Circuito De Una Alarma Electrónica Para La Heladera
No se trata de un sistema anti-robo para la heladera : Es un sencillo circuito para todos aquellos que se olvidan y dejan la puerta de la heladera abierta. Funciona con una batería de 9v, esta pensado para ser colocado directamente en la heladera. Cuando la puerta esta abierta por mas de 15 segundos, el circuito emitirá un sonido de alarma. Una vez cerrada la puerta, la emición del sonido se detiene. El circuito es totalmente independiente y no requiere conexión eléctrica/mecánica con la heladera: solo debemos colocarlo en su interior.
La idea es muy simple. Al abrir la puerta de la heladera se enciende su lampara interna. El circuito mediante una fotoresistencia detecta esa luz. Si permanece encendida por mas de 15 segundos, empieza a emitir el sonido. Solo debemos preocuparnos para colocar el circuito en las cercanías de la lampara y asegurarse de que ningún objeto lo este tapando. Veamos el circuito:
1 - Puerta cerrada.
Con la puerta cerrada, el fotoresistor presenta una resistencia muy alta, mayor a 250K. En estas condiciones, el capacitor C1 se carga a través del resistor Rc y el diodo D1 y permanece siempre cargado. Esto se debe a que la resistencia Rc es mucho menor que la Rb, por lo tanto el capacitor se carga mas rápido de lo que se descarga.
El integrado U1, un 555 configurado en modo astable, mantiene el pin 3 siempre en estado bajo. Hay que recordar que, en la configuración astable "normal", el pin 3 cambia su estado a una cierta frecuencia definida por los resistores Ra y Rb y capacitor C1. Esto sucede gracias a la carga y descarga del capacitor. En nuestro caso, el capacitor no se descarga nunca, ya que Rc lo mantiene siempre cargado. Por lo tanto, el astable se encuentra detenido hasta que alguien abre la puerta de la heladera.
Veamoslo gráficamente. Por el resistor Rc circula una corriente que continua por el diodo D1 y carga el capacitor C1 (fecha roja). El capacitor C1 podría descargarse por Rb, pero Rb es de alto valor y la corriente de descarga es muy baja (flecha verde). Por lo tanto, la corriete roja repone rápidamente las perdidas del capcitor C1 y esté siempre se mantiene cargado. Por el fotoresistor también circula una corriente (flecha azul), pero esta es muy pequeña por el alto valor de resistencia que presenta LDR.
2 - Puerta abierta.
Cuando se abre la puerta de la heladera, el fotoresistor queda iluminado por la luz proveniente de la lampara y su resistencia baja hasta unos 2k. Entonces, la mayor parte de la corriente que circula por el resistor Rc continuara por la fotoresistencia en lugar de circular hacia el capcitor C1 para reponer su carga. Esto hace que el capcitor C1 se empiece a descargar. El diodo D1 impide que el capacitor se descargue a través de la fotoresistencia, y el único camino disponible para esta corriente de descarga es el resistor Rb.
Con este pequeño análisis podemos concluir que, con la luz encendida, el 555 se encuentra configurado en modo astable, sin que los componentes D1, Rc y LDR afecten de algún modo su funcionamiento. Entonces, transcurridos unos 15 segundos desde el instante en el que se abre la puerta, la salida del astable pasa al estado alto y el buzzer empieza sonar. El sonido de alarma dura aproximadamente otros 15 segundos, luego se apaga por un lapso no mayor a 10 segundos. Luego el proceso se repite periódicamente mientras la puerta continua abierta, con 10 segundos de silencio y 15 segundos de alarma.
Nuevamente, un gráfico nos permite interpretar mejor lo que sucede. Ahora, el LDR presenta muy poca resistencia a la circulación de la corriente, por lo tanto, la corriente roja elije el camino mas fácil, que es circular por el LDR en lugar de desviarse por el diodo y cargar el capacitor. Existe una pequeña corriente de carga (flecha azul) pero es tan pequeña que no logra reponer la carga del capcitor. El mismo, entonces, se ira descargando (flechas verdes). No puede hacerlo por diodo D1, pues está en oposición. El único camino disponible es la resistencia Rb. Nuevamente podemos concluir que los tres componentes adicionales (D1, Rc y LDR) no afectan al funcionamiento normal del circuito astable, es decir no impiden que el capacitor se cargue y descargue periódicamente. Esto hace que el sonido de alarma se enciende y apague periodicamente.
3 - Puerta cerrada de nuevo.
Al escuchar el sonido de la alarma, el usuario se apresura y cierra la puerta de la heladera. En ese instante se apaga la luz y la situación vuelve a la indicada en (1). El capacitor se carga rápidamente por el resistor Rc y el sonido se detiene en pocos instantes.
Listado de componentes
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1 Ra 100k
1 Rb 120k
1 Rc 10K
1 D1 1N4148
1 C1 100 uf
1 C2 0,01 uf
1 U1 555 (Ver observaciones)
1 Bat1 Batería de 9v
1 LDR1 Fotoresistencia
1 Rz 220 ohm (Ver observaciones)
1 LS1 Buzzer (Ver observaciones)
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Observaciones sobre el 555 (Importante)
Debido a que el circuito esta pensado para ser usado a batería y en forma continua, durante las 24 hs, no se puede usar un integrado LM555 convencional para su funcionamiento. Resulta que el 555 comúnmente conocido esta construido con tecnología bipolar, es decir transistores bipolares que requieren una corriente de polarización para su funcionamiento. En otras palabras, el LM555 alimentado con 9v consume aproximadamente 5mA. Si construimos la alarma con este integrado, la batería se agotaría en una noche.
Para construir este circuito, debemos usar el integrado 555 en su versión CMOS, es decir el LMC555. Este integrado esta construido con transistores de efecto campo, que prácticamente no consumen corriente ya que se polarizan con tensión. El consumo típico de corriente de este integrado es de tan solo 150uA, en comparación con los 5000uA de la versión bipolar. La diferencia es mas que notable y nos permite prolongar al máximo la vida útil de la batería. Moraleja, cuando vaya a comprar los elementos para este circuito pidan expresamente en el negocio de lelectronica un integrado LCM555.
Observaciones sobre el buzzer
Con respecto al buzzer, este debe ser un buzzer piezoelectrico. Este tipo de dispositivos emiten un sonido cuando se le aplica su tensión nominal. En el mercado hay dos versiones disponibles: de 5v y de 12v. Ambas se pueden usar en este proyecto. En el caso del buzzer de 5v, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con el buzzer (en el circuito Rz) de valor entre 220ohm y 1K, dependiendo de la intencidad de sonido que se deasea lograr. Si se usa la de 12v, la conectamos directamente a la salida del 555 sin ninguna resistencia limitadora (es decir Rz = 0 ohm, o sea es un puente).
Resultado
Aquí les dejo unas fotos de como me quedo el circuito en una placa experimental.
Fuente: Electronica Tecnoface
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