SISTEMAS de ALARMA

INTRODUCCIÓN

La denominación <<sistema de alarma>> se aplica usualmente a la detección de intrusos en determinadas áreas protegidas, especialmente cuando forma parte de sistemas antirrobo o antiatraco.Sin embargo, un sistema de alarma es algo mucho más amplio, y puede definirse como aquel que avisa de alguna circunstancia anómala. Precisando más: detecta la variación de algunas circunstancias o parámetros establecidos inicialmente.Esta definición abarca gran variedad de sistemas, los cuales pueden dividirse en dos grandes grupos: alarmas de funcionamiento de equipos y alarmas de protección humana.

Alarmas de funcionamiento de equipos

Es corriente la utilización de sistemas de alarma que detecten fallos en transmisiones de radio y televisión, y que conecten de forma rápida y automática los equipos de reserva en caso de que sea necesario. A su vez la señal de alarma suele ser transmitida hasta un centro de control. Estos sistemas son bastante sofisticados debido a la cantidad de parámetros que deben controlar y a las operaciones que han de realizar de manera automática.Otros sistemas pueden construirse de manera más simple. Pensemos en otro ejemplo Un almacén de pescado congelado. Este producto se estropea si la temperatura supera un cierto valor, por tanto será necesario disponer de un sistema que avise en caso de que se diese esta circunstancia. Deben tenerse en cuenta muchos factores. El primero de ellos es un fallo de energía eléctrica, en cuyo caso los motores que accionan los compresores del refrigerador no funcionaran. El sistema de alarma deber tener, por tanto, una batería de reserva. En segundo lugar, la alarma pude ser un simple timbre que avise al encargado de la instalación, para que este repare la posible avería eléctrica, o bien ponga en marcha un equipo de reserva, que puede consistir en un grupo electrógeno que alimente los motores eléctricos de los compresores, o bien en un compresor movido por un motor de combustión interna, normalmente de gasóleo. Un sistema mas elaborado podría utilizarse para la puesta en servicio automática de los equipos de reserva.De estos ejemplos se deduce que un sistema de alarma ha de considerarse necesario en la práctica total de las instalaciones, sobre todo en las que prestan un servicio permanente, en los que un fallo de funcionamiento puede causar graves pérdidas económicas, o incluso poner en peligro la integridad física de las personasLógicamente la característica más importante de un sistema de este tipo es su alta fiabilidad, o sea, que su tasa de fallo sea bajísima, por tanto debe estar permanentemente conectado, y es conveniente utilizar un sistema duplicado con chequeo mutuo, es decir, que además de cumplir las funciones para las que fue diseñado como detector de alarmas, verifique además el funcionamiento correcto del otro equipo de alarma, de esta forma pude aumentarse en gran medida la fiabilidad del sistema.

Alarmas de protección humana

Mencionarlas una por una es imposible, pues sería como enumerar cada una de las circunstancias que puedan perturbar física o psíquicamente a un ser humano.

Como ejemplo podemos citar las alarmas contra incendios, que son de diferentes tipos, pues no es lo mismo detectar un incendio en una vivienda, en un petrolero, o en un bosque, cada uno de estos casos tiene un tratamiento peculiar; también existen las alarmas preventivas, como las que advierten del peligro de hacer fuego en zonas cercanas a bosques o campos de cultivo cuando las circunstancias climatológicas de humedad, temperatura y viento son favorables para la propagación del fuego.También es posible alertar a la población contra temporales, tormentas, inundaciones e incluso terremotos.En las naves industriales debe controlarse la acumulación de gases tóxicos e inflamables, e incluso en determinados casos la dosis de radiación que pueden recibir los individuos.Los sistemas de más corriente utilización son los que se emplean para dar protección a los locales donde se almacenan objetos valiosos o se manejan grandes sumas de dinero, y hoy día en prácticamente todos los comercios e industrias, aún en las de tipo más modesto. Los sistemas de protección son de dos tipos, refuerzo de estructuras y cierres,e instalaciones de sistemas de aviso, estos últimos suelen ser de tipo electrónico, y el estudio de ellos es el objeto de este informe.

EL SISTEMA DE ALARMA

El sistema básico

Un sistema de alarma consiste en: equipos de detección, equipos avisadores, unidad de control y equipo de alimentación. Existen numerosas variantes para cada uno de ellos, que dependen de las necesidades del usuario, de las dimensiones de la instalación y del presupuesto económico del que se disponga. A continuación se describen brevemente algunos de estos equipos.

Equipos de detección

Como su propio nombre indica son los encargados de detectar la variación del parámetro que están vigilando, son de tipos muy diversos.

-Interruptores y pulsadores

Constituyen la familia de detectores más sencillos, la detección se realiza por la apertura o cierre de unos contactos metálicos.La forma definitiva varía según la aplicación, pueden ser pulsadores miniatura de accionamiento manual, interruptores miniatura cuyos contactos se abren y cierran según se abran puertas o ventanas. También existen modelos de interruptores, en los que uno de sus contactos se mantiene en una posición fija mediante un imán. La parte correspondiente a los contactos esta encerrada en una ampolla de vidrio, con lo cual estos no son afectados por el polvo a la humedad, lográndose un funcionamiento muy seguro; son muy utilizadas para el control de apertura de puertas y ventanas.También se emplean sensores, consistentes en un péndulo, lo hay de dos tipos, uno de ellos es sensible a las vibraciones y el otro a aceleraciones en inclinaciones, este último se utiliza habitualmente en vehículos. En ambos equipos la señal de alarma se obtiene cuando el péndulo, en su desplazamiento, alcanza al otro contacto, cerrando el circuito.Los termostatos bimetalitos se componen de un contacto fijo y otro móvil, éste está formado por dos láminas de metales diferentes unidas por sus extremos, estos metales

tiene coeficientes de dilatación diferentes, y por tanto las variaciones de temperatura hacen que se curven hacia uno u otro lado, cerrando o abriendo el contacto. Se utilizan para el control de temperatura en aparatos calefactores, planchas eléctricas, y otros detectores de exceso o defecto de temperatura en algunas instalaciones de alarma.Algunos sistemas de detección de nivel en líquidos usan interruptores accionados por flotadores o boyas que acompañan con su desplazamiento al nivel del líquido.Es común colocar cintas adhesivas conductoras sobre superficies de vidrio, para avisar de la rotura de los mismos, existen vidrios con un hilo conductor incluido, de una sección tan reducida que no afecta a la visión a través del mismo.Los sensores de inercia consisten en una esfera de material conductor que, cuando el equipo está en reposo cierra dos o más contactos, abriéndose uno de ellos cuando hay una vibración o movimiento, genera una señal de alarma; suele utilizarse para vigilancia de vallas y puertas.

-Detectores acústicos

En los locales alejados del ruido o en sótanos aislados acústicamente, es posible emplear micrófonos del tipo convencional. Como es lógico este sistema no es aplicable en ambientes ruidosos.Estos equipos consisten en un micrófono cuyo elemento sensible (normalmente un cristal piezoeléctrico) se adhiere al vidrio o muro que desea protegerse. La señal procedente se filtra de forma que solo pasen señales fuertes, en la banda de 6 a 9 Khz. Los sonidos producidos por la rotura de cristales, golpes violentos y taladrados son ricos en componentes de estas frecuencias.La rotura de vidrios suele detectarse hasta 3 ó 4 metros. El transito rodado y peatonal no puede activar el sistema, por ser frecuencias inferiores.

- Detectores fotoeléctricos

Proporcionan una eficaz protección en sótanos y locales sin ventanas, donde la oscuridad es tal, que obliga al intruso a llevar algún sistema de iluminación, la sensibilidad de estos sistemas es ajustable, pueden ser activados por la tenue luz de una vela o de una cerilla, existen modelos sensibles a la luz infrarroja, pues el intruso puede ir provisto de un sistema de visión por luz infrarroja.

EQUIPOS AVISADORES

Estos tienen como misión avisar a los propietarios de los locales, personal de seguridad, fuerzas del orden público y también la de alejar a los posibles intrusos.Pueden agruparse en tres tipos: acústicos, luminosos, y transmisión de alarmas a distancia.

- Avisadores acústicos.

Proporcionan un sonido estridente, fácilmente audible a muchos metros de distancia, su potencia debe ser elevada, t por tanto también lo es su consumo, circunstancia que ha de ser tenida muy en cuenta cuando se calcule el equipo de alimentación del sistema.Las sirenas mecánicas consisten en un motor que acciona un cilindro que expulsa aire violentamente a través de los orificios de una carcaza, convenientemente distribuidos para que emita un ruido estridente

Las sirenas eléctricas tiene un consumo un poco mas reducido, suele emitir dos o mas tonos, cuyas frecuencias están comprendidas entre 800 y 4000 Hz, en algunos modelos pueden programarse diferentes sonidos para diferenciar diferentes alarmas: incendio, robo, inundación, etc.En los automóviles suele utilizarse, en algunos casos, el claxon del vehículo, éste tiene un consumo elevado, y además no está preparado para su empleo continuado, por ambos motivos en el caso de usarse deberá hacerse intermitente.

