31711352-Sistemas-de-seguridad

Tladrones.

odo aquel equipo encargado de resguardar a un elemento contra cualquier agente perturbador, forma parte de un sistema de seguridad.

Normalmente se asocia a los sistemas de seguridad con los sistemas de alarmas que son aquellos cuya

funcin es la de proteger una vivienda, un vehculo, un negocio o cualquier otro objeto de valor contra De esta manera podemos decir que un sistema de alarma es parte de un sistema de seguridad, ya que este ltimo, 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 tiles para distientas actividades, resultando una ampliacin del primer tomo de la Coleccin Saber Electrnica, cuyo ttulo es presisamente: Alarmas. No redundaremos en definiciones sobre los elementos que conforman un sistema de seguridad ya que perseguimos la idea de brindarle informacin clara y precisa. Esta aclaracin viene a cuenta porque en numerosos libros de texto puede encontrar la explicacin de un tema que contiene elementos muchas veces difciles de conseguir por el tcnico u hobbysta; por tal motivo, he decidido presentarles aqu, los elementos de uso frecuente, basndome en productos comerciales fciles de conseguir en cualquier negocio del gremio. Para ampliar este concepto, digamos que se puede hablar de sensores piromtricos pero qu son estos elementos?, qu diferencia a los distintos modelos?, cundo conviene instalar una central microprocesada?, cul es el principio de funcionamiento de un detector de humo?, conviene instalar un sistema de seguridad en base a detectores de radiacin cuando habitan animales en la zona a proteger?... Estas como tantas otras, son a preguntas que todos podemos realizarnos cuando debemos elegir la configuracin apropiada, es por ello que resultara conveniente que lea detenidamente cada pgina 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 eleccin adecuada a sus necesidades. Como es nuestra costumbre, he priorizado la fcil lectura y comprensin de cada tema, razn por la cual la obra se divide bsicamente en tres partes, en primer lugar va a encontrar una explicacin terica sobre los elementos que componen a un sistema, luego propongo distintos circuitos electrnicos de amplia aplicacin y por ltimo describimos una central de alarma inteligente de 2 zonas instantneas, 1 zona demorada, 1 salida de activacin temporizada. Este libro fue escrito teniendo en cuenta las constantes consultas de los lectores de Saber Electrnica y la revista del Club SE. Se han incluido tems 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 estn vertidas las ideas y crticas que seguramente en alguna oportunidad nos habr hecho.

ISBN N: 978-987-1116-92-8 CDD 621.381

CLUB SABER ELECTRONICA 1

Captulo1.Sistemas de SeguridadTraductores mecnicos . . . . . . . . . . . . . .4 Traductores optoelectrnicos . . . . . . . . . .4 Traductores ultasnicos . . . . . . . . . . . . .5 Circuito cerrado de TV como alarma . . . .5 Sistema detectores de emergencia . . . . . .5 El equipo intermedio . . . . . . . . . . . . . . .6 Cmo acta un sistema . . . . . . . . . . . . .6 Composicin de un conjunto de la alarma 6 Emisores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Osciladores de baja frecuencia . . . . . . . .7 Osciladores de alta frecuencia . . . . . . . .8 Osciladores senoidales . . . . . . . . . . . . .8 Osciladores senoidales de realimentacin 9 Osciladores recomendados . . . . . . . . . .13 Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Distintos tipo de sensores . . . . . . . . . . . .14 Cmo es un antirrobo para vehculo . . . .14 Cmo es un captor contra incendios . . . .14 Cmo es un sensor de inundacin . . . . . .15 Cmo es un sensor de escape de gases . .15

Alarma activada por cargas estticas Alarma activada por luz . . . . . . . . . Detector crepuscular . . . . . . . . . . . . Alarma por interrupcin de luz . . . . . Antirrobo para autos . . . . . . . . . . . . Alarma para moto . . . . . . . . . . . . . Sistema de alarma para negocios . . . Sensor de toque con rearme . . . . . . . Alarma de presencia . . . . . . . . . . . . Barrera infarroja . . . . . . . . . . . . . . . Central de alarma . . . . . . . . . . . . . . Sensor de nivel lquido . . . . . . . . . .

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.19 .20 .20 .20 .21 .21 .22 .23 .23 .24 .25 .27

Detector de proximidad . . . . . . . . Seguridad para las puertas . . . . . Sensor de luz . . . . . . . . . . . . . . . Alarma antirrobo . . . . . . . . . . . . Baliza a LEDs . . . . . . . . . . . . . . . Detector de movimientos bruzcos . Iluminacin automtica . . . . . . . . Detector de movimientointeligentes Detector de intrusos en automviles Funcionamiento del VF1010 . . . . . Circuito prctico de aplicacin . . . Circuitos opcionales . . . . . . . . . . Optimizacin de proyectos . . . . . .

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.42 .43 .43 .44 .46 .47 .48 .49 .51 .51 .53 .56 .56

Captulo 3. Sistemas Especficos de DetensinSistema detector de temperatura inadecuada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistema para sensar distintos eventos . . Uso de un micrfono . . . . . . . . . . . . . . Detectores de humo y gas . . . . . . . . . . Captor TGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas detectores de subtensin . . . . . Sistema de aperturas y cierre de puertas .29 .31 .32 .32 .33 .35 .37

Captulo 5. Sistema de alarma domiciliaria inteligenteAlarma multipopsito con PICAXE para aprendizaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Algunos conceptos para recordar . . . . .61 Prueba del funcionamiento del transistor 61 La central de alarma inteligente . . . . . . .66 Programacin de la central . . . . . . . . . .69 El programa inteligente . . . . . . . . . . . .70 Funete para sistema de alarma con control automtico de bateras . . . . . . . . . . . . .72 Teclado microcontrolado . . . . . . . . . . . .74 Sirena para alarma con habilitacin lgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78

Captulo 2. Sietemas Sencillos con Circuitos IntegradosSistemas que operan con luz . . . . . . . . .17 Detector de luz sencible . . . . . . . . . . . . .18 Otro detector menos sensible . . . . . . . . .18

Captulo 4. Circuitos de Aplicacin PrcticaDestellador con aviso sonoro . . . . . . . . .39 Protector de objetos valiosos . . . . . . . . . .41

Director de la Coleccin Club SE Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redaccin Pablo M. Dodero Autor de esta edicin: Ing. Horacio Daniel Vallejo Club Saber Electrnica es una publicacin de Saber Internacional SA de CV de Mxico y Editorial Quark SRL de Argentina Editor Responsable en Argentina y Mxico: Ing. Horacio D. Vallejo Administracin Argentina: Teresa C. Jara Administracin Mxico: Patricia Rivero Rivero

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Club Saber Electrnica N 31. Fecha de publicacin: Julio de 2007. Publicacin mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Capital Federal, Argentina (005411-43018804), en conjunto con Saber Internacional SA de CV, Av. Moctezuma N 2, Col. Sta. Agueda, Ecatepec de Morelos, Mxico (005255-58395277), con Certificado de Licitud del ttulo (en trmite). Distribucin en Mxico: REI SA de CV. Distribucin en Argentina: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942 - Interior: Distribuidora Bertrn S.A.C. Av. Vlez Srsfield 1950 - Cap. Distribucin 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 entraan responsabilidad de nuestra parte. Est prohibida la reproduccin total o parcial del material contenido en esta revista, as como la industrializacin y/o comercializacin de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorizacin por escrito de la Editorial. Revista Club Saber Electrnica, ISSN: 1668-6004

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U

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 perturbacin o anomala que necesariamente debe ser avisada. Al detectar en la zona protegida el elemento que la perturba, se acta sobre un dispositivo traductor (detector, captor, sensor) provocando una alteracin o cambio de estado en el dispositivo electrnico, emitiendo, entonces, una seal elctrica que podra llevarse por cable hasta un elemento de aviso (luminoso o sonoro), dispuesto creca de la vctima o residente de esa perturbacin. La trasmisin de seal de alarma de baja frecuencia (audible, continua, etc.) deber hacerse por hilo para que la unin de los aparatos sea lo ms sencilla posible, sin descontar que, muchas veces, este tipo de comunicacin 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 pblico entre los dos puestos, lo que no permite la instalacin de cable alguno.

