Alarma con Doble Temporización (ART1360S)

Alarmas para coches y residencias se pueden hacer de muchas maneras, con los más diversos grados de sofisticación. Para una aplicación media, en la que tenemos doble temporización, presentamos un circuito relativamente simple que tiene la ventaja del bajo consumo en las condiciones de espera. Eficiente, y admitiendo diversos tipos de sensores, el circuito presentado puede ser alimentado por baterías. Damos también el sistema de recarga permanente y una buena sirena.

   Existen alarmas que satisfacen las exigencias del mercado y que se fabrican con componentes dedicados, normalmente fuera del alcance del ensamblaje, y las alarmas que poseen igualmente buen desempeño, pero por no usar ciertos componentes dedicados que satisfacen las exigencias de una industrialización, son más accesibles.

   La diferencia de precio de los proyectos puede ser un atractivo para que el lector haga la segunda elección, principalmente si se tiene en cuenta la facilidad de obtención de los componentes.

   El circuito que presentamos utiliza componentes comunes en nuestro mercado (en realidad, esta ha sido una norma para nuestros proyectos, que a veces sacrifican ciertas exigencias, en el sentido de hacerlos viables), pero tiene un buen desempeño si se utiliza de la forma correcta .

   Nuestra alarma tiene doble temporización, lo que quiere decir que, si se dispara, no activa inmediatamente la sirena u otro sistema de advertencia, pero espera un cierto intervalo de tiempo antes de hacerlo.

   Una vez que este tiempo pase, entonces la sirena, bocina u otro sistema de aviso entra en acción, pero por un tiempo determinado para evitar tanto el desgaste de una batería, como la molestia para los vecinos, en caso de no haber nadie para apagarlo.

   En la figura 1 tenemos las "formas de onda" del circuito.

 

  Figura 1 - Formas de onda del circuito
  Figura 1 - Formas de onda del circuito

 

   

La alimentación del circuito se realiza con una tensión de 12 V, y el consumo en espera es del orden de 10 mA aproximadamente.

   Con el uso de la versión 555 CMOS, es decir, el TLC7555, el consumo cae a menos de 1 mA en la condición de espera.

   En cuanto a los sensores, se pueden utilizar los del tipo interruptor magnético (reed-Switches), microswitches, fotosensores y otros, con una interfaz apropiada.

   El relé usado puede controlar cargas de hasta 10 A, lo que significa la posibilidad de hacer mucho ruido, en el caso de una invasión de su propiedad.

 

Características:

Tensión de alimentación: 110/220 V o 12 Vac

Corriente de reposo: 10 mA (común) o 1 mA (versión CMOS)

Primera temporización: 5 a 60 segundos

Segunda temporización: 1 minuto a 15 minutos

Carga máxima controlada: 10 A

Tipos de sensores: por interrupción de corriente de cualquier tipo

Cantidad de sensores: ilimitada

 

COMO FUNCIONA

   En la figura 2 tenemos un diagrama de bloques de nuestro sistema de alarma.

 

Fig. 2 - Diagrama de bloques de la alarma con sirena y cargador.
Fig. 2 - Diagrama de bloques de la alarma con sirena y cargador.

 

   

El primer bloque corresponde al circuito de disparo, donde se conectan los sensores.

   En este circuito, tenemos como base un transistor BC547 o equivalentes, que tiene su base aterrizada por los sensores, para mantenerse en el corte.

   Cuando uno de los sensores conectados en serie con los puntos A y B está abierto, el resistor R1, consigue polarizar la base de Q1, que entonces satura.

   En estas condiciones, la tensión de colector del transistor cae, haciendo que el capacitor C1 se cargue vía R3.

   En este momento, con el inicio de la carga, la tensión en las armaduras de C1 se reduce a cero prácticamente, provocando el disparo de un circuito integrado 555, en la configuración de monoestable Cl1.

   El tiempo en que este circuito se mantiene disparado y su salida en el nivel alto, es determinado por P1, R4 y C2.

   Por medio de P1 podemos ajustar este intervalo entre unos segundos y poco más de un minuto, por supuesto que, deseando mayor temporización, basta con aumentar el valor de C2.

   Con la subida de la tensión en la salida del 555 (pin 3), nada ocurre con el Cl2 donde está conectada, pues el disparo del Cl2 en la versión monoestable, sólo ocurre en la transición del pino 2 al nivel bajo de tensión, o sea, con su descenso.

   Este segundo CI proporciona entonces la segunda temporización, siendo también conectado en la configuración monoestable, pero con los tiempos determinados por el ajuste de P2, R6 y por C3.