-Avisadores luminosos

Consisten básicamente en una lámpara, provista de una cubierta protectora de color rojo o naranja, el funcionamiento suele ser intermitente o a base de un reflector giratorio accionado por un pequeño motor eléctrico.También se utilizan sistemas de flash con los que se consigue un notable ahorro de energía.

-Transmisión de alarmas a distancia

Hoy día es corriente instalar centros de control de alarmas en urbanizaciones o en determinadas zonas de la ciudad, atendidas por personal especializado de las empresas de seguridad, para de esta forma proteger más eficazmente a sus abonados.El enlace entre abonado y central se realiza normalmente a través de la línea telefónica o bien vía radio, en ambos casos se utiliza un sistema de llamada automática, y además se envía un indicativo de abonado para que el vigilante sepa el origen de la alarma. Este vigilante dará aviso, si procede, a las patrullas de vigilancia privada, normalmente por radio, y a las de seguridad del estado, bomberos, etc., por el medio mas adecuado.Los sistemas más complejos, sofisticados, y por tanto más eficientes son los utilizados en bancos, entidades financieras y empresas de transporte de dinero y metales preciosos.Cuando existe peligro para la vida de las personas, como es el caso de un atraco, si se presiona uno de los pulsadores de alarmas, o bien si el sistema detecta el atraco por otro medio, no sonaran los dispositivos acústicos, ni se activaran los luminosos, sino que se avisara directamente a la policía que decidirá la manera mas correcta de actuar.

UNIDAD DE CONTROL

Su misión es recibir la información de los diferentes sensores, determinar si se da el estado de alarma en alguno de ellos, y activar en consecuencia los sistemas avisadores adecuados.Las unidades de control pueden consistir simplemente en uno o varios relés, en un pequeño circuito con puertas electrónicas y temporizador, en un sistema basado en algún tipo de microprocesador, o ser un ordenador completo con su unidad de entradas y salidas adecuada al sistema de alarma. Todo depende de las dimensiones del sistema de alarma y de las funciones que tiene que desempeñar.

UNIDAD DE ALIMENTACIÓN

El sistema de alarma debe tener un funcionamiento continuo, por tanto no puede depender de fallos de la red. Debe disponer de una fuente de energía propia que le proporcione suficientes hora de autonomía.

El procedimiento más usual es utilizar baterías recargables de níquel-cadmio, y un sistema automático de alimentación a través de la red.Las baterías de plomo-ácido tiene una menor vida, como es sabido por los conductores de automóviles, y en caso de utilizarse deben tenerse en cuenta que emiten vapores corrosivos, y por tanto ha de situarse de forma que éstos no afecten a la circuiteria electrónica ni al conexionado.

ELECCIÓN de CIRCUITO y DIAGRAMA de BLOQUES

En esta sección se definen las características de dos sistemas básicos de alarmas que pueden utilizarse conjuntamente o por separado.

ALARMA ANTIRROBO

El circuito deberá ser alimentado con una tensión de aproximadamente 12 V., y su consumo en estado de espera ha de ser lo mas reducido posible. El hecho de elegir esta tensión, permitirá su utilización directa en automóviles. En la protección del hogar podrá alimentarse a través de la red, usando una fuente de alimentación adecuada, una batería de 12 V. o bien una unidad de alimentación interrumpida.Los sensores serán de tipo interruptor, y tanto en vehículos como en el hogar deberá permitir la entrada y salida de los mismos sin dispararse.La salida permitirá la excitación de un relé, cuyo consumo de bobina pueda ser incluso de 1 A., y se quedará enclavado por el tiempo de aproximadamente un minuto, transcurrido el cual cesará la alarma, y el circuito quedará de nuevo en estado de espera. El diagrama en bloques simplificado se muestra en la figura.

Barrera de luz infrarroja

Este sistema dará una señal de alarma cuando sea interrumpido un haz de luz infrarroja. Por tanto consta de un emisor y un receptor. El sistema no debe poder ser anulado

fácilmente iluminando al receptor con cualquier fuente de luz infrarroja. Constituirá por si mismo un sistema de alarma, o bien podrá ser integrado con un detectar de la alarma antirrobo cuyo diagrama en bloque se expuso anteriormente.El diagrama de bloques del equipo emisor se presenta en la siguiente figura. El oscilador genera una señal de onda cuadrada de alrededor de 9 Khz., que a través del circuito limitador se aplica a un diodo Led que emitirá luz infrarroja modulada en amplitud por la señal de 9 Khz. La potencia emitida será suficiente para que el receptor pueda situarse a unos dos metros como máximo.

El equipo receptor cuyo diagrama en bloques se presenta en la figura solamente será sensible a la luz infrarroja modulada con una señal de 9kHz.La señal originada en el emisor es captada por un fototransistor y es convenientemente amplificada, obteniéndose un tono de unos 9 Khz., además de otras señales como pueden ser las provenientes, por ejemplo de las luces de 50 Hz de red, y otras frecuencias no deseadas. Este conjunto de señales se aplica a un filtro pasa banda centrado en la frecuencia de 9 Khz., la señal de salida de este se aplica a un circuito integrador, cuyo nivel de salida se dirige a un comparador, donde se compara a una tensión de referencia que es ajustable. Cuando la tensión de entrada baja por debajo de la referencia, la salida del comparador cambia de estado y activa el circuito monoestable de salida, que permanece activo durante un tiempo que puede ajustarse entre 0,1 y 12 segundos, en este intervalo permanece activada la bobina del relé, que puede utilizarse para controlar algún dispositivo avisador, como pude ser, por ejemplo una sirena, o una lámpara indicadora.

Transcurrido este tiempo, la alarma cesará y el dispositivo continuará en estado de espera.La tensión de alimentación pude ser cualquiera comprendida entre 8 y 15 voltios, si bien necesita ser estabilizada, para que el ajuste del comprador sea preciso.Este equipo tendrá un nivel de salida, de forma que pueda activar el circuito de alarma antirrobo, en este caso se recomienda utilizar una fuente de alimentación común a ambos equipos, y única para el sistema.

DISEÑO DE CIRCUITOS

DISEÑO DEL CIRCUITO DE ALARMA ANTIRROBO

Antes de comenzar el diseño del antirrobo vamos a definir más concretamente las funciones que éste debe realizar.

Caso 1. El conductor está en el interior del vehículo, dispuesto para salir del mismo, conecta el sistema de alarma, comienza a contar el tiempo, pude suceder que salga antes de la temporización de salida Ts y la alarma queda en estado de espera.

Caso 2. El .conductor sale después de la temporización de salida, en ese instante, (al activar el interruptor de la puerta) comienza la temporización de entrada Te, el conductor debe desactivar y volver a conectar la alarma antes de que transcurra ese tiempo para evitar que la alarma actúe, y deberá salir antes de tiempo de salida Ts.

Caso 3 El conductor sale después de trascurridas las temporizaciones de entrada y salida, la alarma comenzara a sonar.

Caso 4. Supuesto el vehículo con la alarma conectada, al entrar al mismo se dispone de un tiempo Te para desconectar la alarma, si no se efectúa esta operación, la alarma comenzará a sonar.

MONOESTABLE CON PUERTAS NAND

El control de tiempos en este circuito de alarma se realiza, principalmente, mediante el empleo de circuitos multivibradores monoestables construidos a base de dos puertas NAND del circuito integrado 4011, un condensador y una resistencia.

Veamos brevemente el funcionamiento de este circuito, utilizaremos para ello el esquema de la figura anexa.

En el estado de espera, la entrada (E) se mantiene a nivel alto, normalmente conectándola a positivo de la alimentación con una resistencia de alto valor, la salida (S) permanece también a nivel alto, la salida de la puerta 1 esta a nivel bajo, al igual que las entradas de la puerta 2, el condensador C al tener ambas armaduras al mismo potencial está descargado.

Recordamos la tabla de verdad de una puerta NAND

ENTRADA SALIDA 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Cuando un impulso negativo llega a la entrada E, o sea, cuando ésta se pone a nivel bajo, la salida de la puerta 1 pasa al estado alto, el condensador se comporta prácticamente como un cortocircuito, poniendo la entrada de la puerta 2 en estado alto y por tanto la salida de la puerta 1 permanece en estado alto.El condensador C se carga a través de la resistencia R, y la tensión en la entrada de la puerta 2 va disminuyendo hasta que alcanza una tensión aproximadamente la mitad de la alimentación, con lo que la entrada de la puerta 2 queda a nivel bajo, la salida pasa a nivel alto, y por tanto la salida de la puerta 1 pasa a nivel bajo asegurando la descarga del condensador al quedar ambas armaduras al mismo potencial.