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 tems b y c pueden utilizarse para distintas cosas, tomando en cuenta que el equipo intermedio debe recibir la anormalidad que se trata de sealar. El tipo de traductor (o captor) se determinar segn la naturaleza de la anormalidad detectada. Segn sea la anormalidad (humo, calor, etc.), una vez traducido ese fenmeno, provocar la activacin del equipo intermedio a travs de una seal elctrica que, a su vez, pone en movimiento la alarma o sistema de aviso. Veamos ahora algunos traductores (a veces llamados transductores):


Traductores Mecnicos Estos son los ms sencillos y, al producirse un evento indeseable o intrusin, puede provocar la apertura o cierre de un contacto elctrico, lo que ocasionara 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, accionar, al entrar en el rea protegida, un elemento apropiado. Cabe destacar que puede romperse un contacto elctrico al abrirse o cerrarse una ventana, segn lo indica la figura 2. Al estar la puerta cerrada, ese contacto est cerrado entre dos elementos de un interruptor, que se interrumpe cuando se abre la puerta protegida. La interrupcin 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 est cerrado normalmente. Este procedimiento se aplica a casos especficos. Para que el intruso no pueda desactivarlo, hay que tomar la precaucin de tener elementos del equipo de alarma bien disimulados. Es ms, muchas veces ser conveniente que ste ni se d cuenta de que su presencia fue advertida. Los sensores mecnicos resultan ms baratos, son ms sencillos que todos lo dems y son ms fiables. Tambin podran ponerse varios captores repartidos por diferentes puntos del local que se tratar de proteger, co-

nectndose en serie, como lo indica la figura 3, o en paralelo (figura 4). Cuando se trata de la eleccin de los sensores deben considerarse dos puntos: 1) Al haber interruptor de corriente elctrica, se produce la seal 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 activacin de la alarma. Para ello debern estar conectados en paralelo los interruptores S1, S2, S3 y S4 (figura 4).

Traductores Optoelectrnicos De los dos sistemas, antes descriptos, los traductores optoelectrnicos, constituyen un perfeccionamiento, citando como ejemplo las resistencias, diodos, transistores fotoconductores, clulas fotoelectrnicas, circuitos integrados excitado por un dispositivo optoelectrnico y fototiristores. Para la actuacin del traductor hay que hacer intervenir en estos dispositivos, la interrupcn de un rayo luminoso, lo que correspondera funcionalmente a la apertura de un interruptor mecnico.

Figura 1

Figura 3

Figura 2

Figura 4


Este principio se indica en la figura 6, donde L es el emisor, siendo un sistema ptico simple que consta de una lmpara asociada a un lente o varias. Esta lmpara produce un haz de rayos infrarrojos (invisibles a simple vista) que, con la lente, permite la obtencin de un haz de rayos paralelos. En el ms sencillos de todo los sistemas (figura 6), se ve que la lmpara 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 debera recorrer el intruso o cualquier objeto que se cruce, provocando la interrupcin del haz luminoso en el traductor T, produciendo el corte de la seal elctrica. T es un elemento optoelectrnico, sensible a determinadas frecuencia de los rayos que en l inciden.

Circuito Cerrado de TV Como Alarma El circuito cerrado o televisin 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, adems, numerosas variantes. El principio es el siguiente: la zona est vigilada por una cmara disimulada lo mejor posible, con lo que esa imagen intrusa se va transmitiendo por cable a un receptor de TV y, de all, aparece en pantalla. Todo ello tiene sus inconvenientes; por ejemplo: -constante y permanente vigilancia de la pantalla de televisin, siempre y cuando no se utilice otro sistema que avise al viga la presencia del intruso que aparece en cmara. -hay que tomar en cuenta la iluminacin de la zona, ya que se emplean tubos de cmaras sensibles a rayos infrarrojos e invisibles al ojo humano. Si la zona es amplia, la cmara no sera suficiente para esa rea, por lo que se necesitara ms de una.

Traductores Ultrasnicos Las seales ultrasnicas exceden en frecuencia, como su nombre lo indica, a los sonidos audiovisuales, siendo el lmite superior del audio del orden de 20kHz (segn cada persona). Todas las seales que estn por encima de estas frecuencias son clasificadas como ultrasnicas, pasando lo mismo en el caso de los rayos luminosos, infrarrojos, o ultravioletas (que son de muy alta frecuencia). Estas ondas ultrasnicas estn producidas por generadores adhoc, tcnica que ha sido desarrollada en diversos campos. En las alarmas ultrasnicas se emiten seales 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 (mecnicos) y slo sera lgico utilizarlos para proteccin de efectos de gran valor. Lo principal de un sistema de alarmas es la fiabilidad, siendo elemental que sea robusto y que no se avere, resultando importante en los equipos de alarma de alto costo, la ubicacin de varios puntos dispositivos de alarma, basndose en principios diferentes y cuyas alimentaciones sean independientes.

Sistemas Detectores de Emergencias Estos son aplicables a la deteccin 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 optoelectrnicos, en el caso de humo.

Figura 6

Figura 5

Figura 7


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

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

Composicin del Conjunto de la Alarma Podemos decir que una alarma se divide en emisor y receptor, siempre y cuando el receptor est estudiado para captar fcilmente las seales de audiofrecuencia transmitidas por el emisor. Estos dos aparatos son muy parecidos al de los llamados walkie-talkie, pero slo se necesitar un emisor y un receptor que debern estar separados mecnicamente. Debido a que su uso es personal, estos aparatos no tienen gran potencia (principalmente el emisor) y no deber causar molestias en los receptores de su alrededor. Respetando esto, no hay imposicin destacada para que la frecuencia de la seal de audio, del modo de modulacin o de la duracin de la transmisin que ser corta. El captor es quien pone en marcha al emisor, situado en el lugar o zona a vigilar, siendo el captor el ms apropiado para cada caso (incendio, robo, etc). Convengamos en que el trasmisor y el receptor pueden estar vinculados por cables conductores o a travs de un sistema de radiofrecuencia.

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

Cmo Acta un Sistema Al detectar en la zona prevista el elemento que perturba una condicin de normalidad, se acta en forma inconsciente a un dispositivo traductor (que puede ser un detector, un captor o simplemente un sensor), provocando una alteracin o cambio de estado en un dispositivo electrnico emitiendo, entonces, una seal elctrica, que podra llevarse por cable hasta un elemento de aviso (luminoso o sonoro, etc.), dispuesto cerca de la vctima o residente de esa perturbacin. La transmisin de seal de alarma deber hacerse por hilo (cable) de baja frecuencia (audible, continua, etc.) para que la unin de los aparatos sea lo ms sencilla posible, sin descontar que muchas veces, este tipo de comunicacin resulta pro-

Emisores Daremos una pequea introduccin terica sobre distintos equipos transmisores. Si el sistema se une por medio de cables, el emisor es simplemente el captor de anomalas, por el contrario si se trata de un sistema de radiofrecuencia el emisor consta de cinco partes a saber: 1) captor (gobierna las seales que sern moduladas) 2) modulador 3) oscilador 4) antena 5) alimentacin Figura 10