   Estos tiempos varían de unos segundos a más de 15 minutos, pudiendo incluso doblarse con el aumento de C3 a 2 200 uF.

   No recomendamos valores mayores para este componente, pues existe el peligro del circuito no disparar debido a las fugas internas del capacitor.

   Con el descenso de la tensión en el pin 3 del CI, después de su temporización, se activa el Cl2 y con ello tenemos la aparición de una tensión en la base de Q2, que lo satura.

   En el colector de este transistor tenemos el relé que dispara, alimentando el dispositivo externo de aviso.

   Al final de la temporización, la salida del Cl2 (pin 3), vuelve al nivel bajo de tensión, llevando el transistor Q2 al corte, y por lo tanto el desarme del relé.

Presentamos como complemento para este circuito, una sirena modulada con dos integrados 555, una etapa de potencia y un cargador

   La sirena tiene su modulación determinada por R1, R2 y C1, mientras que la frecuencia del tono se ajusta en P1.

   En la salida tanto podemos usar un Darlington de potencia (TlP110, TIP111 o TIP1 12) como también un FET de potencia, este último, presentando mayor rendimiento.

   Recuerde que en la condición de alimentación de la sirena, el consumo del sistema aumenta bastante, lo que debe ser previsto en el caso de una alimentación exclusivamente por medio de fuente.

 

MONTAJE

   El diagrama completo de la alarma se muestra en la figura 3.

 

Figura 3 - Diagrama de la alarma
Figura 3 - Diagrama de la alarma

 

   

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 4.

 

 

Figura 4 - Placa de circuito impreso para el montaje
Figura 4 - Placa de circuito impreso para el montaje

 

   

El relé puede ser cualquiera para 12 V con 50 mA debiendo sólo el montador tener antes el componente en las manos, en el sentido de verificar una eventual necesidad de modificación del lay-out de la placa.

   Los resistores son de 1/8 W con un 5% o más de tolerancia, y para el ajuste de tiempos, tanto se pueden utilizar trimpots como resistores fijos de valores obtenidos experimentalmente.

   Los electrolíticos son para 16 V o más de tensión de trabajo, se recomienda el empleo de sockets DIL para fijación de los circuitos integrados.

   Los sensores pueden ser hilos finos u otros del tipo NF (normalmente cerrado).

   No hay límite para la longitud del cable de conexión a los sensores, pero en el caso de inestabilidad con tendencia al disparo, se recomienda reducir R1 a 100 k ohms o incluso 47k ohms.

   Si hay tendencia al disparo en el momento en que el circuito se enciende, un pequeño cambio puede ser hecho, vea en la figura 5, permitiendo ressetar el sistema al ser conectado.

 

Figura 5 - Reset al conectar
Figura 5 - Reset al conectar

 

   

En esta configuración, cuando se establece la tensión de la fuente, el pin 4 del 555 es momentáneamente aterrizado, impidiendo que la presencia de un pulso de conmutación en la entrada provoque su disparo.

   El circuito completo de la sirena se muestra en la figura 6.

 

Figura 6 - Circuito de sirena
Figura 6 - Circuito de sirena

 

   

La placa de circuito impreso para la sirena se muestra en la figura 7.

 

Figura 7 - Placa de circuito impreso para la sirena
Figura 7 - Placa de circuito impreso para la sirena

 

   

Observe que el transistor de potencia debe estar dotado de un buen radiador de calor.

  El altavoz debe ser de buen rendimiento, preferiblemente montado en un pequeño altavoz.

   Los resistores son de 1/8 W o más y los capacitores electrolíticos deben tener tensiones de trabajo de 16 V o más.

   Finalmente tenemos el sistema del cargador y conector automático de la batería en caso de corte de energía, que tiene su diagrama mostrado en la figura 8.

 

Fig. 8 - Cargador permanente para la alarma - circuito 3.
Fig. 8 - Cargador permanente para la alarma - circuito 3.

 

 

   El montaje de esta parte del aparato en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 9.

 

 

Figura 9 - Placa para el cargador
Figura 9 - Placa para el cargador

 

  

El transformador tiene devanado primario de acuerdo con la red local de energía y secundaria de 12 V + 12 V con al menos 1,5 A.

   Esta corriente puede ser mucho menor si la sirena es alimentada sólo por la batería, incluso en presencia de energía en la red.

   El circuito integrado 7812 no necesita radiador de calor.

El relé también admite el equivalente, pero el pinado debe ser observado para una eventual necesidad de cambiar el diseño de la placa de circuito impreso.

