralelo y regulados por el transistor Q3, partiendo de la misma tensión intermitente generada por un multivibrador en base a los transistores Q1 y Q2. El disparo de los conmutadores se produce aproximadamente una vez y media por segundo, debido a que la tensión más baja es conductor durante el ciclo siguiente. De no producirse el efecto recién mencionado, el bloque Q4 y Q5 sigue siendo conductor. Siempre que la resistencia del termistor sea menor a la suma de R13 + R15, la tensión de disparo del conmutador Q4, Q5, será menor que la de Q6 y Q7. Eso provoca que el conmutador gobernado por el termistor conduce con lo cual cortocircuitúa al segundo grupo conmutador. Si la tensión de disparo de Q6-Q7 disminuye hasta hacerse inferior a la de Q4-Q5 significa que la resistencia del termistor aumenta. Al disparase Q6-Q7, baja la tensión colectoremisor de Q6, con lo cual el conmutador Q4-Q5 se cortocircuito, lo que permite la polarización de Q8; así, este transistor se hace conductor y por la lámpara circula una corriente.


Por lo tanto, la lámpara se enciende cuando la temperatura baja más allá de un valor dado. Si se quiere obtener el efecto contrario, hay que permutar R15 y el termistor, conectando R15 entre C4 y el terminal 5. Esta conexión deberá hacerse lo más corta posible, siendo la corriente consumida por este aparato de 20Ma. Note que los conmutadores son alimentados solamente cuando Q3 está saturado, hecho que ocurre en cada semiciclo de la señal generada por el multivibrador. Este hecho garantiza una cierta inmunidad contra disparos erróneos y un mayor rendimiento del termostato. Habrá que medir la temperatura con un termómetro durante el ajuste, para saber cuál es su límite. Se explicará la regulación de R15, de forma tal que la lámpara se apague al sobrepasar esa temperatura, siendo esta forma de ajuste válida para dos versiones en el uso del aparato, ya sea para detectar cuando la temperatura excede de un determinado valor o la versión consiste en detectar bajas de temperatura más allá de un valor predeterminado. En la figura 2 se dan detalles de una fuente de alimentación apropiada para este aparato, donde: Q1 = BD139 Q2 = BC548 CR1 = CR2 = CR3 = 1N4007 CR4 es un diodo Zener de un tipo de 12V, 1W. Este circuito es clásico, en el primario del transformador se halla un interruptor S y un fusible de 1ª. Puede preveerse un primario para una sola tensión o con dos tomas para varias, para poder adaptarse a la red de que se disponga; el secundario dará 15 + 15V, con 100mA o más. En el circuito de regulación, Q1 es el transistor regulador y su resistencia estará gobernada por la variación de tensión de salida, siendo esta última de 10V, conectándose el positivo al punto +V y el negativo a la línea negativa de masa. Los diodos rectificadores CR1 y CR2, efectúan una recitificación completa, dando una tensión cuyo positivo queda aplicado al colector de Q1 y el negativo a la línea de masa (común). A este circuito se le puede agregar una batería de 12V, uniendo el negativo de éste a la línea negativa y el positivo de la batería como se indica en la figura 2 ( al colector de Q1 por intermedio de CR3) del que se hace notar su orientación. Al comenzar a funcionar la red, la tensión catódica de CR3 es superior a 12V, encontrándose su ánodo a 12V, teniendo como consecuencia que CR3 queda bloqueado, desconectándose así la batería del lado positivo. Pero, si por una razón cualquiera, la red no funciona, la tensión catódica de CR3 es inferior a la de 12V del ánodo, conduciendo así el diodo y quedando la tensión de 12V aplicada al regulador, que da en

su salida 10V regulados. Hay que tomar en cuenta que el potenciómetro R15 de alarma, deberá ser lineal y de 2W, y todos los resistores serán de 0,125W con una tolerancia del 10%.

Figura 3

Sistema para Sensar Distintos Eventos El circuito que proponemos se ha desarrollado en base a una idea de General Electric para el sensado de diferentes estados en la detección de luz, humo, temperatura y humedad. En la figura 3 se da el principio de funcionamiento del sistema de aviso empleado en este caso, pero nada impide que se lo reemplace por otra configuración. Cabe acotar que en nuestra explicación iremos incluyendo los diferentes elementos necesarios para el funcionamiento global del dispositivo. La batería B (de 24V) se conecta con el negativo a la línea negativa y el positivo a R1, aumentando la tensión entre sus bornes con el paso del tiempo, de esta forma el ánodo del SCR (rectificador controlado de silicio) se va haciendo cada vez más positivo. Así, la tensión del electrodo de regulación EC, tomando del cursor de R2 va aumentando y al llegar un determinado momento, el SCR se hace conductor. Por intermedio del SCR, en el parlante se descarga el condensador C1, lo que provoca un chasquido. En el control del SCR, la tensión es regulable con R2, siempre que se ajuste para una polarización de valor un poco inferior al de disparo del SCR, donde un aumento muy pequeño de la corriente provoca la conducción de este rectificador controlado y, por lo tanto, la descarga de C1 se vuelve a cargar y la tensión de control aumenta hasta en valor de disparo, descargándose nuevamente C1. De esta manera se genera una secuencia de chasquidos que se repiten emitiendo un ruido de baja frecuencia, sirviendo de aviso. Tenemos el circuito básico de aviso analizado. En la figura 4, se le añadió una resistencia fotosensible del tipo LDR, designada por Pc, en el esquema, donde la fotorresistencia va montada en serie con R2. La resistencia de PC disminuye, al aumentarle la luz resistencia es de 5MΩ en la oscuridad y de 50Ω a luz del Sol o de una fuente intensa cercana, pasando por 9000Ω con una iluminación de 20 lux. El contacto en PC, aumenta con la luz, siendo su fotorresistencia de sulfuro de cadmio, montada en una cápsula de dos terminales, cuyo sentido de conexión es indiferente, alimentándose con corriente continua y alterna. En la figura 2, la frecuencia del ruido de chasquidos quedará modificada por la variación de la luz aplicada a la fotorresistencia. Así, R, se puede ajustar de forma tal que la polarización quede justo por encima de la de disparo, donde un

Figura 4

ligero aumento de la luz hará que Figura 5 el electrodo de control sea más positivo produciéndose el sonido. La frecuencia irá creciendo a medida que vaya subiendo la luz de la fuente luminosa, las causas pueden ser por aumento de su luminosidad, bien por reducción de la distancia entre la fuente y la fotorresistencia, sea por la orientación del haz luminoso o por la capacidad del medio. (Ej.: humo). La célula GE-X6 no es sensible a los rayos infrarrojos, se puede obtener una buena sensibilidad mediante una célula de seleniuro de cadmio en el infrarrojo próximo (por la radiación de la llamas). Para poder realizar un esquema detector de humo nos basamos en el principio de que al producirse humo entre una fuente luminosa y la célula fotosensible, esta célula se va a quedar menos iluminada, aumentando su resistencia; de esta forma la frecuencia de los chasquidos se reducirá y el ruido puede llegar a desaparecer. Este detector de humo se podrá realizar en un recipiente cilíndrico abierto por sus dos extremos, como se grafica en la figura 5, teniendo como diámetro 180 mm con su pared interna.


Figura 6 Figura 8

En su interior hallaremos: L = lámpara de 15W por la batería. D = disco de 100 mm de diámetro con un orificio circular de 3,1 mm de diámetro para alimentar el LDR. PC = célula fotoeléctrica o LDR, colocado de tal forma que pueda recibir a través de un agujero, la luz de la L. Este cilindro tendrá una altura aproximada de 1m y el aire y humo, circularán de abajo hacia arriba. Al haber humo, penetrará en el cilindro y reduciéndose la luz que recibe el elemento fotosensible, provocará el disparo del avisador. La figura 6 representa el aparato en su totalidad, en donde vemos la batería de 24V en la izquierda, el parlante a la derecha, el potenciómetro R2 en la parte superior que se halla asociado al interruptor S1 de marcha y parada, el diodo SCR, la célula PC, el condensador C1 y la resistencia R1 (sobre R2). Cuando se desea colocar varios sensores debemos recurrir al circuito completo como el que se muestra en la figura 7. En la misma se puede observar un circuito del aparato de alarma con varios dispositivos sensibles (en este gráfico hay cuatro), con captores montados del mismo modo, en serie con una resistencia variable de ajuste de cientos de miles de ohm. El valor exacto de la resistencia, se determinará experimentalmente en función de las características del elemento captor.

En esta figura, todos los diodos del C1 al C5 son del tipo 1N 4148, el resto de los componentes son detallados a continuación: PC = resistencia sensible a la luz. DT = detector de humo. T = termistor sensible a la temperatura. H = elemento sensible a la humedad P = potenciómetro de sensibilidad que sirve para el ajuste general del aparato. Puede colocarse una serie diferente de captores (3, 4 ó más) repartidos en distintos lugares.

Uso de un Micrófono En la figura 8, el captor es un micrófono del tipo piezoeléctrico que sirve como captor de ruido, donde el parlante deberá estar colocado en el lugar donde se efectuará la vigilancia, alejado del micrófono y, con los dos traductores aislados acústicamente. El parlante podría sustituirse por un traductor no acústico, como por ejemplo un medidor de tensión. En dicho caso se debe colocar en su lugar una resistencia de 8Ω Entre cuyos bornes se conectará un voltímetro. Es conveniente que, para detectar bien las vibraciones, el micrófono sea “captor de vibraciones”.

Detectores de Humo y de Gas Introducción

Figura 7


Para evitar catástrofes es indispensable que en todos los sitios donde exista riesgo de desprendimiento de humo y/ o gas, exista un medio de detección. Este tipo de detectores pueden y tienen aplicación en fábricas, laboratorios, lugares públicos, apartamentos, etc.

Hay diversos procedimientos para la detección de humo y gases como, por ejemplo optoelectrónicos, de ionización, con semiconductor, etc. Los optoelectrónicos se basan en una variación de luz detectada por una célula fotoeléctrica, como saldo de la presencia de humo y gas. El equipo que describiremos se basa en circuitos de aplicación de Motorola. Además, se describirán aparatos de complicación creciente, analizándose previamente tres circuitos de captor o sensor del semiconductor TGS (Taguchi - gas sensor) inventado por Taguchi y la descripción de aparatos de cámara de ionización. Hay que tomar en cuenta que en todos esos circuitos, la alarma será sonora.

Captor TGS Es un semiconductor del tipo N , de dióxido de estaño, empotrado en un filamento de metal viable que sirve de electrodo. Su funcionamiento se basa en la reacción adsortiva y desortiva de los gases en la superficie del dispositivo, es importante no confundirse con absorción. La función del filamento es la de conseguir una elevación de la temperatura del captor hasta un valor fijo que establece su funcionamiento. Cuando un gas se presenta en el aire, se absorbe por la superficie del semiconductor, con lo que aumenta la conductividad del dispositivo. Esa variación de conductividad puede medirse colocando el TGS en serie, con una asistencia de carga y aplicando una tensión de entrada (continua o alterna). Al estar en presencia del gas, la resistencia del TGS disminuye y la tensión en la carga aumenta, ya que es lo suficientemente grande para activar sonoro. Los TGS se utilizan para la detección de óxido de carbono (CO ), para localización de humo, detección de diversos hidrocarburos como butano, probano, etano, metano, hidrógeno, etanol, etc. El sensor necesita un determinado tiempo para alcanzar un estado estable que puede ser entre 1,5 y 5 minutos, según los modelos. Las falsas alarmas se evitan incorporando en el aparato un circuito retardador, ya que la falta de empleo del dispositivo puede originarse una falsa alarma mientras no se ha alcanzado el retardado de la estabilización.

El detector de humo más sencillo con TGS es el que se indica en la figura 9 usando, en su salida, un rectificador controlado de silicio SCR, del tipo MCR106, TIC 106 o equivalente, dos diodos, un TGS del tipo 308 y un avisador sonoro para 24V alternos, tipo sirena. Este aparato va provisto de un transformador cuyos secundarios son S2, de 30V y S1 de 1,5V (que alimenta el filamento del TGS), funcionando con corriente alterna. La resistencia R1 de 4,7kΩ, está atravesada por la corriente variable producida por el TGS. La tensión que se obtiene, y que está regulada por el sensor del potenciómetro, se aplica a D1 que la rectifica, mientras que la tensión continua aparece en C1 y se reduce con R2 y R3, aplicándose después a la grilla de Q1. La tensión alterna (de 30V de S2) se rectifica con D2 y con ella se alimenta el ánodo de Q1 a través del avisador H. luego se activa Q1 y pasa una corriente por H, produciendo el ruido de alarma. El encendido del SCR (rectificador controlado de silicio) se regula con R1, en ausencia de gas la tensión alterna de salida de bornes de R1 es de unos 3V. En este captor, al detectar la presencia de gas o humo, la tensión de salida aumenta y la resistencia del TGS disminuye en un valor proporcional a la concentración del gas (ejemplo: 20V en caso de una gran concentración). La señal filtrada, una vez rectificada, activa el SCR que está polarizada. Al desaparecer el humo o gas se conmuta a la posición de bloqueo Q1, reduciéndose la corriente a cero. El diodo D2 impide la producción de una corriente de fuga excesiva cuando el ánodo es negativo y la grilla positiva. Como detalle práctico se indicará que el SCR (de 4A) del tipo MCR 106 o equivalente no necesita radiador de disipación térmica. En la figura 9 se observan los inconvenientes de carecer de retardo, pudiendo ocasionar una falsa alarma al aplicar la alimentación. Además es necesario un transformador especial, con devanado secundario de 1,5V. Para solucionar parte de estos inconvenientes y obtener mayor rendimiento sonoro al trabajar con la onda completa de la señal de entrada podemos referirnos al circuito de la figura 10, donde se observa otro aparato que en vez de un tiFigura 10

Figura 9


Figura 11

ristor usa un transistor y un triac, pero cuyo funcionamiento es análogo al anterior. El avisador sonoro da un nivel del orden de 85dB a 90dB a 3 m de distancia, gracias a una excitación de onda completa. El transistor proporciona la corriente de activación del triac que es del orden de los 15mA. En la figura 11 se usa un detector TGS 308, diodos zener, compuertas NAN D y NOR e inversores, un triac y un avisador sonoro, obteniendo su alimentación partiendo de la red mediante un transformador TA, de secundarios S1 (24V) y S2 (1,5V). Se ha utilizado el circuito integrado de seis compuertas tipo MC 14572, por tratarse de una sugerencia de Motorola pero nada impide el uso de otros circuitos CMOS que posean las mismas compuertas. Cuatro compuertas son inversores, una es NO R y otra NAN D. El triac 2N 6070B funciona con una corriente de compuerta regulada de unos -15mA para obtener así el máximo de sensibilidad en temperaturas escasas. Esta corriente se consigue con ayuda de etapas reguladas que funcionan con una alimentación negativa VDD = 0 y Vss = .15V, resultando fácil ver que esta tensión negativa (Vss) con respecto a la línea de masa (VDD) es obtenida partiendo de la tensión alterna de 24V del secundario S1. La rectificación se efectuará con D3 y la tensión continua aparece en los bornes de C2. Después de su filtrado y estabilización se tiene -15V para su aplicación punto -15V del circuito integrado MC 14572, teniendo la limitación de corriente de alimentación de -15V, asegurada por R6 (de 270Ω), necesaria para evitar corrien-


tes en exceso cuando las compuertas 1,3 y 4 funcionen en sus regiones lineales. Las compuertas 5 y 6 pueden consumir en conjunto unos 12mA. Además, el filamento del captor TGS 308 se alimenta con 1,5V, se rectifica la señal alterna de salida con D1 y filtra con C1 estabilizándose con D2. La señal continua se regula con R3 (de 100kΩ) siendo éste ajuste de sensibilidad del aparato. La tensión de salida del detector es aproximadamente de 0V, constituyendo así, el nivel bajo, suficiente como para accionar el elemento 2 (N OR) del circuito MC 14572 y el diodo D2. Cuando se halle en el período de estabilización, el condensador de temporización C4, estará por debajo del umbral de sensibilidad de la compuerta 2 (nivel bajo) donde sus dos entradas estarán en el nivel bajo, independiente del estado de la entrada del detector, evitando así una falsa alarma. Al cargarse C4, la salida del TGS gobierna el estado de salida de la compuerta 2, mientras que las compuertas 3 y 4 con sus componentes asociados R9, R10, CS y DS, constituyen un multivibrador astable. La salida de la compuerta 3 está unida a la entrada de la 4, mientras que la salida de ésta lo está por C5 y R9 a una de las entradas de la NAN D 3, estando la otra conectada a la salida de la NOR 2. Las cargas y descargas poseen diferentes períodos, habida cuenta de la presencia del diodo D5, siendo la señal de salida asimétrica, donde se invierten los inversores 5 y 6, que sirven de mando al triac, usándose no sólo para el encendido del triac, sino para el accionamiento del avisador. La señal repetitiva de este aparato se distingue por sonidos de 2,5 segundos y espacios de 0,3 segundos. Otro circuito que realiza las mismas funciones que el anterior pero utiliza transistores discretos en lugar de los operadores lógicos, es el que se muestra en la figura 12, además se encontrarán dispositivos análogos a los del presedente. Su consumo en reposo es de tan sólo 70µA, produciendo dos señales: una alarma de presencia de gas y otra de aviso de descarga de la batería. Los transistores Q1, Q2 y Q3 están montados como equivalentes en la figura 11, donde al hacerse conductor Q3 proporciona una corriente de unos 80µA al Darlington MPS-A14, saturándose plenamente durante el período de arranque del avisador que por su parte, se alimentará de un modo continuo en cuanto el humo introducido en el detector exceda de un límite previsto.

