DETECTOR  DE  RAYOS  INFRARROJOS

Por Sergio Blasco Padilla

Alumno del Instituto de Formación Europeo

DETECTOR  DE  RAYOS  INFRARROJOS 
COMENTARIO:   
En este proyecto se explican y se citan los componentes necesarios para montar y a su vez experimentar la sencillez y el buen rendimiento de este detector de rayos infrarrojos. 

Este detector de rayos infrarrojos posee una gran sensibilidad gracias a un microamperímetro.  Tendremos la oportunidad de detectar las variaciones de temperatura, provocados por el paso de personas, animales, vehículos, etc. 

Este detector y, por que no, con una serie de modificaciones como un antirrobo  detectan las radiaciones  emitidas por cualquier cuerpo humano o  de un repentino cambio de temperatura, como el producido por una puerta al abrirse o un cristal roto. 

NOTA:  El sensor no detecta la diferencia de temperatura, sino la cantidad de radiaciones de infrarrojos que serán mayores donde la temperatura sea más elevada. 

CARACTERISTICAS DEL DETECTOR: 
- Alcance del sensor entre 7 y 8 metros. 
- Sensible tanto al aumento como a la disminución de radiaciones. 
- Alimentación a  9 voltios.
ESQUEMA ELÉCTRICO: 
NOTA: Este sensor lo fabrica  SIEMENS y se comercializa ya montado y provisto de un amplificador y un espejo reflectante que aumenta la sensibilidad del sensor.  
(SIEMENS PID 11). 

El sensor consta de cuatro terminales numerados de izquierda a derecha: 
- Terminal  nº1......    enlaza con la masa del circuito. 
- Terminal  nº2......    alimentación positiva del circuito, alrededor de 5voltios.  
- Terminal  nº3......    tensión de la salida. 
- Terminal  nº4......    tensión de referencia. 

El circuito funciona desde un mínimo de 4 voltios a un máximo de 10 voltios. El terminal nº3 sirve para recoger un valor de tensión proporcional a la variación de los rayos infrarrojos captados. Si el sensor capta radiaciones infrarrojas, aumenta el valor de tensión existente en la salida, pero unos segundos más tarde, la tensión vuelve al valor inicial, equivalente al existente en la patilla nº4. Si cesan las radiaciones  también disminuye la tensión para volver a su valor inicial unos segundos más tarde. 

Si pasa una persona ante el sensor se produce un aumento de la tensión de salida. 

Si la persona permanece inmóvil, la tensión volverá al valor inicial. Si la persona se desplaza, aunque sea unos centímetros, el sensor detecta una variación  de la intensidad en las radiaciones de infrarrojos, desviando la aguja del medidor. 

En el terminal nº4 de este conector se representa la tensión de referencia que, generalmente equivale a la mitad de la tensión de alimentación. En este caso al utilizar en la alimentación una tensión de 5 voltios, en dicha patilla tendremos 2,5 voltios.  

La fase amplificadora y la fase de protección para el sensor de rayos infrarrojos están ya montados en el interior del aparato suministrado por el fabricante y solo nos queda proporcionar una tensión estabilizadora de 5 voltios más o menos a la pista del terminal nº2 y conectar un medidor de 100-200 microamperios con cero central entre las pistas de los terminales nº3 y nº4. 

La resistencia variable de 47000 ohm. conectado en serie al medidor  sirve tan solo para  modificar la sensibilidad. 

La razón por la que conectamos el medidor con el cero central entre le pista nº3 y la pista nº4 es por que cuando el sensor capta radiaciones de infrarrojos, en el terminal  nº3 de salida aparece una tensión superior a la existente en el terminal nº4  de 2.5 voltios(tensión de referencia) y cuando disminuyen las radiaciones en intensidad, en el terminal nº3 hay una tensión inferior a 2.5 voltios.  

Conectando un medidor con cero central entre las pistas, observaremos como la aguja se desvía hacia la derecha o hacia la izquierda cuando las radiaciones disminuyan su intensidad. 
Podemos decir que la aguja se moverá hacia la derecha  en presencia de calor y hacia la izquierda en presencia de frío. 

 Esquema eléctrico del detector de rayos infrarrojos:

 
Placa base LX.824 

R1 = 47.000 ohm variable 
R2 = 6.800 ohm ¼ wat 
R3 = 6.800 ohm ¼ wat 
C1 = 100 mF elect 16 volt 
DZ1 = zener 5,1 volt ½ wat 
S1 = interruptor 
MA = microamperímetro 
200 ?A 
Sensor = mod. PID.11

 
CONCLUSIÓN 
Funcionamiento de los terminales  nº3 y nº4: 
- Terminal 4: siempre da la misma tensión (tensión de referencia) 
- Terminal 3: 
a)  al aumentar la detección del infrarrojo la tensión del terminal nº3 también aumenta.  
b) al disminuir la detección del infrarrojo  la tensión del terminal nº3 disminuye; transcurrido un tiempo vuelve al valor inicial.  
 c) cuando la temperatura permanece constante (sin cambios bruscos) la tensión del terminal nº3 permanece constante.
  

