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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Alarma de seguridad en celdas solares. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Para un dispositivo de alarma antirrobo, la luz puede servir como una buena fuente de energía y proporcionarle un circuito detector ubicado a cierta distancia de este. De hecho, una alarma antirrobo de este tipo se alimenta completamente a sí misma.
Principio de funcionamiento del dispositivo. Tienes que empezar con una fuente de luz. Un haz de luz se dirige a lo largo de una puerta, ventana o habitación, formando una zona de seguridad. En el extremo receptor, la celda solar detecta la presencia de un haz de luz y lo convierte en electricidad. La celda solar juega un papel importante en el funcionamiento del dispositivo; no solo detecta la luz, sino que también alimenta el propio circuito de señalización. Todo el secreto radica en la elección de un esquema de alarma que ha sido diseñado específicamente para garantizar un consumo mínimo de energía. Debido a esta característica del circuito, la señal de salida de la celda solar se utiliza simultáneamente como información útil sobre el haz de luz y para alimentar todo el dispositivo. Diagrama esquemático El esquema de señalización se puede dividir en tres partes. Comencemos con el convertidor fotoeléctrico. De hecho, la celda solar, de la que se ha hablado hasta ahora, significaba una batería solar de cinco celdas conectadas en serie. El voltaje de salida total de la batería es de 1,6 V a una corriente de aproximadamente 1 mA, dependiendo de la iluminación real de las celdas. En primer lugar, el panel solar debe proporcionar energía al circuito de alarma. Esto se logra cargando una pequeña batería recargable de níquel-cadmio. El circuito de carga contiene una celda solar, un diodo D1 y una batería. Cuando un rayo de luz de "protección" cae sobre la superficie de la batería solar, la batería se carga con la corriente que fluye a través del diodo D1. Sabemos por el capítulo anterior que la batería reducirá el voltaje de carga a alrededor de 1,35 V. Desde este punto de vista, la batería en realidad se puede considerar como un diodo zener. Dada la caída de voltaje de 0,3 V a través del diodo D1, el voltaje de la matriz solar se estabiliza en 1,65 V. La corriente de la batería solar también fluye a través de las resistencias R1 y R2. La magnitud de esta corriente es inferior a 250 μA, mientras que la mayor parte de la corriente se destina a cargar la batería. Las resistencias y R2 son una parte importante del circuito de detección. Considere todo en orden (Fig. 1). Cuando la corriente fluye a través de R1 y R2, se produce una división de tensión. Las resistencias de los resistores R1 y R2 se eligen de modo que cuando se iluminan las celdas solares, la caída de voltaje en el resistor R1 es de solo 0,21 V. Este voltaje se suma a la caída de voltaje en el diodo D1 (0,3 V), lo que da como resultado una diferencia de potencial entre la base y el transistor emisor Q1 es de 0,51 V. Dado que Q1 es un transistor de silicio con un voltaje de polarización mínimo de 0,7 V, el voltaje base es demasiado bajo para encender el transistor. Cuando la celda solar se ilumina con luz, el transistor se bloquea y no fluye corriente a través de él.
Sin embargo, cuando se interrumpe el haz de luz, la corriente del convertidor fotoeléctrico se detiene, por lo tanto, no fluye corriente a través de la resistencia R1. La corriente también se detiene a través del diodo D1. Lo que sucede es que R1 se convierte en una fuente de alta impedancia, D1 es un diodo con polarización inversa (debido a la pérdida de voltaje de la celda solar) y la corriente fluye a través de R2 y la unión base-emisor del transistor Q1. Ahora aparecerá la corriente del colector. La corriente del colector se suministra a IC1 (generador de alarma). Este diseño utiliza este microcircuito en particular, ya que funciona con un voltaje de suministro extremadamente bajo y consume muy poca corriente. A una tensión de alimentación de 1,5 V (típica para la señalización), el chip LM3909 entra en un estado inestable y, por lo tanto, estará en el modo de generación Los valores de los componentes R5, R6 y C1 determinan la frecuencia de generacion El LM3909 también contiene una etapa de salida de amplificación de potencia. Al conectar un transductor acústico (altavoz) entre la salida del generador (pin 2) y el terminal positivo de la batería, se puede escuchar una señal fuerte y claramente distinguible cuando el generador está funcionando. Cuando se interrumpe el haz de luz, el circuito detector se activa inmediatamente y suena una señal audible. Cuando se restablece el haz de luz, el transistor Q1 se apaga y la generación se detiene, por lo que el circuito hace el papel de una campana que suena cuando se abre una puerta o un portón. Arreglar una alarma Si no se desea la recuperación automática del circuito, por ejemplo, en un sistema de alarma contra intrusos, se introduce un circuito de bloqueo en la unidad base. Estos son básicamente los elementos del circuito R3, Q2 y R4, sin embargo, todo el truco del circuito de fijación está determinado por el chip LM3909. Una resistencia de 5 ohmios está conectada dentro del microcircuito entre los pines 6 y 12. Siempre que no se aplique voltaje al terminal positivo 5, también estará ausente en el terminal 6. Este es el estado del esquema antes de la confirmación. Cuando se interrumpe el haz de luz, el transistor Q1 se enciende y energiza el pin 5, iniciando el oscilador. El potencial también aparece en el pin 6. Si el interruptor de "enganche S1" está encendido, entonces el voltaje del pin 6 a través de la resistencia R4 se suministra a la base del transistor Q2. La corriente comienza a fluir a través del transistor Q2 y la resistencia R3, aumentando aún más la corriente que ya fluye a través de la base del transistor Q1. Incluso si se vuelve