Figura 8 Figura 9


La figura 10 muestra la esquematizacin de un sistema emisor. Se desprende de dicha figura que segn la estructura, el captor pone en funcionamiento al modulador, que tranquilamente podra ser un oscilador de baja frecuencia. Luego la seal de baja frecuencia es transmitida al oscilador con el fin de modular a la seal 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 tratar de ver cmo mantener la instalacin en ese estado; para ello podemos considerar varias formas: 1) En estado de alarma: slo ah se conectar la alimentacin, mientras que en el estado de reposo, esa alimentacin quedar desconectada. El estado de reposo es casi permanente, puede desconectarse de los dos dispositivos electrnicos (modulador u oscilador) o ambos a la vez. 2) Como la alimentacin tiene conexin permanente, en caso de alarma, el captor sensibilizar al modulador o al oscilador. Al no funcionar el oscilador de RF, se obtendr el estado permanente, por lo tanto se podr elegir, entonces, entre alimentar ese oscilador o actuar sobre el conjunto de emisor. Ese captor estar provisto para: a) En caso de alarma conectar la alimentacin 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 posicin de alarma y no en reposo. Este dispositivo se basa en el conmutador S1, montado en serie con la alimentacin del emisor. Generalmente ser el hilo + (el - estar a masa) el que estar bajo la accin de S1, pero para todo hay excepciones. Veamos la figura 11 en la que se muestra otra conexin del conmutador S1, que est en paralelo con el emisor el que se alimenta desde la fuente a travs de un divisor resistivo. Este es un sistema en principio poco comn, pero en ocasiones es necesario aplicarlo, especialmente cuando la fuente debe alimentar a varias partes de un sistema electrnico. En el caso de la figura 11, el divisor de resistivo provee al emisor, una tensin 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 batera 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 = 90 Si se est en posicin de contacto vea la figura 12, R2 qued en cortocircuito, de ah que R1 estar atravesada por una corriente V I1= -------R1

Figura 11

Para determinar R1, suponemos que S2 est abierto (posicin corte), alimentndose el emisor con 9V. La corriente que atraviesa R1 es la de R2 con 9V, o sea: 9 12=---------------= 0.1A 90 Y la consumida por el emisor I1=0,02 Por lo tanto, la corriente que pasa por R1 es: I= I,+I2 = 0,1+0,02 = 0,12 Por consiguiente, el valor de esa resistencia es: 9 R1= ---------- = 75 0,12 La fuente de alimentacin, en estado permanente, proporcionar por R, una corriente: 18 I3= ------------- 0,24A = 240mA 75 Como ejemplo, los diagramas dados en la figura 11 se utilizarn en caso de elevacin de un lquido, mientras que el ejemplo de la figura 11 se utilizar en caso antirrobo, incendio o reduccin del nivel de un lquido.

Osciladores de BF Los ms sencillos son del tipo Rc figura 12, indicndose 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 50 A 200 y toma media, con secundario de 8, con seal de salida que se obtiene en el secundario S del transformador T. La capacidad C1 (que ha de elegirse entre 10nF y 0,5F) y la resistencia del bobinado y de realimentacin, fijan la frecuencia de la seal de bja frecuencia producida, para la alimentacin basta con una batera de 6V y el transistor puede ser poca potencia como el BC548 o el 2N2222. En la figura 14 se diagram 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 180, a lo que se debe la oscilacin. Tamando todos los valores indicados en el esquema con C= C1= C2= C3= 1F, entonces, la frecuencia de oscilacin ser 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 reducir C 100 veces, lo que nos dar C= 10/100F. siendo f =1Hz, C sera de 2 x 10 = 20F 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 seal que se lleva a cabo con R2, de valor de 100k.

Osciladores de Alta Frecuencia La mayora de los sistemas de seguridad poseen algn sistema transmisor de informacin, basados en el envo de una seal a travs de una portadora de alta frecuencia Creemos conveniente desarrollar este tema con un poco ms de profundidad, dado que el lector puede encontrarse con distintos esquemas en una central de alarma o cualquier dispositivo de comando remoto.

Segn la frecuencia que desea, se elige convenientemente el valor de R5=R6. Por ejemplo, realicemos el clculo de los componentes para las siguientes frecuencias: F1=600Hz aproximadamente R5=R6=240k F2=1000HZ aproximadamente R5=R6=150k El ajuste puede hacerse con R1. Cuando se dan frecuencias ms 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 debern 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 segn un circuito clsico LC, tratndose de un transmisor Q1 en conjunto con un transformador cuyos devanados P estn conectados a los circuitos de colector y de base, la toma media de este devanado est conectada al + de la alimentacin y R3 a la masa (lugar donde tambin va el - de la alimentacin). Para pctica se utiliza un transformador de BF

Osciladores Senoidales Un oscilador es un circuito electrnico que entrega una seal de salida sin que para ello haga falta aplicarle una seal a la entrada. La seal de salida perodica (repetitiva) y con una forma de onda determinada que puede ser senoidal, triangular, cuadrada o de cualquier otra forma). En una primera clasificacin podemos decir que los osciladores pueden ser de audio o de RF, interesndonos los ltimos en este curso ya que se usan para la mayora de los receptores modernos de AM, FM, TV, etc. Existen muchsimos circuitos osciladores de RF y numerosas variantes de cada una, razn por la cual consideramos los tipos ms comnmente utilizados en sus distintas variantes.


Los osciladores senoidales se dividen en dos grandes grupos los de realimentacin se basan en que nicamente para una frecuencia se cumplen las condiciones de oscilacin. Los osciladores RC se basan en el hecho de que una celda RC provocar un cambio de fase entre la tensin aplicada y la corriente de circulacin tal que, al combinar varias celdas RC conectadas en un amplificador, el circuito podr 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 comparacin (realimentacin) que hace oscilar a un amplificador est compuesto por varias ramas que se compensan mutuamente. La inclusin de cristales en circuitos osciladores ha permitido optimizar el desempeo de estos circuitos, dndole 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 dinmica negativa que presentan algunos componentes electrnicos. Esta resistencia negativa compensa las prdidas que producen algunos elementos pasivos (que poseen resistencia -resistencia positiva-), tal que, al igualarse los efectos de resistencias positivas y negativas puede conseguirse una oscilacin que, bajo ciertas condiciones, tendr forma de onda senoidal. Existe, tambin, una forma de conseguir una onda senoidal a partir de una onda triangular de igual frecuencia utilizando circuitos formadores, que si bien no producirn una seal perfecta, tendr bajo contenido armnico. Dentro de los osciladores no senoidales de relajacin encontramos a los multivibradores que pueden conseguirse por medio de transistores o utilizando el famoso temporizador integrado 555, que puede generar una seal permisible de seal modulada. Otro integrado oscilador es el CI 566 que es un oscilador controlado por tensiones. En el grupo de los osciladores de relajacin tambin se encuadran los generadores de pulsos, rampas, etc. de muy alta velocidad, aprovechando tambin el efecto de resistencia negativa que presentan los semiconductores tales como el diodo tnel 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 seal aumenta debe reducir su ganancia y viceversa, tampoco es selectivo. es el lazo de realimentacin lineal y selectivo. Es el que fijar la frecuencia de operacin del circuito. Aclaremos que todos los bloqueos son funciones y no un slo componente aislado. Los circuitos en cuestin no deben ofrecer resistencia a la frecuencia de operacin. Cmo se logra que el amplificador realimentado oscile al aplicarle alimentacin? Para contestar la pregunta supongamos que la transferencia del bloque L es igual a 1 (no existe), luego, el circuito del oscilador ser el de la figura 16. El amplificador, posee en su entrada la tensin de entrada y una porcin de la seal de salidad dada por el bloque de realimentacin; luego, la tensin de salida ser: VSAL= (Vent+ VSAL) x A Aplicando la propiedad distributiva. VSAL = Vent x A + x VSAL xA

Figura 15

Osciladores Senoidales de Realimentacin Bsicamente estn compuestos por un amplificador con los que estamos acostumbrados a tratar (comn), que posse un lazo de realimentacin positiva. Recuerde: realimentar significa tomar una parte de la seal de salida de un circuito y reinyectarla nuevamente a la entrada.

