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Barrera Fotoeléctrica Sensible (ART553S)

   El paso de una persona, objeto o animal entre dos puntos, donde exista una lámpara y un sensor dispara este circuito que tanto puede activar una alarma como accionar algún dispositivo automático (puerta, aviso, operación, etc.). El circuito tiene dos modos de funcionamiento: con traba y sin traba y opera directamente desde la red local sin la necesidad de transformador.

   Algunas soluciones técnicas interesantes hacen de este circuito algo con bajo costo, eficiencia y simplicidad que no podemos encontrar en configuraciones similares.

   De hecho, a pesar de ser alimentado directamente por la red local sin transformador, el circuito opera con relé de 12 V y es capaz de controlar cargas de hasta 10 A.

   No hay otros elementos activos además de un SCR y el sensor es un LDR común, con enorme sensibilidad.

   El aparato tiene dos modos de operación: con traba y sin traba.

   En la operación con traba el paso de un objeto entre la fuente de luz y el sensor, interrumpiendo el haz, dispara el circuito que se mantiene indefinidamente en esta condición, aunque el haz de luz sobre el sensor sea restablecido.

   Para rearmar el circuito es necesario apagar por un momento su alimentación.

   En la operación sin trabas el relé se mantiene activado sólo durante el tiempo en que ocurre la interrupción del haz de luz.

   La sensibilidad del circuito permite que, con recursos que aumenten la directividad, incluso la luz de una vela suficiente para excitar el sensor a 10 metros de distancia (figura 1)

 

Figura 1 - Aumento de la sensibilidad con recursos ópticos
Figura 1 - Aumento de la sensibilidad con recursos ópticos

 

  

Características:

Tens] al de azilimentación: 110/220 VCA

Corriente máxima de carga: 10 A

Sensibilidad: 10 metros con luz de vela i

Tipos de operación: con y sin traba

 

COMO FUNCIONA

   Para accionar un relé de 12 V con la tensión de la red de 110 V o 220 V lo que hacemos es utilizar un reductor resistivo diferente, que nada más es que una lámpara común.

   Esta lámpara es alimentada con corriente continua rectificada por un diodo de silicio y dimensionada de tal manera que obtenemos entre 12 y 15 V en la bobina del relé lo que es suficiente para su energización.

   Un capacitor electrolítico en paralelo con la bobina del relé hace que las vibraciones de los contactos sean eliminadas.

   En serie con el conjunto tenemos el elemento de control que consiste en un sensible SCR del tipo 106.

   En la conducción de este sensor se conecta el circuito de disparo que consiste en el LDR (sensor) en el potenciómetro P1 de control de sensibilidad y resistencia R2.

   El LDR y el control de sensibilidad forman un divisor de tensión que lleva el comportamiento del SCR al umbral del disparador condición de iluminación normal del sensor

   En función del ajuste podemos llegar a este umbral incluso con intensidades de luz muy pequeñas.

   En estos casos, para que la luminosidad ambiente no interfiera en el funcionamiento del dispositivo es conveniente dotar al sensor de recursos ópticos, como por ejemplo: su instalación en un tubo opaco con una lente convergente que estrecha el ángulo observado por el elemento sensible, como muestra la figura 1.

   Para mayor sensibilidad el LDR debe quedar dentro de área total cubierta por el haz convergente de la lente.

   De esta forma, con la repentina interrupción de la luz en el sensor, la tensión en el SCR sube a punto de provocar su disparo.

   Sin el capacitor C1, una vez restablecida la condición de umbral con la vuelta de la luz al sensor, en el primer paso por cero de la tensión de alimentación el SCR se apaga y con ello el relé es desenergizado.

   Con la presencia del capacitor C1 tenemos una tensión constante en el circuito y el paso por cero no ocurre.

   De esta forma, una vez disparado, aunque la luz vuelva al LDR, el SCR no se apaga. Para apagarlo necesitamos interrumpir la alimentación por un instante.

  La lámpara X1 está dimensionada para hacer caer la tensión en el relé al valor necesario al disparo, entre 12 y 15 V para un relé de 12 V.