Aunque la duración de disparo sea superior al seudo período del multivibrador monoestable, este último es siempre el mismo, es independiente de la duración del impulso de disparo. Es, sin embargo, directamente proporcional al producto del calor ohmico de la resistencia R por el valor de la capacidad del condensador C. En las figuras, se muestran los diagramas de entrada y salida de cada monoestable

SEUDOPERÍODO DEL MONOESTABLE

El cálculo teórico de este tiempo presenta dos dificultades: la primera de ellas es la tolerancia de los componentes, por esta causa es fácil cometer errores del 20 por 100 aproximadamente. La segunda es que no está claramente definido el nivel en que la puerta lógica pasa de considerar un estado alto, o un estado bajo, la zona de transición suele estar comprendida entre 2/3 y 1/3 de la tensión de alimentación. Depende de cada circuito integrado, aunque una vez instalado en el circuito, este tiempo se mantiene prácticamente constante.Después de algunos ensayos prácticos, la mayoría de los circuitos probados hacían el cambio en una zona aproximada a los 2/3 de la tensión de alimentación, utilizando este dato para los cálculos teóricos se obtienen unas cifras que se acercan mucho a las medidas efectuadas sobre el circuito real.En la figura anterior se presenta el circuito simplificado de la carga de un condensador con una fuente de tensión constante, y a través de una resistencia también se ilustra la curva que representa la evaluación de la tensión del condensador. Esta curva responde a la ecuación:

CIRCUITO DETECTOR

El circuito detector de entradas o salidas está formado en torno a la puerta NAND identificada como NI en el esquema general de la figura. Para facilitar la explicación, en la figura anterior se ha representado de manera simplificada el circuito detector.La salida del circuito, señalada con la letra S, permanece a nivel alto cuando no hay señal de alarma. Para asegurar este nivel se ha instalado la resistencia RC.

La alarma se produce cuando la salida S se pone a nivel bajo. Existen varias posibilidades para que este hecho se produzca. En primer lugar supongamos que el pulsador de alarma A2 no existe, permaneciendo los hilos que van a él sin continuidad eléctrica, o sea en contacto abierto, y los pulsadores A1 y A3 tal como indica la figura. En este caso la resistencia RB fija un estado bajo a la entrada de la puerta N1 y por tanto su salida queda a estado alto. Con todos estos supuestos, veamos en que condiciones se dará la detección de alarma.

Caso 1. Se cierra el pulsador A3, con lo cual la salida pasa inmediatamente al estado bajo, en el circuito definitivo se han previsto tomas para dos circuitos, la alarma se detecta cuando se unen el punto 6 con el 8 0 el 7 con el 8. En el caso de instalación en automóviles. Estos tienen el polo negativo de la batería unida a la carrocería, por lo tanto para detectar una alarma bastará unir los puntos 6 o 7 a cualquier punto de la misma, esto supone un ahorro bastante importante de cableado.

Caso 2. Se cierra el contacto A1, la tensión de alimentación de 10V se aplica a la entrada de la puerta N1 a través del divisor de tensión formado por RA y por RB.

Caso 3. En los dos casos anteriores se ha supuesto que el pulsador A2 no existía. En este caso, el pulsador A3 desempeña su función normal, pero A1 se mantiene cerrado, o sea, se establecerá un puente entre los terminales 1 y 2 del circuito, o entre los 1 y 3.Las entradas correspondientes a A1 no se utilizaran como detectores. El pulsador A2 permanecerá cerrado, para asegurar un estado bajo en la entrada de la puerta, y por tanto un estado alto en la salida, terminal S. esta es la situación de reposo.

Cuando se abre al pulsador A2, al estar cerrado A1, se aplica un estado alto a la entrada de la puerta, que se traduce un estado bajo a la salida y en una detención de la alarma. La alarma puede realizarse por la apertura de un contacto, o bien por la rotura de un hilo que una las puertas 4 y 5 del circuito definitivo, este sistema se utiliza para la detección de rotura de vidrios, a los que se adhiere una fina lámina conductora que se rompe con el mismo. Recuerde que para emplear este modo de detección es necesario realizar un puente entre los terminales 1 y 2 del circuito, o entre los 1 y 3 del mismo.

CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN

La entrada de alimentación se efectúa por las patillas 9 y 10 del circuito. El positivo se conectará a la patilla 9 intercalando entre ambos el interruptor de desactivación.El diodo D7 protege el dispositivo contra inversiones de polaridad, que pueden producirse en errores de conexionado.La estabilización de tensión se realiza mediante un diodo zéner de 10V, la resistencia limitadora es la R14 de 470 Ω.El condensador C10, cuyo valor puede ser 470 o 100 μF evita que las fluctuaciones de la tensión de alimentación afecten al circuito; el condensador C9 filtra las señales de alta frecuencia, como pueden ser las señales parásitas producidas durante el funcionamiento del claxon.La resistencia R15 tiene por objeto permitir la descarga del condensador C10.Los circuitos integrados se alimentan de la tensión de 10V, además cada uno de ellos lleva entre sus patillas de alimentación un condensador de desacoplo C5 y C6 de100 nF.

FIGURA 12 Diagrama de tiempos de la alarma antirrobo

TEMPORIZACIÓN DE SALIDA

El conductor debe abandonar el vehículo antes de que transcurra el tiempo TS. Veamos a continuación como se genera este intervalo de tiempo.Antes de salir del vehículo, el conductor conectara la alarma, con lo cual la tensión de la batería se aplica a la patilla 9 del circuito. El condensador C8 está inicialmente descargado, por tanto la entrada 13 de la puerta N7 está a nivel bajo, y también lo estará la patilla 10 de N8 y la 13 y 1 de N3 y N6 respectivamente, con lo cual están inhibidos

los circuitos de temporización de entrada, y de temporización de la duración de la alarma, o sea deja fuera de funcionamiento toda la alarmaEl condensador C8 se carga rápidamente hasta una tensión aproximadamente

Que corresponde a un estado altoEl objeto de este circuito es disparar el monoestable en el momento de la conexión de la alarma.El seudo período de este monoestable es TS, que es el tiempo que tiene el conductor para abandonar el vehículo sin que suene la alarma, se calcula por la formula:

TS = 1,1 x C7 x R13

Con los valores elegidos: C7 = 47 μF y R13 = 470 K

Resulta TS = 24 segundos.

Este tipo puede variarse alterando los valores del condensador C7 y de la resistencia R13, para ésta se recomienda no superara al valor de 1,5 MΩ.

Una vez transcurrida el tiempo TS, la salida 10 de la puerta N8 pasa al estado alto, y también las entradas 13 y 1 de N3 y de N6, con lo cual el resto del circuito entra en funcionamiento, y la alarma queda en modo de espera.

TEMPORIZACIÓN DE ENTRADA

El circuito temporizador de entrada da un intervalo de tiempo TE durante el cual el conductor debe desconectar el sistema, el tiempo comienza a contar cuando se abre la puerta.La entrada de disparo es la patilla 6 de la puerta N2, y este se produce cuando dicha patilla aparece en estado bajo, aunque sea de manera instantánea. Esta señal de disparo procederá de la salida del circuito detector.Aplicando la fórmula adecuada, el tiempo será:

TE = 1,1 x C1 x R5

Con los datos del circuito final:

TE = 17 s.

Este tiempo puede alterarse cambiando los valore de C1 o de R5

CIRCUITO DE DISPARO DE ALARMA

En la situación de espera, la salida del temporizador de entrada, patilla 11 de N3, está a nivel alto, este nivel se aplica a las entradas de la puerta N4, por tanto su salida permanece a nivel bajo, entonces el condensador C2 permanece cargado a través de la resistencia R6 de 10 K.Cuando comienza la temporización de entrada TE, las entradas de N4 pasan al estado bajo, y su salida al estado alto, con lo cual la tensión en ambas armaduras del condensador C2 es la misma, y este se descargará.

Cuando termina el tiempo de entrada TE, las entradas de N4 vuelven al estado alto y su salida al estado bajo, y como el condensador no cambia instantáneamente de tensión, aplica un estado bajo al circuito de temporización de la alarma. A continuación el condensador va cargándose hasta quedar como estaba antes de la alarma.

