Alarma de falta de energía (ART813S)

Los invernaderos, los congeladores, los sistemas de ventilación en ambientes cerrados y otros dispositivos alimentados por la red de energía no pueden permanecer sin alimentación durante períodos prolongados. En el caso de congeladores y refrigeradores, los productos almacenados pueden deteriorarse o derretir y en los demás casos podemos tener la muerte de plantas, interrupción de procesos críticos. En este artículo, de nuestro libro Proyectos prácticos de alarmas (agotado), describimos el montaje de una alarma que sonará cuando haya un corte de energía en la red de alimentación.

Si el corte es durante la noche o cuando hay otros aparatos conectados a la misma red que puedan dar señales de lo ocurrido, la observación del hecho no trae problemas. Sin embargo, no siempre es lo que ocurre. En un mercado puede haber un congelador conectado y nadie a observarlo a no ser un guardia que puede no estar atento al hecho. Una advertencia simple con la orientación de lo que se debe hacer si se activa puede ayudar a salvar productos y procesos.El circuito propuesto en este artículo tiene algunas características diferentes en su versión básica. No necesita pilas o baterías que pasan a ser una fuente de preocupación constante, ya que si están gastadas y faltan energía, el aparato no funciona. Nuestro sistema opera de un modo diferente, lo que será evidenciado en la explicación del principio de funcionamiento.

En el caso de corte de energía acciona un bip sonoro de buena intensidad por 2 a 3 minutos, lo suficiente como para que el aparato se pueda conectar en la misma toma que alimenta el aparato monitoreado (congelador, refrigerador, etc.) para alertar a las personas sobre lo ocurrido. En una versión de mayor potencia podemos usar una batería recargable y el toque será de mayor potencia y durará más tiempo. La elección de la versión depende de la aplicación. Otra característica importante de este circuito es su consumo de energía prácticamente despreciable lo que le permite permanecer permanentemente conectado sin un aumento apreciable de la cuenta de energía.

 

CARACTERÍSTICAS

   * Tensión de alimentación: 110 o 220 VCA

   * Consumo de energía: 0,01 W (tip)

   * Tiempo de toque: 2 a 3 minutos

 

COMO FUNCIONA

La tensión de la red de energía se aplica a un divisor formado por los resistores R1 y R2 para obtener sobre R2 una tensión alternada del orden de 10 volts. Estos 10 V se rectifican por dos diodos que sirven para cargar los capacitores C1 y C2. El capacitor C2 funciona como un "depósito" de energía que servirá para alimentar la alarma cuando haya el corte de energía en la red local. Así, con la energía de este capacitor no necesitamos usar pilas. Observe que este capacitor se carga a través del resistor R1 (de alto valor) tardando un tiempo para adquirir toda su carga cuando el aparato está conectado a la red de energía.

El sistema de aviso sonoro se basa en un circuito integrado 4093 que consiste en 4 puertas disparadores que se pueden conectar de diversas formas. Las puertas CI-1b y CI-1c se conectan como osciladores cuyas frecuencias dependen de las resistencias y los capacitores asociados. El primer oscilador genera pulsos que determinan el intervalo entre los bips de aviso y el segundo genera los bips propiamente dichos. El puerto CI-1a se conecta como elemento lógico de control de las otras dos puertas. Los dos osciladores se bloquean cuando el nivel de entrada de tensión de CI-1a es alto (del orden de 10V). Con este nivel en la entrada, la salida se mantiene en el nivel bajo, inhibiendo los osciladores. Con el corte de energía en la red, la entrada de CI-1a (pino 2) va al nivel bajo y con ello su salida va al nivel alto, habilitando los dos osciladores que entran en funcionamiento.

La señal de los osciladores se lleva a la última puerta del CI (CI-1d) que opera como un buffer-amplificador, es decir, combina las señales amplificándolas y aísla el circuito de la salida (transductor) .El transductor es del tipo piezoeléctrico tiene mayor rendimiento en el rango de los 3 kHz a los 7 kHz. El circuito es alimentado por la carga de C2 y puede funcionar en el intervalo en que la tensión cae de 10V a aproximadamente 3 V. El sonido disminuirá de intensidad en este intervalo hasta que desaparezca. Las curvas de la figura 1 muestran cómo el circuito se comporta a partir del corte de energía.

 

Figura 1 - Diagramas de tiempos en el circuito.
Figura 1 - Diagramas de tiempos en el circuito.

 

Para un capacitor de 2 200 uF obtenemos un funcionamiento de aproximadamente 1 minuto y medio, suficiente para alertar a las personas cercanas. Este intervalo depende mucho de la tolerancia de los componentes, ya que es grande para los capacitores electrolíticos. El lector, sin embargo, puede hacer experiencia con capacitores diversos.

En este circuito, la función de C1 es mantener la puerta en el nivel alto en los intervalos de los semiciclos de la tensión de la red y evitar el disparo por un corte muy corto de energía. En la segunda versión, una etapa de potencia alimenta un transistor con un transductor más potente y además, tenemos un conjunto de pilas recargables para mantener el circuito oscilando. Las pilas se mantienen a una carga lenta constante para que estén siempre listas para el funcionamiento.