Figura 16


Figura 17 Operando matemticamente: VSAL - VSAL x x A = Vent x A VSAL (1 - x A ) = Vent x A VSAL A -------- = --------- Vent 1 -A Vea que el signo (-) del denominador surge de considerar una realimentacin positiva. Analizando esta ltima expresin, se puede observar que cuando el producto A x denominado ganancia de tensin del sistema realimentado es igual a 1, se produce una indeterminacin ya que cualquier cifra dividida por cero da un nmero indeterminado (la cifra es tan grande que se dice que es igual a infinito). Realizando un anlisis de la teora de circuitos se puede determinar que esta indeterminacin (polo de una ecuacin) hace que el circuito que presente esta transferencia oscile. Por lo tanto, para que un circuito amplificador realimentado oscile, se deben cumplir simultneamente dos condiciones: a) Realimentacin positiva. b) Ganancia de tensin del sistema realimentado igual a 1. Estas condiciones suponen que el circuito amplificador funciona linealmente y que dicho amplificador o la red de realimentacin (o los dos), poseen elementos reactivos con lo cual la onda que se mantendr, tendr forma senoidal. Este criterio, recin 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 mantendr una oscilacin se-

noidal, es aquella para la cual el desfasaje total introducido desde los terminales de entrada del amplificador y la red de realimentacin hasta volver de nuevo a la entrada, es igual a cero o un mltiplo entero de 2. (2 pi); o sea, la frecuencia de un oscilador senoidal est determinada por la condicin 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 realimentacin de la red debe seer igual a la unidad Estas dos condiciones establecen que: -A x = 1 Se denomina, entonces, CRITERIO DE BARKHAUSEN. La teora de circuitos se encarga de detallar el funcionamiento de los mismos, razn por la cual nos detendremos a explicar el funcionamiento de los tres tipos de osciladores senoidales clsicos, que se basan en circuitos resonantes como bloque de realimentacin: a) Realimentacin a transformador b) Realimentacin por divisor capacitivo c) Realimentacin por divisor inductivo a) Oscilador realimentado a transformador El circuito amplificador que emplea un transformador sintonizado como bloque de realimentacin 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 oscilacin. En este circuito el capacitor C1 variable sirve para variar la frecuencia de oscilacin. R1 se ajusta para que la polarizacin del transmisor impida que se corte el mismo cuando la oscilacin alcanza al pico positivo. Variando R1 puedo lograr que la amortiguacin del circuito sea automtica (significa que entregue una seal de onda senoidal y no recorte por saturacin). Como vemos, parte de la seal de salida (colector) se reinyecta a la entrada (base), tal como si la Ic vara, produce un cambio en la Ib, de tal modo que si la realimentacin est con la fase adecuada, una disminucin 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 realimentacin a transformador sintonizado, se emplean cada vez que se requiere garanta 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 ms adecuado para equipos de buena calidad.

Figura 18


Suele encontrrselo con ligeras modificaciones respecto del circuito anterior. Esta nueva configuracin 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 realimentacin pueden seer variables o ajustables dentro de un rango determinado perfectamente calculable. La bobina L1 puede variarse si si modifica la posicin del ncleo de ferrite que hay en su interior. Para que el oscilador funcione, el transmisor debe ubicarse en su punto ptimo de trabajo; esto se consigue con el divisor resistivo R1 y R2. Si no se est en el punto correcto, la seal de salida presentar un porcentaje de distorsin y variar el rendimiento. Es necesaria, tambin, una estabilidad aceptable frente a variaciones de temperatura, ya que esto podra provocar corrimientos en el punto de trabajo y perjudicar la seal de salida. Dicha estabilizacin se consigue con R3 desacoplado con R4. La seal de salida a reinyectar en la entrada se obtiene a travs de CBP2 que llega al tanque de oscilacin a travs del divisor capacitivo. De esta manera, se puede hacer una simplificacin del camino de realimentacin como se muestra en la figura 20. Note que el circuito se monta a partir de una configuracin en emisor comn donde en general, el valor de capacidad de C1 es mucho mayor que el de C2 para poder mantener una relacin de adaptacin de impedancias entre la salida y la entrada del circuito recuerde que la impedancia de entrada del emisor comn es mayor que la de salida, por lo tanto, XC2 debe ser mayor que XC1. La frecuencia de oscilacin queda determinada por la inductancia de la bobina y por la capacidad total del divisor. Dado que para la oscilacin C1 y C2 estn en serie, la capacidad total se calcula: C1 . C2 CT=------------------------C1+ C2 Por lo tanto, la frecuencia de oscilacin 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 configuracin desfasa 180. Si el colector se hace ms negativo que antes, se comenzar a cargar negativamente la placa superior de C1 siendo positiva la placa inferior referida a masa. Siguiendo con el anlisis, al estar el punto central de los capacitores a masa, la placa superior de C2 se har ms negativa y la otra placa, conectada a la base, se har positiva. De este modo, cuando la base se hace positiva, la seal realimentada, tambin lo es. La seal oscilante puede obtenerse de varios puntos, pero lo ms normal es obtenerla a partir del colector del transistor o por acoplamiento magntico con L1, mediante el uso de otro bobinado sobre el mismo ncleo. Si los capacitores son fijos y se mantiene inmvil el valor de L1, la frecuencia de oscilacin se mantendr constante, pero si algn componente se hace variable, pueden obtenerse seales de frecuencia distinta dentro de un gran rango del espectro de radiofusin. Figura 20


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

mantienen los mismos componentes y la verdadera importancia radica en que ahora la frecuencia de resonancia est fijada prcticamente por L1 y C, ya que este capacitor es mucho ms pequeo que los del divisor resistivo. C1 y C2 se modifican casi exclusivamente para eliminar la distorsin de la seal de salida. Al realizar esta modificacin, 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 oscilacin sea casi independiente de las variaciones que sufre el transistor, mejorando la estabilidad en frecuencia. c) Oscilador realimentado por divisor inductivo Se denomina oscilador HARTLEY a todo aquel circuito que toma la realimentacin a partir de un divisor inductivo, ya sea en serie o en paralelo con el tanque de oscilacin LC. En el oscilador Hartley serie, la realimentacin formada por L2 y C1 en el circuito de la figura 22, queda acoplada en serie con la alimentacin VCC. El circuito se construye a partir de un transisor NPN en configuracin emisor comn, polarizado a travs del divisor resistivo R1 - R2 y estabilizado trmicamente a travs del conjunto R3 C2. La relacin de espiras entre L1 y L2, debe ser tal que la impedancia de cada seccin est adaptada con las del transisor y XL2, con la de entrada. La seal reinyectada a la entrada debe sufrir una inversin de fase (en el transistor) ya que la toma en el punto medio del bobinado provoca una nueva inversin. Precisamente el porcentaje de seal realimentada debe ser tal que la ganancia total del sistema sea la unidad. El capacitor C1 impide una tensin continua en la base del transistor, que lo llevara al estado de saturacin. La frmula 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

En realidad esta frmula es incompleta, ya que habra que considerar el acoplamiento o industancia mutua entre las bobinas, pero en la prctica este efecto es despreciable. La polarizacin del transistor determinar tanto su rendimiento como el porcentaje de distorsin en la seal obtenida. La figura 23 muestra un esquema simplificado del oscilador Hartley, donde se grafica el smbolo del amplificador y el circuito tanque de oscilacin.


Valor H 280 25 1,7 0,16

frec. MHz 2,5 8 32,5 110

hilo mm 0,2 0,3 0,8 2

N de esp. 120 46 11 3

bobina 38 33 25 12,5 TABLA 1

Long. mm 25 19 19 9,5

Toma desde C espiras 30 12 3,12 1

En esta figura se ve que la seal realimentada se enva al amplificador a travs del 1. La importancia de este oscilador radica en el hecho de que la inyeccin de una seal externa no modifica la frecuencia de oscilacin del conjunto. Una variacin sobre la configuracin anterior sera 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 habra una alimentacin del tipo paralelo, de ah 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 slo permite el paso de la seal de oscilacin. Aqu se ha incluido una bobina de choque para que la seal de RF de oscilacin no pase por la fuente de alimentacin, lo que provocara inestabilidad en el sistema. Aqu tambin es necesaria la adaptacin de impedancias entre el circuito oscilador y el transistor. La frecuencia de oscilacin sigue siendo la misma que la de la versin anterior. Los que explicamos hasta ahora, son slo algunos de los osciladores senoidales que se denominan OSCILADORES SINTONIZADOS, otros como los osciladores RC, osciladores puente u osciladores a cristal, sern considerados oportunadamente. Figura 25

