Barrera infrarroja

Existen diferentes técnicas para detectar los cuerpos en movimiento dentro del control supervisión y monitoreo de los procesos, tales como los medios mecánicos, magnéticos, ópticos entre otros. Sin embargo, los detectores ópticos en base a la luz infrarroja son de gran popularidad debido a sus grandes ventajas, entre las que se destacan las siguientes:

*inmunidad ante los factores ambientales mas nocivos tales como son la luz ambiental, el humo, la humedad y la temperatura

*poseen uno de los mayores rangos de detección conocidos dentro de los sensores industriales para tal propósito y posee un amplio ángulo de iluminación, con lo que se evita que los circuitos transmisor y receptor deban estar perfectamente alineados. Son más económicos por su facilidad de fabricación.

Funcionamiento

A continuación con los siguientes diagramas se ilustrara de una manera más simple las partes que componen los módulos de transmisión y recepción infrarrojos

Circuito transmisor

En el diagrama de bloques del modulo de transmisión. Figura 3.1. Se pueden distinguir las tres partes fundamentales que lo componen. Las cuales se describen a continuación y cuyo diagrama esquemático se ilustra en la figura 3.2. El bloque regulador es el que se encarga de entregar el voltaje estable y regulado a 5 voltios evitando posibles daños por cambios bruscos de la red de alimentación y protegiendo además el circuito contra la inversión involuntaria de la polaridad del voltaje de alimentación. Esta función se cumple dentro del circuito utilizando un regulador fijo de voltaje (LM7805). Un diodo de propósito general y varios capacitores que filtran el ruido eléctrico y estabilizan la tensión.

El bloque modulador se encarga de generar la frecuencia central de transmisión con una tolerancia aproximada del 10% la cual modula la emisión de luz de los diodos LEDS infrarrojos. Esto se logra utilizando un circuito integrado temporizador 555 configurado como estable simétrico y ajustado a la frecuencia central de 33khz mediante una red formada por las resistencias R1 y R2 el condensador C4 y el diodo de acción rápida D2.

El bloque impulsor se encarga de generar la corriente necesaria a través de los diodos LED infrarrojos para que puedan emitir su radiación utilizando al máximo la potencia de transmisión de cada una de ellos y así obtener su máxima eficiencia. Para tal propósito se utiliza un transistor NPN que impulsa, a través de su colector, los diodos D4 y D5 cuya corriente limitada de manera individual por las resistencias R5 y R6 adicionalmente, se dispone de un diodo LED rojo con el propósito de permitir monitorear el buen funcionamiento del circuito modulador y verificar la salida correcta de frecuencia.

Circuito Receptor

Este modulo esta compuesto por cuatro partes fundamentales que de manera simplificada se muestran en el diagrama de bloque Figura 3.3.

El modulo receptor infrarrojo es el elemento principal del circuito Figura 3.4. Este dispositivo es un sensor activo que detecta la radiación IR por medio de un fotodiodo y mantiene su salida en un nivel activo alto (5V) mientras no esté recibiendo radiación infrarroja modulada a su frecuencia de enganche. Sin embargo, cuando una radiación infrarroja con frecuencia de 33khz alcanza su diodo receptor la salida se coloca a nivel bajo luego de un pequeño retraso de algunos micro segundos.

El bloque regulador en este caso también se encarga de estabilizar el voltaje de alimentación de todo el circuito receptor, Figura 3.5. Y lo protege, además, contra las posibles inversiones de polaridad involuntarias usando básicamente para ello el regulador fijo 7805.

El bloque monoestable se basa en el circuito integrado temporizador 555 y se encarga de recibir la señal de salida del modulo receptor infrarrojo y generar un tiempo ajustable a través del potenciómetro P1  entre 0 y 5 segundos. De esta manera, permite que el tiempo de activación de la salida del circuito receptor se pueda calibrar de acuerdo con los requerimientos de los diferentes procesos industriales. Para ello se usa una red RC formada por la resistencia R1, el potenciómetro P1 y el condensador C4.

El bloque impulsor del relé se encarga de recibir la salida del monoestable y amplificar su corriente para activar la bobina del relé de salida RL1. Esto se logra por medio del transistor Q1, cuyo colector se conecta directamente al relé. Adicionalmente, la salida del monoestable esta monitoreada por un diodo LED rojo q nos permite apreciar la duración del pulso respuesta del circuito. Por medio del relé y usando sus contactos, el circuito receptor ofrece dos salidas de accionamiento simultaneo y con punto común (normalmente abierta y normalmente cerrada) y con capacidad de 10 amperios.

Materiales

Circuito receptor de la barrera infrarroja:

1 circuito integrado regulador 7805 (IC5)

1 circuito integrado temporizador 555 (IC2)

1 modulo receptor infrarrojo LTM8834-2 (IC3)

1 resistencia de 1 k (R1)

1 resistencia de 470 amperios (R2)

1 resistencia de 4.7 k (R3)

1 trimmer multivueltas de 1M (P1)

1 condensador electrónico de 100uF - 50V (C1)

1 condensador cerámico 0.1uF – 50V (C2)

1 condensador electrolítico de 1uF – 25V (C3)

1 condensador electrolítico de 4.7uF – 25V (C4)

1 condensador cerámico 0.01uF – 50V (C5)

1 diodo de propósito general 1N4004 (D1)

1 diodo LED de 5mm, rojo (D2)

1 diodo de acción rápida 1N4148 (D3)

1transistor NPN 2N3904 (Q1)

1 relé de 6V (RL1)

1 base para circuito integrado de 8 pines

1 conector de tornillo de tres pines

1 conector de tornillo de dos pines

Circuito transmisor de la barrera infrarroja:

1 circuito integrado regulador 7805 (IC1)

1 circuito integrado temporizador 555 (IC2)

2 resistencias de 1.5 k (R1 – R2)

1 resistencia de 2.7 k (R3)

1 resistencia de 10 k (R4)

1 resistencia de 330 amperios (R6)

1 condensador electrolítico de 100uF – 50V (C1)

1 condensador cerámico 0.1uF – 50V (C2)

1 condensador electrolítico de 1uF – 25V (C3)

2 condensadores cerámicos de 0.01uF – 50V (C4 – C5)

1 diodo de propósito general 1N4004 (D1)

1 diodo de acción rápida 1N4148 (D2)

1 diodo LED de 5mm, rojo (D3)

2 diodos emisores infrarrojos (D4 –D5)

1 transistor NPN 2N3904 (Q1)

1 base para circuito integrado de 8 pines

1 conector de tornillo de dos pines

4 espadines