   En el montaje es interesante el lector medir esta tensión y eventualmente alterar la potencia de X1 si se juzga necesario para obtener mayor o menor tensión en el relé.

 

MONTAJE

   En la figura 2 tenemos el diagrama completo del aparato.

 

Figura 2 - Diagrama completo del aparato
Figura 2 - Diagrama completo del aparato

 

   La disposición de los componentes en un puente de terminales se muestra en la figura 3.

 

Figura 3 - Montaje en puente de terminales
Figura 3 - Montaje en puente de terminales

 

   

Para la conexión del circuito externo se puede utilizar un puente de terminales con tornillos o una toma. El diodo es el 1N4004 si la red es de 110 V y el 1N4007 si la red es de 220 V.

   El condensador C1 puede tener valores entre 4 y 8 uF (en realidad se pueden utilizar también condensadores más grandes, ya que no se trata de un componente crítico).

   La tensión de trabajo debe ser de al menos 250 V si la red es de 110 V y al menos 450 V si la red es de 220 V.

   El fusible es muy importante en el diseño. C2 tiene una tensión de trabajo de corriente de accionamiento.

   Los equivalentes se pueden utilizar con cambios en la potencia de la lámpara para obtener la tensión necesaria para el disparo.

Los resistores son de 1/8 o ¼ W con 5 a 20% de tolerancia y P1 tanto puede ser un trimpot como un potenciómetro.

   Para operación con intensidades de luz elevadas P1 puede reducirse a 470 k o incluso 100 k.

 

    PRUEBA Y USO

   La prueba inicial de funcionamiento puede 25V y el relé es de 12 V con 40 mA de ser hecha fuera de la caja.

   Deje el LDR iluminado y sin C1 ajuste P1 para obtener el umbral del disparo.

   Pasando la mano delante del LDR para hacer sombra debe ocurrir el disparo del relé y el encendido de la lámpara.

   Aproveche para medir la tensión en el relé. Si está muy por encima de 12 V (más de 15 V), disminuya la potencia de la lámpara X1. Si está debajo de 12 V, aumente la potencia de X1

   Para comprobar el bloqueo, coloque C1 en el circuito y repita la operación de ajuste.

   Para reajustar tan pronto como se alcance el umbral, apague por un momento la alimentación.

   Comprobado el funcionamiento es sólo instalar definitivamente el aparato en su caja y el LDR.

   En la figura 4 tenemos las posiciones relativas del sensor y de una lámpara que debe permanecer permanentemente encendida.

 

Figura 4 - Posicionamiento del emisor y del sensor
Figura 4 - Posicionamiento del emisor y del sensor

 

   La lámpara debe estar posicionada de modo que sólo el LDR pueda 'verla' pues esta barrera no es de luz invisible y puede ser detectada por un intruso.

Obs,: en una versión moderna se pueden utilizar LEDs emisores infrarrojos de buena potencia.

   Coloque el LDR en un tubo con lente para mayor sensibilidad. Haga lo mismo con la lámpara.

    La alarma se enciende como se muestra en la figura 5.

 

   Figura 5 - Conexión de la alarma
   Figura 5 - Conexión de la alarma

 

 

SCR - TIC106B (110 V) o TIC106D (220 V) - diodo controlado de silicio con pequeño radiador de calor.

D1 - 1N4004 (110 V) o 1N4007 (220 V) - diodo de silicio

LDR - FR-27 - LDR Tecnowatt o equivalente

F1 - 1A - fusible

C1 - 4 a 8 uF x 250 o 450 V - capacitor electrolítico - ver texto

C2 - 100 uF x 25 V - capacitor electrolítico

K1 - G1RC2 - Relé de 12 V x 40 mA - Metaltex

P1 - 2M2 - trimpot o potenciómetro

R1 - 10 k x 1/8 W - resistor (marrón, negro, naranja)

R2 - 100 k x 1/8 W - resistor (marrón, negro, amarillo)

X1 - 25 W (110 V) o 50 W (220 V) - lámpara común

Varios: cable de alimentación, caja para montaje, soporte para fusible, hilos, botón para P1, soldadura, etc.

 

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