Osciladores Recomendados El oscilador de alta frecuencia es el corazn del emisor. Para su funcionamiento se debe elegir la frecuencia de funcionamiento fh ya que ser el elemento principal del emisor, que producira la seal que ser tansmitida por ondas hasta la antena del receptor, sintonizando tambin 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 pequea, eligiendo para fh una frecuencia de la banda de 7,27,72 144MHz. Aqu 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 reaccin que permite la oscilacin se efecta a travs de R2C2, que une la fuente S (pata 2) con la grilla, tambin llamada compuerta, o simplemente puerta (pata3). El drenaje (pata1) se une por R3 al + de la alimentacin y se desacopla con C4 hacia la lnea de masa. L1 y L2 dependen de la frecuencia fh elegida. En la tabla I, se indican las caractersticas de L, que constituye una sola bobina con toma no central (figura 26). Aqu se observa que si C est bien ajustado, se obtendrn las frecuencias siguientes: Fh = 72MHz, para L = 0,16H Fh = 27MHz, para L = 1,7H Fh = 7MHZ, para L = 25H Figura 26


En las bobinas se debe usar alambre desnudo estaado o plateado. Se puede aplicar la seal procedente del oscilador (seal de modulacin) de audio de cualquiera de los circuitos disponibles, de rejilla (pata 3), de fuente (pata 2) o de drenaje (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 unin a la antena se har por intermedio de una bobina fuertemente acoplada a L (L2). La bobina L2 tendr una cantidad de espiras aproximada de N2 = N1/5, siendo N1, las espiras de L1. La antena puede ser construda con cable comn de uno o varios metros de largo, segn las posibilidades, sirviendo para el caso, una antena de auto radio, al igual que una telescpica usadas en los receptores porttiles.

cable (esta ltima es ms confiable porque no necesita mantenimiento) en forma prctica y econmica como suceder, por ejemplo, si se tratase de un stano de edificio y el lugar del residente es un apartamiento de ese mismo inmueble.

Cmo es un Antirrobo para Vehculo Aqu la alimentacin es la propia batera del vehculo que suele ser de 12V, entonces deber adaptarse para el equipo antirrobo una alimentacin de esa tensin o menos, reducindola 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 alimentacin, para esto es necesario que la apertura de una puerta o el cierre del contacto del motor, corresponda a la conexin del emisor a la alimentacin (vase el principio de este captulo). Adems, otro interruptor en serie con el anterior, ir en la puerta del dueo del vehculo, que lo pondr en corte al entrar l, con el fin de que no suene la alarma. Lo importante es que al salir el vehculo se vuelva a cerrar el interruptor para dejar la alarma en funcionamiento. Segn el sistema sin cable de alarmas instaladas en vehculos, el receptor podra ser tambin un super heterodino pequeo, con alimentacin a pilas, donde el conductor lo llevara en el bolsillo para ir a un lugar no muy lejano del vehculo. Tambin el disparo de alarma podra instalarse al mismo tiempo, debajo del asiento del conductor, que siendo elstico, el contacto de alarma se cerrara en cuanto se siente el extrao/a.

Receptor Nos queda ahora por explicar la otra parte de la cadena: el receptor. Por supuesto, el trabajo es muy sencillo, slo basta con que est 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 as, la falta de potencia del emisor. La alimentacin del receptor se har por red, estando conectado y funcionando permanentemente o, por lo menos, durante unas horas determiandas. Para la antena se buscar el lugar ms apto para captar la seal transmitida por la antena del emisor.

Distintos Tipos de Sensores Los sensores o captores son los encargados de localizar una perturbacin y dar el correspondiente aviso. Sus caractersticas dependern del empleo de la alarma: antirrobo, contra incendios, en prevencin de inundaciones, etc.. para el primero de los casos (antirrobo), la disposicin sin cables es la ms indicada para un vehculo cualquiera; en los otros dos casos (contra incedio o inundaciones) podr usarse esa solucin si no se puede usar una instalacin por Cmo es un Captor Contra Incendios Para este fin se recomienda, como ejemplo sencillo pero eficiente, el empleo de un hilo de metal fcilmente fusible con poca temperatura, sirviendo un simple hilo de fusible o estao que se fundir al elevarse la temperatura, determinando as, la ruptura del hilo con lo cual podr dispararse un rel y sus contactos servirn para dar el correspondiente aviso de alarma. En la figura 27 se grafica lo que podra ser un sencillo sistema contra incendios. El rel se encuentra, en condiciones normales, operando, ya que la bobina L se alimenta a travs de R, que tiene un valor que es apropiado para las caractersticas del rel. El emisor no est alimentado es estas condiciones. Al subir la temperatura el fusible se interrumpe, la bobina L deja de estar alimentada, el contacto del rel pasa a la posicin de reposo, con lo que se le aplica alimentacin al emisor que har operar a la alarma.

Figura 27


Cmo es un Sensor de Inundacin Para la separacin de un sistema de seguridad contra inundaciones suele utilizarse la propiedad conductora de agua, es decir, el captor podra ser simplemente, un par de contactos separados tal que al estar en contacto con el lquido dar el correspondiente aviso de alarma. En la figura 28 se esquematiza el dispositivo transmisor bsico. Si el nivel del lquido sobrepasa un determinado nivel, se producir el contacto entre A y B a travs de la resistencia del lquido. Vemos entonces, que en situacin normal los electrodos A y B estn aislados entre si, por lo tanto, el elemento no est alimentado y la bobina L tampoco. En situacin anormal, al alcanzar el lquido el nivel A y B, queda includa entre esos dos electrodos, una resistencia R, circulando corriente por L, cerrndose los contactos que darn alimentacin al emisor.

Figura 28

Cmo 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 captulo de esta obra vamos a abordar el tema utilizando sensores electrnicos que pueden

conseguirse en comercios del gremio. En principio, podra detectarse la diferente ionizacin que los gases producen en el aire cuando stos se mezclan; luego, por acumulacin o no de cargas electromagnticas, es posible activar a un receptor que dara el aviso de alarma. Evidentemente, el tema no se agota aqu, podramos nombrar otros sensores y dispositivos especficos 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 electrnicos que los contienen. En captulos sucesivos, los diferentes temas sern desarrollados sobre elementos concretos, los cuales podrn poner en prctica sin inconvenientes. ******************


Sistemas que Operan con la Luz La informacin que sigue a continuacin tiene por objeto darle al lector un panorama sobre la simplicidad con que se pueden montar barreras luminosas, lectores de cdigos de barras, detectores de umbral lumnico, etc, cuando se cuenta con un circuito integrado especfico, fabricado para aplicaciones en sistemas de alarma. Los circuitos que detallamos se han construdo en base a aplicaciones propuestas por Siemens para su circuito integrado monoltico TPV 63, resultando esquemas didcticos de fcil comprensin. Recomendamos al lector que antes de armar un circuito de esta seccin 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 especfico puede ocurrir que su fabricacin 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 tensin de polarizacin del fotodiodo es levemente superior a 1V.