   El capacitor C1 debe tener una tensión de trabajo de al menos 25 V, mientras que la tensión mínima de trabajo admitida para C2 es 16 V.

   El LED indica que la batería está en carga y que hay energía en la red.

   El resistor R es de 1 W o de más disipación, y debe trabajar levemente calentado.

    La batería puede ser de moto o de coche, o un conjunto de 8 pilas grandes.

 

  PRUEBA Y USO

   En la figura 10 tenemos el modo de hacer la instalación del sistema, en la protección de una residencia.

 

 

   Figura 10 - Instalación residencial
   Figura 10 - Instalación residencial

 

   

Eliminando la sirena y la fuente con sistema de recarga, el aparato puede proteger automóviles, siendo instalado conforme muestra la figura 11.

 

 

Figura 11 - Protección del vehículo
Figura 11 - Protección del vehículo

 

   

Para probar la unidad, conecte su alimentación y ajuste P1 y P2 para los tiempos mínimos.

   Si se dispara, espere hasta que se apague automáticamente.

   Los puntos A y B deben estar interconectados con un pedazo de hilo.

   Para mayor facilidad de monitorización de funcionamiento, conecte un voltímetro (multímetro) a la salida del Cl, para leer el nivel de tensión de este punto.

   Al apagar por un momento los puntos A y B, se producirá el disparo con el paso del punto en que está conectado al voltímetro, al nivel alto, debiendo ser leída una tensión del orden de 12 V.

   Después de la temporización, la tensión en este punto debe caer a cero y el relé debe trabarse, quedando de esta forma por algún tiempo.

  Al final de la segunda temporización el relé desarma y el circuito vuelve a la condición inicial de espera.

  Comprobado el funcionamiento, haga la instalación.

  Al encender por primera vez, mantenga la temporización mínima.

   Luego ajuste P, y P2 para los tiempos deseados.

 

   Circuito 1 - Alarma

Semiconductores:

Cl1 Cl2 - 555 o TLC7555 - circuitos integrados - Timers

Q1, Q2 - BC547 o equivalentes - transistores NPN de uso general

D1 - 1N4148 o equivalentes - diodos de silicio de uso general

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 220 k ohms

R2 - 47 k ohms

R3 - 22 k ohms

R4, R5, R7 - 10 k ohms

R5 - 1 k ohms

P1 - 470 k ohms - trimpot

P2 - 1 M ohms trimpot

 

Capacitores:

C1 - 10 uF x 16 V - electrolítico

C2 - 100 uF x 16 V - electrolítico

C3 - C5 - 1000 uF x 16 V - electrolíticos

C4 - 4,7 uF o 10 uF - electrolíticos x 16 V

 

Varios

K1- Relé de 12 V x10 A (texto)

Placa de circuito impreso, sockets para los circuitos integrados, caja para montaje, conectores para la salida del relé, hilos, soldadura, etc.


 

Circuito 2 - Sirena Potente Modulada

 

Semiconductores:

Cl1, Cl2 - 555 - circuito integrado - Timer

Q1- TIP110, TIP111 o TlP112 - Transistores NPN Darlington de Potencia

 

Resistores (1/8 W,% 5)

R1, R4 - 22 k ohms

R2 - 27 k ohms

R3, R5 - 10 k ohms

P1 - 1 M ohms - trimpot

 

Capacitores:

C1 - 1 uF a 10 uF x 16 V - electrolítico

C2 - 47 nF - cerámico o poliéster

C3 - 1000 uF x 16 V - electrolítico

 

Varios:

FTE - 4/8 S2 x 10 cm - Altavoz

Placa de circuito impreso, radiador de calor para el transistor, caja para montaje, sockets para los integrados, hilos, soldadura, etc.


 

Circuito 3 - Cargador de batería

Semiconductores:

Cl1 - 7812 - circuito integrado regulador de tensión

D1, D2 - 1N4002 - diodos de silicio

LED - LED rojo común

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1-220 ohms x 2 W - hilo

R2 - 1 k ohms

 

Capacitores:

C1 - 1000 uF x 25V - electrolítico

C2 - 100 uF x 16 V - electrolítico

 

Varios:

F1 - 1 A - fusible

T, - Transformador con primario según la red local y secundaria de 12V + 12V con 1,5A.

K1 - Relé de 12 V o equivalente

B1 - Batería de 12 V - ver texto

Placa de circuito impreso, soporte de fusible, cable de alimentación, cables, soldadura, etc.