Un detector o sensor de fuego o llama es un dispositivo que da una alerta, ya sea sonora, visual, al momento de entrar en contacto con el alto calor que produce la misma, este calor puede ser detectado a menor o mayor distancia dependiendo de la precisión o sensibilidad del mismo. Son confundidos con los detectores de humo, ya que también son usados para la detección de incendios, en el mercado existen diferentes tipos de dispositivos, que pueden ajustarse con tranquilidad a diferentes requerimientos domésticos e industriales, sin embrago en esta publicación se mostrará un ejemplo de un sensor casero, puede ser implementado con elementos de electrónica básicos, y que puede ser considerado como un prototipo algo novedoso (en comparación a algunos detectores de incendio comerciales).
Este detector de fuego tiene como característica principal que envía una alerta de manera inalámbrica, usando módulos de radiofrecuencia sin Arduino, o sin el uso de microcontroladores. El transmisor o detector capta la presencia de fuego mediante un foto diodo, con lo cual se genera una alerta mediante un circuito integrado 555, que luego se trasmite de manera inalámbrica por medio de un módulo rf 433 MHz transmisor (FS1000A). En el receptor se recibe la alerta mediante el módulo rf 433 MHz receptor(XY-MK-5V), y se activa un parlante, generando la alerta de detección de fuego.
En resumidas cuentas, el foto diodo como elemento principal del sensor, detecta la radiación infrarroja que produce el fuego aledaño a una cierta distancia, es lo que lo diferencia de otros proyectos de sensores, que son capaces de detectar el fuego solo cuando tienen contacto directo con este, mediante algún alambre o metal. Y al ser inalámbrico existe menos riesgo de estar cerca del sitio del incendio, y su alcance dependerá de la potencia o prestaciones que comúnmente poseen los módulos de radiofrecuencia.
Los diagrama de los circuitos serían los siguientes:
Trasmisor
Receptor
Podrán ver el funcionamiento de este proyecto en el siguiente video:
Una antena Slim Jim es una antena dipolo plegado o antena omnidireccional, es una mejora de la antena dipolo en J, fue inventada por Fred Judd (G2BCX), publicada por primera vez en 1978. Esta clase de antenas son usadas por ejemplo en frecuencias de VHF como la de 144 MHz, de televisión, un poco en UHF y frecuencias más altas, pero también se consiguen buenos resultados.
Es la misma estructura de la antena la que funciona como un stub, lo que permite conectar directamente el vivo y la malla del coaxial a la antena, sin afectar su desempeño.
Slim Jim casera wifi
Pero en esta ocasión se ha realizado un prototipo para la frecuencia de 2.4 GHz, que se adapta a una tarjeta de red o usb para funcionar como antena externa. Teóricamente la antena tiene una ganancia máxima de 6 dBi. La construcción de la antena fue muy sencilla, se emplea una barra de cobre muy delgada o alambre # 18 AWG.
Antena wifi casera Slim Jim
La antena también presenta un ángulo de elevación de 30°, es muy simple de realizar obteniendo mas ganancia que otras antenas en las que si o sí se requiere plano de tierra para aumentar la misma.
Todo el proceso de construcción de la antena podrás verlo en el siguiente video:
Si quieres ver más antenas visita los siguientes enlaces:
En esta ocasión traemos este pequeño proyecto de una antena para wifi casera, una antena omnidireccional, se trata de una antena biquad, sintonizada para la frecuencia de 2.4 GHz. Esta antena fue diseñada para ser conectada a una tarjeta de red, o adaptador usb externo, funcionando como antena wifi para pc.
Obviamente muchas personas estarán mas familiarizadas con la versión direccional de esta antena, o que posee un reflector, sin embargo con el fin de experimentar y probar nuevas ideas, se decidió por incursionar en este curioso prototipo. La característica principal de una antena direccional es que concentran toda su ganancia en una sola dirección, en cambio las omnidireccionales distribuyen toda su ganancia en los 360 grados, lo que nos da a concluir que las antenas direccionales, por lo general, siempre tienen una ganancia más alta que las omnidireccionales, pero habrá la desventaja de direccionalidad en un solo sentido. Pero no quiere decir que las antenas omnidireccionales siempre sean más ineficientes que las direccionales, este depende de su aplicación o requerimiento, algunas veces es más conveniente usar antenas direccionales y otras omnidireccionales. Desde mi propia experiencia una ventaja que podría tener una antena omnidireccional es que podemos captar todas las componentes de la señal, las que van dirigidas directamente a la antena y las reflejadas, pero desde todas las direcciones.