Otro Detector Menos Sensible En la figura 3 se da el circuito de un detector lumnico que tiene un umbral de funcionamiento de 0,4 lux sin compensacin de la capacidad del fotodiodo. Las conexiones del circuito integrado estn indicadas por los nmeros del 1 al 8, donde el 2 queda sin conexin al igual que el terminal 6 , siendo notables, adems, los pocos elementos externos que hacen falta (fotodiodo D1 y tres resistencias, un diodo de uso general y un rel). 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, disponindose la alimentacin (entre 4V y 12V) en los terminales 5 (al positivo) y 3 (al negativo). Esta alimentacin es la que se utilizar en todos los montajes producidos para este estudio. Partiendo del terminal 8 para llegar a la salida, no habr ninguna inversin, por lo tanto, el conjunto CI no es inversor. La polarizacin del terminal 8 en el circuito de la figura 3 est asegurada por el fotodiodo D1, que une el punto a la lnea positiva y R1, R5, que lo ponen a masa. As, la entrada inversora 1 queda polarizada positivamente al punto comn de R1 y R5. Por el divisor de tensin pasar una corriente muy pequea, siempre y cuando no haya aplicada luz alguna, siendo la tensin R prcticamente nula, de lo que resulta una corriente por el rel casi nula que lo mantiene desactivado. Si el fotodiodo quedase expuesto a la luz, por R circular una corriente, creando una cada de tensin, en esa resistencia. Si sta es lo bastante alta (superior a 0,7V) la tensin del terminal 6 (entrada no inversora del amplificador operacional) se har ms positivo que la de entrada inversora, anulando as, la corriente de salida que circula por R2. Con un foto-

Figura 1b Las aplicaciones principales del TPV 63 de Siemens son las siguientes: a) Construccin de barreras luminosas. b) Circuitos detectores de intensidad lumnica. 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 construdos 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 conduccin maneja 10V con 65mA. Las dimensiones del TPV 63, as como tambin un circuito elctrico 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 pequea, activando un rel que puede utilizar para disparar un sistema de control o el dispositivo que Ud. crea necesario. El rel dispara con una iluminacin umbral de 0,04 lux, que corresponde a una resistencia de 109 (1000M) 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 ms tenues posible, teniendo la tensin necesaria en 3V lo que se consigue con el divisor de tensin R3, R4, R5, cuyos valores pueden ser alterados para ambos umbrales de disparo. El punto comn de R3 y R4 est unido al ctodo del diodo y a los colectores Darlington del integrado que co-

Figura 2

Figura 3


diodo BPW 42, para que se active el sistema con una iluminacin de 0,4 lux, la resistencia entre pata 1 y pata 8 ser aproximadamente100M Se puede observar el montaje del fotodiodo, con el catlogo al + de la alimentacin, 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 Estticas Las cargas estticas del cuerpo humano, por menores que sean, pueden ser detectadas a distancia por esta sensible alarma. La simple aproximacin de una mano o de un cuerpo cargados es suficiente para dispararla con la emisin de un fuerte sonido por parlante. El circuito est alimentado totalmente por pilas, y sirve como interesante detector porttil. El corazn del circuito es un sensible transistor de efecto de campo, cuya corriente principal puede ser afectada por la carga esttica de cuerpos prximos. Este transistor acciona como un amplificador operacional que dispara un oscilador de audio. Mientras que un transitor comn es la corriente de base, la que controla la corriente entre colector y emisor, en este componente es la tensin de compuerta la que controla la corriente entre drenaje y fuente. Esa diferencia hace que tengamos un dispositivo de elevadisma impedancia de entrada y, por lo tanto, capaz de percibir mnimas cargas estticas. En verdad, el dispositivo es extremadamente sensible al punto de romper el aislamiento entre la compuerta y el sustrato, si una tensin 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 estticas prximas. Si una persona, que contiene siempre algunas cargas acu-

muladas, se acerca al sensor, ocurre la induccin de una pequea tensin elctrica, lo que es suficiente para alterar la corriente controlada. El resultado es que esta tensin puede seer fuertemente amplificada por el operacional y, con esto, poner en funcionamiento un simple oscilador de audio. Una modificacin de este circuito ser cambiar el oscilador por una etapa amplificadora con rel. Observe, en el circuito que el sistema opera como disparador en el que slo tenemos la tensin que acciona el oscilador cuando la misma sobrepasa el valor del diodo zener, tpicamente de 2,7 volt. El ajuste de P1 permite llevar el circuito a su mxima sensibilidad en funcin de las cargas ambientales. La frecuencia del sonido emitido depende bsicamente de R6 y de C2, que pueden ser alterados en una amplia gama de valores. En la figura 4 tenemos el diagrama esquemtico 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 esttica mayor en su cuerpo puede daarlo. El integrado es el 741, y le recomendamos el uso de zcalo. El zener de 2V7 no es crtico, y en algunos montajes se puede experimentar uno de 3V3 o, incluso, 3V9. Los resistores son todos de 1/8 1/4W y los capacitores son cermicos o de polister, excepto C3 que es un electroltico para 6V o ms. El capacitor C1 es optativo, pudiendo usrselo si hubiera tendencia al disparo errtico. El sensor es una pequea placa de metal de no ms de 5 x 5 cm, ya que dimensiones mayores pueden afectar la sensibilidad del aparato. El cable de conexin al sensor debe ser bien corto. Si es largo, se debe usar cable blindado. Una idea interesante para obtener mayor directividad y as tener una especie de radar electrosttico, 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 alimentacin. 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, deber producirse el disparo.

Alarma Activada por Luz Este circuito consiste en un transistor que entrar en saturacin cuando deja de incidir luz sobre una fotorresistencia que es parte del circuito de polarizacin; en ese caso, se disparar un monoestable con compuertas digitales que permitir la accin de un rel. Para desactivar el circuito, basta con pulsar el botn S. Si Ud. intercambia las posiciones del LDR y el resistor R1, podr usar el equipo para proteger algn objeto, ya que si ese objeto tapa al LDR no recibir luz y la alrma no se activar; al retirar el objeto (un jarrn, por ejemplo) el elemento fotoelectrnico ser iluminado y el rel ser activado. Con R1 se regula la sensibilidad y con R2 el punto ptimo de disparo para evitar las interferencias por ruido. En la figura 6 se da el esquema elctrico de ese dispositivo. Como elemento sensor puede utilizarse cualquier tipo de LDR, mientras que es conveniente que el circuito integrado sea un CD4001BP.

incluso puede emplearse como despertador crepuscular. Aqu se conjugan las caractersticas 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 tensin positiva; por tal razn, si se alimenta dicha patita con un divisor resistivo donde uno de los componentes es un LDR, la tensin depender pura y exclusivamente de la ausencia o presencia de luz. En oscuridad, el LDR presenta alta resistencia y la tensin en el terminal 4 ser tan baja que el temporizador no podr operar. Cuando sale el Sol el fotorresistor ser iluminado y el oscilador comenzar a funcionar hacindose 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 0,0047F y 0,1F. Si se desea mayor potencia de audio, en lugar del parlante puede colocarse un amplificador.

Alarma por Interrupcin de Luz Este proyecto es el mismo que el anterior, slo que ha invertido la posicin del LDR con el potencimetro para que el oscilador comience a funcionar cuando el LDR no est iluminado. Para entender el principio de funcionamiento se recomienda la lectura de la explicacin del proyecto anterior. Cabe aclarar que el lector puede darle a este circuito mltiples 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 mignn de 5W apuntando hacia el LDR. De esta manera, cada vez que sea interrumpida la barrera, el oscilador generar una seal reproducida por el parlante indican-

Detector Crepuscular 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 elctrico 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.

Alarma para Moto Usando un interruptorde mercurio, esta alarma detecta pequeos 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 est alimentado por la propa batera de la moto. Una de las maneras ms 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 pndulo, que tambin ser visto en el artculo, viabilizando el montaje en cualquier condicin. La alarma, una vez disparada, acta de modo intermitente sobre un rel por un tiempo que puede ser ajustado entre algunos segundos hasta cerca de media hora. En la condicin de espera, el consumo de energa es extremadamente bajo, no afectando la carga de la batera. Los componentes usados son todos los comunes y de fcil obtencin, con excepcin del interruptor de mercurio para el cual daremos alternativas. El elemento bsico de este proyecto, poco conocido por muchos lectores, es el interruptor de mercurio. Cuando el interruptor est en posicin normal, la gota de mercurio se queda lejos de los contactos en el interior de la ampolla y la llave est abierta.

Antirrobo para Autos En el circuito que proponemos, un interruptor escondido acciona el circuito cuando el auto es estacionado. En ausencia del propietario, el ladrn llega y penetra en el vehculo, y con una llave especial o la famosa conexin directa, parte tras poner en marcha el vehculo. Pero, para su sorpresa, despus 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 despus 6 segundos de detencin. El CI exita directamente un rel con bobina de 12 volts que acta sobre el sistema de encendido. El rel 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 conexin en el sistema elctrico de su auto. Observe que el aparato acta directamente sobre el encendido del auto, desconectndolo despus de los intervalos determinados por el circuito. La alimentacin de 12V para el circuito es retirada del mismo punto que tambin alimenta la bobina. El cable C debe ser conectado en cualquier punto de masa (chasis) del vehculo.