a suministrar voltaje desde la celda solar, la trayectoria del flujo de la corriente generada por las celdas solares cambia significativamente. Como resultado, la resistencia de la resistencia ya no es menor que la resistencia de la resistencia R2 y aumenta la caída de voltaje en R1. La resistencia efectiva de R2, R3 y Q2 se vuelve pequeña en comparación con R1, y las células solares no pueden sacar el transistor Q1 de la saturación. Así, la señal de alarma se dará incluso cuando se restablezca el haz de luz. Solo se puede apagar con el interruptor S1. Diseño de alarmas de seguridad. La base del diseño es una batería, formada por cinco células solares en miniatura conectadas en serie y que exteriormente se asemejan a un techo de tejas. Está claro que se pueden utilizar elementos bastante pequeños, ya que requieren una corriente mínima. No es fácil hacer una batería de este tipo sin un conocimiento suficiente de la técnica de corte de elementos y los dispositivos correspondientes para esto. Se recomienda encarecidamente que compre una batería preensamblada que figura en la lista de piezas. Para aumentar el alcance de la alarma antirrobo, las células solares están equipadas con un espejo parabólico. El espejo recoge los rayos de luz de un gran espacio y los enfoca en los elementos. Se utilizó una linterna portátil para este propósito, y usted puede hacer lo mismo. Debe elegir una linterna con la mayor apertura de lente que pueda encontrar; esto es importante. Luego desmonte el conjunto del reflector y retire la bombilla. En este diseño, la lente no solo concentra los rayos de luz, sino que también protege el reflector del espejo del daño mecánico y la humedad. Ahora la batería solar está pegada desde el interior a la lente protectora transparente en su centro, mientras que la parte posterior de la batería debe mirar hacia la lente. La lente se coloca en su lugar de modo que la matriz solar quede ubicada contra el orificio de la bombilla. Se pasan dos conductores de la batería a través de este orificio y luego se fija el reflector. Por supuesto, la batería bloquea una parte importante de la lente transparente, por lo que es necesario elegir el reflector más grande posible. También puede reducir el tamaño de las células solares individuales y reducir el tamaño de la batería. Dado que las salidas de los paneles solares en serie no están codificadas por colores, es necesario que usted mismo determine su polaridad. El cable soldado a la superficie frontal del elemento inferior tiene polaridad negativa y está unido al cuerpo. El otro cable soldado a la parte posterior del elemento superior tiene una polaridad positiva. Una distribución similar de la polaridad de los cables eléctricos es típica para las células solares de unión pn, en las que la capa iluminada superior es de tipo n; para celdas solares de silicio básico tipo n, la capa superior tipo p y la polaridad de los conductores será la contraria a la indicada en el texto. Las unidades detectora y generadora del dispositivo se colocan en la placa de circuito impreso que se muestra en la fig. 2, y la colocación de piezas en él, en la Fig. 3.
Todas las partes están soldadas a la placa, excepto el panel solar. Si lo conecta, la alarma se activará. Si lo desea, puede instalar un interruptor en serie con la batería, que le permite apagar la alarma cuando no está en uso. La placa de circuito impreso está instalada en el compartimento de la linterna, generalmente destinado a las baterías. Es necesario colocar la placa de modo que el transductor acústico se comunique con el exterior, de lo contrario su sonido estridente se amortiguará. Además, se perfora un orificio en la carcasa para el interruptor de "fijación". Es necesario reparar los conductores provenientes de las celdas solares y ensamblar cuidadosamente la linterna, esta vez soldando la batería al circuito. El dispositivo de seguridad está listo para funcionar. Si la instalación es correcta, el sistema dará una alarma aguda. Para "calmarlo", es necesario apagar la fijación de activación e iluminar la superficie de las células solares. Esto es fácil de hacer: antes de instalar el sistema en el lugar designado para ello, se coloca debajo de una lámpara de mesa.
Instalación de una alarma de seguridad. Un esquema típico para instalar un dispositivo de seguridad en una puerta se muestra en la fig. 4. Se fija a una altura de 60 cm, suficiente para la mayoría de los casos. Se dirige un haz de luz para que bloquee el paso a la habitación.
Ahora necesita instalar un dispositivo de alarma en el lado opuesto de la abertura. Puede ser necesario ajustar la dirección del haz de luz para que incida con precisión en la superficie de las células solares. Esto es fácil de establecer: cuando el rayo se apunta con precisión, la alarma se detendrá. Cualquier linterna potente se puede utilizar como fuente de luz. Para ello se tomó la misma linterna que para colocar el circuito de alarma. La batería se reemplazó con un transformador reductor de 6 voltios, con un extremo del devanado de 6 voltios conectado a una bombilla y el otro a la red eléctrica. Si desea que el haz de luz sea invisible, puede utilizar un filtro de infrarrojos. Incluso el celofán rojo hará que el rayo sea menos perceptible.Dado que una celda solar de silicio tiene una sensibilidad significativa en las regiones roja e infrarroja del espectro, la pérdida de sensibilidad será insignificante. Sin embargo, se debe tener en cuenta la atenuación introducida por el filtro: no se puede esperar que el rango del sistema permanezca igual. Tenga en cuenta que si el filtro cubre la superficie del emisor de luz, puede calentarse. El grado de calentamiento depende del tipo de filtro y su transmisión. El calor elevado puede provocar un incendio. El uso de una fuente de luz alimentada por CA tiene el beneficio adicional de señalar un corte de energía. Autor: Byers T.
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