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Detector de Campos Eléctricos (PN012S)

    Este detector acusa la presencia de cargas eléctricas inducidas con gran sensibilidad. El simple paso de una nube "cargada" puede provocar su disparo.

Este artículo es antiguo de los años 90, formando parte de un libro publicado en la época en que el autor describía proyectos para los investigadores. El autor no adopta las ideas sobre el origen o incluso las tecnologías de los objetos proporcionando en su libro sólo medios técnicos para la investigación. Los proyectos descritos utilizan componentes que aún son comunes, pudiendo ser montados con facilidad.

   Dejado al aire libre o conectado a una "antena" puede acusar fenómenos electrostáticos con enorme sensibilidad, monitoreando el ambiente de investigación con gran eficiencia.

   Como el detector anterior, basta con dejarlo conectado y estar atento a un eventual toque de alarma. Alimentado por pila y presentando bajo consumo, puede permanecer conectado permanentemente.

   El detector se puede utilizar con el sensor original, que consiste en una placa de metal que funciona como "antena", o se puede conectar a una antena externa como, por ejemplo, una antena de TV o una placa aislada colocada al aire libre.

   En la figura 1 damos un ejemplo de cómo se puede montar una antena externa para funcionar con este detector.

 


 

 

   Evidentemente, la detección debe realizarse a gran distancia, lo que significa que durante las tormentas el aparato debe mantenerse apagado, pues una descarga muy cercana puede causar su quema. También no es conveniente mantener conectado cualquier tipo de dispositivo externo en una residencia durante una tormenta, ya que funcionaría como un para-rayos.

   

Como funciona

   En la figura 2 tenemos el diagrama completo del detector de cargas estáticas.

 


 

 

   El sensor es una placa de metal que funciona como la armadura de un capacitor.

   Así cualquier cuerpo cargado que se aproxime a esta placa va a inducir cargas eléctricas que se fluyen lentamente a través de la red de resistores.

   Esta red, sin embargo, está conectada a la entrada de un puerto inversor de un circuito integrado 4093B.

   Así, cuando la carga inducida es negativa, ya que será ésta la polaridad detectada, lo que ocurre cuando una carga positiva se manifiesta en un cuerpo próximo, como muestra la figura 3, la entrada de la puerta va al nivel bajo.

 


 

 

   Con la entrada de la puerta yendo al nivel bajo, su salida va al nivel alto, lo que habilita el oscilador formado por la otra puerta. Esta habilitación ocurre a través del diodo D1 y la frecuencia del oscilador está determinada por R6 9 C2. El reproductor puede cambiar estos componentes para modificar el tono de la alarma, siempre que R6 no tenga valores menores de 10 k ohmios.

   Los otros dos puertas disponibles en el circuito integrado 4093 se utilizan como amplificadores digitales para excitar el transductor final. Este transductor es un pequeño buzzer cerámico que se puede ver en algunos llaveros y juguetes para la producción de sonido., Su rendimiento es razonable en este circuito, pero si el reproductor desea más ruido puede cambiar el circuito para utilizar un altavoz.

   Sin embargo, dada la alta impedancia de salida del circuito integrado, para utilizar un altavoz pequeño se debe añadir un transistor amplificador, como se muestra en la figura 4.

 


 

 

   El consumo del aparato es extremadamente bajo en la condición de espera, lo que significa que las pilas pueden durar semanas incluso si se enciende permanentemente. El consumo mayor se produce cuando la alarma suena.

   Vea que este circuito no tiene ajuste de sensibilidad. Este ajuste en realidad es determinado por los resistores R2, R3 y R4.

   Así, si hay tendencia a un disparo errático por el uso de un sensor muy grande, por ejemplo, podemos usar sólo dos resistores en lugar de tres.

 

Montaje

   La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 5.

 


 

 

   Para los lectores menos experimentados se recomienda utilizar un zócalo para el circuito integrado.

   Los resistores son de 1/8 W o mayores y los capacitores más pequeños son cerámicos o de poliéster.

   El capacitor C3 es un electrolítico con una tensión de trabajo de al menos 6 V.

   El transductor es del tipo piezoeléctrico, pero en su defecto se puede utilizar una cápsula de micrófono o de auricular, siempre que sea de alta impedancia. No utilice el altavoz porque su baja impedancia puede cargar el circuito integrado, causando su quema.

   El diodo es de uso general y admite equivalentes.

   Como sensor se puede utilizar una chapa de metal de unos 20 x 20 cm, pero una alternativa interesante consiste en usar una antena, incluso del tipo interno vertical, como muestra la figura 6.

 


 

 

Esta antena debe ser conectada al aparato por medio de un cable corto, ya que el propio hilo funciona también como antena. Una antena muy larga puede hacer que el aparato sea tan sensible que su disparo se vuelve errático. La propia presencia de personas que tienen alguna carga acumulada en el cuerpo o de objetos cargados puede hacer la alarma disparar indebidamente.

   Todo el conjunto puede ser montado en una pequeña caja plástica, como muestra la figura 7.

 


 

 

 

Prueba y uso

   No hay ajustes para este detector. Para probar el aparato basta con accionar la llave que conecta su alimentación. Atritándose una regla de plástico en un pedazo de tejido obtenemos una buena carga estática para la prueba.

   El aparato puede permanecer conectado permanentemente. El timbre de la alarma indica la presencia de cargas estáticas cerca del sensor.

   No toque el sensor con objetos cargados, ya que esto puede causar la inducción de una tensión suficientemente elevada para causar la quema del circuito integrado.

   No deje el aparato expuesto ni encendido en días de tormentas.

   Aproximando esta regla del sensor (sin encostar) y moviéndola debemos obtener el disparo de la alarma con la emisión de sonidos.

   Para utilizar el aparato basta con dejarlo conectado con el sensor o la antena colocados apropiadamente.

 

 

Semiconductores

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

D1 - 1N4148 o equivalente diodo de silicio

 

Resistores (1/8 W, 5%)

R1 - 4,7 M ohms - (amarillo, violeta, verde)

R2, R3, R4 - 22 M ohms - (rojo, rojo, azul)

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

R6 - 47 k ohms - (amarillo, violeta, naranja)

 

Capacitores

C1 - 10 pF - cerámico

C2 - 47 nF - cerámico o poliéster

C3 - 10 uF / 6 V - electrolítico

 

Varios

X1 - sensor - ver texto

S1 - interruptor simple

X2 - transductor piezoeléctrico cerámico - ver texto

B1 - 6 V - 4 pilas pequeñas

Placa de circuito impreso, soporte para 4 pilas, zócalo para el circuito integrado, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.

 

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