El circuito de aviso de descarga de la batería lleva un transistor comparador (Q6) que pone en marcha un multivibrador astable Q8 - Q9, que tiene las funciones de indicador de umbral y actúa como fuente de corriente constante para poner en marcha el multivibrador Q8 - Q9. La gama de tensiones admisibles entre 9,8V y 11,2V, es elegida por el potenciómetro R13, con una salida media de 10,5V. Si la batería llega a una tensión inferior a la elegida, Q6 se hace conductor y proporciona una corriente constante de unos 3µA al condensador C1 que se carga. En el estado de bloqueo de Q6 las dos etapas del multivibrador están bloqueadas y las únicas corrientes son las de fuga de 0,1µA como máximo. Al funcionar, éste oscila con períodos parciales comprendidos entre 1 segundo y 50 segundos, transmitiéndose de Q8 a Q3, incidiendo por último, en el avisador H, que indicará la descarga de la batería. La corriente del avisador es de 0,8mA.

Figura 12

Figura 13

Sistemas Detectores de Subtensión En muchas aplicaciones prácticas puede ser necesario un sistema que dispare una alarma, o bien, un dispositivo cualquiera, cuando la tensión de una fuente cae por debajo de cierto valor. El circuito que describimos aquí hace justamente eso: cuando la tensión de entrada cae por debajo del valor determinando por las características de un diodo zener, es accionado un relé, controlando una alarma o también cualquier dispositivo externo que la aplicación exija. Dependiendo del relé y del SCR usado, este circuito puede operar con tensiones en la banda de los 9 a los 30V, sin problemas de alteraciones de valores de los componentes. En la figura 13 tenemos un circuito sensor típico, en el que los elementos básicos son el diodo zener, el transistor y el SCR. Su funcionamiento es el siguiente: Cuando la tensión está por encima del valor zener del diodo, éste conduce la corriente de modo de polarizar en el sentido directo la juntura base-emisor del transistor. En estas condiciones, se manifiesta una baja resistencia entre el colector y el emisor del transistor, que impide el disparo del SCR.

Figura 14

En el momento en que la tensión en el circuito cae por debajo del valor zener del diodo referencia, éste deja de conducir la corriente y, consiguientemente, no se tiene más la polarización directa de la juntura emisor-base del transistor.


Figura 15

El resultado de esto es que pasa a manifestarse una alta resistencia entre su colector y el emisor, lo que permite la polarización de la compuerta del SCR en el sentido de dispararlo. El SCR controla un relé que puede ser usado tanto para accionar una alarma, como el que se ilustra en la figura 14, o un circuito externo conectado o desconectado, como el que se muestra en la figura 15. Está claro que existe la posibilidad de accionar directamente un dispositivo de aviso por el disparo del SCR, pero este dispositivo debe ser capaz de funcionar con la tensión que puede aparecer en el circuito en sus condiciones de disparo o, también usarse una fuente separada, como sugiere la figura 16. En este caso se economiza el relé.

El único componente que merece una atención mayor en este circuito es el relé, que debe ser disparado por la mínima tensión que puede aparecer en el circuito en las condiciones de subtensión y que debe ser capaz de soportar la máxima tensión de operación del mismo circuito. Por ejemplo, si la tensión del circuito fuera de 12V y debemos disparar una alarma cuando la misma caiga por deba jo de 10V, un relé de 9V puede ser usado perfectamente ya que éste normalmente puede disparar con tensiones tan bajas como 7V. En la hipótesis de que la banda de tensiones no sea común, y por lo tanto, no sea posible hallar un relé para la aplicación, sugerimos la utilización de fuente separada para su disparo. El relé debe, entonces, ser accionado por la tensión de la fuente separada menos 2V, que es la caída que normalmente ocurre en el SCR. Por ejemplo, si la tensión del relé fuera de 9V, use una fuente de 12V. Si la tensión del relé fuera de 6V, use una fuente de 9V. Con relación al zener, observamos apenas que puede ser del tipo de 400mW para la tensión deseada. Los pocos componentes que forman este circuito pueden ser montados en puente de terminales o en una placa de circuito impreso, cuyo diseño no merece consideraciones especiales. En la figura 17 tenemos el diagrama completo de la versión básica de un sistema detector de subtensión. En el montaje debe tener en cuenta los siguientes cuidados: a) El diodo zener es el componente que debe ser elegido de acuerdo con la tensión que se desea obtener el disparo

Figura 16

Figura 17


(con un margen de variación de 0,6V aproximadamente, que es la tensión de la juntura emisor-base del transistor). En la soldadura de este componente tenga cuidado y sea rápido en vista de su sensibilidad al calor. Observe su polaridad. b) El transistor tiene una posición determinada en la que debe ser colocado, la cual es dada por su parte achatada. Sea rápido al soldarlo, pues este componente es sensible al calor. c) El SCR, que puede ser del tipo C106, IR106 o MCR106 para 50V o más, tiene una posición determinada en la que debe ser colocado. N o será preciso usar disipador de calor en este componente si la carga que va a ser disparada fuera el relé, o bien cualquier dispositivo que exija menos de 1A de corriente. d) El capacitor C1 determina la velocidad de accionar del sistema, debiendo tener un valor mínimo de 1µF para que no dispare con la simple transición, y un máximo de 100µF para que su acción no sea excesivamente lenta. Este capacitor tiene posición correcta para su colocación. e) Los resistores son todos de 1/ 8W con 10% ó 20% de tolerancia y no tienen polaridad para su conexión. Observe solamente sus valores que son dados por las bandas coloridas. f) El relé puede ser del tipo Schark de gran sensibilidad, de la serie RU101, donde los tres guarismos finales indican su tensión de operación. Por ejemplo, el RU101012 opera con 12V, mientras que el RU101006 opera con 6V. Estos relés pueden controlar cargas de hasta 6A de corriente en la red de alimentación de 110V o incluso 220V.

Sistema de Apertura y Cierre de Puertas Un circuito destinado a la apertura y cierre de puertas por la acción de un sistema fotosensible selectivo, también constituye un Sistema de Seguridad. El sistema detecta la entrada del vehículo (o persona) abriendo la puerta y, luego de su pasaje, vuelve a las condiciones iniciales. Los elementos sensores son LDRs, y los relés del tipo RU101006 que portan corrientes de hasta 6A por contacto, lo que es suficiente no sólo para la alimentación de motores miniaturas (como el prototipo) sino también de motores de mayores dimensiones para la abertura de una puerta verdadera. El circuito opera por la acción de los relés que controlan el motor que abre y cierra el sistema de puertas. El relé es activado cuando circu-

la corriente por su bobina. Para que esto ocurra, con puestas en acción una serie de combinaciones de componentes. El circuito requiere 5V de tensión de alimentación conseguidos de una fuente convencional con regulación. En la figura 18 tenemos los bloques lógicos por medio de los que analizaremos el funcionamiento del aparato. Comenzaremos por analizar el conmutador operado por un haz de luz (1ª y 1B) que utiliza como elemento activo el transistor BC548. El sensor es un LDR y además de eso tenemos un potenciómetro de 10k que permite ajustar la sensibilidad. Cuando hay un haz de luz que incide en el LDR su resistencia es baja, alrededor de 500 ohm, de modo que tendremos una corriente de base que lleve al transistor a la saturación. Con esto, en la salida del bloque tenemos una tensión de alrededor de 0V. Cuando se corta el haz de luz, la corriente de base disminuye, y en esta condición el transistor es llevado cerca de la región de corte. No se llega al corte total, pues el LDR no es ideal, presentando una resistencia de alrededor de 15k, con lo que en la salida tendremos una tensión de aproximadamente 3V, suficiente para activar la puerta lógica. A continuación viene el conformador de pulsos que consta de un CI17414 del cual se usan solamente dos Schmitt Triggers (con histéresis). Cuando es cortado el haz de luz para abrir o cerrar la puerta, existe el problema del ruido. Para solucionar este problema se usó un comparador macho con los inversores con histéresis. Si usáramos un 741 el empleo de fuente simétrica traería problemas de alimentación, de modo que se prefirió el 7414 de la familia TTL. Este integrado además de eliminar el ruido, también invierte el nivel de salida. El tercer bloque corresponde al comparador de nivel. Este consta de un CI7400 (4 puertas NAN D) del cual sólo se usa una puerta. Este bloque comparará el nivel lógico de las entradas según la siguiente tabla de verdad.

Figura 18


Figura 19

Entradas

Salidas

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Luego se usa un multivibrador biestable con el CI7474 que es un flipflop del tipo D doble, del cual sólo se usa uno. Este flipflop está montado en la configuración T, basándose en la transición de subida de señal de clock, o sea, cambia de estado en el pasaje del pulso 0 a 1. La salida Q del flipflop es realimentada para la entrada D. Des este modo, si D estuviera en el nivel lógico 0, y aplicamos un pulso en el clock, la salida Q va hacia 0 y Q para 1, y en ese instante como D está conectado en Q irá para 1. Cuando hubiera un nuevo pulso, como D está en 1, la salida Q cambiará para 1, forzando a Q a ir para 0. Siendo así, a cada pulso en la subida, en la entrada de clock, la salida cambiará de estado en relación


a la situación anterior. Finalmente tenemos el conmutador, que consta de un transistor BC548 como elemento básico y un relé. El diodo protege el transistor contra tensión inducida en la conmutación del relé y el resistor hace acoplamiento de base. Los transistores son accionados por los niveles lógicos 1 de las salidas Q y Q. El primer relé accionado por el LDR de entrada, hará la abertura de la puerta, mientras que el segundo relé activado por el LDR de salida, hará el cierre de la puerta. Vea que el sistema es reversible, operando también normalmente si el recorrido del vehículo o persona fuera invertido. En la figura 19 tenemos el circuito completo del aparato, sin la fuente de alimentación y sin el sistema de abertura de puertas. De esta manera damos por concluído este capítulo aclarando que los dados son sólo algunos de los sistemas detectores de eventos específicos. ******************

emos seleccionado varios circuitos de aplicación práctica para que el lector cuente con material suficiente como para tomar sus propias decisiones en el momento de elegir la lectura del Sistema de Seguridad necesario. Muchos de estos circuitos son adaptaciones de otras versiones ya publicitadas en la revista Saber Electrónica razón por la cual el lector puede estar familiarizado con algunos de ellos.

H

Destellador con Aviso Sonoro Este proyecto consiste en un circuito que permite encender una de dos lámparas a elección en forma intermitente con la particularidad de que el guiño puede ir acompañado de un aviso sonoro. Resulta ideal para las señales de giro en automóviles, resultando un sistema de seguridad necesario en motos y bicicletas, ya que podrá dar aviso de giro lumínico cada vez que tenga que doblar o cambiar de carril. El comando del destellador es realizado por medio de una llave de tres posiciones, pero nada impide que el lector adapte este proyecto para un comando digital. El destello producido en la lámpara de posición correspondiente es seguido por un LED indicador, que puede montarse en una ubicación propicia para el conductor. El sistema de aviso sonoro permitirá que el operador no olvide desconectar el aparato. El dispositivo propuesto permite además, agregar una segunda sonorización más potente, de forma que pueda escucharse a distancia con un sonido más agradable. La figura 1 muestra el diagrama en bloques de este sistema, donde puede apreciarse que tanto el destellador como el dispositivo sonoro son circuitos separados unidos solamente por la alimentación que puede ser un sistema de pilas o simplemente una batería de 9V (obviamente con menor autonomía). Note que para la alimentación de las lámparas, la batería no es aconsejable, dado que las mismas pueden llegar


Figura 1

a consumir 0,5ª con lo cual la batería sólo serviría para unos cuantos disparos del sistema. El sistema de guiño posee una base de tiempo que comandará, tanto al equipo de activación de las lámparas como al circuito de sonido. La base de tiempo está compuesta por las dos primeras compuertas de un CD4011 con sus componentes asociados que entrega pulsos rectangulares al circuito de potencia representados por los transistores BC548 y BD139 en configuración Darlington. Precisamente, la salida de esta configuración se utiliza para alimentar a las lámparas que dará el correspondiente guiño. N ote que en paralelo con estas lámparas se conectan los LEDs indicadores. Figura 2a


Con los valores propuestos, el ciclo de intermitencia es de unos 3 segundos con un ciclo de actitud cercano a 0,3 o sea las lámparas estarán encendidas un segundo y descansarán durante dos segundos. Variando C3 puede cambiar estos tiempos. De la base de tiempo se entrega un pulso para el aviso sonoro para otra compuerta del CD4011 la cual, en conjunto con otra de un segundo integrado, forman un flip-flop que entrega un pulso de pequeña duración a un nuevo oscilador que se pondrá en funcionamiento cada vez que se produzca un guiño. Este nuevo oscilador genera una señal de frecuencia dentro del rango audible, que es amplificada por otro conjunto

Darlington formado por un transistor BC548 y un BD139 para luego ser presentada a un parlante encargado de producir el sonido de alerta. El mismo montaje propone, como puede ver en el diagrama en bloques de la figura 1 o en el circuito eléctrico de la figura 2, la generación de un sonido de aviso de mayor potencia y mejor calidad que puede ser empleado para alertar a un transeúnte de su paso y hasta como sistema de seguridad antirrobo. El circuito genera dos señales de frecuencias distintas, que se mezclan brindando un sonido característico agradable. El circuito está compuesto por una base de tiempo construida a partir de dos compuertas de un CD4093 que es modulada por dos circuitos compuestos por las restantes compuertas del mismo integrado. Con los valores dados, el ciclo de la base de tiempo es de unos 0,2 segundos, pero pueden ser alterados por el cambio del capacitor de 0,33µF. Como puede notar, la etapa de potencia de este dispositivo está compuesta por otra configuración darlington a través de un BC548 y un BD139. La etapa de sonorización se pondrá en marcha cada vez que se aplique tensión al circuito por medio de un pulsador. Como sistema antirrobo podría colocar un interruptor accionable al tacto que se dispare cuando alguien toque el vehículo. De esta manera el sensor debería estar conectado al chasis para que pueda detectarse la situación mencionada. Como es costumbre, el alcance del circuito sólo tiene límites en su imaginación.

Protector de Objetos Valiosos Este circuito dará una señal de alerta cuando se quita un objeto de un lugar determinado, pudiendo emplearse incluso,

para dar aviso cuando alguien le sustrae algo del bolsillo o hasta un bolso o cartera. Se trata de un equipo de pequeñas dimensiones que debe ser adosado al objeto que se desea proteger tal que al ser movido a gran velocidad comienza a emitir un sonido persistente que dará aviso de esta situación. Incluso, empleado junto con un receptor apropiado puede emitir la señal de robo a distancia brindando una efectividad mucho mayor. El principio de funcionamiento es tan sencillo como efectivo; se trata de sirena que es alimentada por una pequeña batería de 9V al cual se le conecta una ficha para cortar la alimentación mientras la ficha esté colocada. La ficha debe estar unida a un lugar fijo, tal que al mover el objeto se desprenda la misma con lo que quedará alimentado el circuito emitiendo un sonido persistente. En caso de tratarse de la protección de una cartera, la llave puede estar unida a un brasalete en la muñeca de la persona que lo está portando a través de un hilo fino o una cadena. Para proteger objetos que estén fijos en un lugar se podría pegar la ficha al elemento donde se aloja dicho objeto. La sirena, como puede apreciarse en la figura 3, basa su funcionamiento en dos circuitos integrados 555 en configuración astable, mientras que la etapa de potencia se compone de un transistor BD139 que puede ser reemplazado por una configuración darlington para obtener un mayor rendimiento. El primer 555 da a su salida una señal cuyo ciclo constituye la frecuencia base para generar el efecto sirena con un período de un segundo aproximadamente. La señal de salida en la pata 3 es llevada a un transistor BC548 en configuración colector común, tal que al estar en estado alto la señal en pata 3 del primer CI permitirá la carga del capacitor de 47µF variando el período de carga del capacitor de .1µF conectado en pata 6 del segundo 555. Con esto se consigue un efecto ululante que será amplificado por la etapa de potencia. Note que el transistor de salida también se encuentra en configuración colector común.

Figura 2b


Figura 3

Detector de Proximidad Este circuito permite detectar cuando un objeto de gran volumen esta próximo a colisionar con otro. La detección está a cargo de dos transductores de ultrasonido del tipo SQ -40T (transmisor) y Sq-40R (receptor) o equivalente. En el circuito de la figura 4 puede observarse que el dispositivo consiste en un transmisor y un receptor con la misma alimentación, pero nada impide que sean montajes diferentes. El transmisor está compuesto por un oscilador construído con dos compuertas de un CD4069 con sus componentes asociados y un amplificador formado por otras dos compuertas del mismo integrado. La señal así amplificada es enviada al transductor-transmisor de ultrasonido. La señal será recibida por otro transductor, esta vez receptor, conectado en base de un BC238 que amplificará la señal recibida. La ganancia de este amplificador y por ende, la sensibilidad del circuito será regulada por el potenciómetro de 47kΩ conectado en colector de transistor. La señal amplificada es rectificada y doblada en intensidad antes de ser condu-

cida a un amplificador operacional en configuración Schmitt Trigger. El potenciómetro de 1MΩ permite regular el retardo en la activación de un relé y el tiempo que el mismo permanecerá operado. Como puede apreciar, si transmisor y receptor se construyen por separados, el dispositivo puede ser empleado en funciones de telecomando. Se trata de un circuito poco elaborado que resulta de suma utilidad para ensayos y como parte constituyente de un sistema más complejo. Si no consigue los captores de ultrasonido recomendados puede emplear cualquier otra pareja, con lo cual probablemente deba cambiar algunos valores de resistencia y capacidad. Si los componentes a colocar funcionan con frecuencias comprendidas entre 30 y 50kHz, con los valores dados no tendrá inconvenientes. Como conclusión podemos decir que resulta un detector de pequeñas dimensiones muy útil para cortas distancias, que le permitirá ensayar otras constantes de tiempo con el objeto de adquirir práctica en el manejo de circuitos que emplean ultrasonido.