CIRCUITO DE TEMPORIZACIÓN DE ALARMA

Este circuito determina la duración del estado de alarma, por ejemplo el tiempo que mantendrá sonando el claxon del vehículo. La entrada de disparo es la patilla 5 de N5, y se conecta al circuito de disparo. La salida corresponde a la patilla 3 y se aplica al circuito de control de salida.El circuito temporizador es un multivibrador monoestable construido con las puertas N5 y N6, el condensador C3 y la resistencia R7.El tiempo de alarma TA se calcula según la siguiente expresión:

TA = 1,1 x C3 x R7

Con los datos del circuito de la figura resulta:

TA = 52 s.

El condensador C4 elimina picos de tensión parásitos que pudiesen afectar el sistema.

CIRCUITO DE CONTROL DE SALIDA

Este circuito se activa, proporciona suficiente corriente para cualquier tipo de relé, hasta un consuma máximo de bobina de 1 A, y de una tensión nominal de 12 V.Cuando se dispara el temporizador de alarma, la salida del mismo, patilla 3 de N6 pasa al estado bajo, con lo cual se satura el transistor T1, éste a su vez satura al transistor T2, que absorbe la suficiente corriente como para que el transistor T3 pueda excitar al relé, cuya bobina se conectará entre los terminales 11 Y 12 del circuito.Debido a que la corriente que circula por el transistor T3 es elevada, se alimenta de la tensión de 12 V, tomada inmediatamente después del diodo de protección D7.El diodo D6 tiene como objeto proteger al transistor T3 de los picos de tensión inversa que se producen en el instante de la desactivación del relé.

RESUMEN

En la FIGURA 12 se presenta el diagrama de tiempos de la alarma antirrobo. Se supone que en el tiempo T = 0 el conductor está en el interior del vehículo, en el instante <<A>> conecta la alarma, en el <<B>> sale del automóvil, en el <<C>> abre la puerta y entra en el vehículo, pero no desconecta el sistema, transcurrido el tiempo de entrada TE la alarma pone en funcionamiento el relé que conectara el claxon.

En su utilización manual, el conductor entrara en el instante <<D>> y desactivara la alarma en el <<E>> habiendo transcurrido un tiempo T inferior a TE.

COMPONENTES UTILIZADOS EN LA ALARMA ANTIRROBO

Varios2 zócalos para circuito integrado de 14 patillas.1 interruptor miniatura1 bornera para 12 conexiones1 caja tipo MINIBOX RM6 o equivalente.12 terminales para circuito impreso tipo espadín4 separadores de 10m m.8 tornillos de 5 m m.

BARRERA DE LUZ INFRARROJA

La luz infrarroja tiene una longitud de onda de alrededor de 900nm., por tanto no es visible para el ojo humano, cuya respuesta se extiende entre 400 y 700nm., tal como puede verse en la figura. Este haz debe ser lo mas estrecho posible para lograr una mayor efectividad del sistema.

CIRCUITO EMISOR DE INFRARROJOS

El esquema del circuito completo se presenta en la figura correspondiente. Esta constituido, básicamente, por un circuito integrado 555, conexionado de forma que trabaje como oscilador estable.Puede ser alimentado con cualquier tensión continua comprendida entre 6 y 15 voltios, recomendándose la de 12 V.La salida del circuito integrado es la patilla 3, en donde aparece una onda cuadrada cuyas características se explican a continuación. La utilización de los diodos D1 y D2 permite obtener una onda prácticamente simétrica.

El tiempo en que la salida (patilla 3) se mantiene en estado alto es:

TA = 0,693 x (R1 + R2) x C3

La descarga se realiza a través del di0do D2.

Sustituyendo en las fórmulas anteriores los valores reales de resistencias y condensadores se obtiene:

TA = 50,3 μs

TB = 50,3 μs

Con lo cual la onda cuadrada tiene un período de:

T 0 TA + TB = 100,6 μs

Por tanto la frecuencia fundamental de esta onda cuadrada teóricamente es:

F = 9,938 Hz

En la práctica será algo diferente debido a la tolerancia de los componentes empleados.El circuito integrado 555 puede entregar a su salida una corriente máxima de 200mA, si se conecta directamente al diodo emisor lo mas probable es que ambos, circuito integrado y diodo resultasen dañados, utilizando una resistencia de 390 Ω circulan por el diodo emisor una 20mA, si se desea una mayor intensidad puede usarse una resistencia de 220Ω.El diodo emisor de luz infrarroja empleado es del tipo CQY99, sus dimensiones se representan en la siguiente figura, el ancho de su luz es de unos 40º y soporta una corriente directa máxima de 100mA.Su respuesta espectral es bastante estrecha tal como se muestra en la figura anexa y esta centrada en los 930mm.

LISTA DE COMPONENTES UTILIZADOR EN EL EMISOR DE INFRARROJOS

ResistenciasDe (1/4w y 5%)

Condensadores Semiconductores Varios

R1 de 15 KΩ C1 de 220μE, elect axial de 16 V

IC1 C.I. NE 555 1 zócalo P/circ. De 8 patillas

R2 de 18 KΩ C2 de 100nF poliéster

D1 y D2 diodos silicio 1N4148

4 terminales P/circ. Imp. Tipo espadín

R3 de 33 KΩ C3 de 2,2 nF poliéster

D3 diodo silicio1N4004 o equiv.

4 separadores de 10 mm.

R4 de 390 Ω C4 de 100nF poliéster

8 tornillos de 5 m.

1 caja tipo PP4 oequivalente

CIRCUITO RECEPTOR DE INFRARROJOS

El haz de luz infrarroja, modulado con la señal de 9.900Hz, alcanza al fototransistor del receptor, éste es del tipo TL81 que tiene un ancho de captura de unos 30º, tal como puede verse en la figuraEl esquema completo del circuito receptor se presenta en la figura siguiente.

El haz de luz infrarroja penetra en el fototransistor a través de su ventana de iluminación y produce fluctuaciones en la corriente del emisor siguiendo la modulación de 9900 Hz, estas fluctuaciones se aplican aun circuito amplificador por medio de un condensador de 1nF que desacopla la corriente continua y atenúa las bajas frecuencias, sobre todo la mas peligrosa, la señal de la red de 50 Hz producida por la iluminación artificial. Este amplificador tiene una ganancia, de aproximadamente, 12, a la frecuencia de 9900Hz teniendo en cuanta la impedancia que presenta el condensador C1 a esta frecuencia, que es del orden de 16KΩ.Para que el amplificador operacional pueda trabajar con tensión asimétrica, es necesario polarizar la entrada no inversora del mismo (patilla 3) con una tensión aproximadamente igual a la de la mitad de la alimentación, con este fin se dispone el divisor de tensión formado por las resistencias R8 y R9. El condensador C8 evita fluctuaciones de tensión.A continuación se dispone un filtro paso banda, de dos etapas iguales, dispuestas en cascada para aumentar la selectividad del filtro.Cada uno de ellos tiene las siguientes características:Frecuencia central = fo = 9900 Hz.Factor de calidad = Q = 7Ganancia a fo = Ao = 25Tendrá un ajuste fino de fo para corregir los errores de frecuencia del emisor.Si para las capacidades se elige el valor comercial de 1 nF, la resistencia R5 se calcula según la siguiente fórmula:

Al sustituir los datos de nuestro filtro resulta un valor de 1.475 Ω, por tanto optaremos por un potenciómetro ajustable de 5KΩ.La entrada no inversora del operacional debe conectarse a una tensión aproximadamente igual que la alimentación.A la salida de los filtros se sitúa un condensador de 1μF, C14 con el fin de desacoplar la componente continua, dejando paso solamente a la componente alterna de la señal.El diodo D1 rectifica la señal; el circuito formado por la resistencia R11 y el condensador C9 rectifica la señal y suaviza los picos de la misma. La señal obtenida tiene un nivel que desciende cuando un obstáculo interrumpe el haz de luz. Esta señal se aplica a la entrada de un comparador, cuya tensión de referencia se ajusta mediante el potenciómetro P3.Cuando la señal que llega a la entrada del comparador baja a un nivel inferior del de referencia, la salida del comparador pasa a nivel bajo disparando el circuito multivibrador monoestable, constituido básicamente por un circuito integrado 555 y sus componentes asociados. A partir del instante del disparo, la salida del circuito, patilla 3, pasa a nivel alto durante un tiempo que puede ajustarse mediante el potenciómetro P4.El tiempo se calcula según la expresión: T = 1,1 x (R14 + P4) x C12

Teniendo en cuenta los valores del circuito, este tiempo puede ajustarse entre 0,1 y 12 segundos, aunque puede aumentarse, incrementando el valor de la resistencia R14 y el condensador C12, este último no debe sobrepasar el valor de 100μF pues podría dañarse el circuito integrado.

