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 |  Tema: Alarma casera  Jue Oct 09, 2014 9:08 pm | |
| La mayoría de nosotros sabemos, que tan valiosa son nuestras pertenecias, que hemos conseguido con esfuerzo y trabajo dedicado día a día, y perder nuestras pertenencias en un instante por algún descuido, seria muy molesto para nosotros. Así que la seguridad es lo primordial en nuestra casa o nuestro trabajo, por más que uno desea cuidar sus cosas, a veces nos encontramos muy ocupados y las descuidamos. Hoy en día existen alarmas baratas y sencillas ya elaboradas; pero siempre existen personas que desean una alarma deacuerdo a sus necesidades, y su imaginación.
Pero para cumplir con una seguridad deacuerdo a sus necesidades, es mejor elaborar una alarma con sus propias manos, y que realice lo que uno mismo le desee, y active lo que se proponga, no necesariamente hacer ruido y ya, si no pueden activar un mecanismo de seguridad en el cual cierre la puerta, encienda las luces, etc.… según la imaginación de cada persona.
Nuestro propósito es detectar a las personas sospechosas, si una persona se acerca a la puerta sin tocar, si una persona entra a un cuarto oscuro sin hacer ruido, o cuando una persona por malas intenciones desea que nadie lo descubra, etc.…. Este diseño no actúa por sonido, si no por el movimiento. Pero dependerá mucho de la sensibilidad del sensor que usaremos.
Sensor LDR
Empezaremos por conocer el sensor a utilizar, pero antes ¿Qué es un sensor?, una respuesta sencilla a esto, un sensor es un dispositivo que interactúa con el medio físico para generar señales eléctricas. Por ejemplo, detectar la temperatura del medio ambiente, detectar el nivel de agua, detectar la velocidad de un cuerpo, etc. Y existen muchos otros mas, y mas interesantes, solo debemos de tener mucha creatividad.
Por el momento solo hablaremos de un sensor muy conocido y utilizado, que es el LDR; este sensor se encarga de actuar mediante la variación física de la luz, así es, detecta la luz. Como sus siglas lo indican LDR (Light Dependent Resistor) o Resistencia dependiente de luz, resistencia variable por luz, o resistencia detectora de luz, etc.…puede traducirse de la manera que más se entienda, pero la función que realiza este sensor es: variar la resistencia dependiendo de la cantidad de luz.
¿Cómo funciona?, este semiconductor, tiene un valor inicial que esta dado a mínima luz o sin luz, que puede ser de 10 a 30 Mega Ohms (10,000,000 a 30,000,000 Ohms), y cuando le llega la luz a un máximo, su resistencia baja hasta 1Kilo Ohms (1,000 Ohms) o menos. Y por medio de ese rango de valores nosotros podremos activar o desactivar un circuito electrónico.
El diseño del circuito electrónico es completamente sencillo y fácil de armar, además no requiere muchos materiales, y todos los materiales usados aquí son fáciles de encontrar.
Empezaremos por armar un circuito conmutado por transistores, ¿Qué?, me refiero a que usaremos un transistor que actué como SWITCH, (conmutar), o en otras palabras, la corriente puede o no fluir a través del transistor; esto dependerá de cuanta corriente reciba.
En el siguiente circuito, se muestra el diagrama de un transistor en conmutación, ¿Cómo funciona?, nosotros tenemos un voltaje de alimentación, lo cual pasa por las resistencias R1 y R2 llegando hasta el transistor, dándonos una respuesta de salida.
La resistencia R1 (resistencia variable) alimenta la BASE del transistor, mientras que la resistencia R2 alimenta el COLECTOR del transistor. Y el transistor actuara en conmutación, abriendo o cerrando el paso de la corriente entre el COLECTOR Y EMISOR; dependiendo de la corriente que se le de en la BASE.
Por tal motivo R1 es variable, ya que podemos aumentar su valor para disminuir el paso de la corriente a la base, o reducir su valor de R1 para aumentar el paso de la corriente en la base, y cada vez que el transistor reciba la corriente suficiente en la BASE, hará conmutacion, dando paso a la corriente entre colector y emisor; es como un switch, (abriendo o cerrando el paso de la corriente, según la corriente que reciba en la base).
Si nosotros variamos R1, dejándola como resistencia MINIMA, entonces pasara mayor corriente (la suficiente) en la base del transistor, y el transistor conmutara, dejando pasar la corriente del colector al emisor. Haciendo un circuito activado.
Pero, si nosotros variamos R1, dejándola como resistencia MAXIMA, entonces pasara menor corriente (insuficiente) en la base del transistor, y el transistor no conmutara, y no dejara pasar la corriente del colector al emisor. Haciendo un circuito desactivado.