Figura 4


Seguridad para las Puertas Proponemos ahora el armado de un dispositivo capaz de detectar si las puertas de un vehículo, heladera, congelador, etc. Se encuentran cerradas; pudiendo aplicarse también para generar una señal de disparo temporizada, controlando el cierre de cualquier interruptor. Cuando se abre la puerta que se está monitoreando se alimenta el circuito propuesto, luego de un período regulable a voluntad un zumbador del tipo piezoeléctrico emitirá un sonido de gran intensidad que alertará sobre la apertura de dicha puerta. Como puede ver el circuito de la figura 5, se trata de un montaje económico que casi no consume energía ya que sólo será alimentado cuando la puerta en prueba esté abierta. Para este circuito hemos realizado la alimentación a partir del suministro de energía eléctrica, pero nada impide alimentarlo con 12V cuando la tensión se conecta en paralelo con el LED indicado en serie con el resistor de 470 Ω en cuyo caso se deberá eliminar el circuito de rectificación y limitación de tensión. En la fuente propuesta, la corriente fluye a través del capacitor de 2,2µF y por el resistor de 33Ω, donde se produce una caída de tensión limitando la que caerá sobre el zener de 10V (debe ser eliminado en caso de alimentación por batería) que será el encargado de fijar la tensión de alimentación del zumbador. Para evitar el choque eléctrico en técnicos desprevenidos, en paralelo con el capacitor de 2,2µF se ha colocado un resistor de 820kΩ con los cual el toque accidental en cualquier parte del circuito no traerá problemas. Cuando el circuito es alimentado se pone en marcha una disosiación como temporizador formada por las compuertas NAND de un CD4011 en configuración de oscilador astable. Desde el momento en que se recibe una tensión, se carga el capacitor de 100µF en la entrada de la primera compuerta hasta que alcanza un nivel que hace cambiar de estado a la

compuerta y ésta su vez a la segunda compuerta, con lo cual se cargará el capacitor conectado a su salida a través del resistor de 470kΩ. Cuando este capacitor llega a un determinado nivel vuelve a cambiar el estado de la primera compuerta repitiéndose el proceso. Los diodos asociados a este primer multivibrador permiten obtener señales más cuadradas para un mejor sonido de aviso. Luego de completada la temporiazación, con cada estado alto de la salida del primer multivibrador se pondrá en marcha el segundo circuito oscilador formado por las otras dos compuertas del CD4011. Los pulsos generados, que son del orden de los 5Hz, hacen vibrar a la membrana del transductor, produciendo una serie de BIPS al ritmo de las oscilaciones del primer multivibrador. Por supuesto el tiempo de espera, antes de que se produzca la señal de alerta, puede ser regulado por intermedio del potenciómetro de 500kΩ conectado a la entrada de la primera compuerta. Para el accionamiento del circuito, cada vez que se abre una puerta, puede emplearse un pulsador mecánico del tipo normal cerrado.

Sensor de Luz Este circuito es una versión muy simple de un detector crepuscular que puede ser empleado como despertador o bien para detectar la apertura de un cajón. Como despertador podría ir acompañado de un temporizador que se dispare con el alba y emita una señal agradable luego de un determinado tiempo fijado por el usuario. Por ejemplo, si el Sol despunta a la seis de la mañana y debo despertarme a las siete, el temporizador debe retrasar el sonido durante una hora. Cuando es detector de apertura de cajones el circuito queda como está y se grafica en la figura 6. Figura 5


Figura 6

El dispositivo es un equipo muy compacto que hasta puede encerrarse en un armario que no debe ser abierto por un niño y cuando ello suceda deberá darse aviso inmediatamente. El sonido emitido es bastante desagradable como para dar una mayor alerta y puede ser alimentado con pilas pequeñas o por una batería de 9V ya que el consumo es pequeño, teniendo una gran autonomía permaneciendo constante conectado. El esquema eléctrico muestra el uso de las cuatro compuertas de un circuito integrado CMOS CD4001BP. Dos de estas compuertas forman un oscilador de frecuencia audible que se pondrá en funcionamiento cuando se detecte la apertura de un armario emitiendo un sonido por intermedio de un zumbador. La detección se produce por la incidencia de luz sobre un resistor de valor variable con la luz del tipo LDR.


Dos compuertas de este integrado forman un disparador Schmitt que hará cambiar su salida cuando se detecte luz en el LDR. El potenciómetro de 220kΩ sirve para ajustar la sensibilidad en función de la intensidad de luz que será captada. La salida del disparador permite el control del oscilador tal que al haber una tensión elevada en la entrada de la tercer compuerta se pondrá en funcionamiento el oscilador emitiéndose sonido por el zumbador. Si bien la potencia suministrada es baja, resulta suficiente para generar una gran perturbación que puede ser escuchada desde otra habitación. Para el armado del equipo, tenga en cuenta que puede realizarlo dentro de una caja de fósforos alimentándolo con una batería de 9V o con pilas especiales de 12V del tipo de las utilizadas en los controles remotos de los automóviles. El LDR puede ser de cualquier tipo ya que a través del potenciómetro podrá regular el dispositivo para obtener un funcionamiento óptimo.

Alarma Antirrobo El equipo propuesto en este caso resulta ideal para la protección de bicicletas, ciclomotores y motocicletas. El funcionamiento se basa en un sensor de mercurio que hará contacto o dejará de hacerlo cuando se mueve la unidad. Para que resulte eficaz y no deba dejar el móvil en una posición determinada se ha dotado al dispositivo de cierta “memoria” para determinar en qué posición se de ja el vehículo y accione cuando hay un cambio de esta posición. Para tal caso se ha implementado el uso de cuatro interruptores de mercurio que se conectarán en las tomas del circuito de la figura 8. Para entender el funcionamiento, en la figura 7 se da el diagrama en Figura 7 bloques de este antirrobo

donde puede observarse que, además, posee un sistema probador del estado de la batería. En el circuito de la figura 8, entre A y C se conecta un interruptor que pondrá en marcha el dispositivo. El diodo conectado en A está para evitar una conexión incorrecta de la batería, ésta se aplica a una regulador LM317 que entrega a su salida una tensión de aproximadamente 9V regulables, si se quiere, a través del resistor conectado en pata 5.

Para saber si se está usando la batería se emplea un circuito operacional CA741 como comprador de tensiones. Los valores de los resistores son tales que si la tensión de batería es superior a la mínima requerida, la salida del operacional queda en estado alto siendo indicado este estado, por un LED que permanece apagado. Si la tensión de la batería es baja el amplificador cambia de estada y el LED indicador se enciende. Figura 8


Para saber en qué posición dejamos la unidad, los interruptores de mercurio se conectan a las entradas de cuatro compuertas NAND de un CD4001BP. Estas entradas se encuentran normalmente en estado alto debido a la acción de los resistores 10kΩ. Cuando un interruptor hace contacto, el valor de la tensión baja, cambiando el estado de la salida de la compuerta asociada. La información de “posición”, es enviada a un cerrojo de cuatro entradas formado por un CD4042 que permite traspasar el estado de las entradas a las salidas correspondientes siempre que la tensión en pata 5 sea baja. Las entradas y salidas del cerrojo a un comparador representado por un CD4585, mientras todas las entradas y salidas coincidan, la salida (pata 3) permanecerá en estado alto, de lo contrario, si existe alguna diferencia, cambia el estado de la pata 3. Es lógico suponer que antes de activar el dispositivo, la pata 5 del CD4042 permanecerá en estado bajo para que las entradas y salidas coincidan, luego cuando se ha estacionado el vehículo, el potencial en este terminal cambiará y ahora las salidas no cambiaran por más que varíen las entradas, luego si hay movimiento cambiarán las entradas, no habrá coincidencia en el CD458 y la tensión en su pata 3 cambiará indicando que el vehículo ha sido movido. La salida del CD4585 se conecta a un flip-flop representado por un CD4098 (son dos flip-flop monoestables) encargado de fijar el tiempo que durará la alarma y que puede ser variado por intermedio del potenciómetro de 2,2MΩ conectado en pata 2. Un segundo flip-flop se encarga de generar el tiempo mediante el cual el usuario puede mover la unidad sin que se dispare la alarma. Este tiempo puede regularse por medio del potenciómetro conectado en la pata 14. Cuando se conecta la alimentación, la pata 12 del CD4098 recibe en pulso mediante la carga del capacitor de 220nF para que se dispare este segundo monoestable. Su salida resetea al primer flip-flop (pata 9 a pata 3) durante el arranque y envía una baja tensión a la pata 5 del cerrojo para que las salidas sigan a las entradas. Luego de transcurrido el tiempo de espera (que el usuario usa para acomodar al vehículo cuando activa al sistema), se liberan el primer flip-flop y el cerrojo. Si se moviera el vehículo, se dispara el primer monoestable y su salida (pata 6) envía la información a un transistor BC548 que comandará a una sirena electrónica. El tiempo de inhibición del cerrojo (alarma activada) es denotado en un panel por el encendido de un LED a través de otro BC548. Note que en el circuito eléctrico de la figura 8 se encuentra un conjunto terminal de conexiones que representa lo siguiente:


TERMINAL

FUNCION

A B C D E F G H I J

+ batería - batería interruptor interruptor LED de activado - ánodo LED de activado - cátodo + sirena - sirena LED batería - ánodo LED batería - cátodo

Como podrá apreciar se trata de un dispositivo que tiene múltiples usos, incluso puede emplearse en automóviles con óptimos resultados.

Balizas a LEDs Este es un dispositivo de seguridad indispensable para todo automovilista que ha sufrido un percance y debe detener su vehículo en cualquier vía de circulación. El circuito eléctrico se muestra en la figura 9 y la base del mismo es un integrado de múltiples aplicaciones: el CD4060 que contiene un oscilador interno y varios divisores de frecuencia. La frecuencia del oscilador es fijada por el capacitor de 330nF y por el potenciómetro de 100kΩ. La señal del oscilador se aplica al bloque contador (pata 9) a través de un resistor de 82kΩ. El circuito está diseñado para generar 16 estados diferentes por medio de las salidas 14,6,4 y 5, que serán las entradas de un integrado CD4514. Este integrado es un decodificador a sistema decimal que provee 16 salidas con una capacidad de unos 18mA cuando se lo alimenta con 10V, suficiente para el encendido de un LED. En nuestro esquema hemos utilizado dos LEDs en serie, pero nada impide que sea uno o más. En función de la cantidad de LEDs que halla en serie, será el valor que debe adoptar el resistor conectado a sus cátodos. Para dos LEDs, el valor óptimo es 100Ω. El armado de la figura que va a servir como baliza depende del usuario, recomendándose la construcción de un triángulo de señalización teniendo en cuenta que solamente una salida a la vez del decodificador permanecerá en estado alto. La tensión de alimentación puede variar entre 6V y 14V, mientras que la velocidad de variación de la secuencia pue-

de ajustarse por intermedio del potenciómetro de 100Ω conectado en pata 10 del CD4060.

Figura 9

Detector de Movimientos Bruscos Este proyecto constituye un dispositivo de seguridad importante para salvaguardar la integridad física de un conductor que por cualquier motivo debe permanecer varias horas al volante. Se trata de un equipo que detectará estados de somnolencia emitiendo un sonido fuerte y desagradable para obligar al conductor a retomar el control de la unidad en caso de que sea necesario. Para explicar el principio de funcionamiento acotemos que todo conductor que entra en estado de alta fatiga produce movimientos bruscos con su cabeza. Se utiliza un interruptor de mercurio que el conductor llevará en el bolsillo de su camisa o sujetado de alguna manera a alguna parte cercana a su cabeza. Como podemos apreciar en la figura 10 el contacto se encuentra en la entra-

da de un oscilador formado por dos compuertas de un CD4001BP. Cuando se detecta un movimiento el contacto se cierra arrancando el oscilador que generará señales rectangulares, cuya frecuencia se ajusta por medio de un pre-set de 1MΩ, mientras que el ciclo de actividad será variable por medio de otro pre-set de 50kΩ.

Figura 10


Figura 11

La salida de este oscilador se aplica a un CD4017 que a su vez recibe una habilitación desde un monoestable que fijará el tiempo durante el cual se tomarán muestras para saber si hubo un movimiento circunstancial o es debido a un estado de alta somnolencia. Dicho de otra forma, cuando se detecta un movimiento se aplica tensión a un contador CD4017 por intermedio de un oscilador monoestable. Durante el intervalo de habilitación se contarán todos los movimientos ocurridos y cuando se llegue al límite impuesto por el conductor mediante el seteo de llaves miniaturas conectadas en las salidas del CD4017, se dará el correspondiente aviso sonoro. Este aviso sonoro se activa por medio de un oscilador compuesto por dos compuertas de un CD4093. Dicho oscilador es activado cada vez que se detecta un movimiento, luego de superador un determinado valor impuesto por el conductor. Para obtener mayor rendimiento se han utilizado las otras dos compuertas del CD4093 para adaptar al circuito con el zumbador. Si el conductor va por un camino deteriorado, la cantidad de pulsos a contar durante un determinado período antes de producir la señal de alarma, deberá ser mayor. Esta cantidad de pulsos es seleccionable desde las salidas del CD4017 por intermedio de las llaves miniaturas. Note que sólo una de las salidas debe estar conectada al circuito generador de aviso. En resumen, es posible detectar pequeños movimientos dando pequeños avisos sonoros, pero si se supera una cantidad preestablecida de antemano, la alarma sonará en forma continua y el conductor deberá desactivarla.

Iluminación Automática Muchos sistemas de seguridad emplean dispositivos que permiten el encendido de luces cuando cae la noche en for-


ma automática y las desconectan luego de un tiempo de encendido. Como aplicaciones podemos mencionar: iluminación de vidrieras, iluminación de pasos obligados, simulador de presencia, etc. El circuito de la figura 11 permite el disparo de un triac capaz de alimentar lámparas de hasta 800W cuando cae la noche y pone en marcha un temporizador cuya función es la de volver a apagar dichas lámparas cuando transcurrió un cierto tiempo. La alimentación se realiza con transformador y la base de funcionamiento es un amplificador operacional en configuración de comparador de tensión. La tensión de referencia se regula por medio de un pre-set de 100kΩ conectado en pata 3 de un 741. Cuando cae la noche, varía la resistencia del LDR conectado en la pata 2 y la salida del operacional cambia de estado. El resistor de 470Ω de realimentación cumple la función de acelerar el cambio de estado. La salida del amplificador se conecta a una base de tiempo formada por dos compuertas de un CD4001BP conectadas como oscilador estable que genera señales cuya frecuencia se regula por intermedio de dos pre-set conectados en pata 4 del mencionado integrado. La salida del oscilador comanda a un transistor BC548 que permitirá el encendido de un led en forma intermitente al ritmo de la señal de entrada. De esta manera, dicho LED, de día permanece encendido y de noche titila indicando el funcionamiento del oscilador. Cabe aclarar que el hecho de tener dos pre-set de ajuste de frecuencia se debe a la necesidad de efectuar un ajuste grueso (correspondería a horas) y otro fino (representaría a los minutos). La señal de la base de tiempo se aplica a través de una compuerta, a un integrado CD4020 que funciona como contador. La pata 11 de este integrado actúa como reset e inhabilita al contador durante el día, ya que recibe el aviso desde la salida del operacional comparador. Tal como está realiza-

da la conexión, la salida del contador dará una respuesta luego de 16384 pulsos de la base de tiempo (se toma la salida Q14 del contador, luego 214 = 16384). Cuando finaliza la cuenta, se envía una señal a la compuerta IV para inhabilitarla y dejar de contar los pulsos de reloj. Obviamente cuando llega el día el AO cambia de estado, se resetea el contador y todo vuelve a las condiciones iniciales. Note que el triac se disparará cuando se sature el transistor 2N 2613. Esto ocurre cuando la compuerta III tiene en su salida un estado alto, caso que ocurre cuando es de noche ya que en ese momento la salida del AO estará en estado bajo y además mientras no llegue a completar su cuenta el CD4020 pues cuando ello suceda, la salida Q14 quedará en estado alto y el transistor dejará de conducir. Dicho de otra manera, el triac permanecerá operado de noche y mientras el temporizador no haya completado su cuenta. El LED conectado en serie con el colector del segundo transistor permanecerá encendido mientras el triac esté activado. Debe regular los pre-set para obtener el tiempo de activación requerido.