La salida del circuito puede excitar directamente un relé de 12V cuyo consumo sea inferior a 200 mA, los diodos D2 y D3 protegen al circuito integrado de las sobre tensiones que se originan en el instante de la desconexión del relé.

Resistencias ¼ W. 5%

Potenciómetros ajustable horiz. miniatura

Condensadores Semiconductores Varios

R1 1KΩ P1 5 KΩ C1 1nF poliéster IC1 CI LM 324 1 Zócalo P/ CI 8 patillas

R2 10 KΩ P2 5 KΩ C2 1nF poliéster IC2 CI NE 555 1 zócalo P/CI 14 patillas

R3 330 KΩ P3 50 KΩ C3 1nF poliéster 1 Diodo Led rojo 4 separadoresde 10 mm

R4 4,7 KΩ P4 1 MΩ C4 1nF poliéster 1 FototransistorTIL81

8 tornillos de 5 mm

R5 220 KΩ C5 1nF poliéster D1 diodo Silicio1N4148

1 caja PP4 o equivalente

R6 4,7 KΩ C6 220 nF poliéster

D2 diodo silicio 1N4004 o equiv.

R7 220 KΩ C7 33μF electro. 16 V

D3 diodo silicio 1N4004 o equiv

R8 10 KΩ C8 33μF electro. 16 V

R9 10 KΩ C9 100 pF cerámicos

R10 39 KΩ C10 220 nF, poliéster

R11 560Ω C11 33μF electro. 16 V

R12 1MΩ C12 10μF electro. 16 V

R13 33 KΩ C13R14 10 KΩ C14 1μF electro.

16 VR15 1 KΩ

AJUSTE Y PRUEBA

Antes de conectar la alimentación a los equipos es muy conveniente realizar una inspección visual de los mismos para comprobar que cada componente es el especificado para el lugar donde está instalado.Debe prestarse especial atención a la polaridad de los diodos y de los condensadores electrolíticos, así como la posición de las patillas de los transistores. En cuanto a los circuitos integrados, deben insertarse en sus zócalos con cuidado de no doblar ninguna patilla, con el fin de que la conexión sea segura desde el punto de vista eléctrico y mecánico.Las soldaduras han de presentar un aspecto brillante y sin grietas, y deben tener la cantidad justa de estaño.La alta densidad de componentes de los circuitos obliga a disponer pistas muy próximas a las islas de soldadura, por tanto debe comprobarse que no se ha realizado ningún cortocircuito.El cableado, a pesar de su sencillez debe repasarse; cada cable de salida tiene que ser fácilmente identificable, bien por utilizar un color diferente, bien por disponer de un número de identificación, como en el caso de la alarma antirrobo.Una vez realizadas estas comprobaciones se pasará al ajuste y a la prueba de los equipos que es conveniente efectuar antes de la instalación de los mismos.

AJUSTE Y PRUEBA DEL CIRCUITO DE ALARMA ANTIRROBO

Disponemos ya del circuito de alarma alojado, o no, en la caja recomendada. Tiene un jumper de conexión exterior de doce contactos.Debemos recordar que con los valores del circuito de la FIGURA 11 se obtienen unos tiempos teóricos de:

Ts = tiempo de salida = 24 sTe = tiempo de entrada = 17 sTa = tiempo de alarma = 52 s

En la práctica darán unos valores bastante aproximados a éstos, que debemos comprobar si se adaptan a nuestras necesidades, en este informe mas arriba se indica como cambiar estos valores.Para la prueba del circuito se conectará una fuente de tensión de unos 12 voltios (no necesita ser estabilizada) a los bornes 9 y 10 (el positivo al 9 y el negativo al 10).A continuación se comprobará que hay una tensión aproximada de 10 V. entre masa y el terminal de 10 V. (en la placa).La bobina de un relé de 12 Voltios se conectará entre los terminales 11 y 12 del jumper.

PRUEBA DEL TEMPORIZADOR DE SALIDA

Durante un breve tiempo se desconectará la alimentación del circuito y se dispondrá de un voltímetro de corriente continua en una escala que permita medir cómodamente 10V entre masa y la patilla 10 del circuito integrado IC2.Al conectar de nuevo la alimentación, la tensión leída en el instrumento será cercana a los cero voltios, y al cabo de un tiempo, que es precisamente el tiempo de salida Ts, el instrumento marcará un valor próximo a los 9 o 10 voltios.

Si este tiempo no es el que necesitamos, puede aumentarse o disminuirse, aumentando o disminuyendo los valores de la resistencia R13 o del condensador C7.

PRUEBA DEL CIRCUITO DETECTOR

A continuación se probará el circuito detector de entradas. Se conectará ahora la punta positiva del voltímetro a la patilla 6 de IC1. Presentará una lectura cercana a los 10 V. Si unimos la patilla 6 con la 8, o la 7 con la 8, la tensión leída será de aproximadamente 0 V. (suele ser 0,6V).Suprima las uniones anteriores y realicemos ahora la conexión entre los terminales 1 y 2 o 1 y 3; la lectura del instrumento será aproximadamente de 0 V. Manteniendo una de estas conexiones (por ejemplo 1 y 2) se unirán los bornes 4 y 5 entre si, entonces el voltímetro marcará aproximadamente 10 V. Si sucede todo lo dicho anteriormente el circuito detector funcionará correctamente.

PRUEBA DEL TEMPORIZADOR DE ENTRADA

Conectemos la punta positiva del voltímetro a la patilla 11 de IC1, quitando todos los puentes de la prueba anterior. Se dará alimentación y dejamos transcurrir un tiempo superior al tiempo de salida Ts. El voltímetro arcará un nivel alto de tensión, o sea, aproximadamente unos 10 V, si unimos por un instante los terminales 6 y 8, el voltímetro pasará a arcar unos 0 V, hasta que transcurra un tiempo, que será precisamente el tiempo de entrada TE, en ese momento el voltímetro volverá a marcar aproximadamente 10 V. Si el tiempo medido no es el deseado puede aumentarse o disminuirse, aumentando o disminuyendo los valores del condensador C1 y de la resistencia R5.

PRUEBA DEL TEMPORIZADOR DE ALARMA Y DEL CIRCUITO DE CONTROL DE SALIDA

En esta prueba necesitamos conectar la bobina del relé a los bornes 11 y 12. También daremos alimentación, dejando transcurrir un tiempo superior al tiempo de salida. Entonces se unirá a masa, sólo durante un instante, la patilla 5 del circuito integrado IC2, se cerraran los contactos del relé, lo que se puede verificar escuchando el <<click>> que hace o bien observando de cerca los contactos. En este estado se mantendrá un tiempo que es aquel durante el cual permanecerán activados los dispositivos de aviso que se conecten al relé, este es el tiempo TA, que puede aumentarse o disminuirse, aumentando o disminuyendo los valores del condensador C3 o de la resistencia R7.

PRUEBA DEL CIRCUITO EMISOR DE INFRARROJOS

Este circuito es extremadamente sencillo, y solamente un error o la existencia de un componente defectuoso impedirán su funcionamiento.El circuito se alimentará con una tensión de unos 12 voltios (no es necesario que sea estabilizada).Para comprobar si existe señal de salida se conectará un pequeño altavoz de 8 Ω en lugar del diodo emisor de luz, por él debe oírse un tono agudo.

En el caso de disponer de un osciloscopio, o de un frecuencímetro, se comprobará que la frecuencia sea cercana a 9 ó 10 KHz, si se aleja mucho de este valor es que existe algún componente defectuoso, o con una tolerancia excesiva. Debe prestarse atención a la correcta polaridad del diodo emisor del haz de luz infrarroja.