Otros aspecto ha tomar en cuenta para el diseño de una antena, es la polarización, ya sea lineal, circular, o elíptica, para este caso la antena estaría funcionando con una polarización lineal. Entonces debido a que se trata de una polarización lineal, se hacen pruebas de su funcionamiento ya sea en vertical o en horizontal, para comprobar en que posición se obtiene un óptimo desempeño para la captación de señal wifi.
En fin se trata de un proyecto, para improvisar o crear de una manera sencilla nuestra propia antena que nos ayude captar o también expandir la señal wifi de nuestros routers o equipos domésticos, y así involucrarnos en este mundo de la tecnología, internet y antenas.
Como materiales principales podríamos citar:
- Alambre de cobre AWG # 12
- Cable coaxial para UHF o microondas, (se lo puede también reciclar con todo y el conector)
- Conector SMA
- Silicona
- Herramientas
- Regla
- Marcador
- Cautín
- Estaño
- Un soporte para sostener los elementos a soldar
En el siguiente video veras con más detalle todo el proceso de realización de esta antena, junto con sus respectivas medidas, y pruebas realizadas:
Si deseas mirar otros proyectos de antenas puedes entrar en el siguiente enlace (antena yagi uda) 👈, o selecciona la categoría antenas.
Explicación de este proyecto (proyectos con pic 16f628a):
En el presente trabajo se muestra un ejemplo de aplicación de la comunicación serial entre 2 pics o microcontroladores haciendo uso también de los módulos de radiofrecuencia 433 MHz, para una comunicación inalámbrica uart o rs232. Lo que consiste esta aplicación es un sensor o detector de lluvia, sensor de humedad de suelo. Se hace uso también del programa pic c o ccs compiler.
Lo que cabe destacar es la simpleza del sensor principal o transmisor, ya que detecta la humedad mediante un cambio de estado en uno de los pines del microcontrolador PIC 16F628A. Se hace uso principalmente de unos electrodos o puntas, que se pueden introducir en la tierra para alertar si está húmeda, o usarlos solamente para la detección de caídas de gotas de agua, se detecta también el cambio de nivel de agua en algún recipiente. Una vez que se ha detectado lo antes mencionado, se envía una notificación de manera inalámbrica hacia el dispositivo receptor a través de un radio-enlace o comunicación inalámbrica mediante radiofrecuencia de 433 MHz, se uso de unos módulos (transmisor y receptor) muy simples que hoy en día son muy conocidos.
Para los módulos de radiofrecuencia 433MHz, en el transmisor solo hay que identifica tres pines VCC, GND y DATA, se le a soldado una antena externa al mismo, es muy simple y tiene una longitud de 17 cm correspondiente a la cuarta parte de la longitud de onda. En el módulo rf receptor sin embargo no fue fácil encontrar un pin disponible para soldar una antena externa, sin embargo funciona de manera adecuada sin esta.
En lo que respecta al dispositivo receptor, al recibir la notificación mediante el módulo rf, esta es detectada mediante otro microcontrolador, pic 16f628, y este a su vez nos da una alerta visual y auditiva, al encender y apagar un led de color azul, y al accionar un relé que a su vez activa un timbre o buzzer externo, que puede requerir una mayor potencia para ser accionado.
En la primera prueba, se introduce el sensor en tierra seca y en tierra mojada, la conductividad a través de la tierra mojada es muy buena. Luego se fijan los electrodos en dentro de un recipiente, el cual es llenado poco a poco con agua, hasta que esta toca los electrodos y de la misma forma se envía una alerta hacia el dispositivo receptor. Por ultimo se comprueba el funcionamiento como detector de lluvia.
Los datos a destacar son el bajo consumo por parte del módulo transmisor, ya que solo usa dos baterías tipo botón de 3 voltios, logrando un alcance aproximado de 25 metros a la redonda, claro esto con algo de obstáculos u obstrucción para la señal inalámbrica.
Acá abajo se dejan adjuntos los archivos hexadecimales en CCS compiler, para cada uno de los microcontroladores respectivos.
Transmisor:
#include <16F628A.h>
#FUSES NOWDT
#FUSES INTRC//Oscilador interno no hace falta cristal externo.