Detector de Movimientos Inteligente El circuito que proponemos permite detectar el paso de una persona a través de una barrera infrarroja y saber hacia dónde se dirige. Su uso resulta atractivo en grandes tiendas, supermercados, empresas con varios operarios, controles de calidad, seguimiento de objetos, etc. El principio de funcionamiento se basa en el uso de una barrera infrarroja compuesta por un transmisor dirigido hacia un receptor que posee varios detectores infrarrojos separados unos de otros, tal que el pasaje de una persona vaya interrumpiendo la recepción de distintos fotodiodos con lo cual se puede saber cuál es la dirección que sigue el individuo. En la figura 12 se da el diagrama en bloques del dispositivo donde se observa que hay dos canales de recepción que son comparados por medio de un proceso lógico, cuya salida detectará la dirección que sigue la persona y podrá emitir diferentes sonidos conforme con la dirección seguida si se coloca un circuito adicional. En la figura 13 se da el circuito eléctrico del transmisor

Figura 12

que alimenta a tres diodos emisores infrarrojos por medio de una corriente pulsante de gran intensidad. Dos compuertas de un CD4011 forman un oscilador estable, cuyo principio de funcionamiento ya lo conocemos, generando una señal cuya frecuencia es de alrededor de 120Hz. Este oscilador pone en marcha (cuando los pulsos están en estado alto) a un segundo oscilador de frecuencia mucho mayor (cerca de 12KHz) tal que los pulsos enviados al transistor BC548 consisten en ráfagas de 12KHz con una frecuencia de 120Hz. De esta manera, la emisión infrarroja se produce en ráfagas que son amplificadas primero por el transistor BC548 y luego por un BD139 que se encuentra en configuración darlington con el anterior. Figura 13


En la figura 14 se da el esquema eléctrico del receptor compuesto por dos canales receptores (dos fotodiodos separados convenientemente), a los que se orienta el transmisor de forma adecuada. Los canales de amplificación de la señal recibida son idénticos y están compuestos por un amplificador operacional realimentado y un transistor en configuración emisor común. Debemos hacer notar que los pre-set de realimentación regulan la ganancia de estos canales amplificadores. En colector de cada transistor se tiene la señal recibida en forma de pulsos que es integrada por la red que forman dos compuertas NOR y sus componentes asociados (en realidad estas compuertas constituyen un oscilador monoestable que se dispara con la señal recibida). La señal obtenida es rectificada y conformada luego por otra compuerta AND. La recepción de esta señal es señalizada por el encendido de sendos LEDs que se instalan a la salida de cada conformador antes de que reciban un tratamiento lógico. Así, cuando cada LED está encendido, es indicio de que se está recibiendo la señal del transmisor y nada interrumpe la barrera.

El tratamiento lógico es idéntico para ambos canales, la señal se aplica a una compuerta N OR cuya salida es aplicada a un circuito de memoria formado por dos compuertas NOR. Si efectúa un análisis verá que al interrumpirse la barrera, la salida de la última compuerta pasa al estado alto y permanece en esta posición por más que se restablezca la barrera debido al cerrojo que impone la realimentación entre la salida de la última compuerta de memoria y la entrada de la compuerta anterior. Como la salida de la celda de memoria se conecta a través de un diodo a la compuerta de memoria del otro canal, por más que ahora se interrumpa la segunda barrera, en memoria quedará la primera información ya que la última es bloqueada por la primera. A la salida de éstas últimas compuertas podemos conectar un circuito discriminador de sonido, un procesador de información o cualquier otro esquema circuital útil para nuestros propósitos. Muchas veces la instalación de un sistema de audio será suficiente para anunciar la interrupción de la barrera.

Figura 14


Detector de Intrusos en Automóviles El dispositivo que proponemos a continuación emplea un circuito integrado específico que estaba llegando a nuestro país en el momento de redactar este tema. El principio de operación del VF1010 está basado en los ultrasonidos y tiene semejanza con los usados por los murciélagos. Enviando pulsos de ultrasonidos de corta duración, los cuales pueden reflejarse en obstáculos dado su pequeña longitud de onda, el murciélago percibe los ecos y consigue formar un “patrón” de imagen del ambiente que lo rodea. En el automóvil, que es un ambiente acústico de características propias, el VF1010 produce, por medio de un transductor, pulsos de ultrasonidos de modo repetitivo, los cuales “llenan” ese ambiente y son reflejados según un patrón que depende no sólo de su forma, sino también de la disposición de los objetos en su interior. Por medio de un segundo transductor (receptor), los ecos son captados y procesados por un complejo circuito interno que los transforma en una imagen fija del interior del auto en las condiciones en que el mismo está. Esta operación de “fotografiar” el interior del auto se repite 23 veces por segundo. La invasión del vehículo produce alteraciones en el patrón de imagen que el circuito tiene registrado, lo que es suficiente para que haga la detección, enviando, entonces, un comando externo para accionamiento de los sistemas de seguridad, como por ejemplo bocina, la inhibición del encendido, envío de un pulso de radio a la distancia, etc. Es interesante observar que el análisis del patrón de imagen obtenido en el interior del vehículo es hecho con “inteligencia”. El sistema usado permite que el VF1010 diferencie una verdadera invasión del auto de otras alteraciones que pueden ocurrir de modo natural en el patrón de imagen del interior del vehículo, como variaciones de temperatura o la presencia de un objeto inmóvil en un asiento o en otro lugar del auto, que en otras alteraciones que puede ocurrir de modo natural en el patrón de imagen del interior del vehículo, como variaciones de temperatura o la presencia de un objeto inmóvil en un asiento o en otro lugar del auto, que en otras condiciones podrán ser confundidos con un intruso. En fin, el circuito se “adapta” al patrón de imagen creado en el interior del auto cuando la alarma es activada y dispara si hubiera alteración de ese patrón.

Cómo Funciona el VF1010: El VF1010 es un detector sonoro de intrusos, que es diferente de los tipos ultrasónicos que disparan por la interrupción de un haz de ultrasonido emitido en dirección a un receptor.

Según vimos, en el sistema sonar el ambiente es llenado por la emisión ultrasónica y son detectadas las variaciones de un patrón de eco. En el caso del VF1010, la empresa VSI - Vértice Sistemas Integrados, desarrolló un circuito integrado dedicado de bajísimo consumo y que exige poquísimos componentes externos para elaborar este sistema de detector de intrusos. La versatilidad del circuito permite que incluso se lo use en otras aplicaciones que, analizando el principio de funcionamiento del circuito básico, los lectores podrán desarrollar. Entre las mismas destacamos: • Detección de intrusos en pequeños ambientes (hall de entrada, pequeños comercios, etc.); • Detección de intrusos en vidrieras y lugares de exposición de objetos; • Accionamiento de trampas para captura de pequeños animales (en investigaciones científicas). El VF1010 genera trenes de pulsos de 40KHz que son aplicados a transductores piezoeléctricos instalados en el interior de los vehículos. Las señales reflejadas son captadas por un segundo transductor y procesadas en el mismo circuito integrado. Estas señales son digitalizadas y procesadas por un DSP. Las señales obtenidas del DSP son llevadas a un discriminador que puede diferenciar las variaciones en el patrón de imagen del interior del vehículo, diferenciándolo de alteraciones naturales provocadas por el cambio de temperatura, humedad, etc. Una característica importante de este componente es que es autoadaptativo, o sea no necesita ningún ajuste. Cuando el sistema es colocado en el vehículo, forma el patrón interno de este vehículo al ser conectado y para a reconocer variaciones del mismo, sin necesidad de ajuste. Este hecho es extremadamente importante en términos de instalación, pues se sabe que el gran problema que encuentran los equipos para automotores es, justamente, dificultad de obtener una mano de obra competente para su correcta instalación. La realización de cualquier tipo de ajuste en un sistema es una verdadera catástrofe. Y no es necesario decir que si un equipo es mal instalado y no funciona bien, la culpa, en la mayoría de los casos, no va a caer sobre el instalador, sino sobre el fabricante. Entre los recursos que podemos destacar en el VF1010 tenemos los siguientes: • N iveles programados de sensibilidad. • Autoadaptación al interior de diferentes tipos de vehículos. • Diferencia al intruso de las variaciones naturales de las condiciones internas del vehículo causadas por la temperatura y humedad. • Posee una sensibilidad muy grande a los intrusos.


• Es inmune a las alarmas falsas. • Salida doble. • Posee detector de saturación. • Es compatible con transductores cerámicos comunes de 40KHz. • No precisa ajustes en la fábrica o en la instalación. • Opera en la banda de temperaturas de -40 a +85ºC. • Necesita pocos componentes externos. En la figura 15 vemos un diagrama en bloques del VF1010. El VF1010 viene en cubiertas DIP de 20 pines o SOIC de 20 pines. En la figura 16 tenemos la identificación de los terminales, así como su función. La descripción de los pines se da a continuación: • Pin 1 - TX1 - Salida 1 del generador de Bursa de 40KHz. • Pin 2 - OSCIN - entrada del resonador cerámico o cristal. • Pin 3 - OSCOUT - conexión del resonador cerámico o cristal, no siendo usada si el Cloe fuera externo. • Pin 4 - COSC - salida del capacitor del oscilador. Debe ser usada si el oscilador fuera del tipo RC. • Pin 5 - VCAP - conexión del capacitor del filtro pasaba jos del detector de cubierta. • Pin 6 - AGND - tierra analógico. • Pin 7 - AVDD - tensión analógica de alimentación. • Pin 8 - RX - entrada del eco ultrasónico. • Pin 9 - SEL40K - selección del tipo de Cloe a usar - en el nivel 1 selecciona el clock de 40KHz; en el nivel 0 seleccioFigura 16 na clock de 400KHz.

Figura 15


• Pin 10 - ALEN - habilitación de la entrada de alarma (cuando en el nivel 0 las salidas ALARM, WARN y LED son deshabilitadas). • Pin 11 - SENSO - selección de sensibilidad - bit menos significativo. • Pin 12 - SENS1 - selección de sensibilidad - bit más significativo. • Pin 13 - STDSNS - banda de selección de sensibilidades. En el nivel 1 para aplicaciones en automotores y en el nivel 0 reservado para otras aplicaciones. • Pin 14 - TP - pin de prueba - este pin puede ser dejado con conexión o sin conexión al Vdd para operación normal. • Pin 15 - VDD - alimentación digital de 5V. • Pin 16 - GND - tierra digital. • Pin 17 - LED - activa en el nivel bajo, excitando la salida para un LED (drenado abierto). • Pin 18 - WARN - activa en el nivel bajo, sirviendo como salida auxiliar de alarma. • Pin 19 - ALARM - activa en el nivel bajo, accionando la alarma principal (drenado abierto). • Pin 20 - TX2 - salida del generador de Burst de 40KHz - salida 2.

Los máximos absolutos del VF1010 son los siguientes: Condiciones: a) Todas las tensiones en relación a GND b) AVDD conectado al VDD c) AGND conectado al GND * Tensión de alimentación .....................7V * Tensión de entrada ............................0,3 a VDD+0,3V * Tensión en el pin................................0,3 a VDD+0,3V * Disipación .......................................500mW * Banda de temperatura de operación .........40 a +85ºC * Banda de temperatura de almacenamiento ......65 a +150ºC

Condiciones de Operación Recomendadas PARÁMETRO Tensión de alimentación Banda de temp. De operación Frecuencia de clock (SEL40k=1) Frecuencia de clock (SEL40=0) Pico de tensión c.a. en la entrada

SÍMBOLO

MÍN

TÍP

MÁX

UNI.

VDD To Fck Fck Rx Vin

4,5 -40 39 390 0,25

5,0 25 40 400 1,0

5,5 85 41 410 5,0

V ºC kHz kHz mV

Las características eléctricas son las dadas en la tabla 1

Tabla 1 PARÁMETRO

SIMBOLO MÍN

TÍP

MÁX

UNIDAD

Tensión de entrada nivel bajo Tensión de entrada nivel alto Umbral bajo-alto Umbral alto-bajo Histéresis Corriente de entrada nivel bajo

vil vih Vt+ VtVh Iit

3.5 0.6 -1

3.0 1.9 -

1.5 -

V V V V V µA

Corriente de entrada nivel alto

Iih

-

-

1

µA

Resistencia de entrada Tensión salida nivel bajo

Rin Vol

4.0 -

50 0.5 1.0

0.5 0.5 0.5 10 1.0 1.6

kΩ V V V V µA mA mA

Tensión salida nivel alto Voh Corriente de salida alta impedancia Ioz Corriente total de alimentación Idd

Aplicación Práctica En la figura 17 tenemos un circuito de aplicación para este componente, quedando los dispositivos externos a ser accionados por cuenta del proyectista, que puede elegirlos de la manera que mejor satisfaga sus necesidades. Las recomendaciones en cuanto a los valores y tipos de los componentes usados en este proyecto son: a) CR1 puede ser un resonador cerámico de 400KHz como, por ejemplo, los siguientes tipos: Kyocera KBR400B, Murata CSB400P o CSB400J. El consumo de las unidades afectadas por los capacitores C1 y C2, que deben ser los menores posibles, son comprometer, sin embargo, a oscilación del circuito. Valores alrededor de 100pf son los recomendados. Es posible generar la señal de clock de otras formas (en la di-

CONDICIONES pines 2,9,11,12,13 pines 2,9,11,12,13 pin 10(Schmitt Trigger entrada) pin 10(Schmitt Trigger entrada) pin 10 pin 2,9,10,11,12,13 (VDD = GND) pines 2,9,10,11,12,13 (VDD = 5V) pin 8 pin1,2 Iof = 3mA pines 18,19 Iof = 4mA pin 17 Iof = 12mA pines 1, 20 Ioh =-3mA pines 17,18,19 Vo = 5V SEL40K = 1, CRISTAL SEL40K = 0, resonador de cristal C1 = C2 = 100pF

ficultad de obtener el resonador, o incluso, por problemas de costo industrial). Estas maneras son: - Por medio de un clock externo CMOS de señal cuadrada, operando en 400KHz. La señal es aplicada en la entrada OSCIN. - Utilizando un cristal de 40KHz entre los pines OSCIN Y OSCOUT, lo que posibilita, inclusive, una inicialización del VF1010 más rápida. - Puede usarse un oscilador RC con la configuración mostrada en la figura 18, bastando esto para contar con dos resistores y un capacitor externo. Los valores de estos componentes, sin embargo, deben ser seleccionados para obtener la frecuencia de 400KHz. El fabricante, no obstante, con esta modalidad de clock no garantiza la cobertura total de las características indicadas en la introducción del artículo.


b) TX y RX son los transductores para la transmisión y recepción de las señales ultrasónicas, existiendo diversas posibilidades de uso de componentes comunes en el mercado. Entre los tipos indicados tenemos los siguientes pares de transmisor/ receptor para 40KHz: Murata:

MA40A5R/ MA40A5S MA40B5R/ MA40B5S MA40S2R/ MA40S2S

Panasonic:

EFR-RSB40K/ EFR-OSB40K EFR-RHB40K/ EFR-OHB4OK

Los resistores en serie con el transductor transmisor tienen por finalidad evitar un exceso de corriente en el CI en la libre oscilación del componente. En un sistema de cobertura mayor pueden utilizarse diversos pares de transductores, cada cual conectado a un CI, fi jándose sólo un CI, para ser la unidad master. Como la señal captada por el receptor es muy débil, del orden de 1mV, es importante evitar que se produzcan disturbios de funcionamiento por la captación de EMI (Interferencia Electromagnética).

Esto se consigue mediante el uso de cables cortos y blindados. c) Los capacitares C4 y C5 tienen por finalidad el desacoplamiento de las fuentes digital y analógica, y deben ser conectados tan próximos como sea posible de los terminales correspondientes del integrado. d) El capacitor C3 pertenece al filtro del detector de envoltura. El mejor valor depende de la aplicación, pero está típicamente entre 220pf y 470pf. Valores menores aumentan la sensibilidad, pero deben ser usados con precaución. e) En las entradas SENS y SENS 1 es posible programar la sensibilidad por los niveles lógicos según la siguiente tabla:

SENS1

SENS0

SENSIBILIDAD

0 0 1 1

0 1 0 1

baja media-baja media-alta alta

La elección depende de diversos factores, como el modelo de auto y la posición de los sensores. Se recomienda que esta elección sea hecha por el fabricante y no por el usuario.

Figura 17


f) La entrada ALEN normalmente es conectada al Vdd. Sin embargo, la misma puede ser conectada al interruptor de la luz de cortesía de modo de deshabilitar la alarma en la salida y entrada de pasajeros. Para eso, es necesario que haya una temporización. Está dada por T= 0,92 . R3 . C6, conectados según muestra la figura 19. Un jumper en este punto también permite la desactivación del detector por cualquier motivo (reparación en el vehículo, por ejemplo). g) El circuito posee una rutina de auto-test que demora aproximadamente 1 segundo. Durante este intervalo de tiempo las salidas WARN, ALARM y LED deben ser ignoradas. Si todo estuviera en orden, el LED pasará a guiñar periódicamente, según el gráfico de la figura 20. En caso contrario, el LED enciende (la salida LED va al nivel bajo) por 4 ó 5 segundos de modo de alterar al usuario, y la salida WARN va al nivel bajo. En el segundo período de ayto-test, la salida LED no es deshabilitada por ALEN =0. h) El LED es opcional, proporcionando la indicación visual del auto-test y la operación de la alarma. En ausencia de cualquier evento, el LED guiñará periódicamente después del auto-test. Si ocurre una intrusión, el LED quedará encendido por 980 ms y las salidas ALARM y WARN irán al nivel bajo durante por lo menos 200 ms. En la figura 21 tenemos la representación de lo que ocurre. i) Existen algunos casos de perturbaciones que pueden producirse y provocar alteraciones en las salidas WARN y ALARM. Estas perturbaciones son: • Intrusión débil - las etapas iniciales de una intrusión o en una intrusión no crítica.