AJUSTE Y PRUEBA DEL CIRCUITO RECEPTOR DE INFRARROJOS

Para esta prueba es necesario poner en funcionamiento el circuito emisor. Su diodo emisor estará perfectamente alineado con el fototransistor, cuyo ángulo de captación es muy estrecho, siendo la distancia entre ambos de aproximadamente 40 cm. Para ajustar el receptor, y durante su funcionamiento, es necesario disponer de una tensión estabilizada, cuyo valor recomendada es de 12 voltios.Antes de proceder al ajuste se aconseja situar el cursor de los potenciómetros de ajuste en su punto medio.Con el emisor y el receptor alineados se dará alimentación al circuito. Se comprobará que en las patillas 3, 12 y 10 del circuito integrado IC1 existe una tensión de aproximadamente la mitad de la aliment6acion.Con un osciloscopio, en la escala de alterna, y con desacoplo de continua, se medirá entre la patilla 8 de IC1 y masa. A continuación se retocaran los potenciómetros hasta conseguir la máxima amplitud de señal, comprobando que es una sinusoide e la misma frecuencia que la señal generada en el emisor.En caso de utilizar un polímetro se recomienda hacer la medida entre los bornes de la resistencia para asegurar el desacoplo de la corriente continua.Para realizar el ajuste de tiempo de duración de la alarma se recomienda instalar un diodo Led entre los terminales L (ánodo) y M (cátodo). Se quitará de so zócalo el circuito integrado IC1.A continuación se unirá instantáneamente a masa la patilla 2 de IC2, inmediatamente se encenderá el diodo Led, y se activará el relé, si estuviese conectado, apagándose al cabo de un tiempo puede ajustarse con el potenciómetro P4 entre 0,1 y 12 segundos. Pueden alcanzarse tiempos mayores conectando la resistencia R14 y el condensador C12. a continuación se insertará de nuevo el circuito integrado IC1. El ajuste de P3, que es la referencia del comparador, debe realizarse situando el diodo emisor y el fototransistor a la distancia definitiva de instalación; la fuente de alimentación estabilizada también será la definitiva.Se medirá la tensión que llega a la patilla 5 de IC1. A continuación, con el potenciómetro P3 se realiza el ajuste para que la tensión en la patilla 6 de IC1 sea ligeramente menor que la que habíamos medido en la patilla 5.Al interferir con la mano u otro objeto el haz de luz infrarrojo, el diodo Led se mantendrá encendido durante el tiempo que haya sido ajustado con P4.Debe comprobarse que el diodo Led se enciende, pues puede darse el caso de que durante el proceso de ajuste, se haya girado demasiado algún potenciómetro y el filtro entre en oscilación, dando señal de salida sin que tenga señal de entrada, en este caso debe repetirse el ajuste de P1 y de P2.

INSTALACIONES

INSTALACION DEL CIRCUITO DE ALARMA EN EL AUTOMOVIL.

El equipo principal, o sea, la caja que contiene el equipo electrónico, debe instalarse en lugar oculto. Además el interruptor estará escondido en algún lugar <<raro>> del interior del vehículo.En la figura se representa un esquema básico de instalación para automóvil. En un automóvil penas se requiere de equipamiento adicional. La fuente de alimentación es la batería; la alimentación puede tomarse de la llave de contacto y conectarse al borne marcado con un 9. El borne numero 10 es la masa y se conectará a la carrocería, empleando cualquier tornillo de ésta para conectar eléctricamente con el cable de masa.Tampoco será necesario conectar cables a la patilla 8 masa, ni utilizar interruptores adicionales para la detección. En la figura correspondiente se muestra como usar el interruptor situado en la puerta del vehículo, que cierra los contactos cuando esta se abre; sí será necesario asegurarse de su correcto funcionamiento.Supongamos que el ladrón conoce este truco y para sortearlo rompe un cristal del automóvil, en este caso debemos emplear el resto de las posibilidades de la alarma para evitar el robo.En una de las figuras se indica cómo conectar la alarma para que se dispare al accionar las luces o al efectuar un puente en el automóvil.Los cables de la alarma serán de sección reducida, y no deben estar próximos a la llave de contacto. Sin embargo los del circuito que controla el relé han de ser de bastante sección.En la figura anexa se indica cómo conectar un relé conmutador de dos circuitos para la activación del claxon y las luces.

INSTALCION DE LA ALARMA EN LOCALES

En este caso es conveniente disponer de una batería que funcionará durante las interrupciones del fluido eléctrico, fortuitos y provocados, o mejor aún de un sistema de alimentación ininterrumpida que mantenga cargada constantemente la batería.En un de las figuras se representa un esquema, en el que el relé está incluido en el interior de la caja, controlando el encendido simultaneo de una sirena y de un indicador luminoso, ambos de 12 V.Los interruptores B pueden construirse artesanalmente con dos láminas metálicas, aunque es más aconsejable que sean de los tipos magnéticos, baratos y fáciles de encontrar en cualquier establecimiento especializado. Podrán disponerse varias de ellas en paralelo.Los interruptores A y C no pueden emplearse simultáneamente. Si se usan los interruptores A no debe conectarse nada a los bornes 4 y 5. Por el contrario si se desea utilizarse el sistema C ha de suprimirse los conmutadores A y efectuar un puente entre los bornes 1 y 2. En este caso pueden instalarse varios interruptores C en serie, cuando

uno de ellos se abre se dispara la alarma. También se emplean para avisar de la rotura de vidrios, pegando en estos una fina lámina de papel metalizado que cerrara el bucle. Al romperse el vidrio, también lo hace el papel metalizado, abriéndose el circuito de alarma y disparándose.

FIGURA 20 Conexionado de la alarma para su instalación en viviendas o locales. Si se utiliza la posibilidad <<C>>. No podrá emplearse la posibilidad <<A>> y es necesario realizar un puente entre 1 y 2.

IDEA ADICIONAL

Esta alarma podrá actuar instantáneamente, dejando el circuito de retardo solamente para la puerta de entrada y salida.Basta con instalar un interruptor, que se cerrará en caso de intento de robo, entre la patilla 5 de N5 y masa, activando la alarma después de transcurrido el tiempo de salida.Este sistema también es aplicable a los maleteros y capots de los automóviles.

AMPLIACIÓN DE TOMAS DE ALARMA

En el caso de los automóviles no pueden usarse interruptores en paralelo, la solución que permite ampliar el número de tomas está representada en la siguiente figura, donde el número de entradas pasa de cuatro a nueve.

FIGURA 23 Conexionado de los contactos del relé para el accionamiento del claxon y el encendido de las luces cuando se provoca el estado de alarma.

INSTALACIÓN DE LA BARRERA DE LUZ INFRARROJA

Esta barrera funciona con tensiones comprendidas entre 6 y 12 V, recomendándose, para una mayor eficacia, la de 12V; en cualquier caso la tensión debe proceder de una fuente estabilizada.

El diodo infrarrojo y el fototransistor deben quedar perfectamente alineados. El relé debe tener un consumo de bobina inferior a 200mA, la salida L pude usarse para un diodo Led testigo. El relé podrá controlar el funcionamiento de un timbre, sirena o dispositivo luminoso. Una vez instalado se comprobará el funcionamiento, puede ser necesario retocar el potenciómetro P3. Aunque la luz solar no le influye, es conveniente instalar el diodo emisor y fototransistor empleado como detector en el interior de unos pequeños tubos negros.

CONEXIÓN DE LA BARRERA INFRARROJA AL CIRCUITO DE ALARMA

La conexión es muy simple, encontrándose representada en la figura. Ha de emplearse la misma fuente de alimentación para ambos equipos, y debe ser estabilizada; en este caso sólo se utilizará el relé en la alarma antirrobo.Entre los bornes L y M del receptor de infrarrojos puede ponerse, igualmente, el Led testigo.

FIGURA 25 Sistema para ampliar el número de entradas cuando se utilizan los diferentes interruptores que cumplen otras funciones en el automóvil.

EQUIPOS ADICIONALES

En este capítulo se proporcionan ideas y esquemas que ayudarán a construir unos equipos complementarios a los antes descritos.

ALARMA SUPERSENCILLA

Su esquema se presenta en figura anexa; consiste básicamente en un relé con enclavamiento.Puede ser disparado desde un circuito de alarma o bien pulsando un timbre de pánico representado en el esquema por el interruptor J.En ambos casos, cuando el relé cierra sus contactos, uno de ellos conecta también la alimentación de su bobina de manera permanente, con lo cual queda enclavado. En el caso de la sirena del ejemplo, permanecerá sonando hasta que se corte la alimentación del sistema.Como puede comprobarse, con un relé, una batería y una sirena pueden construirse un sencillo pero eficaz sistema de alarma.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN AUXILIAR

Esta fuente permite alimentar circuitos con tensión estabilizada de 12 voltios y cuyo consumo no sea superior a 1ª.Consta básicamente de un transformador que reduce la tensión a un nivel adecuado, un puente rectificador, un condensador del filtrado, un circuito integrado regulador de tensión y un condensador de filtrado de salida.A continuación se ofrecen con más detalle, estos componentes:_ Transformador 220/125 a 12 V con secundario a 1,5 A_ Puente rectificador B40/C1000_ Condensador 1000 μF electrolítico 25 V_ Circuito integrado 7812_ Condensador 220 nF poliéster

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDO

En la figura se representa un sencillo sistema de alimentación de emergencia.El equipo de alarma se alimenta mediante una fuente de alimentación, la corriente sigue el camino A-B-D, pero en el caso de que falle la fuente de alimentación o el suministro de energía eléctrica, el circuito de alarma se alimentara e la batería, y la corriente seguirá el camino C-B-D. Cuando se restablece la alimentación, la batería deja de suministrar energía. La resistencia R permite cargar la batería a partir de la fuente de alimentación, debe calcularse para no sobrepasar la corriente máxima de carga de la batería. Ha de considerarse si la fuente de alimentación puede suministrar suficiente corriente para cargar la batería. La carga se realiza cuando el interruptor J está cerrado.