Ahora que ya tenemos un circuito básico y sencillo, simplemente es cuestión de sustituir la resistencia R1 (resistencia variable), por nuestro sensor LDR, (variable por luz), y actuara de la misma manera, como se explico anteriormente.
* Entre más luz exista en nuestro sensor, este tendrá una resistencia “mínima”, haciendo pasar suficiente corriente hacia la base del transistor, y a su vez, el transistor conmutara y dejara pasar la corriente entre colector y emisor, haciendo un circuito activado.
* Pero si existe menos luz en nuestro sensor, este tendrá una resistencia “máxima”, haciendo que pase poca corriente o insuficiente en la base del transistor, y este a su vez no conmutará, e impedirá el paso de la corriente entre colector y emisor, haciendo un circuito desactivado.
Y como es debido, por protección, nunca se debe de conectar el sensor directamente a la fuente de poder, por tal motivo colocamos una resistencia de carga entre la fuente de alimentación y nuestro sensor LDR, esta resistencia se calculara para hacer que no interfiera en nuestro sensor. En la mayoría de los casos, se le coloca una resistencia variable de carga, debido a que nuestro sensor puede ser alimentado con diferentes voltajes de trabajo, por el momento, quedaría de esta manera:
Ahora calcularemos los valores y veremos las características de los semiconductores a utilizar; por el momento solo deseo que entiendan como funciona este diseño, si ya se logro entender, pasamos a la segunda parte.
Imaginemos que tenemos un voltaje, de unos 9volts; que es lo más normal, por que existen pilas de 9Volts que se pueden utilizar, en lugar de una fuente de alimentación; también se podría usar de 6volts o 4 pilas, pero el trabajo del sensor seria mínimo y muy limitado, teniendo una salida de muy baja potencia.
Los 9volts lo usaremos como alimentación del circuito, por lo tanto, los sensores LDR manejan resistencia, entre 10 a 30 mega ohms; si nuestro sensor es de 10 Mohms, calcularemos cuanta corriente llega a nuestra base del transistor, esto se hace por medio de la ley de Ohms.
Pero debido a que tenemos una resistencia de carga en la entrada del sensor, la corriente disminuirá más aún, entonces debemos de buscar un transistor que funcione arriba de 0.9UA, para que cuando la resistencia sea “máxima”, exista corriente insuficiente para que el transistor deje de funcionar, y cuando la resistencia sea “mínima” exista suficiente corriente para que el transistor se active, haciendo un proceso de CONMUTACION.
Uno de los transistores mas usados para este tipo de diseño, es el 2N2222, este es un transistor de potencia, muy fácil de encontrar. La resistencia del colector, se utiliza como resistencia de carga del transistor, para evitar que el voltaje de alimentación entre directamente al transistor, podemos utilizar una resistencia variable o fija; pero esta resistencia R2, la calcularemos dependiendo de lo que queremos activar o desactivar.
Para la salida en nuestro diseño, conectaremos en el EMISOR, un “reelevador de 6 a 9volts”, la mayoría de los reelevadores tienen marcado la máxima corriente soportable, por lo tanto la resistencia debe de otorgarnos la corriente suficiente para activar el reelevador; imaginemos que nosotros activaremos el reelevador a 9volts con 500miliamperes, por ley de Ohms, ¿qué resistencia utilizaríamos?
En nuestro caso utilizaremos la de 68 Ohms como resistencia de carga del colector. Ahora había comentado que en la salida colocaríamos un reelevador de 6 a 9volts; antes de continuar, a caso saben ¿Qué es un reelevador?
Un reelevador es un dispositivo que nos permite activar o desactivar un circuito independiente al nuestro (otro circuito, con otra fuente de alimentación mayor o menor, a la de nuestro diseño).
Este dispositivo consta de dos partes, la primera es la alimentación y activación del reelevador, y la segunda, es la alimentación y activación del circuito independiente. Para ser más claro; este dispositivo que usaremos consta de 5 pines.
* 2 pines se utilizan para la alimentación y activación del reelevador. (1 y 2)
* 1 para la alimentación externa del circuito independiente. (4)
Y las otras 2 patitas son salidas para la alimentación o activación del circuito independiente. (5 y 3)
Su funcionamiento es:
1. cuando el reelevador se encuentra sin alimentación (desactivado), la alimentación externa independiente pasa a la salida1, alimentando todo circuito que se conecte en ese Pin. Y la salida2 permanece desactivada.
2. Pero si el reelevador se activa aplicándole voltaje de alimentación, entonces la alimentación externa independiente pasa a la salida2, desactivando la salida1, y activando cualquier circuito conectado en ese Pin.
