En el sitio describimos el montaje de una excelente Alarma Residencial que admitía en su entrada diversos tipos de sensores. Ya publicamos una barrera con infrarrojos, usando filtro PLL para mayor seguridad, pero existe la posibilidad de tener una barrera de luz con LDR, mucho más económica, y si se usa correctamente, igualmente eficiente. Esta barrera de luz es el tema de este artículo.
Uno de los tipos de alarma más comunes es el que hace uso de sensores fotoeléctricos para detectar el paso de intrusos. Estos sistemas fotoeléctricos están formados por una fuente de luz (que puede ser infrarroja) y un sensor.
Mientras el sensor recibe luz la alarma se mantiene desactivada, pero si el haz se interrumpe la alarma dispara, como sugiere la figura 1.
En ediciones anteriores describimos el montaje de módulos de alarmas temporizadas sofisticadas y módulos de luz infrarroja.
En esta edición enfocamos una versión más simple, con luz visible y sensor con LDR, que también puede ser usada en conjunto con los sistemas de alarma descritos en el sitio.
El circuito también se puede utilizar de forma independiente.
Para ello daremos una versión con temporización y disparo de un relé. La temporización puede ir hasta más de 15 minutos, y el relé usado puede controlar cargas de hasta 2 A.
Como en la condición de espera el circuito tiene un consumo muy bajo (sin la fuente emisora, que está conectada a la red), su alimentación puede ser hecha por medio de pilas o batería.
Diversas unidades pueden ser conectadas en paralelo para protección de grandes ambientes.
Características:
Tensión de alimentación: 6 V
Corriente en reposo: 10 mA (tip)
Corriente con relé activado: 100 mA (tip)
Distancia de protección 10 m (tip)
Carga máxima controlada: 2 A
Temporización: 1 minuto a 15 minutos
COMO FUNCIONA
Una lámpara común, cerrada en una cajita y con una abertura para salida de luz, dirige un haz luminoso hacia el sensor.
Con el uso de una lente convergente el haz puede ser suficientemente concentrado para excitar el sensor a distancia mayores que 10 m.
En la figura 2 tenemos el diagrama de la versión completa (con temporización), que puede funcionar de modo independiente.
El LDR forma con P1 un divisor de tensión que está conectado a la base de un transistor. De esta forma, la tensión en el colector del transistor depende de la intensidad de luz incidente en el sensor
Se ajusta P1 para que la tensión en el colector del transistor sea alta, es decir, para que el transistor quede en el corte, pero cerca del punto en que comienza a ocurrir su conducción.
El colector del transistor se conecta, vía C1, al pin de un circuito integrado 555 conectado en la configuración monoestable.
La resistencia R3 polariza este pasador para mantenerlo en el nivel alto, y así el circuito integrado permanece en la condición de espera.
Si por un instante la luz que incide en el LDR es cortada, el divisor de tensión tiene sus características alteradas, y el transistor conduce.
Con su conducción cae la tensión de colector, y la carga de C1, vía transistor, hace que tengamos un pulso negativo aplicado al pino 2 del circuito integrado.
Este pulso dispara el circuito, llevando su salida al nivel alto por un intervalo de tiempo que depende del ajuste de P2 y del valor de C2.
La salida del circuito integrado quedará entonces en el nivel alto independientemente de la duración del corte de luz en el LDR.
En el nivel alto, la salida de Cl1 polariza el transistor O2 de modo que conduzca y energice el relé responsable del control de la carga externa.
Para la versión que opera con la Alarma Residencial que publicamos en el sitio no es necesario usar el circuito de temporización.
Basta el pulso de corte de luz obtenido en el colector de Q1. Tenemos entonces, para esta aplicación, un circuito más simple.
En la condición de reposo el circuito consume poca corriente, lo que permite su alimentación por medio de pilas. Sin embargo, es posible elaborar una fuente relativamente simple para su operación, como muestra la figura 3.
MONTAJE
La placa de circuito impreso para la versión completa (de la figura 2) se muestra en la figura 4.