SIRENA ELECTRÓNICA

En la figura se ve el esquema de un circuito de alarma, cuya potencia puede ajustarse a gusto del usuario, hasta un máximo de aproximadamente de 10 W.El circuito consiste en un oscilador astable montado en torno al circuito integrado IC2, este oscilador puede generar dos tonos según la tensión aplicada en la entrada de modulación, patilla 5.La frecuencia se ajusta con el potenciómetro P2.El cambio automático de tono se realiza con otro oscilador astable, formado por IC1 y sus componentes adicionales. El encendido del diodo Led, permite comprobar de una manera visual los cambios de frecuencia.Este primer oscilador es de muy baja frecuencia, aunque la cadencia del cambio puede ajustarse mediante el potenciómetro P1, la salida de este oscilador se aplica a la entrada de modulación del oscilador principal a través de un circuito integrador.Para conseguir una potencia máxima, el transistor T1 será del tipo 1N3055, el altavoz será uno de bocina de 10 W y 8 Ω de impedancia, la resistencia RL se cortocircuitará, para potencias menores y altavoces mas pequeños se aumentará RL hasta el valor necesario, para potencias reducidas, el transistor T1, puede elegirse de menor potencia.

DISPOSITIVO LUMINOSO A FLASH

Si desea que una señal luminosa sea vista a gran distancia es necesario emplear un potencia luminosa elevada, o bien una lámpara que emita destellos luminosos de gran potencia a intervalos regulares, en este segundo caso se consigue un considerable ahorro de energía.El principal problema es que las lámparas de destellos necesitan una tensión elevada para su funcionamiento, y otra aún más elevada (varios KV) para el disparo, por otra parte los sistemas de alarma deben funcionar con baterías de 12 voltios.En la figura se representa el esquema completo de un circuito que emite destellos de flash a intervalos regulares.

La primera parte del circuito es n oscilador astable que genera una señal de onda cuadrada de aproximadamente 1 KHz, que se aplica a la base de un transistor BD240

que actúa como interruptor sincronizado a 100Hz, abriendo y cerrando el paso al primario del transformador T1.A la salida de este transformador se obtienen unos 220V, que se aplica a un circuito doblador de tensión formado por dos diodos 1N4007 y por los condensadores C4 y C5. la tensión continua lograda en bornes de este último condensador, y por tanto en bornes del tubo de destellos, es del orden de 400V. Pero el tubo no se ilumina porque el gas que está en su interior no es conductor.Al mismo tiempo, por la resistencia R4 y por el potenciómetro de 1 va cargándose el condensador de 470nF.Cuando la tensión en bornes de los diac supera su tension umbral, se produce un impulso de disparo que hace el tiristor se haga conductor, descargando rápidamente el condensador de disparo sobre el primario el transformador de disparo T2, produciéndose en el secundario una tensión instantánea de varios kilovoltios que ionizan el gas de la lámpara de destellos, haciéndolo conductor. En este instante toda la energía eléctrica acumulada en el condensador C5 se consume en la lámpara de xenón emitiendo un fuerte destello, que se extingue al descargarse este condensador.Con el potenciómetro de 1M se ajusta ala cadencia de disparo.La lámpara de destellos es una lámpara de xenón utilizada habitualmente en el flash fotográfico, T2 es un transformador especial de disparo para flash.El resto de los componentes son de uso corriente.

ALARMAS VOLUMÉTRICAS

Estas alarmas como su nombre lo indica, están destinadas a proteger un volumen determinado, suelen basarse en el efecto Doppler, y se utilizan para detectar movimientos en locales cerrados.Suelen ser ultrasónicas o sistema radar de microondas.

ALARMAS ULTRASÓNICAS

Están fundamentadas en la transmisión de una señal, de frecuencia de unos 26 o 40 KHz generalmente, por medio de unos transductores semejantes a altavoces de pequeño tamaño.El elemento captor recibe el sonido emitido por el altavoz, y las múltiples reflexiones que este sonido experimenta. Cuando estas reflexiones provienen de un objeto en movimiento se producen, por el efecto Doppler pequeñas variaciones de frecuencia que al ser detectada mediante el circuito electrónico adecuado, dan la señal de alarma. Suelen aplicarse para distancias del orden de cinco metros. Estos sensores son sensibles a las falsas alarmas, ya que se ven afectados por las corrientes de aire, por tanto no deben ser utilizados en exteriores.

EL RADAR, IDEA BÁSICA

El radar es un sistema de detección que funciona en la banda de las microondas, y su funcionamiento está basado en medir el tiempo que tarda en reflejarse en el blanco y regresar, un impulso de radiofrecuencia emitido.El diagrama de bloques simplificado se presenta en la figura siguiente.La velocidad con que el pulso va y vuelve es la de la luz, y el espacio recorrido en la ida y vuelta es dos veces la distancia a que está situado el objeto detectado.

EL RADAR DOPPLER

Este tipo de radar emite normalmente una onda continua, y cuando en su zona de cobertura se produce el movimiento de algún objeto, se genera una frecuencia Doppler que es captada por el sistema.El esquema básico de un sistema de este tipo se presenta en la figura anterior.Las microondas pueden atravesar madera, cartón, ladrillo, vidrio, yeso, etc., esto como es lógico tiene sus ventajas y sus inconvenientes.Por tanto es usual emplear placas reflectores que enfoquen el haz de manera conveniente. Estos equipos suelen situarse en techos, de otra manera podrían verse afectados por el movimiento de objetos fuera del área de protección.Estos sistemas han podido desarrollarse gracias a la incorporación de diodos GUNN que pueden trabajar con tensiones bajas.

PROTECCIÓN DE VALLAS

Los sistemas descritos anteriormente pueden ser adaptados para proteger cercas y vallas, sin embargo existen otros sistemas más apropiados.

CABLE MICROFÓNICO

Su aspecto es similar al de un cable coaxial, tal como puede apreciarse en la figura, suele tener un diámetro aproximado de unos 3,5 mm. Su principio de funcionamiento es similar al del micrófono electret, se genera una corriente eléctrica al funcionar ambos conductores con el dieléctrico intercalado, o sea, cualquier deformación del cable genera una señal eléctrica que debe ser aplicada a un procesador para evitar las falsas alarmas.Su instalación es sencilla y se sujeta a la valla de manera cuidadosa para no dañarlo, suele unirse a ésta con bridas de material plástico separadas unos 30 cm. DETECCIÓN POR VARIACIÓN DE CAMPO ELÉCTRICO

Estos sistemas consisten básicamente en un generador de campo electrostático, que transmite al ambiente mediante un cable transmisor, que suele ser de acero inoxidable, cobrizazo y con una cubierta de plástico protectora.Este campo es captado con otro cable sensor de las mismas características, y también preparado para resistir a la acción de los agentes atmosféricos y mecánicamente robustos.El campo detectado puede variar en varios parámetros, principalmente la amplitud de la señal detectada, la velocidad con que cambia la señal detectada, la duración de la perturbación, etc.Estos sistemas de protección perimetrales son muy eficaces cuando se combinan con un personal de vigilancia que pueda atender a las alertas que dé el sistema.

CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN

El circuito cerrado de televisión se utiliza generalmente para la detección y disuasión de rateros, sobre todo de los que actúan en locales comerciales, aunque también es eficaz para la vigilancia, más que nada nocturna, de grandes naves industriales, siendo complementado con otro tipo de alarma, que llame la atención del personal de vigilancia, ya que la atención prolongada de uno o varios monitores es tediosa, más aún si la imagen es fija, y da lugar a faltas de atención.Por lo general permite una reducción de costos, al poder reducir el personal de vigilancia, y aumentar el grado de seguridad del mismo, ya que puede investigar una alarma a distancia si necesidad de desplazarse hasta el origen de la misma, donde podría ser asaltado.

EL SISTEMA BÁSICO

El circuito cerrado de televisión consiste, básicamente, en una cámara de televisión provista de una óptica adecuada que se emplea para la capitación de imágenes y de un monitor con el que poder visualizarlas, ambos están unidos por un cable coaxial, por la que se transmite la señal de video en banda base, con un ancho de banda de al menos 5 MHz. La cámara y el monitor necesitan una fuente de energía para su funcionamiento, que puede ser: una batería, un sistema de alimentación ininterrumpida, o bien la red.El sistema puede ampliarse aumentando el número de cámaras y de monitores, también pueden transmitirse la imágenes a gran distanciaActualmente existe una gran variedad de sistemas, la elección de uno u otro depende de los requisitos que deba cumplir la instalación y del desembolso económico que este dispuesto a realizar.