#FUSES NOMCLR
#FUSES NOBROWNOUT
#FUSES NOLVP
#use delay(int=4000000)
#use STANDARD_IO( A,B )
//Se habilita la comunicación UART rs232, con velocidad de 4800 baudios,se habilita el pin B2 TX o transmisor.
Un detector de metales es un dispositivo utilizado para rastrear, buscar o detectar objetos de metal que por lo general se encuentran ocultos a nuestra vista, a veces bajo tierra, ya que de otra manera sería más complicado localizarlos. Su principio de funcionamiento se basa en la generación de campos electromagnéticos, estos pueden ser por pulsos o por radiofrecuencia, al interactuar estos campos con los objetos a detectar, se produce una interferencia, con la cual puede existir una variación de frecuencia, lo que se aprecia como una señal audible. Para este caso nos centraremos en los detectores de metales por radiofrecuencia (VLF).
Nuestro detector de metales usa como elemento principal un circuito tanque LC (inductor capacitor), este circuito es el que produce una oscilación en el rango de las frecuencias bajas de radio, esta radiofrecuencia puede ser ajustada mediante un capacitor variable. Entonces esta oscilación es trasmitida hacia el exterior a manera de onda electromagnética, y cuando se le acerque un objeto metálico, se produce la interferencia. Adicionalmente a este circuito se coloca una parte de detección, con lo cual se rectifica la señal en alterna, para que se convierta en una señal audible, y de esta manera lograr apreciar esta mediante un altavoz o parlante.
La lista de los materiales es la siguiente:
-Resistencia de 100 K
-2 capacitores cerámicos de 10 nF
-Un capacitor variable
-2 inductores fijos
-Transistor 2n3904
-Diodo 1n34a
-Capacitor cerámico 22 pF
-Un parlante a baterías
-Batería (VCC = 6 voltios)
Además, se podrá escuchar la señal en un receptor de radio. Futuramente se mostrará todo el proceso de implementación y de prueba de este dispositivo.
A continuación, mostramos el esquema del circuito por implementar:
Diagrama del circuito detector de metales por VLF
Entonces como mencionamos antes, es el circuito tanque el que se encarga de la detección, por eso lo hemos delimitado en el diagrama del circuito como área de detección de los objetos metálicos, mediante el cuadro de líneas discontinuas.
Un detector de metales comercial y funcional puede ser algo más complicado de hacer, y con un alcance más amplio, pero este sencillo circuito es suficiente para entender de mejor manera el funcionamiento de esta clase de dispositivos, sobre todo para aquellos que son algo principiantes en el campo de la electrónica y los circuitos de radiofrecuencia, es por eso también que se hará una actualización más completa mostrando el circuito funcionando.
Actualización:
A continuación mostramos el video donde se comprueba la implementación y funcionamiento del mismo:
Hemos primeramente conectado un pequeño parlante a baterías para poder escuchar la señal de detección, posteriormente usamos este mismo dispositivo para transmitir la señal de manera inalámbrica, la misma que es escuchada en un receptor de radio.
Traemos en esta ocasión un nuevo proyecto, de un timbre casero simple de hacer, que usa un pequeño efecto de sonido incorporado en un pequeño circuito integrado.
Tiene como principal ventaja el consumo de energía, y que además se activa solo mediante un pequeño pulsador, y además tiene un reducido tamaño.
Básicamente presentamos dos prototipos, el uno muy simple y es el que menos consume energía de los dos, y el segundo para un poco más de potencia, ambos se los puede hacer funcionar solo con pequeñas baterías.
Entonces para el primer prototipo propuesto el siguiente circuito sería este:
Circuito 1: timbre con parlante piezoeléctrico
Tenemos como elementos del circuito una batería de 3 voltios CR2016, un circuito integrado UM6632L, y un pequeño parlante piezoeléctrico. En lo que respecta al circuito integrado UM66 este es un generador de melodías, mejor dicho tiene grabado en su memoria una melodía. Si bien es cierto, pueda que este circuito integrado actualmente esté algo obsoleto y descontinuado, lo que dificulta poderlo encontrar fácilmente, la opción mas viable podría ser reciclarlo, ya sea de juguetes viejos, cajas musicales electrónicas, teléfonos, otros timbres viejos electrónicos, adornos musicales, etc.