Tanto para el relé y para el circuito integrado es interesante utilizar zócalos DlL. Para un relé más potente, de 10 A, es necesario cambiar el diseño de la placa.
El sensor es un LDR redondo común, pequeño o grande. Para mayor sensibilidad y directividad será interesante montarlo en un tubo opaco con una lente convergente, de modo que este componente quede un poco delante del foco, como muestra la figura 5.
En esta posición tenemos la concentración máxima de la luz del sensor en toda la superficie del componente, lo que no ocurrirá si se sitúa en el foco; exactamente en el foco tendríamos la concentración de luz en un punto único, con menor rendimiento.
Para el emisor, una lámpara común puede usarse, también en un tubo con lente para dirigir mejor el haz al sensor.
En la figura 6 tenemos el diagrama del módulo de pulso para la Alarma.
Los puntos A y B se pueden conectar a los puntos B y C o D y E de la alarma.
En este circuito la alimentación puede ser hecha con pilas, y el LDR es el mismo de la versión anterior.
PRUEBA Y USO
Para probar el aparato (versión con relé), coloque el trimpot P2 en la posición de menor tiempo, ilumine el LDR y alimente el circuito con 6 V.
Vaya lentamente ajustando P1 hasta obtener el disparo.
Vuelva un poco y espere a que el relé se abra. Estaremos en el punto de mayor sensibilidad.
Ahora, pasando rápidamente la mano delante del LDR, para cortar la luz incidente, el relé debe cerrar sus contactos y así permanecer por algún tiempo.
Comprobado el funcionamiento, podemos instalar el aparato conforme muestra la figura 7.
Una idea interesante se muestra en la figura 8, donde con el uso de espejos podemos usar sólo un sensor para proteger tres pasillos diferentes. Hecha la instalación, se debe ajustar P1 y la temporización.
Una manera de obtener un haz invisible de luz es utilizando un filtro delante de la lámpara o incluso una luz infrarroja, aunque la sensibilidad del LDR en esta franja sea menor.
Para la conexión de diversos módulos sensores en paralelo tenemos la opción mostrada en la figura 9.
Cada módulo debe tener su propia alimentación o retirarse de la Alarma Residencial.
La fuente emisora de alarma es alimentada por la red, pues está constituida por una lámpara común, lo que significa que si el sistema es alimentado por batería y falta de energía, la alarma inevitablemente disparará.
Un lector de inhibición sólo del sensor de luz en caso de falta de energía puede ser imaginado por el lector en este caso, con base, por ejemplo, en un relé que lo desconecta en caso de falta de energía.
a) Sistema completo
Semiconductores:
CI1 - 555 - circuito integrado
Q1, Q2 - BC548 - transistores NPN de uso general
D1- 1N4148 - diodo de uso general de silicio
Resistores: (1/8W, 5%)
R, - 1 k ohms
R2 - 22 k ohms
R3 - 47 k ohms
R4 - 10 k ohms
R5 - 4,7 k ohms
P1, P2 - trimpots de 1 M ohms
Capacitores electrolíticos de 12 V:
C1 - 10 uF
C2 - 470u o 1 000 uF
C3 - 100 uF
Varios:
K1 - relé de 6 V
LDR- LDR redondo común, pequeño o grande
X1 - lámpara de 5 a 40 W según red de 110 o 220 V
Placa de circuito impreso, zócalo para el integrado y relé, hilos, caja para montaje, soldadura, etc.
b) Módulo para la Alarma Residencial del Sitio
Semiconductores:
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
Resistores (1/8 W, 5%):
R1 - 1 k ohms
R2 - 22 k ohms
P1 - trimpot de 1 M ohms
Varios:
C1 - 100 uF - capacitor electrolítico de 12 V
LDR - LDR redondo común
X1 - lámpara de 5 a 40 W según la red local
S1 - Interruptor simple
B1 - 6 V - pilas o fuentes
Placa de circuito impreso, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.
