Este circuito puede ser utilizado como base para una eficiente alarma con sensores de interrupción o como detector de apertura de puertas, remoción de objetos o en otras aplicaciones similares. Lo que tenemos es un transmisor y un receptor de señales de audio (AF). Mientras el receptor recibe las señales del transmisor por el circuito de protección, el relé permanece desactivado. Si hay una interrupción el relé se dispara.
La ventaja principal de un circuito de este tipo en el que se utilizan señales de frecuencias entre 10 kHz y 100 kHz es que el sensor puede ser extremadamente fino, tener una buena resistencia y por lo tanto tener una longitud muy grande. Como el receptor sólo reconoce las señales de alta frecuencia, otras señales como las corrientes continuas o incluso el ronco de la red de energía prácticamente no hacen efecto del circuito que se vuelve inmune a este tipo de interferencia.
Hay varias aplicaciones interesantes que podemos sugerir para este circuito, destacándose entre ellas:
* Sistemas de alarma en los que el cable sensor que pasa por varios puntos del lugar protegido es muy largo.
* Protección de cercas de granjas donde el alambre puede ser utilizado como sensor. Si hay una interrupción, como se muestra en la figura 1, la alarma se dispara.
* Detector de eliminación de objetos o apertura de puertas en las que la eliminación de un objeto que funciona como el eslabón o la apertura de una puerta que tiene un microswitch o reedswitch como sensor provoca el disparo del circuito.
Un factor importante que debe tenerse en cuenta en este circuito es que en la condición de espera su consumo es de sólo 1 mA lo que permite su uso con pilas o batería.
COMO FUNCIONA
El transmisor consiste en una puerta de un 4093 que funciona como un oscilador cuya frecuencia está determinada por R1 y C1 (estos componentes pueden ser alterados según la aplicación, principalmente si se observa algún tipo de interferencia que afecte el funcionamiento del sistema).
En el diseño original el mismo integrado se utiliza en el receptor y en el transmisor, pero si el transmisor tiene que permanecer lejos del receptor, podemos utilizar integrados separados y hacer aparatos separados. En este caso, los otros tres puertos del 4093 se pueden utilizar como búfer de amplificadores como se muestra en la figura 2.
La señal generada se aplica al eslabón de protección mediante el capacitor C2.
Esta señal se recibe vía C3 y se lleva a un sistema de detección que se basa en los diodos D1 y D2 y el capacitor C4 que hace su filtrado. Así, en la presencia de señal en el receptor, la entrada del inversor en que está conectado el detector tiene una tensión que es reconocida como nivel alto por el CI 4093.
Con nivel alto en la entrada del inverso su salida se mantiene en el nivel bajo y con ello el transistor Q1 permanece cortado. El relé se mantiene desenergizado y carga conectada a sus contactos, que puede ser una sirena, desactivada.
Cuando la señal de entrada desaparece la tensión en la entrada del CI-1b 4093 cae pues el resistor R2 se encarga de colocarla en el nivel bajo. En estas condiciones la salida del circuito integrado inversor va al nivel alto y el transistor es saturado.
La corriente que circula entonces por el colector del transistor energiza el relé que cierra sus contactos.
Podemos tener un funcionamiento "inverso" para este circuito simplemente cambiando el transistor NPN por un PNP como muestra la figura 3.
En estas condiciones el transistor permanece saturado en la presencia de la señal y deja de conducir cuando la señal desaparece. Este tipo de aplicación puede ser interesante si tenemos un sistema de alarma que acciona el oscilador cuando algo es detectado y no al contrario, cuando la señal desaparece.
MONTAJE
En la figura 4 tenemos el diagrama completo del aparato en el que el mismo circuito integrado se utiliza en el transmisor y en el receptor.
La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 5.
Los resistores son todos de 1/8 W y los capacitores tanto pueden ser cerámicos como de poliéster. Los diodos son de uso general y admite equivalentes así como el transistor.
Para el relé existen muchas posibilidades siempre teniendo en cuenta la tensión de alimentación del circuito. Para una alimentación de 6 V se pueden utilizar relés sensibles de 6 V de la serie A de Metaltex o equivalentes, igual que con alimentación de 12 V.
Sin embargo, la corriente de accionamiento de un relé de 6 V es prácticamente el doble de la exigida para el accionamiento de un relé equivalente de 12 V.
Si se utiliza el circuito con fuente de alimentación, en la figura 6 tenemos una sugerencia para ello.
El eslabón de protección se conecta entre los puntos A y B del circuito que pueden ser dos bornes o un puente de terminales con dos tornillos, del tipo encontrado en televisores antiguos para conexión de la antena.
El sensor puede ser un hilo largo, cables con sensores magnéticos intercalados, reed-switches o micro switches y de muchos otros tipos según la aplicación.
PRUEBA Y USO
Para probar el aparato basta con conectar los puntos A y B con un pedazo de hilo y luego alimentar el circuito. El relé debe mantenerse apagado.
Retirando el hilo conectado entre los puntos A y B el relé debe cerrar sus contactos lo que puede ser percibido por un chasquido. Para mayor facilidad de prueba el lector puede conectar algún tipo de carga para ser controlada por los contactos del relé.
Comprobado el funcionamiento es sólo cerrar el aparato en una caja y hacer su instalación. Si se alimenta el aparato por pilas será interesante utilizar las del tipo medio o grande que tendrán mayor autonomía y también accionar con más facilidad el relé, si es del tipo de 6 volts.
También es interesante instalar el aparato en local que no pueda ser localizado con facilidad si su aplicación es en alarma.
Si, debido a la instalación hay pérdida de sensibilidad o disparo errático por algún motivo, será interesante cambiar los valores de C2 y C3. Estos componentes pueden tener valores entre 1 nF y 100 nF.
También será interesante hacer cambios de la frecuencia de operación cambiando R1 que puede tener valores entre 10k y 1 M ohms o incluso C1 que puede tener valores entre 1 nF y 100 nF. Recordemos que mayores valores de resistores y capacitores implican en menor frecuencia de operación y por lo tanto también en menor sensibilidad del circuito.
El límite recomendado para la frecuencia de funcionamiento de este circuito está alrededor de 100 kHz. Por encima de eso, la inductancia del eslabón de protección puede afectar la estabilidad del circuito.
Semiconductores:
CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
D1, D2, D3 - 1N4148 o equivalente - diodos de silicio de uso general
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 100 k ohms
R2 - 1,5 M ohms
R3 - 2,2 k ohms
Capacitores:
C1 - 22 nF - cerámico o poliéster
C2, C3, C4 - 4,7 nF - cerámico o poliéster
Varios:
K1 - relé sensible de 6 ó 12 V - serie A Metaltex o equivalente
Placa de circuito impreso, caja para montaje, zócalo para el circuito integrado, puente para conexión del sensor, fuente de alimentación o soporte de pilas, etc.