• Bloqueo - acto de eliminar el acoplamiento entre los transductores, tanto bloqueando por lo menos uno de ellos como cortando los cables. • Saturación - acto de aplicar extremadamente una señal ultrasónica intensa de modo de saturar el transductor de recepción. En estas condiciones los siguientes serán los niveles en las diversas salidas en términos de pulsos:

LED

ALARM WARN CONDICIONES

Estrecho Estrecho Largo Largo Estrecho

1 1 0 0 0

1 0 0 1 1

sin perturbación intrusión débil intrusión saturación bloqueo

Figura 18

Figura 19

Figura 20


Figura 21

El nivel 1 en las salidas ALARM y WARN significa ausencia de pulsos. El ancho de los pulsos está indicado en las características eléctricas.

Circuitos Opcionales En la figura 22 tenemos diversos tipos de circuitos opcionales que pueden ser agregados al circuito básico. El primero (a) consiste en un reductor que permite obtener 5V para la alarma, en condiciones de bajo consumo. En (b) tenemos un sistema que deshabilita la alarma por la luz de cortesía, dando una temporización de aproximadamente 6 segundos. En (c) tenemos un preamplificador para el caso de niveles de señales bajas con una ganancia de 10dB. El circuito mostrado en (d) es interesante para alarma, con excitación de 12V. Un Match con el circuito integrado SDA555 se muestra en la figura (d). Finalmente en (e) tenemos un circuito que permite el monitoreo de la señal VCAP que corresponde a la forma de onda del eco.

Optimizando un Proyecto VSI - Vértice Sistemas Integrados - que creó el VF1010, tiene algunas recomendaciones que permiten optimizar el proyecto de una alarma de intrusión en vehículo. a) Diversas son las posibilidades de localización de los sensores. Para una protección que incluya las ventanas, se recomienda su fijación en las columnas. Un sensor debe quedar ligeramente vuelto hacia la parte de atrás del vehículo y otro hacia delante. Los sensores no deben, de modo alguno, quedar “mirándose” uno al otro. Las señales ultrasónicas emitidas por uno deben recorrer el máximo posible del ambiente del auto antes de volver al otro (receptor). b) Evite que las señales ultrasónicas tengan que recorres regiones sujetas a variaciones de temperatura muy grande, como por ejemplo el panel, o bien superficies que sean poco reflectoras para señales acústicas, como los asientos o superficies acolchadas.


c) Asegúrese que el nivel de señal en el transductor de reopción esté dentro de lo recomendado por el fabricante, o sea, entre 0,25 y 5mV. Si es necesario, puede utilizarse un preamplificador o un atenuador. d) Es normal que pequeñas alteraciones de posición de los transductores provoquen alteraciones acentuadas en el patrón de señal captada. Lo ideal para la instalación es buscar una señal adecuada, monitoreando la salida VCAP. Esta salida es de alta impedancia, debiendo usarse un buffer con resistencia de entrada mayor que 100MΩ y capacitancia de entrada menor que 10pF. Las mayores amplitudes en la señal en VCAP resulta con mejor sensibilidad. Se recomienda obtener picos de 3,2V y valles de 1,8V para el mejor desempeño. e) El valor de C3 depende de la sensibilidad utilizada. En la tabla a continuación tenemos las combinaciones de valores que pueden ser usadas en la práctica: C3----->

470 pf

390 pF

X

X X

330 pF

270 pF

220 pF

X X

X

SENS1/ SENS0

1/ 1 1/ 0 0/ 1 0/ 0

X X

f) Evite proyectar una alarma con sensibilidad excesiva, ya que bajo condiciones extremas puede ocurrir el disparo errático. Existe un compromiso entre la sensibilidad y la inmunidad al disparo errático, que debe ser observado. g) En condiciones normales puede haber diferencias de sensibilidad de un vehículo a otro, pero en un proyecto cuidadoso la necesidad de ajuste no existirá. Esta diferencia entre vehículos no puede ser usada como pretexto para seguir ajustes por parte del instalador.

Inmunidades El principio de operación del VF1010 lo vuelve inmune a una gran cantidades de sucesos que pueden causar el disparo errático de alarmas comunes. Entre ellos, destacamos:

• Ruido ultrasónico externo, causado por máquinas en funcionamiento, pasaje de aviones, etc. • Golpe de objetos contra las ventanillas. • Balanceo del vehículo. • Vibraciones. • Variaciones extremas de temperatura. Es importante observar que la actuación correcta de la alarma ocurre cuando las ventanillas están cerradas y los ob jetos dejados en el interior del auto no pueden ser sometidos a movimientos. Un objeto suelto en el interior del auto al caer o sufrir un desplazamiento en su posición, por alguien que balancea el vehículo inadvertidamente, o bien por otro motivo, puede causar el disparo del sistema.

La presencia de insectos de dimensiones razonables pueden también ocasionar el disparo de la alarma, pero, en este caso, el disparo sólo se producirá si el insecto está cerca de los sensores. Un problema que afecta a todos los dispositivos electrónicos usados en automóviles es la EMI (Interferencia Electromagnética). Si bien el circuito integrado tiene una buena inmunidad, se deben tomar las precauciones para blindar la alarma. Son indispensables blindajes en los cables de los sensores. Culminamos de esta manera con la presentación de circuitos y sistemas que podrá poner en práctica de acuerdo a sus necesidades. ********** Figura 22


N

o caben dudas que con PICAXE, realizar diseños de circuitos electrónicos es más sencillo... en este capitulo describimos el funcionamiento de una alarma de 3 zonas de entrada y dos zonas de activación, pero lo más importante es que todos los parámetros pueden ser reprogramados a voluntad del técnico y/ o del usuario. Una de las zonas es de disparo demorado, para que le dé la oportunidad al usuario de desconectar la alarma cuando está ingresando a la propiedad, las otras dos zonas son de disparo instantáneo, lo que implica que una vez detectada una interrupción, las salidas cambian de estado de inmediato. En cuanto a las salidas, una de ellas es de activación continua, de modo que una vez disparada la alarma, sólo se desactivará esa salida si se desconecta la central y la otra salida es temporizada, es decir, una sirena sonará durante 3 minutos y luego se apagará, quedando el sistema en “alerta” por si se produce una nueva interrupción en alguna de esas zonas, en cuyo caso la salida volverá a activarse. Y eso no es todo... el sistema detectará la posibilidad de fallos en algún sensor de alguna de las tres zonas y si esto ocurre, la deshabilitará para que no haya disparos erráticos del sistema, quedando las otras dos zonas en estado normal para detectar la presencia de intrusos. Proponemos el armado de una central de alarma multipropósito que puede utilizarse junto con otros bloques funcionales para realizar sistemas de seguridad inteligentes, cuyo desempeño dependan del ingenio y la habilidad del técnico. La central basa su funcionamiento en un microcontrolador PICAXE-08. Figura 1


Como somos conscientes de que muchos lectores aún no han realizado proyectos con microcontroladores PICAXE, en primer lugar describiremos el funcionamiento de una alarma multiuso que fue presentada en el tomo 7 de la colección Club Saber Electrónica (figura 1), destinado íntegramente a explicar el funcionamiento y programación de los microcontroladores PICAXE de 8, 18 y 28 terminales, brindando varios ejemplos prácticos.

Alarma Multipropósito con PICAXE para Aprendizaje Hoy en día, casi todos los edificios modernos tienen algún tipo de alarma. Por ejemplo, un sistema contra incendios puede tener una serie de detectores de humo para actuar a tiempo, si se observa el humo de un incendio. Sin embargo, muchos sistemas de alarmas son también sistemas de seguridad, por ejemplo el sistema de alarma de una plataforma de perforación puede monitorear la temperatura y presión del petróleo crudo a medida que es extraído y puede, automáticamente, apagar el sistema si se detecta una falla. Esto favorece a la seguridad, tanto de los trabajadores como del medio ambiente alrededor de la plataforma. Todos estos sistemas están compuestos por dispositivos de entrada y salida. A menudo estos dispositivos están conectados a un microcontrolador, el cual interpreta la información suministrada por los sensores y luego enciende o apaga las salidas en el momento correcto. En el caso de un sistema de alarma contra incendios, las entradas podrían ser los sensores de humo y el teclado numérico del frente del panel de control. Los dispositivos de salida serían la pantalla del panel de control, la sirena externa y luces estroboscópicas. El microcontrolador es el “cerebro” del sistema. El “diagrama de bloques” utiliza un PICAXE-08 (figura 2). La traducción de las palabras que empleamos es: Input = entrada Process = procedimiento

Figura 2 6 0 CLU B SABER ELECTRO N ICA

Output = salida Smoke = detector de humo Strobe = luz estroboscópica Keypad = teclado numérico Siren = sirena Microcontroller = microcontrolador LCD = pantalla o display LCD El esquema electrónico del sistema de alarma para prácticas y aprendizaje se muestra en la figura 3. El detector de humo y el teclado numérico proveen información al microcontrolador; por lo tanto se les conoce como “entradas”. Luego, el microcontrolador “decide” cómo reaccionar y puede, en determinados casos, operar algunas de las salidas, por ejemplo encender la sirena y la luz estroboscópica o mostrar un mensaje en la pantalla de cristal líquido (LCD). Diseñar y construir un sistema de alarma puede resultar muy fácil si Ud. sabe perfectamente qué es lo que quiere que haga el circuito. La alarma debe programarse de manera que reaccione a las entradas y a las señales de los sensores. Las especificaciones del diseño son: 1. El diseño utilizará un microcontrolador PICAXE-08 como su cerebro. 2. El diseño incluirá una luz indicadora LED, un zumbador para generar ruidos y una alarma que podría ser una sirena o un motor. 3. El diseño será capaz también, de reaccionar a señales de sensores analógicos tales como sensores de luz. Esta alarma puede servir para cualquier propósito que usted elija. A continuación se mencionan algunos ejemplos: 1) Una alarma contra incendios. Se utiliza un sensor de luz para detectar humo. Al detectar humo se activa una sirena. 2) Una alarma contra robos. Al activar el cable de una trampa se activa una luz estroboscópica. Sin embargo, duran-

cuito impreso diseñado para utilizarse con el microcontrolador PICAXE-08. Esto permite reprogramar al microcontrolador PICAXE sin sacar el chip del circuito impreso - ¡Simplemente conecte el cable cada vez que desee descargar un nuevo programa! ¿Cómo era eso de la salida 0 y la programa ción del micro?

Figura 3 te el día la alarma es desactivada por un sensor de luz. 3) La caja fuerte de un banco. Al activar el interruptor de una alarma de “pánico”, un cerrojo solenoide electrónico cierra la caja fuerte del banco. 4) Una alarma para monitorear la recámara de un bebé. Cuando no se detectan movimientos o sonidos se activa un timbre de advertencia.

Algunos Conceptos para Recordar ¿Cómo se escriben los prog rama s?

Los programas se dibujan como organigramas o se escriben como listados de comandos BASIC. Programar en BASIC es fácil, en esta edición ya hemos dado varios ejemplos y continuaremos haciéndolo. ¿Cómo se transfiere el programa al microcontrolador?

El microcontrolador PICAXE-08 se programa conectando un cable desde el puerto serie de la computadora a un conector en el circuito impreso (PCB) a un lado del microcontrolador. Este conector (el cual se parece a los conectores de audífonos utilizados en los reproductores portátiles de CD) se encaja a dos patas del microcontrolador y a la conexión de 0V desde la batería. Esto permite que la PC y el microcontrolador “hablen” para permitir la descarga de un nuevo programa en la memoria del microcontrolador. El conector y el circuito de interface se incluyen en todo cir-

En el sistema PICAXE-08 la pata 7 tiene dos funciones, cuando se está “ejecutando” un programa, la pata se denomina salida 0 y puede controlar salidas tales como LEDs y motores. En cambio, cuando se está descargando un programa, la misma pata actúa como pin de salida serie de datos, comunicándose con la PC. Por lo tanto, si durante esta operación también tiene conectada a la pata una salida tal como un LED, se percatará que el mismo se encenderá y apagará continuamente mientras se descarga el programa. Nota: La mayor parte de las computadoras modernas tienen dos puertos serie, usualmente denominados COM1 y COM2. El software Editor de Programación, utilizado para crear los programas, debe configurarse con el puerto serie correcto – seleccione Ver -> Opciones -> Puerto Serie para elegir el puerto serie correcto en su máquina. Si usted está utilizando una nueva PC portátil, puede que ésta sólo tenga un conector del tipo USB. En este caso para poder utilizar el Sistema PICAXE deberá comprar un adaptador USB a serie.

Prueba de Funcionamiento del Transistor En ediciones anteriores vimos cómo se prueban algunos componentes por medio del sistema PICAXE. Aprovechando que la alarma posee un transistor, veremos cómo se lo puede probar. Un transistor es un componente electrónico que controla el flujo de corriente en un circuito. El transistor actúa como un “interruptor electrónico” de manera que una pequeña corriente de “emisor” pueda controlar a una gran corriente. Esto permite que dispositivos de poca corriente, como el microcontrolador, controlen dispositivos de grandes corrientes (como motores). Los transistores se utilizan en radios, en juguetes electróni-


cos y en casi todos los dispositivos electrónicos. Los motores pueden generar “ruido eléctrico” cuando están funcionando. Esto ocurre debido a que los imanes y las bobinas eléctricas, que están dentro del motor, generan señales eléctricas a medida que el motor rota. Estas señales (ruido eléctrico) pueden afectar la operación del microcontrolador. Algunos motores, como los motores solares, producen muy poco ruido mientras que otros producen mucho ruido. Para evitar que el ruido eléctrico afecte al circuito del microcontrolador, se debe instalar siempre un condensador de 220nF entre los terminales del motor antes de utilizarlo. Adicionalmente, se debe conectar un diodo (por ejemplo un diodo 1N 4001) a un lado del motor. Este se utiliza para prevenir daños al transistor cuando el motor comienza a desacelerarse luego de haber apagado el transistor (por un corto período de tiempo (mientras se desacelera y finalmente se detiene) el motor actúa como un dínamo y genera corriente eléctrica). Al conectar el diodo asegúrese que la “banda” esté conectada en el sentido correcto. Output device = dispositivo de salida Otra buena idea es conectar un condensador electrolítico de 100µF a través del suministro de las baterías, para ayudar a suprimir el ruido eléctrico. Para probar un transistor con el sistema PICAXE, se puede conectar un timbre como dispositivo de salida. La base del transistor recibirá una señal desde la salida 4 (pata 3) del microcontrolador.

Después de conectar el timbre lo podemos probar utilizando un simple programa, como el que se muestra a continuación:

main: high 4 wait 1 low 4 wait 1 goto main 6 2 CLU B SABER ELECTRO N ICA

Este programa enciende y apaga cada segundo, el timbre conectado al pin de salida 4. Para descargar el programa, siga los pasos que hemos explicado en varias oportunidades a lo largo de este texto, empleando cualquiera de los circuitos (entrenador para PICAXE08, mascota o la alarma que estamos describiendo y cuyo circuito daremos más adelante). Si el timbre no funciona verifique que: 1) el diodo esté conectado en el sentido correcto 2) se estén utilizando las resistencias correctas 3) el transistor esté conectado en el sentido correcto 4) el cable rojo del timbre esté conectado en el sentido correcto 5) se esté utilizando el número de pin de salida correcto en el programa 6) todas las uniones estén bien soldadas Entre los dispositivos de salida que se pueden conectar mediante un transistor están los timbres, motores, solenoides, sirenas y luces estroboscópicas. Sin embargo, algunos dispositivos puede que requieran transistores de alta potencia. En estos casos se puede utilizar el transistor Darlington BCX38B en vez del transistor estándar BC548B. Según podemos observar en la figura 3, el proyecto de alarma utiliza un microcontrolador PICAXE-08, un LED y un zumbador como dispositivos de retroalimentación, y un dispositivo de salida adicional elegido por el usuario (sirena o luz estroboscópica). Este proyecto también puede reaccionar a señales de sensores digitales y/ o analógicos (por ejemplo a fotorresistencias). Del circuito de la alarma debemos hacer las siguientes observaciones: Salida de la pata 7: el pin0 está conectado al LED. Salida de la pata 5: el pin2 está conectado al zumbador. Salida de la pata 3: el pin4 controla a los dispositivos de salida. Entrada de la pata 6: el pin1 está conectado a la fotorresistencia. Entrada de la pata 4: el pin3 está conectado al interruptor de botón de presión.