REALIZACIÓN DE LA PRACTICA 

En primer lugar una vez en poder del circuito impreso identificado como LX 824 habrá que comenzar con el montaje de un conector de cuatro terminales. Al soldar hay que tener cuidado con no provocar  cortocircuitos. En segundo lugar montaremos las dos resistencias, la resistencia variable y el diodo zener, teniendo en cuenta la franja negra que rodea el diodo quede en dirección al conector. Una vez terminada esta operación montaremos el condensador electrolítico situando el terminal negativo a masa. 

A los dos terminales de alimentación conectaremos los dos cables de la toma de la pila de 9 voltios, sin olvidar la conexión en serie en uno de los dos hilos del interruptor de palanca S1. 

En último lugar colocaremos el microamperímetro al terminal nº4 del sensor. 
Una vez terminado el montaje del circuito y para que el detector tenga una elevada sensibilidad, giraremos el cursor de la resistencia variable a tope en el sentido de las agujas del reloj; si deseamos menos sensibilidad  habrá que girarlo a tope en sentido contrario.

EXPERIMENTACIÓN  Y  APLICACIONES: 
Debemos de tener en cuenta que este sensor posee un ángulo de apertura de 20 grados aproximadamente y una sensibilidad que nos permite alcanzar distancias de hasta 8 metros.  
Lógicamente, esta distancia depende de la cantidad de radiaciones emitidas por un determinado cuerpo; por ejemplo, un cuerpo humano, aunque vaya recubierto con varias prendas gruesas, podrá detectarse a una distancia que oscila entre 6 y 8 metros. 
Los objetos que emitan radiaciones superiores podrán detectarse a distancias superiores que los objetos que emitan menos. Por la desviación de la aguja del medidor, en función de la distancia se podrá determinar aproximadamente la intensidad de dichas radiaciones. 
Como hemos mencionado las radiaciones captadas por el sensor se visualizan de inmediato en el medidor por medio de una desviación brusca de la aguja hacia la derecha, y si la persona permanece inmóvil, lentamente la aguja volverá al cero central. Si el objeto o la persona se desplazan, el instrumento  detecta de inmediato una diferencia entre la intensidad de las radiaciones captadas anteriormente y las nuevas, indicando  un desplazamiento de la aguja hacia la izquierda. 

Primera experimentación: Colocar el sensor sobre un mesa y esperar que la aguja del instrumento se estabilice en el cero central ; entonces haced que pase una persona por delante a una distancia de 3 o 4 metros y veremos como de inmediato la aguja se desplaza hacia la derecha. 
NOTA: si la aguja se desplazara hacia la izquierda solo tendréis que invertir los dos cables del medidor. 
Si tenéis un perro o gato, haced que pasen ante el sensor y observaréis que también estos animales emiten rayos infrarrojos, al igual que otro animal de sangre caliente, incluyendo los pájaros. 
  

Segunda experimentación: Se sitúa a una persona quieta en el centro de la habitación y se apunta el sensor hacia su cuerpo; tras unos segundos, cuando la aguja del medidor queda estabilizada en el cero central, se le dice a la persona que se mueva, la aguja por tanto se moverá a la hacia la izquierda y si la persona se coloca de costado la superficie del cuerpo irradiante es menor por tanto la aguja se moverá hacia la derecha. 
Tercera experimentación: Otro experimento consiste en situar al sensor ante los cristales de  una ventana cerrada, a una distancia de 2 o 3 metros ( esta distancia variará en función de la sensibilidad, es decir de cómo se haya regulado la resistencia variable ). Se ataca el picaporte de la ventana con una cuerda de forma, que al tirar de ella, la ventana se abra y se observará que la aguja del instrumento se desvía bruscamente hacia la derecha o hacia la izquierda. 
NOTA: se desviará hacia la derecha si la temperatura de la habitación es inferior a la del exterior, hacia la izquierda si la temperatura interior es más elevada que la exterior. 
Cuarta experimentación: Con cuerpos en movimiento, este sensor se podría utilizar también en competiciones deportivas, para determinar el instante exacto de la partida o la llegada de corredores, ciclistas, etc. También utilizando dos sensores de este tipo, situados a una distancia de 10 o 20 metros, conseguiremos una especie de radar para el control de velocidad. El primer sensor  con circuito apropiado funcionará como starter para un cronómetro digital y el segundo funcionará como stop. 
Quinta experimentación: En el interior de la casa se puede colocar el sensor a una considerable distancia del frigorífico; se podrá  observar que cada vez que se abra o se cierre la puerta del mismo, la aguja se desviará en un sentido u otro. Con tubos fluorescentes o bombillas de filamentos y el sensor dirigido  hacia ellos observaremos que cada vez que encendamos o apaguemos tendremos diferencias de intensidades; que con el caso de los tubos fluorescentes la aguja se mueve débilmente, ya que estos tubos emiten pocas radiaciones, en cambio con las bombillas de incandescentes, la aguja se desvía rápidamente, ya que el filamento que hay en su interior emite una cantidad elevada de rayos infrarrojos ( no se emiten las radiaciones del filamento sino de vidrio recalentado ).

  
CONSEJO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DEL DETECTOR: 
  
En caso de que al terminar el montaje notáramos poca sensibilidad, controlar con un téster la tensión en los extremos del diodo zener DZ1. Si la tensión resultara inferior a 5 voltios, reduciremos el valor de la resistencia R3, de los actuales 6800 ohm. a 1000 ohm. e incluso 820 ohm. La sensibilidad alcanzará los valores que nosotros indicamos.
 

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