Bip Vía Red (ART1087S)

El sistema que describimos utiliza la red de alimentación de una residencia, fábrica o establecimiento comercial para enviar una señal de ubicación. La persona que tiene el receptor a su lado recibe la señal de la llamada y entra en contacto con la central para recibir una advertencia o contestar una llamada. Simple de montar, el sistema permite el funcionamiento de varias unidades de llamada sin problemas.

   En un sistema de radio-llamada existe una estación transmisora ??que envía señales codificadas que sólo son reconocidas por aparatos individualmente sintonizados. De esta forma, al enviar una señal de llamada sólo la persona visada es que tiene su aparato activado y con ello puede atender una solicitud.

   Para un sistema que cubra una ciudad grande, el transmisor debe tener muchos vatios de potencia y los receptores sensibles lo suficiente para recibir las señales incluso en las condiciones más difíciles.

   Y claro que esto hace imposible la elaboración de un sistema particular de localización usando RF y cubriendo grandes extensiones.

   Sin embargo, podemos tener versiones de operación restringida y una de ellas y justamente sugerida en este artículo.

   En este sistema operamos con una señal entre 40 y 120 kHz que puede ser superpuesta a la tensión de la red y luego separada en el receptor a través de un filtro apropiado.

   De esta manera podemos usar como elemento de transporte de la señal la propia red de energía de una fábrica, establecimiento comercial o residencia, que teóricamente cubre toda su extensión.

   Esta señal se transmite a través de un potente oscilador a partir de una central y bastará con el portador del receptor dejarlo conectado a la toma más cercana, figura 1.

 

Figura 1 - El principio de funcionamiento del sistema
Figura 1 - El principio de funcionamiento del sistema | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   De esta forma, para localizarlo basta con activar la central que un pitido se emitirá en el receptor. Se trata de un medio ideal para ubicar personas, que por la función no ocupan posición fija en una fábrica, u otro establecimiento.

   Como tenemos un buen rango de frecuencias entre 40 y 120 kHz muchos aparatos pueden ser usados, sintonizados para frecuencias diferentes, permitiendo así la llamada selectiva.

   La sensibilidad del circuito es suficiente para dar cobertura a una instalación de gran tamaño. Los recursos para aumentar su sensibilidad serán analizados en este mismo proyecto.

 

  CARACTERÍSTICAS

Tensión de entrada: 110/220 V

Frecuencia de funcionamiento: 40 a 120 kHz

Potencia del transmisor: 2 W (tip)

Decodificación: PLL

 

COMO FUNCIONA

   El transmisor se basa en un circuito integrado 40938 en el que una de las puertas está conectada como oscilador, donde la frecuencia depende tanto de C1 como de los resistores y trimpots conectados en la retroalimentación. En estos trimpots se realiza el ajuste de las frecuencias de cada canal de llamada.

   Los interruptores de presión S1 a S3 colocan los trimpots y resistores correspondientes y cada canal en el circuito generando así la señal de llamada.

   En el caso de que los interruptores estén abiertos, la presencia de R5 hace que la salida de Cl-1a se mantenga en el nivel alto, y con ello las salidas Cl-1 b, c y d en el nivel bajo, y el transistor Q1 en el corte.

   Si este transistor se saturó, la corriente en L1 podría ser muy intensa y causar problemas de funcionamiento a la fuente y al transistor.

   La señal rectangular generada por Cl-1 a ??es amplificada digitalmente por las otras tres puertas del integrado y llevado a la base del transistor de potencia.

   Como carga para este transistor tenemos el devanado primario de un transformador con núcleo de ferrita que, a través del secundario y de dos capacitores de aislamiento "juega" la señal en la red de energía.

   La fuente de alimentación está formada por el transformador T1, los diodos Dl y D2 y el capacitor de filtro C2.

   El receptor tiene la estructura en bloques mostrada en la figura 2.

 

Figura 2 - Diagrama de bloques del receptor
Figura 2 - Diagrama de bloques del receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

 

   La señal entra en el circuito vía L1 y L2 y capacitor de aislamiento C1.

   D1 y D2 cortan picos de transitorios que pueden ser captados por el circuito y con ello causar la quema del integrado.