LA CÁMARA DE TELEVISIÓN

En aplicaciones generales se utilizan cámaras de reducidas dimensiones, que el la mayoría de los casos pueden ocultarse a la vista del público. Estas cámaras son de bajo costo y disponen de un sistema óptico fijo y sencillo. Suelen tener una sensibilidad de 2 a 20 lux, que es la mínima iluminación que necesitan para captar correctamente una imagen. El tubo utilizado es del tipo vidicón con un tamaño estándar de 30, 25, o 17 mm., este último es el más utilizado.

La sensibilidad de las cámaras con tubo vidicón es suficiente para su utilización con la luz del día normal, o en locales suficientemente iluminados con luz artificial, pero durante la noche, o en locales con poca iluminación, será necesario emplear iluminación adicional. Esta solución resulta inapropiada en algunos casos, debido a lo poco discreta que es, y antieconómica en otros, dado el gran consumo de los sistemas de iluminación.En ambientes poco iluminados den utilizarse cámaras con tubos que trabajen con baja iluminación, tales como son el Newvicon y el Saticon.También es muy apropiado el tubo de diodos de silicio, que utiliza una retícula de diodos de silicio como blanco, y que es capaz de trabajar con iluminaciones de hasta 0,1 lux. Este tubo es sensible también a la r5adiaciín infrarroja, y por tanto es muy apropiado para ser utilizado con iluminación por lámparas de incandescencia, o bien con iluminación infrarroja, que es muy discreta.La sensibilidad de una cámara debe ser ajustable de manera automática, según el nivel de iluminación de cada momento. Este ajuste debe realizarse de la manera más rápida posible, ya que un exceso de luz puede quemar el blanco del tubo de cámara.Algunos tipos de tubos, como es el caso del vidicón, se averían frecuentemente cuando permanecen estáticos y dando una imagen fija, el brillo de la misma pude ir quemando poco a poco el blanco del tubo, de forma que al cambiarlo de posición, después de permanecer fijo durante largo tiempo se ve una imagen fantasma igual a la captada anteriormente.En cualquier caso en aconsejable utilizar tubos, para niveles de iluminación, lo más reducido posible, usando filtros si es necesario, y orientando la cámara de manera que nunca incida la luz solar directamente sobre el sistema óptico.Cuando la cámara no se utilice debe taparse el sistema óptico de la misma.La señal de salida de video de cámara es de aproximadamente 1 V.Las cámaras como es lógico, disponen de un generador de sincronismos, que proporcionan las señales de barrido horizontal y vertical.Las cámaras tienen una salida del generador de sincronismos, con el fin de que en el caso de utilizar varias, se emplee únicamente el generador de sincronismos de una de ellas, la salida del generador se lleva a la entrada de sincronismos de las demás para que funcionen sincronizadas y poder mezclar o superponer imágenes. En el caso de efectuar conmutación de cámaras se evitarán saltos de imagen al cambiar de una a otra.

EL SISTEMA ÓPTICO

En los sistemas más simples se utilizan cámaras con lentes de una determinada longitud focal. Las longitudes focales cortas dan imágenes de gran angular; por el contrario, las largas dan acercamiento, pero limitan el campo de visión. Normalmente, los modelos económicos emplean una longitud focal intermedia.En el sistema óptico se incluye un dispositivo con el fin de enfocar la imagen, desde el infinito hasta 1 metro aproximadamente.Los sistemas ópticos de más calidad incorporan lentes zoom, con objeto de disponer de una distancia focal corta para vigilancia general, o bien ir aumentándola para lograr el acercamiento de imágenes y ampliar la vigilancia de zonas más reducidas.El zoom está accionado por un motor cuyo funcionamiento se controla a voluntad por el personal de vigilancia.

EL MONITOR

La palabra monitor se aplica a receptores fijos, es decir, presentan una imagen cuando se aplica a su entrada una señal de video. Se parece bastante a un televisor, salvo que carece de receptor y de circuitos de sintonía.Algunos televisores disponen de entrada de señal de video y por tanto pueden utilizarse como monitores.El tamaño de la pantalla es muy variable, dependiendo del uso a que se destine, los tamaños son los mismos que las pantallas de los televisores convencionales.La señal de video contiene la información de imagen y la de sincronismos, con el fin de sincronizar el barrido del tubo de cámara con el haz del tubo de rayos catódicos del monitor y poder obtener una imagen correcta.

DISTRIBUCIÓN DE LA SEÑAL

La salida de video de la cámara tiene una impedancia de 75 Ω en la mayoría de los casos, y un ancho de banda de al menos 5 MHz.Esta señal debe llevarse hasta el monitor, que debe tener una impedancia de entrada de 75 Ω. Se utilizará un cable coaxial de 75 Ω de impedancia característica, deben evitarse los empalmes y, si es necesario hacerlos, se utilizaran conectores adecuados.Cuando la señal de salida de cámara no tiene suficiente nivel para un correcto funcionamiento del monitor, o bien cuando se emplea un cable muy largo o varios monitores, debe instalarse un amplificador adecuado a la salida de cámara.Para conectar varios monitores a la misma cámara (como es el caso de los videos porteros) deben utilizarse repartidores adecuados, no se pueden sacar derivaciones en

paralelo directamente del cable coaxial, pues se altera la impedancia de la línea y se producen señales reflejadas, que causan, principalmente doble imagen.Si sobran tomas de salida en el repartidor, se conectarán a las mismas resistencias de 75 Ω para una correcta adaptación de impedancias.Algunos monitores disponen de entrada y salida de señal, esta última puede llevar la señal de video al monitor siguiente, y así sucesivamente, pudiendo alimentar una cadena de monitores; la salida del último monitor debe estar cargada con una resistencia de 75 Ω.Si se desea utilizar un televisor como monitor, deberá aplicarse la señal de video procedente de la cámara a un modulador, para pasarla a un canal de UHF. En este caso, debe tenerse en cuenta que la frecuencia empleada para la transmisión de imagen es muy elevada y por tanto la atenuación en el cable aumenta de valor, no siendo utilizable una excesiva longitud.Cuando se usan varias cámaras y un solo monitor, además de estar sincronizados, debe incorporarse un conmutador para seleccionar una de ellas, este debe ser electrónico y de funcionamiento automático, cambiando cada cierto tiempo de cámara según una secuencia determinada, este tiempo suele estar comprendido entre 2 y 20 segundos. En este caso debe instalarse un sistema que permita al vigilante detener la imagen de una cámara y además la posibilidad de que en el caso que se detecte una alarma en una zona determinada, aparezca en pantalla la imagen correspondiente a la cámara de dicha zona.Algunas cámaras que estén alejadas pueden alimentarse a través del mismo cable por el que entregan la información de imagen.

SISTEMAS MECÁNICOS

Un sistema de vigilancia en circuito cerrado de televisión es eficaz si puede llegar a todos los puntos del volumen a controlar, para lo que, normalmente, se suelen utilizar varias cámaras.Estas cámaras deben poder orientarse para un mejor aprovechamiento de las mismas; para ello disponen, generalmente, de dos movimientos: uno de giro en el plano horizontal, y otro en el plano vertical. Existen dos sistemas básicos, que suelen ser bastante lentos: el que utiliza motores convencionales con inversión de marcha, accionados directamente por el operador, quien va controlando de manera visual el desplazamiento realizado; el otro sistema es con servomotores, una vez fijada la posición fijada la posición de la cámara ésta se desplazará automáticamente, parándose al alcanzar dicha posición.El zoom también se acciona con un motor que se controla desde la mesa de mando.Las cámaras deben ser resistentes a golpes tales como puede ser los causados por el lanzamiento de piedras, e incluso, para determinadas aplicaciones deben resistir el impacto de balas.En el caso de estar situadas en el exterior, deben ser estancas para resistir el efecto de la lluvia.Han de funcionar correctamente dentro de un amplio margen de temperaturas, para soportar los fríos del invierno y los calores del verano.

DETECTORES DE MOVIMIENTOS

Existen sistemas de tratamiento de imágenes con equipos muy sofisticados, pero cuyo principio de funcionamiento es muy simple: si se restan punto a punto dos imágenes

exactamente iguales, al ser el resultado la diferencia de ambas, la pantalla se quedará en blanco, pero si por ejemplo entre ambas imágenes penetra un intruso, al realizar la resta aparecerá en pantalla la imagen del intruso.Un sistema automático evalúa las diferencias y, en el caso de sobrepasar la superficie mínima establecida, emitirá una señal de alarma.Estos sistemas no exigen la presencia continuada y atenta del vigilante frente a la pantalla.