Como se puede observar, el reelevador no puede tener activada las dos salidas al mismo tiempo, se activa una salida y se desactiva la otra, y viceversa, pero no ambas. Por lo tanto, nosotros colocaremos un circuito independiente en la salida desactivada del reelevador, para que cuando el reelevador se le de alimentación y sea activado, (por el paso de corriente en el transistor de colector a emisor), también se active nuestro circuito independiente.
OK, por el momento ya estamos entendiendo, como esta funcionando nuestro circuito, ahora solo falta colocar en la salida del reelevador un indicador, que nos avise al momento de que se active el reelevador. Lo mas común es colocarle un BUZZER, (bocina con sonido ya integrado), que se venden en las tiendas de electrónica, lo conectamos en la segunda salida y alimentado por la misma fuente de 9volts. Debido a que el reelevador tiene una entrada para fuente externa, nosotros podemos conectarle otra fuente de diferente valor en ese Pin, para así alimentar nuestro circuito independiente con diferente voltaje
Daré una explicación rápida de cómo funciona hasta el momento este diseño:
Cuando el LDR de un valor mínimo de resistencia por detectar abundancia de LUZ, este otorgara la corriente suficiente a la base del transistor, y el transistor al tener corriente suficiente en la base, “conmutara”, haciendo pasar la corriente que esta en el colector hacia el emisor, y alimentara el reelevador, “activándolo”, al momento de activar el reelevador este cambiara de salida1 a salida2, desactivando una salida y activando la otra salida. Y haciendo sonar el buzzer. OK. Hasta aquí todo bien.
Solo nos falta por conectar el BUZZER en la salida que se activara o que se usara según nuestro diseño. El buzzer será alimentado por la misma fuente.
Debido a que nuestro propósito es diseñar una alarma, lo cual funcione al detectar la sombra o movimiento de una persona de una persona, entonces, la función del circuito seria: “activarse cuando exista obstrucción de la luz” (poca luz o mayor resistencia del LDR).
Si el LDR tiene mayor resistencia, este no dará corriente suficiente a la base del transistor y a su vez el transistor no conmutara (no permitirá el paso de corriente entre el colector y emisor), haciendo que el reelevador este desactivado, y solo la salida1 del reelevador quedara activada. Por lo tanto nuestro BUZZER quedara conectado a la SALIDA1, con una resistencia de carga, debido a que no podemos conectar directamente a la fuente de alimentación por protección; además nuestra resistencia de carga ya esta calculada. Quedando nuestro circuito así:
Ahora si queremos que nuestro circuito se active con la LUZ, solo es cuestión de cambiar el BUZZER a la conexión en la “salida2”.
Mientras exista LUZ, en el LDR, su resistencia seria “mínima”, dejando pasar suficiente corriente a la base del transistor, y el transistor mantendrá el paso de la corriente entre el colector y emisor hasta el reelevador, activándolo; y si el reelevador se encuentra activado, entonces la salida2 estará activada y la salida1 desactivada, y como nuestro BUZZER estará conectado en la salida1, no emitirá sonido.
El buzzer, Solo emitirá sonido si el reelevador se desactiva, esto pasara cuando el transistor deje de conmutar, que es por falta de corriente en la base, y toda esta corriente es otorgada por el sensor, LDR, por falta de LUZ (detectara sombra), hay mayor resistencia y menor corriente.
Por lo tanto mientras exista Luz en el sensor, la alarma estará desactivada, y no emitirá sonido. Pero si la luz llegase a obstruir por algún cuerpo u objeto que genere sombra, obstruyendo la LUZ en el sensor, la alarma se activara, emitiendo sonido.
Una de las modificaciones para la mejora del circuito, es cambiar el reelevador a la parte del colector del transistor; esto debido a que el reelevador a veces llega a tener un voltaje insuficiente o cercano para su activación, y provoca errores activándose o desactivándose, o haciendo chasquidos y ruidos extraños; por tal motivo, si se alimenta directamente de los 9volts este nunca variara su voltaje de alimentación siempre mantendrá los 9volts, y sólo la conexión a tierra será la que active y desactive el reelevador. Quedando así el circuito mejorado:
Este último diseño es el mismo que el anterior, nada más que ordenado y mejorado, con algunas modificaciones que aquí voy a explicar.
Las “resistencias variables” a utilizar son los llamados PRESETs, existen dos tipos de presets, el preset HORIZONTAL y el preset VERTICAL, cualquiera hace la misma función, simplemente es el diseño del preset, elegiremos el que mas nos convenga y se nos haga mas fácil de manejar. Existen variedades de preset.
Los preset constan de tres Pines, nosotros solo conectaremos 2 pines, el del centro y uno de los extremos, el otro Pin lo dejaremos desconectado. Se puede utilizar también los POTENCIOMETROS, nada más que son más grandes y ocupan mas espacio, pero tienen las mismas características que los preset y realizan la misma función.