   C7 lleva la señal captada a la entrada de un integrado 567 que consiste en un PLL sintonizado por P1 y C3 en la frecuencia del transmisor para este canal

   C4 y C5 determinan la sensibilidad y la capacidad de bloqueo del integrado que tiene su salida en el pin 8.

   Esta salida se mantiene en el nivel alto hasta el instante en que se captura la señal sintonizada. Cuando esto ocurre la salida va al nivel bajo encendiendo el LED.

   La puerta Cl-2a funciona como un inversor, de modo que, al pasar su entrada al nivel bajo, la salida va al nivel alto, habilitando así el oscilador formado por CI-2b que entra en funcionamiento.

Este oscilador produce un tono de audio determinado por R2 y C6 y que es amplificado digitalmente por las otras dos puertas, para ser reproducido posteriormente en un pequeño transductor piezoeléctrico.

   Una posibilidad para obtener un tono intermitente sería usar una tercera puerta de Cl-2 como oscilador lento, como muestra la figura 3.

 

Figura 3 - Obtener una señal intermitente
Figura 3 - Obtener una señal intermitente | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

En este circuito, al recibir la llamada tendremos en lugar de tono único una sucesión de bips.

   La alimentación para este circuito viene de la propia red a través del transformador T1.

 

MONTAJE

En la figura 4 tenemos el diagrama completo del transmisor.

 

Figura 4 - Diagrama del transmisor
Figura 4 - Diagrama del transmisor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Este transmisor prevé la colocación de 3 canales de llamada y, por lo tanto, la utilización de 3 receptores. Y claro que para mayor número de receptores debemos aumentar la cantidad de resistores, interruptores y trimpots de ajuste del punto del circuito.

   El número de canales está limitado a aproximadamente 10, dada la dificultad de hacer la separación de las frecuencias y también la tendencia de respuesta a armónicas del PLL usado en el receptor.

   La placa de circuito impreso y mostrada en la figura 5.

 

Figura 5 - Placa para el montaje
Figura 5 - Placa para el montaje | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

En este montaje L1 consta de 50 espiras de hilo 28 en un bastón de ferrita de 0.8 a 1 cm de diámetro y de 10 a 15 cm de longitud, L2 consta de 150 a 200 espiras del mismo hilo, sobre el mismo palo al lado de L1.

   C1 puede ser cerámico o poliéster pero C3 y C4 deben ser de poliéster con una tensión de trabajo de al menos 400 V.

   C2 es un electrolítico para 12 V. Los diodos admiten equivalentes y el transistor Darlington debe montarse en un radiador de calor. Para los integrados sugerimos el uso de un zócalo DIL de 14 pines.

   Los resistores son de 1/8 W y S1, S2 y S3 son interruptores de presión. El transformador T1 tiene devanado primario de acuerdo con la red local y secundaria de 6 + 6 V x 1 A.

   En la figura 6 damos una sugerencia de montaje para una central de llamadas que puede quedar instalada junto a la telefonista de una empresa.

 

Figura 6 - Sugerencia de caja
Figura 6 - Sugerencia de caja

 

   En la figura 7 tenemos el diagrama completo de un receptor básico.

 

Figura 7 - Diagrama del receptor
Figura 7 - Diagrama del receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   La placa de circuito impreso para el receptor se muestra en la figura 8.

 

 

Figura 8 - Placa para el receptor
Figura 8 - Placa para el receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   L1 consta de 150 vueltas de hilo 28 en un bastón de ferrita de 0,8 a 1 cm de diámetro y de 10 a 15 cm de longitud. L2 aparece en el mismo número de vueltas del mismo hilo, sobre L1.

   El capacitor C1 debe tener una tensión de trabajo de al menos 400 V y ser del tipo poliéster. Para los integrados sugerimos el uso de sockets DIL. El buzzer es del tipo piezoeléctrico común y el LED es opcional.

   Los resistores son de 1/8 W y el electrolítico C2 es para 12 V o más de tensión de trabajo. Los demás capacitores pueden ser de poliéster o cerámicos según el valor y disponibilidad de cada uno.

   D1 y D2 son diodos de uso general, admitiendo equivalentes. El transformador tiene primario de acuerdo con la red local y secundaria de 150 mA.

