Alarma contra intrusos

Proyecto de electrónica básica que emplea transistores y sensores de Luz, el nivel educativo es de 3º-4º ESO.

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Documentos

Si quieres puedes bajarte la documentación de cómo hacer la alarma.


Para realizar el informe técnico del proyecto te dejo el siguiente documento:

Intro

En el currículo de Tecnología, en 3º ESO, los alumnos deben trabajar con algún circuito básico de electrónica. Los automatismos más sencillos son los que tienen un sensor de luz, un transistor trabajando como interruptor y un actuador sonoro o luminoso. Trabajando con estos componentes, los circuitos de las alarmas son un clásico. La que hemos diseñado cumple plenamente los objetivos de electrónica de 3º ESO.

Objetivos del proyecto

Después de hacer este proyecto deberías ser capaz de:
  1. Dibujar piezas de una casa sobre tablero contrachapado según plano despiece
  2. Cortar, limar, lijar, taladrar y pegar piezas
  3. Soldar componentes eléctricos en placa perforada y realizar las conexiones eléctricas según esquema
  4. Distinguir componentes con polaridad y conectarlos adecuadamente según esquema
  5. Ajustar el funcionamiento correcto de la alarma
  6. Decorar la maqueta
  7. Calcular la tensión en el divisor de tensión (avanzado)
  8. Calcular el valor de la R de protección del LED (avanzado)

Vocabulario

maqueta, boceto, plano despiece, contrachapado, listón, automatismo, interruptor, LED, sensor LDR, Transistor, Zumbador, resistencia, diodo, potenciómetro, polaridad, placa multiperforada, placa de circuito impreso, bloques de un automatismo...

Fases

Vamos a diseñar y construir una casa dotada de un sistema de alarma que suene y luzca cuando un intruso abra la puerta. Trabajaremos en dos fases, primero construiremos una maqueta de una casa y luego la placa de control de la alarma.

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Boceto Casa

1ª Fase: MAQUETA CASA.

Tienes que dibujar las partes de la casa sobre una pieza de contrachapado de 20x30 cm tal y como se ve en el plano de abajo. Luego corta de un listón de madera de sección 1x1cm, dos piezas de 7,5 cm y otras 2 de 2,5 cm que servirán para ajustar el frente y el tejado desmontables a la casa. Por último, corta otra pieza de 9 cm de largo para pegarla en la pieza del frente.
El montaje de la casa acabado quedaría como el dibujo de al lado…

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Plano de Despiece





2ª Fase. ALARMA.

Está formada por un zumbador y una pequeña luz (LED) gobernados por una placa de control. Todo el conjunto es un AUTOMATISMO que tiene 3 bloques funcionales como se muestra en la figura de abajo.
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Esquema Eléctrico

Bloque de entrada o sensor

Tiene una resistencia variable con la luz (LDR) en serie con un potenciómetro, formando ambos un divisor de tensión que, según la luz incidente en la LDR, manda mayor o menor voltaje a la base del transistor. Hay que ajustar el valor del potenciómetro a la mitad.

Bloque de control o cerebro

Tiene un transistor que, según el voltaje que recibe en su base procedente del bloque sensor, permanece en estado de corte o salta a estado activo, ordenando al zumbador que suene o no según la iluminación incidente en la LDR.

Bloque actuador o de salida

Formado por el zumbador y el diodo LED que avisan si alguien ha abierto la puerta cuando lo ordena el bloque de control.

Funcionamiento alarma.

El sensor de luz LDR se coloca dentro de la casa frente a la puerta.Dependiendo de si entra o no luz en la casa la alarma responde de diferente forma.
  • Cuando se abre la puerta entra luz que llega a la LDR reduciéndose su resistencia y aumentando la tensión que envía el divisor hacia la base del transistor (Vbase-emisor > 0.6 V) por lo que el transistor entra en estado de saturación y suena el zumbador.
  • Sin embargo con la puerta cerrada la LDR permanece en oscuridad con una resistencia muy alta, por ello la tensión que entra en la base del transistor es muy pequeña, <<0.6 V, con lo que el transistor permanece en estado de corte y no suena el zumbador.

Esta tabla muestra los efectos de los cambios de luz en la alarma.
Estado
LDR
Vb-e
Transistor
Alarma
LUZ
R baja
>0.6 V
Saturación
SUENA
OSCURIDAD
R muy alta
<0.6 V
Corte
Silencio

Listado componentes

  1. Conector faston para pila de 4,5 V (funciona igual con 6V)
  2. Interruptor general
  3. Sensor de luz, LDR
  4. Potenciómetro 10 kΩ (su resistencia máxima debe ser al menos el doble que la resistencia de la LDR cuando recibe luz).
  5. Resistencia de la base del transistor Rb = 2.2 kΩ
  6. *Transistor npn BD135 (o similar)
  7. *Diodo Led de 5 mm (2V, 20 mA)
  8. Resistencia del Led, R Led = 220 Ω
  9. *Diodo 1n4004 (D1)
  10. *Timbre Zumbador a 3V dc
  11. Tachuela negra (hace de pomo de la puerta)


*Componente con polaridad, es decir las patillas de este componente NO son iguales. ¡ NO CONFUNDIRSE!!!

Presupuesto

Atención, cuando confecciones el presupuesto debes añadir el IVA (21%).

*Precios del año 2012
Componente
Precio (sin IVA)
Conector Faston Hembra
0,01 €
Interruptor general
0,16 €
Sensor de luz, LDR
2,12 €
Potenciómetro de 10 kΩ
0,14 €
Resistencia de la base del transistor, Rbase
0,01 €
Transistor npn BD135
0,20 €
Diodo Led
0,03 €
Resistencia del Led, RLed
0,01 €
Diodo 1n4004 (D1)
0,01 €
Timbre Zumbador a 3V dc
1,06 €
Placa multiperforada de baquelita 5x5 cm
2 €
Estaño de 1mm diámetro, 25 g
0,85 €
Contrachapado 4 mm espesor, pieza de 30x20 cm
0,6 €
Cable 100 cm
0,68 €
Barra silicona x1
0,30 €

Construcción del circuito

El circuito se puede construir sobre placa de circuito impreso (PCI) o sobre placa multiperforada (más fácil).

Montaje sobre placa multiperforada

Si tienes alguna duda sobre el montaje de los componentes puedes guiarte con el boceto siguiente.

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Boceto de la placa



Montaje sobre Placa de Circuito Impreso PCI


Te muestro al aspecto de la PCI diseñada con el programa freeware Eagle Layout Editor.

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Placa Circuito Impreso


Pero si no tienes conocimientos sobre cómo diseñar circuitos impresos por ordenador te recomiento que compres placa multiperforada y realices el montaje y soldadura de los componentes siguiendo el esquema eléctrico del circuito.

Fotos y vídeos


Te muestro finalmente fotos de un proyecto hecho por mis alumnos de 3º ESO y un par de vídeos de cómo funciona la alarma.












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Tejado y pared delantera desmontables


Intrusos-4.jpg
La placa de control va junto a la pared frontal de la casa.



Intrusos-6.jpgIntrusos-7.jpg


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