 

MONTAJE

En la figura 2 tenemos el circuito de la alarma en la versión básica, alimentada por la descarga del capacitor y que no tiene fuente propia de energía.

 Figura 2 - Diagrama completo de la versión básica.
 Figura 2 - Diagrama completo de la versión básica.

 

En la figura 3 tenemos la placa de circuito impreso para esta versión.

 

Figura 3 - Placa de circuito impreso para la versión básica.
Figura 3 - Placa de circuito impreso para la versión básica.

 

La versión con batería o pilas recargables (4AA de Nicad) se muestra en la figura 4.

 

Figura 4 - Diagrama de la versión de alta potencia.
Figura 4 - Diagrama de la versión de alta potencia.

 

La placa de circuito impreso para esta versión se muestra en la figura 5.

 

Figura 5 - Placa de circuito impreso de la versión de alta potencia.
Figura 5 - Placa de circuito impreso de la versión de alta potencia.

 

La versión básica, por sus reducidas dimensiones, puede ser montada en una cajita del tipo usado en eliminadores de pilas.

El único cuidado que el montador debe tener en este caso es con la calidad del benjamín usado que debe ser apto para soportar la corriente requerida por el aparato monitoreado. Recordamos que congeladores, refrigeradores y balcones frigoríficos, cuanto tienen los motores de sus compresores accionados exigen corrientes bastante elevadas. Si la toma y el adaptador no están dimensionados para soportar esta corriente, el calor generado puede ser peligroso para la integridad de la toma y de la instalación. Para la otra versión se puede utilizar una caja plástica común. Los resistores son de 1 / 8W o mayores, excepto R1 que debe ser de 1 / 2W. Los valores de componentes entre paréntesis son para el caso del aparato funcionar en la red de 220V.

 Los capacitores electrolíticos deben tener tensiones de trabajo de al menos 16V y el bocadillo es en realidad un transductor piezoeléctrico común (ver electrónica Rey del sonido - Buzzers). Para la versión de mayor potencia, como transductor se utiliza un tweeter piezoeléctrico. Para la versión con pilas (mayor potencia) sugerimos el uso de células de Nicad AA, o un paquete de 3 células del tipo utilizado en teléfonos inalámbricos y que se puede encontrar con facilidad. Si el lector tiene una batería de teléfono móvil o incluso un teléfono inalámbrico dañado, puede estar con suerte si al abrirla y hacer la prueba de cada unidad interna, encuentre 3 o 4 de ellas en buen estado. Estas pueden ser usadas para alimentar el aparato en la versión de mayor potencia.

 

   PRUEBA Y USO

Para probar, basta con conectar el aparato a cualquier enchufe de energía y esperar uno o dos minutos para obtener la carga completa de C2. Retirando el aparato de la toma, lo que simula un corte de energía, debe pitar por el tiempo esperado. Si el reproductor no le gusta la tonalidad del sonido producido, cambie el capacitor C4 y si desea cambiar la intermitencia, cambie C3. Los resistores asociados a estos capacitores también se pueden cambiar, pero nunca los reduzca a menos de 10 k ohms.

¡Comprobado el funcionamiento es sólo proceder a su instalación en una toma que también alimente el aparato a ser monitoreado y listo! Observe que la conexión de la alarma en una red de alimentación todos los aparatos que dependen de ella estarán monitoreados.

 

   (Versión 1)

   Semiconductores:

   CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

   D1, D2 - 1N4002 o equivalente - diodo de silicio

 

   Resistores: (1/8 W, 5%)

   R1 - 100 k ohms x ½ W (220k ohms x 1 / 2W)

   R2 - 10 k ohms

   R3 - 47 k ohms

   R4 - 2,2 M ohms

   R5 - 22 k ohms

 

   Capacitores:

   C1 - 10 uF / 16V - electrolítico

   C2 - 1 000 uF a 4 700 uF / 16V - electrolítico

   C3 - 470 nF - cerámico o poliéster

   C4 - 47 nF - cerámico o poliéster

 

   Varios:

   X1 - Transductor piezoeléctrico (véase el texto)

   Placa de circuito impreso, caja con enchufe (tipo eliminador de pilas), hilos, soldadura, etc.

 

   (Versión 2)

   Semiconductores:

   CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

   Q1 - BD135 - transistores NPN de media potencia

   D1, D2 - 1N4002 - diodos de silicio

 

   Resistores: (1/8 W, 5%)

   R1 - 22 k ohms x 5 W (47k ohms x 5 W) - hilo

   R2 - 220 k ohms (470 k ohms)

   R3 - 12 k ohms (22 k ohms)

   R4 - 2,2 M ohms

   R5 - 47 k ohms

   R6 - 10 k ohms

 

   Capacitores:

   C1, C2 - 10 uF / 16V - electrolítico

   C3 - 470 nF - poliéster

   C4 - 47 nF - poliéster

 

   Varios:

   FTE - 4/8 ohms - tweeter piezoeléctrico

Placa de circuito impreso, caja para montaje, cable de alimentación, hilos, soldadura, etc.

    NOTA: Las especificaciones entre paréntesis son para las versiones conectadas en la red de 220 VCA.