¡Recuerde no confundir el número de pata del chip con el número de pin de salida/ entrada! La lista de materiales para la construcción de la alarma es la siguiente: R1 y R2: resistencias de 10kΩ (marrón negro naranja dorado)

R3: resistencia de 22kΩ (rojo rojo naranja dorado) R4 : resistencia de 330Ω (naranja naranja marrón dorado) R5 y R6: resistencia de 1kΩ (marrón negro rojo dorado) LED1 : LEDs rojos de 5 mm TR1: transistor BC548B D1: diodo 1N4001 C1: Electrolítico de 100uF IC1: conector de 8 pines para circuito integrado PX: microcontrolador PICAXE-08 CT1: conector de descarga PICAXE de 3.5 mm BT1: conector de batería BT1: caja de baterías de 4.5V (3 x AA) PCB: tablero o placa de circuito impreso La empresa Revolution Education ofrece la placa de circuito impreso, fabricada especialmente con una película resistente a la soldadura, para hacer el proceso de soldadura más sencillo. Esta película es la cubierta verde que cubre las pistas de manera que la soldadura no se pegue a las mismas. Para una construcción correcta, el PCB se debe ensamblar y soldar muy cuidadosamente. En la figura 4 se reproduce el diseño de la placa de circuito impreso. Una vez armado el circuito realice las siguientes verificaciones:

Paso 1 – Verifique las uniones soldadas. Verifique que todas las uniones estén conectadas tanto al terminal como al cable, y que el cable esté sujeto firmemente. También verifique que la soldadura no haga accidentalmente puentes entre terminales adyacentes. Esto es mucho más probable en el LED y en el zumbador. En el conector estéreo, los terminales cuadrados a cada lado pueden unirse sin ninguna consecuencia, ya que de todas formas están unidos por una pista en el tablero. Sin embargo, éstos no deben unirse al agujero redondo central.

Paso 2 – Verifique los componentes. 1) Verifique que el cable negro de la batería esté en el agu jero marcado 0V y que el cable rojo esté en el agujero marcado V+. 2) Verifique que el chip PICAXE-08 esté insertado correctamente en el conector, con la muesca (que muestra el pin1) apuntando hacia el conector estéreo. 3) Verifique que el lado plano del LED esté conectado al agujero correcto del PCB. 4) Asegúrese de no haber olvidado unir, mediante un alambre, los agujeros marcados PX en el extremo inferior izquierdo del tablero.

5) Asegúrese de pegar el lado de bronce del zumbador al tablero con cinta adhesiva de doble contacto. 6) Verifique que el conector esté soldado correctamente, incluyendo el terminal cuadrado central, el cual a menudo, es olvidado por equivocación.

Paso 3 – Conecte la batería. Verifique que las 3 pilas AA estén colocadas correctamente dentro de la caja de baterías. Conecte la caja de baterías al cable de baterías y ponga su dedo sobre el microcontrolador PICAXE. Si comienza a calentarse desconecte la batería inmediatamente, ya que debe haber algún problema (lo más seguro es que el chip o los cables de la batería estén conectados en sentido inverso).

Paso 4 – Descargue un programa para probar el LED 0 Conecte el cable a su computadora y al conector PICAXE en el PCB. Vea que el conector del cable quede completamente dentro del conector del PCB. Asegúrese que el software esté en el modo PICAXE-08 y que haya elegido el puerto serie correcto. Escriba y descargue el siguiente programa (figura 5):

main: high 0 wait 1 low 0 wait 1 goto main El LED debe titilar a medida que se descarga el programa. Al terminar la descarga el LED deberá encenderse y apagarse cada segundo. Si el LED no hace esto verifique que esté conectado correctamente y que las resistencias de 330 Ω estén en la posición correcta en el PCB. Si el programa no se descarga verifique que la resistencia de 22kΩ, la de 10kΩ y el conector IC estén soldados correctamente. Utilice un voltímetro para verificar si hay 4.5V entre las patas superiores (1 y 8) del microcontrolador. Verifique que el cable esté firmemente conectado al conector y que dentro del software se haya elegido el puerto serie correcto.

Paso 5 – Pruebe la salida. Conecte un dispositivo de salida (por ejemplo un timbre) a los cables de salida y luego escriba y descargue el siguiente programa (figura 6):

main: high 4 CLUB SA BER ELECTRO N ICA 6 3

wait 1 low 4 wait 1 g o t o main

Paso 7 - Pruebe el Interruptor Conecte un interruptor a la entrada digital. Escriba y descargue el siguiente programa (figura 8): main: if input3 is on then flash goto main flash:

El timbre deberá sonar cada segundo. Si no lo hace, verifique que los cables del transistor, del diodo y del timbre estén conectados en la dirección correcta.

Paso 6 – Pruebe el zumbador

Figura 4

Escriba y descargue el siguiente programa: main: sound 2, (65,100) sound 2, (78, 100) sound 2, (88, 100) sound 2, (119, 100) goto main

El zumbador debe emitir 4 sonidos diferentes. Si no hace esto asegúrese que los alambres estén soldados correctamente, que el lado de bronce esté firmemente pegado al PCB con una cinta adhesiva de doble contacto (no trabajará si está flojo) y que los terminales sobre las letras PX estén debidamente unidos mediante un alambre soldado.


high 0 wait2 low 0 goto main

'hacer una etiqueta l amada “main” 'salta a flashsi la entrada está encendida 'sino regresar a inicio ' hacer una etiqueta l amada “flash” ' encender salida 0 ' esperar 2 segundos ' apagar salida 0 ' regresar al inicio

El LED de la salida 0 deberá encenderse cada vez que se presione el interruptor. Si no lo hace verifique que el interruptor y que las resistencias de 10k Ω estén soldadas correctamente.

Paso 8 – Pruebe la Fotorresistencia Conecte una fotorresistencia a la entrada analógica. Escriba y descargue el siguiente programa (figura 9):

main: readadc 1,b1 if b1 > 100 then do4 if b1 > 50 then do0 low 0 low 4 goto main do4: high 4 low 0 goto main do0: high 0 low 4 goto main Ambos LEDs deberán encenderse en momentos distintos cuando usted cubre y descubre la fotorresistencia con su mano (de manera que incidan sobre la fotorresistencia distintos niveles de luz). Si esto no ocurre verifique que la fotorresistencia y la resistencia de 1kΩ estén soldadas correctamente.

Figura 5

¡Si ha ejecutado todas estas pruebas correctamente lo felicitamos ya que ha construido y ensamblado correctamente su alarma! ¡Ahora es el momento de desarrollar y probar sus propios programas para operar su sistema de alarma!

Ideas de Programación Ahora que ha ensamblado y probado su alarma, es el momento de desarrollar su propio programa. Este puede hacer que la alarma reaccione de diferentes maneras a los sensores analógicos y digitales. Veremos ahora dos ejemplos de programas. Estos están diseñados para darle un punto de partida para la creación de su programa. Usted puede modificarlos o comenzar a hacer un programa comFigura 6 pletamente nuevo si así lo prefiere.

` apagar LED y verificar nuevamente el estado ` de los sensores low 0 readadc 1,b1 ` emitir un sonido si el valor analógico es bajo if b1 < 80 then beep ` si el interruptor es presionado ir a alarm if pin3 = 1 then alarm ` hacer una pausa pause 500 goto main

Programa 1 Este programa de uso general contiene un bucle principal el cual enciende y apaga el LED, y también verifica el estado del sensor analógico (fotorresistencia) y de la entrada digital (interruptor). Cuando se presiona el interruptor suena una alarma por dos segundos. Si la fotorresistencia se cubre, el zumbador emitirá un “pip” de advertencia hasta que el nivel de luz vuelva a subir.

` ***** emitir sonido *****

Figura 8

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Programa 1 ` ***** bucle principal *****

Figura 7

` enciende y apaga el LED ` y verifica el estado de los sensores beep: main: ` encender LED y leer el valor de luz high 0 readadc 1,b1

` emitir un sonido si el valor analógico es bajo if b1 < 80 then beep ` si el interruptor es presionado ir a alarm if pin3 = 1 then alarm ` hacer una pausa pause 500

sound 2,(120,50,80,50,120,50) pause 200 goto main

` ***** encender alarma ***** alarm: high 4 pause 2000 low 4 goto main ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Programa 2 CLUB SA BER ELECTRO N ICA 6 5

Este programa está diseñado como si fuera un sistema de alarma contra incendios. En el mismo, la alarma se activa una vez que se detecta humo sobre el sensor de luz (cuando el sensor de luz indica un valor de luz menor de lo normal). Una vez que la alarma se ha activado, la misma se mantiene encendida y sólo es posible apagarla desconectando la alimentación del sistema. La entrada digital se utiliza como dispositivo antivandalismo. Mientras la caja de la alarma esté cerrada, el interruptor se mantendrá encendido (ésta es la condición normal). Si se abre la caja, el interruptor se abrirá y activará la alarma del zumbador hasta que la caja vuelva a cerrarse.

` que el interruptor vuelva a cerrarse***** tamper: high 0 sound 2, (120,100) if pin3 = 1 then main goto tamper ` ***** alarma encendida eternamente ***** alarm: high 4 goto alarm

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Estos son simplemente dos de los muchos ejemplos que pueFigura 9 den utilizarse para la programación de su alarma.

Nota: Aclaramos que lo dado hasta aquí fue explicado en el tomo de Colección Nº 7 del Club Saber Electrónica con mayores detalles y que si a Ud. le interesa el tema, puede bajarlo de nuestra web con la clave “alarma”. Si ha leído atentamente estas páginas, habrá podido comprobar que trabajar con PICAXE es muy fácil y conveniente. Un PICAXE es un PIC normal al que se le ha grabado un programita interno (firmware) para que se lo pueda programa r ultilizando una a plicación gratuita llamada Editor de Programas (que puede bajar de nuestra web) por medio de diagramas de flujo o en BASIC y lo que es mejor aún: “no hace falta quitar el integrado del circuito para su programación”, es decir, no p recisa un carg ador adicional.

Programa 2 ` ***** bucle principal ***** ` verificar estado de los sensores main: ` LED apagado low 0 ` leer valor de luz readadc 1, b1

` activar la alarma si el valor analógico es bajo if b1 < 80 then alarm ` si el interruptor se apaga ir a tamper if pin3 = 0 then tamper goto main

` ***** activar alarma anti-vandalismo hasta


La Central de Alarma Inteligente Describimos el funcionamiento de una alarma de 3 zonas de entrada y dos zonas de activación microcontrolada en la que las variables (tiempos de demora y activación, zonas instantáneas o demoradas, salidas continuas o temporizadas, etc.) pueden ser reprogramados a voluntad del técnico y/ o del usuario. Una de las zonas es de disparo demorado para que le dé la oportunidad al usuario de desconectar la alarma cuando está ingresando a la propiedad, las otras dos zonas son de disparo instantáneo, lo que implica que una vez detectada una interrupción, las salidas cambian de estado de inmediato. En cuanto a las salidas, una de ellas es de activación continua de modo que una vez disparada la alarma, sólo se desactivará esa salida si se desconecta la central y la otra salida es temporizada, es decir, una sirena sonará durante 3 minutos y luego se apagará, quedando el sistema en “alerta” por si se produce

Figura 10

una nueva interrupción en alguna de esas zonas, en cuyo caso la salida volverá a activarse. El sistema podrá detectar posibles fallas en algún sensor de alguna de las tres zonas y si esto ocurre, la deshabilitará (a la zona) para que no haya disparos erráticos del sistema, quedando las otras dos zonas en estado normal para detectar la presencia de intrusos. En la figura 10 podemos apreciar el diagrama en bloques del sistema de alarma inteligente. Note que se compone de una central de alarma microcontrolada, una fuente de alimentación, un teclado de activación, sensores de actividad (magnéticos, de movimiento, interruptores, ultrasonido, de humo, etc.) y sistemas de alerta (sirena, discador telefónico, etc.). El “corazón” de este sistema es la central que posee un microcontrolador PICAXE-08. A los fines prácticos, en la figura 11 se reproduce el circuito básico de funcionamiento de este cir-

cuito integrado. Para este integrado se recomienda una tensión de alimentación de 5V y dos resistores para establecer la tensión necesarias en los datos a ser ingresados al PICAXE. Posee 5 patas de entrada/ salida de datos denominados PIN 0 a PIN 4. El PIN 0 (pata 7) solamente puede ser salida de datos, el PIN 3 (pata 4) sólo puede ser entrada y el resto pueden ser seteados como entrada o salida de datos. Para programar el PICAXE se conecta un plug estéreo pequeño en el conector denominado PROG y por medio de un cable se conecta al puerto serial de la computadora (vea en la figura 12 el armado del cable). El programa, ya sea en diagrama de flujo o en BASIC puede construirse en el utilitario “Editor de Programas” que puede bajar sin cargo de nuestra web con la clave PICAXE. El circuito de la central es muy sencillo, en la tabla 1 encontrará la correspondencia entre las patas del PICAXE y las entradas y salidas de la placa. En los diagramas que explica-


remos, si se detecta un cambio de estaFigura 11 do en la entrada demorada, el operador tiene 10 segundos para desactivar la alarma antes de que se accione el sistema sonoro. No importa que se vuelva a reestablecer el circuito luego de haberse detectado una interrupción, ya que igualmente se activarán luego de 10 segundos de detectada la primera interrupción. Cuando se aplica alimentación a la central, hay un período de Sistema PICAXE de rearme de 10 segundos durante los cua8 Terminales les las entradas están inhibidas para dar tiempo al usuario de abandonar la propiedad protegida luego de haber puesto la alarma. Durante estos 10 segundos no serán reconocidas ningún Tabla 1: Definición de entradas y salidas del PICAXE cambio de estados en los sensores de las tres zonas. Pasados estos 10 segundos, si se detecta una interrupción Pata Nº PIN Nº Función en las entradas instantáneas, de inmediato se accionarán las salidas. 3 E/S 4 Entrada 1 (demorada) En cuanto a las salidas, propone4 E3 Entrada 2 (instantánea) mos dos posibilidades. La salida 1 es 5 E/S 2 Entrada 3 (instantánea) de activación continua, lo que significa que una vez disparada la alarma, 6 E/S 1 Salida 2 (temporizada) esta salida sólo se deshabilitará si se 7 S0 Salida 1 (continua) apaga la central (si se la desconecta) mientras que la salida 2 es temporizaalarma y en la figura 14 se reproduce una sugerencia para la da y esto se debe a que muchas veces el usuario pretende que placa de circuito impreso. N ote que las entradas se han disexista un sistema sonoro que suene durante un tiempo y luego puesto de forma tal, que hace falta un corto entre ambos cables se apague, de modo de dar la alerta a un sereno o a la polipara que la zona se active. De esta manera, cualquier corte o cía pero que no altere la “paz” a los vecinos durante mucho interrupción hará disparar al sistema. Por cada zona puede cotiempo. Esta salida puede estar activa en tiempos de algunos nectar más de un sensor siempre que los mismos estén en serie segundos hasta varios minutos y hasta horas. y que los mismos representen un corto (un cable) en estado de En la figura 13 damos el circuito eléctrico de la central de reposo.

Figura 12 6 8 CLU B SABER ELECTRO N ICA

Figura 13

lés en las salidas, los cuales se conectan directamente (tenga presente que puede colocar cualquiera de 6V de alimentación con corriente de activación inferior a 150mA, cualquier relé de los usados en circuitos impresos sirve).

Programación de la Central

Figura 14

En cuanto a las salidas, note que se han colocado transistores BC548, los que se saturarán cada vez que una salida se active. En esta condición se podrán alimentar dispositivos con un consumo de hasta 150mA. Para el disparo de sirenas o cualquier otro dispositivo, recomendamos la colocación de re-

Usted puede generar el programa que quiera, teniendo en cuenta las indicaciones que hemos dado a través de la tabla 1. Nosotros preparamos dos versiones, pero nada impide que Ud. realice un programa a su medida. La primera versión funciona como hemos explicado hasta recién sin ninguna restricción, por lo tanto “no es inteligente”. Se trata de un sistema común, con 2 zonas de disparo instantáneo, una zona de disparo demorado, una salida continua y otra temporizada. En la figura 15 se puede ver el diagrama de flujo construido en el Editor de Programas y en la figura 16 el correspondiente programa en BASIC. El archivo para poder abrirlo en el Editor de Programas se llama “sencilla.cad” y lo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave “ alarma”. En dicho sitio también encontrará un link para bajar el Editor de Programación y un tutorial para aprender a usar el programa. Para programar la central, primero debe armar la placa, revisar que está todo correcto, colocar el cable entre la placa


y la computadora, abrir el editor de programas, abrir el archivo sencilla.cad, convertir el programa a su correspondiente BASIC y luego descargarlo sobre la placa. Eso es todo... ahora tendrá una central lista para Figura 15 montar su sistema. Para este programa, hemos programado los siguiente datos: Tiempo d e rearme: 10 segundos Tiempo de demora de zona: 10 segundos Tiempo de salida temporizada: 4.6 segundos.

En la figura 15 indicamos cuáles son los tiempos que debe cambiar en cada caso, antes de convertir el programa a BASIC. Tenga en cuenta que el valor de la salida temporizada se dá con la instrucción sleep, lo que significa que cada unidad programada corresponde a 2,3 segundos. Si Ud. quiere que esa salida esté activa durante 3 minutos, precisará demorar 180 segundos, o sea, colocamos 80 en el casillero de sleep.