   El conjunto puede instalarse en una pequeña caja que será transportada y conectada a la red en el lugar donde esté la persona monitoreada, figura 9.

 

Figura 9 - Sugerencia de caja para el receptor
Figura 9 - Sugerencia de caja para el receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Para obtener mayor sensibilidad en caso de lugares de difícil recepción, podemos añadir un paso amplificador en la entrada del PLL como muestra la figura 10.

 

Figura 10 - Etapa amplificadora para el receptor
Figura 10 - Etapa amplificadora para el receptor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

Para lugares ruidosos se puede utilizar un paso amplificador que alimenta un altavoz, como se muestra en la figura 11.

 

Figura 11 - Salida con altavoz
Figura 11 - Salida con altavoz | Haga click en la imagen para ampliar |

 

 

AJUSTE Y USO

   Para probar el aparato debemos conectar el transmisor a un receptor en la misma red.

   Entonces fijamos P1 para cualquier frecuencia, y apretamos S1.

   Debemos entonces actuar sobre P1 del receptor hasta captar la señal del transmisor. El ajuste debe realizarse con cuidado, ya que podemos tomar la señal en más de un punto.

   Hemos elegido el de mayor sensibilidad alejando el receptor o incluso conectándolo en la toma de otra red, como sugiere la fig. 12.

 

Figura 12 - Uso de la toma de otra red
Figura 12 - Uso de la toma de otra red | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   Si en una segunda red hay dificultad de captación de señales podemos añadir un capacitor de 100 nF x 600 V conforme muestra la misma figura.

   Comprobado el funcionamiento, hacemos el ajuste de los demás canales.

   En el caso de que se produzca un cambio en el nivel de ruido, se debe tener en cuenta que, en el caso de que se produzca un error,

   Una vez comprobado el funcionamiento y hecho los ajustes es sólo usar el aparato.

   En lugares con equipos ruidosos que causan interferencias, como motores, lámparas fluorescentes puede haber el funcionamiento errático del receptor. Se deben colocar filtros junto a los aparatos interferentes

 

a) Transmisor

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

Q1 - TIP111 o equivalente -transistor Darlington de potencia

D1 y D2 - 1N4002 - diodos rectificadores

L1 y L2 - bobinas - ver texto

T1 - 6 + 6 V x 1 A -transformador con primario de acuerdo con la red local

S1 a S3 - interruptores de presión

P1, P2 y P3 - 100 k ohms - trimpots

C1 - 1 nF - capacitor de cerámica

C2 - 1 000 uF x 12 V - capacitor electrolítico

C3 y C4 - 10 nF x 12 V - capacitores de poliéster

R1, R2 y R3 - 4,7 k ohms - resistores (amarillo, violeta, rojo)

R4 - 1 k ohms - resistor (marrón, negro, rojo)

R5 - 1 M ohms - resistor (marrón, negro, verde)

Varios: placa de circuito impreso, radiador de calor para Q1, bastón de ferrita para L1 / L2, caja para montaje, cable de alimentación, hilos, soldadura.

 

b) Receptor

CI-1 - 567 (NE567, LM567, etc.) - circuito integrado PLL

CI-2 - 4093B - circuito integrado CMOS

D1 y D2 - 1N4148 - diodos de uso general de silicio

X1 - transductor piezoeléctrico

D3 y D4 - 1N4002 - diodos rectificadores

L1 y L2 - bobinas - ver texto

T1 - 6 + 6 V x 150 mA - transformador con primario de acuerdo con la red local

P1 - 10 k ohms - trimpot

C1 - 10 nF x 400 V-capacitor de poliéster

C2 - 1000 uF x 12oV - capacitor de cerámica o poliéster

C4 - 4,7 nF - capacitor de cerámica

C5 - 10 nF - capacitor de cerámica o poliéster

C6 - 47 nF - capacitor de cerámica o poliéster

R1 - 1 k ohms - resistor (marrón, negro, rojo)

R2 - 47 k ohms - resistencia (amarillo, violeta, .laranja)

LED - LED rojo común

Varios: placa de circuito impreso, caja para montaje, enchufe para el cable, sockets para los integrados, hilos, soldadura, etc.