Figura 9

Figura 8

Figura 10


Cuando el interruptor es inclinado, la gota de mercurio que es conductora de electricidad (ya que es un metal lquido)- 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 temporizacin est 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, momentneamente, al nivel bajo por la accin del interruptor de mercurio. Cerrando el circuito, este interruptor pone momentneamente a tierra a C1, haciendo que el pin 2 del integrado tenga su tensin prcticamente 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 mximo recomendado para C2 es de 100F y para R3, 1M, caso en el que obtenemos algo de alrededor de 17 minutos. Sin embargo, se tolera un resistor de 2,2M. Para su temporizacin de hasta media hora. Con la salida del 555 en el nivel alto, se habilita el oscilador formado por la puerta NAND 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 seal 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 rel. Este rel va, entonces, a abrir y cerrar sus contactos en el ritmo de oscilacin de CI-2. Observe que cuando la salida de 555 se encuentra en el nivel bajo en la condicin 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 mnimo consumo de energa de la batera. Para los lectores que no tengan posibilidad de encontrar un interruptor de mercurio, existe la posibilidad de usar un sensor de pndulo. Con este sensor, la argolla no toca la parte mvil (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 zcalo DIL para los integrados. Los capacitores electrolticos son para 16V y los resistores de 1/8W o ms tolerancia de 5% o mejor. El diodo y el transistor admiten equivalentes y C1 tanto puede ser de polister como cermico. El rel 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 alimentacin 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 rel de modo intermitente por cierto tiempo. Al fijar X1, encuentre una posicin en la que al estacionar la moto permanezca abierto, slo cerrando los contactos cuando la moto se mueve.

Sistema de Alarmas para Negocios Es muy comn 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 instantneamente 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 10F entre la salida del amplificador operacional y la entrada del amplificador. Note 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, dejar de funcionar el sistema de aviso.

Junto a una ventana avisar cuando amanece, disparndose 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 stas estuvieran en una posicin desfavorable para su vizualizacin. Figura 13

Sensor de Toque con Rearme Cambiando las caractersticas 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 seal 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 caractersticas del sensor de toque recin descripto con las de un monoestable contrudo con compuertas CMOS. Con un toque en la placa se dispara el rel, mientras que accionando el pulsador se logra rearmar el circuito para que quede en las condiciones iniciales. Posee innumerables aplicaciones y, seguramente, Ud. le encontrar 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 deteccin 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, disparndose 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 sern de utilidad: Dejndolo conectado sobre una mesa, durante la noche, si alguien entrara en la habitacin y encendiera una luz, o si la iluminara con una linterna -en el caso de un ladrn-, la alarma comenzar a sonar. Tambin sirve, en estas circunstancias, para el aviso de llegada de algn miembro de la familia.

Figura 15


En fin, las aplicaciones del aparato dependen exclusivamente de la imaginacin de cada uno. Ms de una vez, en diferentes proyectos publicitados en Saber Electrnica, utilizamos como base el circuito integrado 4093 por su versatilidad y bajo costo. Este circuito integrado est formado por 4 puertas NAND disparadoras Schmitt de 2 entradas. La primera de ellas (CI1a) est 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 est con su resistencia elevada, la entrada del inversor est 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, est inhabilitado. Estos osciladores, que conforman el segundo bloque, operan en frecuencias diferentes. El primero, formado por CI1b, opera en una frecuencia de fraccin de Hz, lo que da la cadencia a los bips sonoros que sern producidos. El segundo opera en una frecuencia de audio de alrededor de 7kHz, que es la resonancia del buzzer y corresponde a los bips. As, cuando incide luz en el LDR, el nivel de tensin 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 seales, entonces, se combinan en la cuarta puerta del circuito integrado (CI1d), originndose los bips que son reproducidos por el transductor. El transductor utilizado es del tipo piezoelectrnico (Metaloplstica MP10 o equivalente) con buen rendimiento, pero puede usarse cualquier otro de ms intensidad que pueden ser agregados al proyecto original. El primero utiliza un parlante comn, y la alimentacin del circuito puede hacerse con tensiones de hasta 12V. El transistor, mientras tanto, necesitar un disipador de calor. Observe que tanto en esta versin de potencia como en la que explicaremos a continuacin, el consumo de corriente aumenta cuando est activada, exigiendo una fuente un poco ms potente, como pilas medianas o grandes. La segunda versin utiliza un FET de potencia y un buzzer que ser alimentado con una tensin que podr superar los 300V, lo que hace que produzca un sonido realmente intenso. Figura 16

En la figura 16 tenemos el diagrama completo del aparato. Para el circuito integrado sugerimos la utilizacin de un zcalo DIL de 14 pines. El LDR es del tipo redondo comn, de 1 a 2,5cm de dimetro, aunque cualquier tipo sirve, incluso los de Tecnowatt, que son los ms comunes en el mercado. El buzzer no es nada ms que un transductor cermico piezoelctrico del tipo MP10 (Metal o plstica) o equivalente, aunque podemos utilizar con muy buen desempeo una cpsula de telfono de cermica. Para la alimentacin de esta versin bsica pueden utilizarse pilas o batera, y el potencimetro puede ser sustituido por un trimpot. Para probar el equipo, colquelo en un sitio poco iluminado y, despus de conectarlo a la alimentacin, ajuste P1 hasta que no se escuche sonido alguno. Encienda la luz del ambiente, o deje entrar ms luz en el lugar. La alarma deber dispararse. Para usar el aparato basta dejarlo en un lugar poco iluminado, pero en una posicin 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 deteccin de interrupcin de una barrera que opera en base a un haz infrarrojo invisible, con un alcance promedio de 4 metros. Se trata de un circuito receptor, establecindose entre ambos un enlace infrarrojo. Cuando se interrumpe el enlace, se activa un rel que operar el dispositivo deseado (una alarma, por ejemplo).

Figura 17


El LED emisor acta 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 ste emita. El receptor consiste en un amplificador sintonizado de 3 etapas con amplificadores operacionales, que permitir la accin de un rel cuando no se reciba la seal de transmisin. El circuito se muestra en la figura 18. La funcin del LED DL1 es mantener iluminado el fototransistor para que el equipo pueda trabajar en la oscuridad absoluta, dndole una pequea polarizacin para que pueda operar correctamente. El amplificador A01 trabaja con corriente alterna, con una ganancia que depende de la relacin 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 est dada por R8 - C6 - C5 - R11, pudiendo variar la ganancia del mismo y la frecuencia de recepcin a travs de P1. El A03 proporciona una ganancia adicional para luego convertir la seal de C.A. en otra de corriente continua por medio de D4 y sus componentes asociados. Esta seal dispara un Schmitt trigger formado por A04, lo que har que desactive el rel 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 portn, 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 efecta 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 as el rel k que debe conectarse cerca del dispositivo a activar.

Slo se requieren dos ajustes del aparato: 1) Sin enfrentar el LED y fototransistor (barrera interrumpida), se gira P1 en sentido antihorario, hasta que el rel deje de estar operado (si no estaba operado al aplicar tensin, obvie esta parte). Luego, gire suavemente en sentido contrario el trimpot (multivuelta) P1, hasta que el rel opere. 2) Restablezca la barrera para que los sensores queden separados a un metro. El rel deber liberarse indicando que se restableci 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 seal sea mxima. Si no tiene osciloscopio, aleje los sensores lentamente ajustando P2 hasta conseguir mxima distancia de activacin. El proceso ser 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 algn acrlico -preferentemente oscuropara que ningn reflejo intenso provoque interferencias y, a la vez, para disimular el sistema. Un adicional interesante: puede operarse la apertura o cierre del portn de un garage en forma automtica a travs del circuito propuesto. Para ello se debe separar el transistor del receptor de la placa de C.I., acoplando este ltimo al servomecnico que accionar dicho portn.