Empezare por explicar el preset R1, como se había mencionado, es una resistencia de carga, ya que no podemos conectar nuestro sensor LDR directamente a los 9Volts, por protección, además es una resistencia variable, podremos aumentar o disminuir la corriente en nuestro sensor variando la resistencia, haciéndolo menos o más sensible, yo coloque un preset de 1Mohms, por que tendríamos 11 megas en total, 10 megas de trabajo por el sensor y 1 mega de protección del preset.
El preset R2, lo calculamos y debió de ser de 68 Ohms, yo coloque uno de 1Kohms, por si se desea cambiar el valor del voltaje de alimentación, y también para controlar la corriente en el transistor y reelevador, y ajustándolo para mas sensible; si se dan cuenta, anteriormente esta resistencia R2, se encontraba en la parte del colector del transistor, conectada directamente a la alimentación de 9v, pero lo invertimos al emisor, esto para hacer mas sensible al reelevador y no provocar errores o falsas alarmas. Tanto el reelevador y el transistor soportan voltajes altos, por tal motivo conectarlos directos a la fuente de alimentación de 9Volts no corren riego alguno.
El reelevador es de 9volts, por lo tanto lo conectamos a la fuente de alimentación de 9Volts, y la tierra se conecta al colector del transistor, aclaro, el reelevador no se activara, aunque este conectado directamente a la fuente de 9V, debido a que la tierra no esta conectada a tierra, si no, al colector del transistor, y solo sucederá esta conexión a tierra, hasta que el transistor conmute y habrá el paso a tierra.
Por ultimo, el preset R3, se conecta a una de las salidas del reelevador y actuara como el volumen de la alarma, lo podrás modificar para hacer más fuerte el sonido o más bajo, a veces llega a aturdir un sonido fuerte, por tal razón se le coloco un preset como volumen de la salida del indicador.
Y como ya sabrán un led funciona a 30 mA 1.5V, y no podemos conectarlo directamente a los 9V 500mA, por que se quemaría, entonces se le coloco una resistencia de carga al LED, en este caso es R4, de 470 Ohms. Esto fue calculado por la ley de ohms:
VENTAJAS
Este circuito se puede modificar, ya que podemos conectar en el reelevador un circuito externo de corriente alterna (AC), como un foco, una puerta eléctrica, o algún otro aparato eléctrico, etc.… y además las aplicaciones son muchas, no necesariamente una alarma, mas adelante les comento algunas aplicaciones.
El sensor LDR, lo puedes cambiar por algún otro tipo de sensor, como fototransistor, fotodiodo, de contacto, de sonido, micrófono, de temperatura, etc.… el diseño es soportable para muchos sensores, pueden modificar algunos valores al cambiar el sensor y hacerlo más sensible, según las características del sensor, pero hará exactamente la misma función que realiza nuestro diseño. Pueden hacer un diseño con un rayo láser que incida directamente sobre el LDR, un fotodiodo o fototransistor, y cada vez que se corte o se obstruya el rayo, el dispositivo se activara; esto se hace en lugares completamente obscuros.
Como se puede observar es muy sencillo, muy compacto, muy económico y potable. Otras de las ventajas es que puede usar pilas, baterías o su propia fuente de alimentación, diseñadas por ustedes mismos, como menciono en mí otro artículo “Cómo diseñar una fuente de alimentación”, publicado aquí mismo. Elaboran la fuente de alimentación a 9Volts, y elaboran la alarma antirrobo, al final conectan ambos diseños y tendrán un circuito más avanzado, y lo bueno de todo esto es que nadie, mas que ustedes mismos, sabrán como funcionan estos diseños, por que ustedes mismos los elaboraron.
Una cosa muy importante, tratemos de colocar el sensor en un lugar estratégico, para que funcione adecuadamente, por donde pase la gente, donde exista luz, donde exista acercamiento de las personas, en las puertas, en las ventanas, etc.…. Y lograran ver la exactitud de su funcionamiento. También pueden conectarle en vez de un BUZZER, un foco, un ventilador, una puerta eléctrica, una bomba de agua, etc.….gracias al reelevador.
Y Con los PRESET podrán sensibilizarlo a tal grado de cualquier mínimo movimiento se active, y permanezca activado; o solo se active por un momento y después se desactive; esto se puede realizar sensibilizando el sensor y el transistor.
APLICACIONES
Existen muchas aplicaciones a partir de este diseño. Como:
* detector de movimiento
* alarma antirrobo
* luz nocturna automática
* despertador solar
* riego automático
* detector de humo
* etc.… | |
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