El Programa Inteligente Muchas veces, por desperfectos de un sensor, o porque suciedad interrumpe un haz en un sensor externo, o por cualquier otro motivo, se dispara una alarma sin que ello signifique que hay intrusos... simplemente es un desperfecto. La posibilidad de contar con tres zonas de entrada permite que, aunque desconectemos una de ellas, exista protección por medio de las dos zonas restantes. En la figura 17 mostramos el diagrama de flujo construido en el Editor de Programas para un programa que “va contando” la cantidad de veces que se dispara el sistema desde una zona sin que se haya desconectado la central, de esta manera, si Figura 16 un sensor se daña, la alarma actuará


Figura 17

normalmente, pero al efectuar tres veces el ciclo de disparo desde la misma zona, el sistema “entenderá” que hay una falla, deshabilitará la zona, pero la central continuará operando normalmente, protegida por los sensores de las otras dos zonas. Es por este motivo que el instalador deberá colocar sensores en lugares estratégicos, conectados a diferentes zonas, de manera que si un ladrón reconoce esta forma de operar el sistema, corta un cable externo dándose a la fuga “hasta ver” qué sucede y si nadie acude al aviso vuelve, será detectado por otro sensor (conectado a otra zona) y la alarma volverá a dar una señal de aviso. De esta manera, si el dueño de casa sale de vacaciones y la alarma se dispara por una falla, los vecinos no deberán soportar el sonido del sistema de aviso durante horas... sólo 3 veces el tiempo programado para la salida temporizada. En la figura 17 se reproduce este programa en diagrama de flujo y en la tabla 2 se lista el programa en BASIC. El archivo para poder abrir esta versión que llamamos “inteligente”

(porque en base a datos previos realiza diferentes cosas) en el Editor de Programa se llama “media.cad” y lo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave “ alarma”. En dicho sitio también encontrará un link para bajar el Editor de Programación y un tutorial para aprender a usar el programa. También hay otras versiones para cargar al PICAXE-08 de modo que realice otras funciones e incluso, una opción que llamamos “complicada.cad” que verifica lo que está sucediendo en cada zona a cada instante y actúa en consecuencia. Este programa es demasiado grande y no entra en un PICAXE-08, por lo cual habría que utilizar un PICAXE18-A, en cuyo caso habría que adaptar el circuito impreso. Cabe aclarar que hemos descripto la central de alarma, para completar el sistema hacen falta los sensores (magnéticos, de movimiento, ultrasónicos, barreras infrarrojas, etc.), la fuente con su batería, el teclado y el sistema de aviso.


Tabla 2: Programa para el sistema Inteligente 'BASIC converted from flowchart: 'C:\DOCUMENTS AND SETTINGS\HORACIO\ESCRITORIO\ALARMA\MEDIA.CAD 'Converted on 7/23/2005 at 18:08:53

main: label_D:

label_1B:

low 0 low 1 let b0= 0 let b1= 0 let b2= 0 wait 10 ; fija el tiempo de rearme if pin2=1 then label_76 if pin3=1 then label_7D if pin4=1 then label_3C goto label_1B

label_3C:

wait 10

label_43:

high 0 high 1 sleep 3

label_76:

label_7D:

let b1=b1+ 1 goto label_43

label_A9:

if pin3=1 then label_B4 if pin4=1 then label_BC goto label_A9

label_B4:


label_BC:

wait 10

label_C7:

if pin2=1 then label_E6 if pin4=1 then label_DE goto label_C7

label_DE:

wait 10

; fija el tiempo de la salida ; temporizada en múltiplos ; de 2,3 segundos

Fuente para Sistema de Alarma Con Control Automático de Baterías

Un sistema de alarma se tiene que poder alimentar a través de una fuente de alimentación conectada a la red eléctrica o desde una batería, para que el conjunto siga operando por más que exista un corte de energía. Para el sistema de alarma inteligente que estamos describiendo, es preciso contar con una tensión de 5V (de 4,5V a 6V) para la central y 12V para los dispositivos externos. En la figura1 se puede apreciar el circuito correspondiente a la fuente propuesta. Este diagrama precisa un transformador con primario de acuerdo a la red local y secundario de 15V + 15V x 3A, de modo que sea posible alimentar elementos externos relativamente potentes. El circuito es muy sencillo y emplea


; fija el tiempo de demora ; de la “Entrada 1”

goto label_43


low 1 if b0= 3 then label_A9 if b1= 3 then label_C7

goto label_1B let b0=b0+ 1 goto label_43


goto label_43 label_E6:


un regulador de tensión de tres terminales para alimentar a la central de alarma. Note que se tiene un conector que debe ser conectado al cargador automático de baterías y otro conector a donde deben colocarse los bornes de la batería. Debido a la acción de los diodos D5 y D6, como la tensión de la fuente es superior a la de la batería (aproximadamente 15V), mientras haya energía eléctrica la batería estará en estado de espera y ésta proveerá la alimentación cuando se “corte” la corriente. El circuito es muy sencillo y no admite consideraciones especiales. La tensión de 12V puede proveer una corriente de hasta 2A, mientras que la tensión de 5V puede proveer una corriente máxima de 1A. El diseño para la placa de circuito impreso sugerida se muestra en la figura 2. El cargador incluye un doblador de tensión, basado en el

Figura 1

conocido circuito integrado 555. Este circuito genera una señal oscilante de forma de onda cuadrada que hace que la salida en la pata 3 pase alternativamente, entre los estados de masa y 12V. En el circuito de la figura 3, cuando la pata 3 del 555 está a nivel lógico ba jo (conectada a masa), C3 se carga a través de D2 y de D3 hasta que la tensión en sus bornes sea de una magnitud próxima a 12V. Si la pata 3 está a nivel lógico alto (conectada a la tensión de alimentación), la tensión en el punto de unión de C3/ D3 pasará a un valor dos veces más grande, puesto que el polo negativo de C3 está ya a 12V y la tensión en los bornes de este capacitor cargado es también de 12V. Note que el diodo D3 está polarizado en forma inversa y se bloquea, mientras estará en estado de conducción, en estas condiciones, C4 debería cargarse con una tensión superior a Figura 2 12V y llegar en teoría a los 24V. En la práctica, la carga apenas sobrepasa algunos volt la tensión de fuente, que es más de 12V, lo que resulta suficiente para nuestros propósitos. A la salida del doblador de tensión nos encontramos con un regulador hecho a partir de un transistor NPN con un zener como referencia. Podría colocar un BC548 en lugar del TIP31, dado que la corriente de carga será pequeña, sin embargo, por seguridad, aconsejamos el empleo del transistor de potencia. Se debe ajustar la tensión de salida por medio de VR1 para que sea levemente superior a los 14V, aunque si viera que en carga no hay corriente, deberá aumentar este valor. Lo ideal

sería que con una batería descargada y conectando un amperímetro en serie, la corriente de carga sea del orden de los 10mA a 20mA. Cabe aclarar que la corriente que deberá entregar la fuente es superior a este valor (llega a unos 25mA), a consecuencia de que el integrado consume corriente. Cabe aclarar que las baterías empleadas en sistemas de seguridad poseen una capacidad del orden de los 8 ampere/ hora, lo cual supone que si la cargamos a razón de 10mA/ hora tardaría unos 40 días en cargarse totalmente (si estuvie-


Figura 3

ra descargada por completo). Sin embargo, esto no ocurre dado que el acumulador se encuentra en condiciones de carga las 24 horas del día. Para baterías de capacidad igual a 500mA/ hora, el tiempo tiempo de carga sería de aproxim aproxi mada adam ment ente e igual a un día.

Teclado Microcontr Microcontrola olado do Existen varios varios circuitos que pueden utilizarse como cerraduras con código, útiles para activar el sistema de alarma que estamos describiendo. En Internet es posible encontrar varios circuitos, en particular me llamó la atención un proyecto extraído de la página de Carlos Díaz:

htttp:/ / pers ht perso.wa o.wanadoo.es nadoo.es// ch chyryes/ yryes/ inde index x .ht .htm m En dicho sitio existen varios proyectos interesantes. Según la página de referencia, el proyecto fue propuesto por Leonardo Román. Con este circuito puede poner una clave de acceso para entrar en una habitación o para abrir un armario, sistema de alarma etc. El teclado activa una alarma que suena cuando alguien introduce la clave mal tres veces. La clave se introduce mediante un teclado de 16 teclas, también se visualiza el estado en una pantalla de cristal líquido (LCD) de 16 caracteres x 2 líneas. El circuito acciona un relé el cual se conectará al dispositivo de apertura, en nuestro caso el sistema de alarma. El "cerebro" de este dispositivo es un PIC16F876 y se lo puede cargar con el Quark PRO 2.

7 4 CL CLU U B SABER EL ELECT ECTRO RO N ICA

El esquema se muestra en la figura 1. El programa programa para para el PIC se llama llama “llave.asm “llave.asm” y se lo puede bajar de nuestra web con la clave “ alarma”. El diagrama diagrama de circuito impreso impreso (PCB) es una modi odifica ficación ción que hicimos en base a un diseño cedido por Juan David Murillo L (según dice en la página de Carlos Díaz), y se muestra en la figura 2. El funcionamiento del circuito es el siguiente:

PARA ENTRAR: 1. En la pant pantalla del del LCD LCD se mues esttra el el men menssaje "IN TR T RODUZ ODUZCA CA CLAV CLAVE E" en enton once cess de debe be in inttrod odu uci cirr la cl clav ave e de ac accceso, que inicialmente será 0000 y pulse la A para que se abra y active el relé. 2. Cuando Cuan do el el código código int introd rodu ucido no es el cor corre rect cto, o, se se mues uestra tra el mens mensaj aje e "CL "C LAVE IN CO RR RRECTA" ECTA" y la puert puerta a no se abre. 3. Cuando Cuan do se se acu acumulan tre tress fallos fallos,, al introd introdu ucir la claclave suena una sirena por un parlante durante unos 15 segundos, después se puede volver a probar.

PARA CAMBIAR LA CLAVE: 1. Puls Pu lse e la tec tecla la C de cambio de clav clave, e, ent enton once cess apare apare-ce durante durante unos instant instantes es el mens ensaj aje e "CA "C AMBIO DE CLAVE" 2. Despu De spués és le pide la clave clave que que ten tenía ía hast hasta ese ese mom omen en-to (inicialm (inicia lment ente e la 0000 00 00)) con el el mens mensaje aje "CLAVE " CLAVE ANTIGUA AN TIGUA". ". Te T ecl cle ea la cla lav ve nu nueva y pu puls lsa aA 3. Si la clav clave e es es cor corre rect cta a le pide la "NUE "N UEV VA CL C LAVE AVE". ". TeTeclea la nueva clave y pulse A 4. A cont continu inuación ación le pide qu que e rep repit ita a la clav clave e para para ver verii-

Figura 1 ficarla con el mensaje ficarla mensaje "VERIFIQ "VERIFIQUE UE CL C LAVE". Teclee de nuevo nuevo la misma clave y pulse A. Si se equivoca le avisa el error, por lo que deberá introducir la nueva clave 5. Si la ver verificac ificación ión es es cor corre rect cta a se se cam cambia bia la clav clave e y se muestra el mensaje "CLAVE CAMBIADA" durante unos segundos.

LA CLAVE DE ACCESO 1. 2.

Inicia Inic ialm lmente es la 000 0000 0 La clave clave se se almace acena na en en la memoria EEP EEPR RO M de da-

tos del PIC, por lo que, cuando se desconecte la alimentación del circuito se conserva la clave 3. Constta de 4 códigos Cons códigos qu que e pued pueden en ser er:: núm númer eros os de dell 0 al 9, 9, asteriscos (* (*), ), y almohadi almohadilla llass (# (#). A di diferen ferencia cia de de los códigos tradicionales que sólo usan los números. Esto proporciona 20736 combinaciones posibles frente a las 10000 que se consiguen solo con números, lo que se traduce en mayor seguridad. Para obtener más información puede recurrir a la página del autor. En la tabla 1 se brinda el programa “asm” para quienes deseen tipearlo en lugar de bajarlo de la web.

Figura 2

CLUB CL UB SA BE BER R ELECT ELECTRO RO N ICA 7 5

Tabla 1: Llave electrónica con alarma para apertura de puerta (por Carlos Díaz) - http://perso.wanadoo.es/chyryes/ T_RELE PCL STATUS PORTA DATO ;PUERTO B KEYB TRISA TRISB TRISC PUNTAB INTENTO TECLA CUENTA1 CUENTA2 CUENTA3 COD1 COD2 COD3 COD4 CUENTA4 COD1A COD2A COD3A COD4A CODWRITE CODW RITE EQU EEADR EECON1 EECON2 EEDATA INTCON PIR2 PIE2 F W

EQU EQU EQU EQU EQU

20H 02H 02 03H 05H 06H

EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU 2FH EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU

07H 05H 06H 07H 20H 21H 22H 23H 24H 25H 26H 27H 28H 29H 2AH 2BH 2CH 2DH 2EH

#DEFINE #DEFINE #DEFINE #DEF #D EFIN INEE #DEFINE

EN 05H,2 RW 05H,1 RS 05H,0 ALAA AL 05H,3 05H,3 PORTERO 05H,5

10DH 18CH 18DH 10CH 0BH 0DH 0D 8 DH 8D 1 0

RETLW RETL W RETL RE TLW W MEN_3

MEN_4

MEN_6

MEN_7

TABLA MEN_1

MEN_5

MEN_2

ORG GOTO GO TO ORG B CF CF RETFIE MOVWF RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

00H INIC IN ICIO IO 04H P IR 2,2,4

RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'P ' 'U'' 'U 'E'' 'E 'D'' 'D 'E'' 'E '' 'P'' 'P 'A'' 'A 'S'' 'S 'A'' 'A

PCL 'I' 'N'' 'N 'T'' 'T 'R'' 'R 'O'' 'O 'D'' 'D 'U'' 'U 'Z'' 'Z 'C'' 'C 'A'' 'A '' 'C'' 'C 'L'' 'L 'A'' 'A 'V'' 'V 'E'' 'E 00HH 00

MEN_8

MEN_9

MEN_10

'R' 'R' 00HH 00

RETLW RETLW RETL W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'C' 'L' 'A' 'V' 'E' '' 'I'I'' 'N'' 'N 'C'' 'C 'O' 'R'' 'R 'R'' 'R 'E' 'C'' 'C 'T'' 'T 'A' 00HH 00

RETLW RETLW RETL W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'C' 'A' 'M'' 'M 'B' 'I'I'' 'O' '' 'D'' 'D 'E' 00HH 00

RETLW RETLW RETL W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'' 'A' 'N'' 'N 'T'' 'T 'I'I'' 'G' 'U'' 'U 'A' 00HH 00

RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'N' 'U'' 'U 'E' 'V' 'A' 00HH 00


' V' 'E' 'R'' 'R 'I'I'' 'F'' 'F 'I'I'' 'Q' 'U'' 'U 'E' 00HH 00


'' 'C' 'C' 'A' 'M'' 'M 'B' 'I'I'' 'A' 'D'' 'D 'A' 00HH 00

RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'L' 'A' '' 'C'' 'C 'L' 'A' 'V'

7 6 CL CLU U B SABER EL ELECT ECTRO RO N ICA

MEN_11

MEN_12

MEN_13

INICIO

PRINCI

RETLW RETL W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'E' 'E' '' 'D'' 'D 'E'' 'E 'B'' 'B 'E'' 'E 00HH 00

RETLW RETLW RETL W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'T' 'E' 'E' 'N'' 'N 'E'' 'E 'R'' 'R '' '4'' '4 '' 'D'' 'D 'I'I'' 'G'' 'G 'I'I'' 'T'' 'T 'O'' 'O 'S'' 'S 00HH 00


'I' 'N' 'N' 'T'' 'T 'E'' 'E 'N'' 'N 'T'' 'T 'E'' 'E 'L'' 'L 'O'' 'O 00HH 00

RETLW RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W RETL RE TLW W

'D' 'E'' 'E '' 'N'' 'N 'U'' 'U 'E'' 'E 'V'' 'V 'O'' 'O 00HH 00

CLRF CL RF RF CLRF CL RF BSFF BS MOVL MO VLW W MOVWF MOV WF CLRF CL RF BCF BCF BCF BCF B CF CF MOVLW MOV LW MOVWF MOV WF BCFF BC B CF CF MOVL MO VLW W MOVWF

D AT ATO K EY EY B PORT PO RTAA STAATU ST TUS, S,5 06HH 06 9FH DATO DA TO EN RW RS ALA P OR ORT ER ERO 0F0HH 0F0 KEYBB KEY STAATU ST TUS, S,5 P IR2 ,4 03HH 03 INTENTO INTEN TO

CALL CALL CALL CA LL CALL

INITLC INIT LCDD INIT IN ITLC LCDD CLEARL

MOVLW MOVL W CALL CA LL MOVLW MOV LW CALL CA LL

00HH 00 SITUCU T UCU MEN_1 MEN _1 ESCM ES CMEN EN

MOVL MO VLW W

44HH 44

CALL CA LL

SITUCU T UCU

ECOD22

CALL CALL CA LL MOVWF MOV WF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVL MO VLW W CALL CA LL CALL

SUELKEY ESPE ES PEKE KEYY COD11 COD 'B'' 'B STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD12 12 COD1 CO D1,W ,W 'A'' 'A STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR COD1 CO D1,W ,W 'C'' 'C STAT ST ATUS, US,2 CAMB CA MBIO IOCC COD1 CO D1,W ,W 'D'' 'D STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD12 12 '*'*'' WRIT WR ITEL EL SUELKEY