Central de Alarma Un sistema de alarma domiciliaria debe poseer, como mnimo, una central que reconozca la activacin de los sensores ubicados en posiciones estratgicas y que, luego de un proceso, accione un sistema de alarma, un sistema de puerta en funcionamiento de la central, una fuente de alimentacin que permita el suministro de corriente a travs de la red elctrica y que conmute a bateras cuando sta 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 disparar 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 instantneo 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 alimentacin a la central. Al aplicar tensin al circuito, el capacitador C1 se carga a travs de R1 dando un 0 inicial en las entradas de la compuerta 1, que dar un 1 lgico en la entrada de la compuerta 2 presentando un 0 lgico a su salida con la cual C2 se cargar a travs de R3. Durante el perodo de carga de C3 en entrada de la compuerta habr tambin un 0 lgico que fijar 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 informacin del estado de los sensores. En este estado no se activar el sistema de alerta. En la medida en que se carga C2 a travs de R3, la tensin en la entrada de la compuerta 3 crece hasta llegar un momento en que la interpreta como 1 lgico, cambiando el estado en su salida yendo a 0 y permaneciendo en este estado en forma permanente dado la realimentacin hacia la compuerta 2. De esta manera, cada vez que se aplica alimentacin, quedan inhabilitadas las zonas de disparo demoradas por el espacio de 20 segundos, ajustables a travs de R3 y/o C2. Pasando el perodo inicial, en una entrada de 4 habr un 0 lgico y, en la otra, la tensin ser fijada por los sen-

Figura 19

sores. Mientras los sensores estn en la operacin, en la otra entrada de 4 habr un 1 lgico fijado por R2 y D2 pero, al desarmarse un sensor, esta tensin cae abruptamente a 0, con lo cual la salida en 4 va al estado lgico 1 que se transmite a la entrada de 5 a travs del filtro que forman R6 y C3; precisamente, este filtro evita seales espreas que podran provocar disparos errticos. 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 travs de R7, la salida de la central no cambia. Este tiempo se fij en 20 segundos y est para permitir la desconexin 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 har saturar al transistor T1 que activar el sistema de alerta. Este ltimo monoestable permanecer en estado alto durante un tiempo de 3 minutos aproximadamente, fijados por R9 y C7. O sea que la deteccin de un intruso har funcionar el sistema de alerta durante 3 minutos; pasado este tiempo, el sistema vuelve a su estado normal en espera de una nueva interrupcin en los sensores. La alimentacin se efecta con 12 volt, por lo que tambin puede emplearse en la proteccin de automviles. Una vez seguro de haber interpretado el circuito, se aconseja colocar primero los circuitos integrados (cuidado con su posicin ya que, si se equivoca, podra provocar su destruccin) sin soldarlos, con lo cual ya tendr puntos de referencia para colocar el resto de los componentes; luego, coloque los resistores (no conecte R14 an) y proceda a soldarlos, posteriormente haga lo propio con los diodos respetando su polaridad (no conecte D6 todava). A continuacin, coloque los capacitares: primero los cermicos y, luego, los electrolticos teniendo en cuenta que estos ltimos tambin 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 ltimo, suelde los circuitos integrados. Ahora su equipo est en condiciones de funcionamiento; slo resta que suelde los cables de conexin en los lugares indicados intentando colocar cables de distintos colores. Para la conexin 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, aislndolos luego de soldarlos para evitar choques accidentales. Lo mismo ocurre con la conexin del cable A, ya que el nodo de D va en la plaqueta y el ctodo 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 aplquele alimentacin, deje pasar unos 30 segundos y conecte a masa unos instantes el cable blanco: el LED se deber encender y permanecer as 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 deber suceder nada ya que la alarma temporiza su conexin para darle tiempo a retirarse del rea protegida. Transcurriendo el minuto, vuelva a tocar el cable gris a masa; al cabo de 20 segundos se encender 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 rea protegida. La operacin con el cable naranja es igual a la que se hace con el cable gris, solamente que el disparo se producir 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 rel de 12 volt y 220 ohm de impedancia entre los puntos M y N de la plaqueta, luego los contactos del rel selos para activar dicho sistema de aviso. Si utiliza un rel del tipo MONICO 612, el mismo puede conectarse directamente en la plaqueta de circuito impreso.

Figura 20 biarn los valores de R, R1 y C para que cada captor funcione diferente. Los detectores poseen un punto conectado a masa, conectndose al circuito amplificador comn representado en la figura 21. En la figura 20, del lado izquierdo se observa el depsito que contiene el lquido, disponindose dos electrodos metlicos con sus extremos por encima del nivel del lquido. Al subir el lquido, 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 concluir con la activacin de la alarma (sonora o visual). Se observa que el electrodo 2 y el punto 2 de CD4001 van conectados al + de la alimentacin por intermedio de la resistencia de 220k. El circuito integrado CD4001 es una cudruple NOR. Este circuito puede tener las dos entradas al nivel cero o al uno, dando as, cuatro posibilidades (00, 01, 10, 11). Segn esta regla, la salida estar al nivel 0 o al 1. ENTRADA 0 0 1 1 ENTRADA 0 1 0 1 SALIDA 1 0 0 0

Sensor de Nivel de Lquido Es de suma importancia tener conocimiento del nivel de lquido existente (o no) en un lugar determinado, para la actividad humana, tanto cientfica como industrial, etc. A partir de una configuracin primaria, se pueden construir esquemas con varios detectores, hasta incluso teniendo cada uno accin independiente dedicndose uno a detectar la presencia de lquido, el otro a la ausencia y un tercero que trabaje tratando de reconocer la distancia desde la superficie al sensor. A su vez sera posible reconocer a distancia cul es el detector accionado (en forma sonora o visual). En el caso de ser detector sonoro, cada uno dar un tono de frecuencia distinta (Ej.: si hay tres, se tomarn 100, 1000 y 10000HZ). El esquema bsico del captor se muestra en la figura 20, siendo uno de los detectores del sistema. Todos los dems se realizarn igual, con distinta red de oscilacin, es decir, cam-

Tenemos entonces cuatro posibilidades que al sumarlas dar: 0+0=0 0+1=1 1+1=1 Como la compuerta invierte estos valores, se tendr: 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) estn al nivel 0, se podr obtener el nivel 1 de salida, siendo esto posible si los dos electrodos estn en contacto con el lquido. La compuerta A (patas 1-2-3) sirve de captor (sensor alto o bajo, segn el caso). La seal que aparece en el Terminal 3 (nivel alto o bajo, segn el caso), se aplica a la compuerta NOR B, (patas 5-6-7). Las dos entradas 5 y 6 estn unidas, lo que permite que el elemento funcione como inversor. La seal invertida de la salida 4 se aplica a una nueva compuerta, la cual asociada a la D constituye un multivibrador astable, cuya frecuencia de oscilacin est determinada por los valores de las dos resistencias R, R1, junto con la capacidad C, segn la frmula: 1 f=------------------1,4RC Con f en Hz, C en F y R en , siendo siempre R1 = 2R. El condensador Cp se determinar tambin en funcin de la frecuencia, segn la regla emprica: Cp = fL/1000 Con Cp en F y fL en hercios. La frecuencia fL es la ms baja que opera en el sistema. Si el nivel del lquido 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 lquido. 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 lquido queda por debajo de los extremos de los electrodos, la resistencia entre las patas 1 y 2 ser alta (mayor de 500k y el elemento A tendr su Terminal 1 a un nivel alto, por lo tanto, segn el funcionamiento de los circuitos NOR, habr inversin, lo que har que los terminales 3, 5 y 6 pasen al nivel bajo, y las patas 4 y 8 al nivel alto. As, el multivibrador se bloquear. Si est en oscilacin, la frecuencia sonora se calcular as: 1 RC = --------------- segundos 1,4f Por ejemplo, si f = 1000Hz se tendr: 1 RC = -------------- segundos 1400 Tomando R = 100000, 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 determinacin ser inmediata. Sabiendo el valor de R (por ej. 100k) se tiene que R1 = 2R = 200k. E

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