ECOD32

CALL CALL MOVWF MOV WF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVL MO VLW W CALL CA LL CALL

ESPE ES PEKE KEYY COD2 COD2 'B'' 'B STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD11 COD2 CO D2,W ,W 'A'' 'A STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR COD2 CO D2,W ,W 'C'' 'C STAT ST ATUS, US,2 CAMB CA MBIO IOCC COD2 CO D2,W ,W 'D'' 'D STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD22 22 '*'*'' WRIT WR ITEL EL SUELKEY

ECOD42

CALL CALL MOVWF MOV WF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVL MO VLW W CALL CA LL CALL

ESPE ES PEKE KEYY COD3 COD3 'B'' 'B STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD22 COD3 CO D3,W ,W 'A'' 'A STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR COD3 CO D3,W ,W 'C'' 'C STAT ST ATUS, US,2 CAMB CA MBIO IOCC COD3 CO D3,W ,W 'D'' 'D STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD32 32 '*'*'' WRIT WR ITEL EL SUELKEY

CALL CALL MOVWF MOV WF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W

ESPE ES PEKE KEYY COD4 COD4 'B'' 'B STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD33 COD4 CO D4,W ,W 'A'' 'A STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR COD4 CO D4,W ,W 'C'' 'C

ECOD12

BTFSC BTFSC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVLW MOV LW CALL CA LL CALL CA LL

FINCOD

FINCOD2

INCOR

INCOR2

STATUS, STAT US,2 CAMB CA MBIO IOCC COD4 CO D4,W ,W 'D'' 'D STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD42 42 '*' WRIT WR ITEL EL SUEL SU ELKE KEYY

CALL MOVWF MOV WF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO MOVF MO VF SUBL SU BLW W BTFSC BTF SC GOTO GO TO GOTO GO TO

ESPEKEY TECLA TEC LA 'A'' 'A STAT ST ATUS, US,2 FINCOD N COD22 TECL TE CLA, A,W 'B'' 'B STAT ST ATUS, US,2 ECOD EC OD44 TECL TE CLA, A,W 'C'' 'C STAT ST ATUS, US,2 CAMB CA MBIO IOCC FINCOD N COD

MOVLW CALL CA LL SUBW SU BWFF BTFSS BTF SS GOTO GO TO

0000H LEEC LE ECOD OD COD1 CO D1 STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR

MOVLW MOVL W CALL CA LL SUBW SU BWFF BTFSS BTF SS GOTO GO TO

01HH 01 LEECOD LEEC OD COD2 CO D2 STAT ST ATUS, US,2 INCO IN CORR





CALL CA LL

CLEA CL EARL RL

MOVLW MOVL W CALL CA LL MOVLW MOV LW CALL CA LL MOVL MO VLW W MOVWF B SF SF MOVLW MOV LW CALL CA LL B CF CF MOVL MO VLW W CALL CA LL GOTO GO TO

02HH 02 SITUCU T UCU MEN_2 MEN _2 ESCM ES CMEN EN 03HH 03 INTENTO INTE NTO P OR ORTE RO RO T_RELE T_R ELE DELA DE LAYY P OR ORTE RO RO 10HH 10 DELA DE LAYY PRIN PR INCI CI

MOVLW CALL CA LL CALL CA LL MOVLW MOV LW CALL CA LL DECFSZZ DECFS GOTO GO TO GOTO GO TO MOVLW CALL CA LL GOTO GO TO

0CH COMA CO MAND NDOO CLEA CL EARL RL MEN_3 MEN _3 ESCM ES CMEN EN INTENTO, INTE NTO,F INCO IN COR2 R2 ALAR AL ARMA MA 20H DELA DE LAYY PRIN PR INCI CI

ECOD1

MOVLW CALL CALL MOVL MO VLW W CALL CA LL MOVL MO VLW W CALL CA LL GOTO GO TO

44H SITUCU T UCU '' WRIT WR ITEL EL 44HH 44 SITUCU T UCU ECOD EC OD12 12

ECOD2



ECOD3



ECOD4



ALARMA

MOVLW MOVWF MOVWF MO VL VLW MOVWF MOVLW MOV LW MOVWF MOVLW MOV LW MOVWF MO VL VLW MOVWF DECF BTFSC BTF SC GOTO GO TO BSF CA LL LL BCF CA LL LL DECFSZ DECF SZ GOTO GO TO GOTO GO TO

1EH TECLA TECLA 0 3H 3H INTENTO INTEN TO 00FHH 00F CUENTA1 CUENT A1 030HH 030 CUENTA2 CUENT A2 2 0H 0H CUENTA4 CUENT A4 CUENTA1,F STAT ST ATUS, US,2 ALAR AL ARMA MA22 ALA F RE RE CU CU ALA F RE RE CU CU CUENTA4,F CUENT A4,F ALAR AL ARMA MA33 ALAR AL ARMA MA11

A LA LA RM RM A2 A2

MO VL VLW CALL CALL DECFSZ DECF SZ GOTO GO TO GOTO GO TO

0 1H 1H DELAYY DELA TECLA,F TECLA ,F ALAR AL ARMA MA44 PRIN PR INCI CI

FRECU

MOVF MOVWF DECF DE CFSZ SZ GOTO GO TO DECFSZ DECF SZ GOTO GO TO MOVLW MOV LW MOVWF RETURN

CUENTA1,W CUENTA3 CUENT A3 CUEN CU ENTTA3 A3,F ,F FREC FR ECU2 U2 CUENTA2,F CUENT A2,F FREC FR ECUU 030HH 030 CUENTA2 CUENT A2

CALL MOVLW MOV LW CALL CA LL MOVLW MOV LW CALL CA LL MOVL MO VLW W CALL CA LL CALL CA LL

CLEARL MEN_4 MEN _4 ESCM ES CMEN EN MEN_5 MEN _5 ESCM ES CMEN EN 20HH 20 DELA DE LAYY CLEA CL EARL RL

A LA LA RM RM A4 A4

A LA LA RM RM A1 A1

ALARMA3

FREC FR ECU2 U2

CAMBIOC

MOVLW CALL MOVLW CALL CALL MOVLW CALL

MEN_5 ESCMEN MEN_6 ESCMEN SUELKEY 44H SIT UCU

CALL MOVLW CALL SUBWF BTFSS GOTO

COGECOD 00H LEECOD COD1 STATUS,2 INCORE

MOVLW CALL SUBWF BTFSS GOTO

01H LEECOD COD2 STATUS,2 INCORE





BTFSS GOTO MOVF SUBWF BTFSS GOTO MOVF SUBWF BTFSS GOTO

CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL CALL CALL MOVF

CLEARL 02H SIT UCU MEN_7 ESCMEN MEN_5 ESCMEN 44H SIT UCU SUELKEY COGECOD COD1,W

BTFSC GOTO MOVWF MOVF BTFSC GOTO MOVWF MOVF BTFSC GOTO MOVWF MOVF BTFSC GOTO MOVWF

STATUS,2 INCOREC COD1A COD2,W STATUS,2 INCOREC COD2A COD3,W STATUS,2 INCOREC COD3A COD4,W STATUS,2 INCOREC COD4A

CALL

CLEARL

MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL CALL CALL MOVF

MEN_8 ESCMEN MEN_5 ESCMEN 44H SIT UCU SUELKEY COGECOD COD1,W

SUBWF BTFSS GOTO MOVF SUBWF

COD1A,W STATUS,2 NOVERI COD2,W COD2A,W

CALL

CLEARL

MOVLW CALL MOVLW CALL

MEN_5 ESCMEN MEN_9 ESCMEN

MOVF MOVWF MOVLW CALL

COD1,W CODWRITE 00H EEWRITE

E CO D1 2C

E CO D2 2C

MOVLW 03H MOVWF INTENTO NUEVACL

STATUS,2 NOVERI COD3,W COD3A,W STATUS,2 NOVERI COD4,W COD4A,W STATUS,2 NOVERI

NOVERI

INCOREC

IN CO RE

COGECOD





MOVF MOVWF MOVLW CALL MOVLW CALL

COD4,W CODWRITE 03H EEWRITE 20H DELAY

GOTO

PRINCI

CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL GOTO

CLEARL 03H SIT UCU MEN_12 ESCMEN 43H SIT UCU MEN_13 ESCMEN 20H DELAY NUEVACL

CALL

CLEARL

MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL GOTO

MEN_10 ESCMEN 40H SIT UCU MEN_11 ESCMEN 20H DELAY PRINCI

D ECF BTFSC GOTO CALL MOVLW CALL MOVLW CALL CALL GOTO

IN TE NTO, F STATUS,2 ALARMA CLEARL MEN_3 ESCMEN 20H DELAY SUELKEY PRINCI

CLRF C LRF

COD1 CO D2

CL RF CL RF CA LL CALL MOVWF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC RETURN MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVLW CALL CA LL

C OD3 C OD4 S UE LK EY ESPEKEY COD1 'B' STATUS,2 ECOD12C COD1,W 'A' STATUS,2 COD1,W 'C' STATUS,2 ECOD12C COD1,W 'D' STATUS,2 ECOD12C '*' WRITEL S UE LK EY

ESPEKEY COD2 'B' STATUS,2 ECOD1C COD2,W 'A' STATUS,2

E CO D3 2C

CALL MOVWF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC RETURN MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVLW CALL CA LL

ESPEKEY COD3 'B' STATUS,2 ECOD2C COD3,W 'A' STATUS,2

E CO D4 2C

CALL MOVWF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC RETURN MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVLW CALL CA LL CALL MOVWF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW BTFSC GOTO MOVF SUBLW

ESPEKEY COD4 'B' STATUS,2 ECOD3C COD4,W 'A' STATUS,2 RETU4 COD4,W 'C' STATUS,2 ECOD42C COD4,W 'D'

COD2,W 'C' STATUS,2 ECOD22C COD2,W 'D' STATUS,2 ECOD22C '*' WRITEL S UE LK EY

COD3,W 'C' STATUS,2 ECOD32C COD3,W 'D' STATUS,2 ECOD32C '*' WRITEL S UE LK EY

F IN CO DC

BTFSC GOTO MOVLW CALL CALL

STATUS,2 ECOD42C '*' WRITEL SUELKEY

CA LL MOVWF SUBLW BTFSC RETURN

E SP EK EY TECLA 'A' STATUS,2

MOVF SUBLW BTFSC GOTO GOTO

TECLA,W 'B' STATUS,2 ECOD4C FIN CODC

EEWRIT

BSF BCF MOVLW MOVWF MOVLW MOVWF BSF BSF BCF BCF BTFSS GOTO BSF BSF BCF BCF BCF B CF

EECON1,2 INTCON,7 55H EECON2 0AAH EECON2 EECON1,1 INTCON,7 STATUS,5 STATUS,6 P IR2,4 EEWRIT STATUS,5 STATUS,6 EECON1,2 STATUS,5 STATUS,6 P IR 2,4

MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL CL RF GOTO

44H SIT UCU '' WRITEL 44H SIT UCU C OD2 ECOD12C





MOVLW CALL MOVLW CALL MOVLW CALL GOTO

47H SIT UCU '' WRITEL 47H SIT UCU ECOD42C

KEYB,5 34H

MOVLW MOVWF NOP BTFSC RETLW

02H KEYB

;TECLA=4

KEYB,5 35H

;TECLA=5 MOVLW MOVWF NOP BTFSC RETLW

04H KEYB KEYB,5 36H

;TECLA=6

RETURN ECOD1C

BTFSC RETLW


08H KEYB KEYB,5 'B'

RETLW

0FH


01H KEYB

;TECLA=B

ROW3

KEYB,6 37H

;TECLA=7 ECOD2C

ECOD3C

ECOD4C

RETU4

GETKEY

HAY TE CL

ROW1

CLRF C OD4 RETURN

MOVLW MOVWF NOP MOVF MOVWF CALL MOVF SUBWF BTFSS GOTO SUBLW BTFSS GOTO RETLW B TFS C GOTO BTFSC GOTO BTFSC GOTO BTFSC GOTO RETLW MOVLW MOVWF NOP BTFSC RETLW


0FH KEYB KEYB,W TECLA REBOTE KEYB,W TECLA,F STATUS,2 GETKEY 0FH STATUS,2 HAYTECL 0FH K EY B,4 ROW1 KEYB,5 ROW2 KEYB,6 ROW3 KEYB,7 ROW4 0FH 01H KEYB


LEECOD

BSF BCF MOVWF BSF BCF BSF BCF MOVF BCF RETURN

STATUS,6 STATUS,5 EEADR STATUS,5 EECON1,7 EECON1,0 STATUS,5 EEDATA,W STATUS,6

ROW4

EEWRITE

BSF BCF MOVWF BCF MOVF

STATUS,6 STATUS,5 EEADR STATUS,6 CODSTATUS,6 EEDATA STATUS,5 EECON1,7

RETLW

0FH

;TECLA=A

WRITE,W BSF MOVWF BSF BCF

KEYB,4 'A'

ROW2

MOVLW 01H MOVWF KEYB NOP

08H KEYB

RETLW

0FH


01H KEYB KEYB,7 '*' 02H KEYB KEYB,7 30H


04H KEYB KEYB,7 '#'

;TECLA=#

;TECLA=3 08H KEYB

KEYB,6 'C'


KEYB,4 33H



;TECLA=*

KEYB,4 32H 04H KEYB

KEYB,6 39H

;TECLA=C


04H KEYB

;TECLA=9

KEYB,4 31H 02H KEYB

KEYB,6 38H

;TECLA=8


02H KEYB


08H KEYB KEYB,7 'D'

RETLW

0FH

;TECLA=D

SUELKEY CALL GETKEY SUBLW 0FH BTFSC STATUS,2 RETURN GOTO SUELKEY


ESPEKEY

E SCM EN ESCMEN2

CALL MOVWF SUBLW BTFSC GOTO MOVF RETURN

GETKEY TECLA 0FH STATUS,2 ESPEKEY TECLA,W

M OV WF CALL ADDLW BTFSC RETURN CALL INCF MOVF GOTO

PUN TA B TABLA 00H STATUS,2 WRITEL PUNTAB,F PUNTAB,W ESCMEN2

WAITLCD

WAITLC

BSF MOVLW MOVWF BCF BSF BCF BSF MOVLW MOVWF BTFSC GOTO BCF BCF B CF BSF CLRF BCF RETURN

STATUS,5 0FFH DATO STATUS,5 EN RS RW 0FFH DATO D ATO,7 WAITLC EN RW D ATO ,7 STATUS,5 DATO STATUS,5

INITLCD

MOVLW

38H

CALL

COMANDO

MOVLW

0CH

CALL

COMANDO

MOVLW

06H

CALL

COMANDO

RETURN

CLEARL

MOVLW 01H CALL COMANDO RETURN

WRITEL

BSF BSF BCF MOVWF BCF CALL RETURN

CALL WAITLCD RETURN SITUCU

EN RS RW DATO EN WAITLCD

DELAY DELAY3 DELAY2

COMANDO

BSF BCF BCF MOVWF BCF

EN RS RW DATO EN

DELAY1

IORLW 80H CALL COMANDO RETURN

MOVWF MOVLW MOVWF MOVLW MOVWF DECFSZ GOTO DECFSZ GOTO DECFSZ

CUENTA1 0FFH CUENTA2 0FFH CUENTA3 CUENTA3,F DELAY1 CUENTA2,F DELAY2 CUENTA1,F

GOTO DELAY3 RETURN

R EB O

MOVWF CUENTA1 DE CFS Z C UE NTA 1, F GOTO REBO RETURN ORG DE

2100H

30H,30H,30H,30H END

• Potencia de audio: 10 a 20W.

Sirena para Alarma con Habilitación Lógica El interesante circuito de sirena que presentamos se caracteriza por la elevada potencia que puede entregar un parlante por el uso de un transistor de efecto de campo de potencia (Power FET). Además de esto, esta sirena tiene ajustes de tono, modulación e intermitencia independientes, lo que posibilita al usuario ajustar el circuito para un mejor sonido. Finalmente, esta sirena es habilitada directamente por una salida lógica CMOS sin la necesidad de relé, y en la condición de espera su consumo es extremadamente bajo. Eso la vuelve ideal para circuitos de alarma alimentados por batería o bien para uso automotor. La sencillez del proyecto permite también su montaje en una caja de dimensiones reducidas. Las características son las siguientes: • Tensión de alimentación: 6Vc.c. a 12Vc.c. • Corriente de reposo: inferior a 1mA. • Corriente en accionamiento pleno: 2A a 4A.

En términos de oscilador de bajo consumo y excelente desempeño, pocos circuitos integrados pueden ganarle al 4093. En verdad, sus cuatro puertas NAND independientes pueden resultar en hasta 4 osciladores diferentes, y con la posibilidad de comando externo. En la figura 1 tenemos el diagrama completo de la sirena. En este circuito usamos dos puertas como osciladores y otras dos más como buffers mezcladores y amplificadores. De esta forma, la primera puerta (CI1a) es el oscilador de modulación, que determina la cadencia de los toques o sus variaciones. En este circuito, VR1 determina la frecuencia juntamente con C1, mientras que VR2 determina la profundidad de la modulación. En verdad, podemos hasta modificar el efecto, "suavizando" la modulación con la conexión de un capacitor de 1µF a 22µF entre la juntura de VR2 y R5 y el negativo (0V) de la alimentación. El oscilador de audio está formado por CI1b y tiene su frecuencia determinada por C2 y ajustada en VR3. Obtenemos en la salida de este oscilador un tono de audio modu-

Figura 1


Club Saber Electronica - Todo sobre sistema de Seguridad-DD-BOOKS.COM.pdf

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