Pines del circuito integrado UM66T32L
Otros datos que debes saber este circuito integrado son:
- Voltaje de operación (VDD): 1.3 a 3.3 voltios
- Corriente máxima consumida en operación: 60 microamperios
- Temperatura ambiente de operación: -10 a 60° C
- Frecuencia de oscilación aproximada: 65 kHz
- Pines: VDD (+), VSS(GND), O/P salida de audio
- Corriente de salida de audio (O/P): 600uA - 1.5 mA
- La numeración del circuito nos dice el tipo de melodía, esta va desde UM66T01L a UM66T68L, para UM66T32L esta es "Coo Coo Waltz".
Circuito integrado UM66T32L
En lo que respecta al primer parlante piezoeléctrico en el video, este fue el de sonido más bajo, pero se puede conectar si se desea un parlante piezoeléctrico de más potencia, sin ningún problema sonará mas fuerte con el mismo nivel de potencia de la pequeña batería, eso sí lo más recomendable será usar uno que sea pasivo o que no tenga sonido propio.
Parlante piezoeléctrico de baja potencia (video)
Otro parlante piezoeléctrico de más potencia
Y este otro circuito corresponde al siguiente prototipo, que consta de más elementos de accionamiento:
Circuito2: timbre con parlante común y corriente
Para este prototipo en cambio lo que hacemos es amplificar la señal de audio mediante el transistor, y una vez amplificada esta es escuchada en un parlante común y corriente, y que es de una mayor potencia que un parlante piezoeléctrico. Como elementos del circuito tenemos dos baterías AAA de 1.5 voltios no recargables, puestas en serie (3voltios), luego está el pulsador, un capacitor electrolítico de 47 uF, una resistencia de 220 ohmios, un led azul intermitente, el circuito integrado UM66T32L, una resistencia de 1 kilo ohmio, un transistor 2N3904, y un parlante o speaker normal con potencias de consumo que pueden variar de 1 a 5 vatios.
Parlante 4 ohm, 3watts (video)
Parlante 8 ohm 5 watts (video)
En lo que respecta al transistor, también se pueden tener resultados favorables de sonido, con el BC548B, S9013 y el TIP31C.
Para el parlante, en el video se ve que usa primero un parlante pequeño de 4 ohmios y 3 vatios, y luego uso uno mas grande de 8 ohmios con una potencia de consumo de aproximadamente 5 vatios. Ambos parlantes funcionan de manera adecuada con la misma configuración de circuito, y el consumo se podría decir que es algo menor a lo que exige cada parlante.
Otra opción es la de aprovechar solamente la parte de amplificación del circuito, esto con el fin de usar otro circuito integrado diferente (otro generador de melodías), o que solamente se lo utilice para amplificar algún otro tipo de sonido o solo se desee aprovechar esta salida de audio, entonces el circuito resultante sería el siguiente:
Amplificador simple un solo transistor
De aquí lo que se hace básicamente es usar solamente la base del transistor y la parte común negativa de todo el circuito(GND), entre estos dos pines J1 y J2 está la entrada de audio, para cualquier audio que deseemos amplificar. La resistencia de la base 1k se la puede variar ligeramente hasta obtener la potencia de audio deseada. Cabe aclarar también que el audio a amplificar puede tener su propia fuente de energía y no necesariamente estar vinculado a la batería.
Investigación y desarrollo del primer osciloscopio óptico en la historia
Así como lo leen, y es que en una última publicación de la revista Nature Photonics, se muestra el trabajo referente a lo que es la invención del primer osciloscopio óptico del mundo, esto es algo novedoso debido a que es muy complicado detectar el campo eléctrico de una onda de luz. Los osciloscopios convencionales o que la mayoría de estudiantes e ingenieros en electrónica usan, son solo capaces de detectar las frecuencias más bajas, ya sea de radio, microondas o que llegan a un rango máximo de Giga-Hertz, y es así que un equipo de trabajo de la Universidad de Florida Central desarrolló el primer dispositivo que es capaz de convertir las oscilaciones de una señal de luz en una señal eléctrica, para de esta manera poder ver en una pantalla como lo hacen los osciloscopios.
Es realmente un desafío poder detectar este campo eléctrico de la luz, debido a su alta frecuencia o velocidad a la que oscila, si tomamos en cuenta el espectro electromagnético, las radiaciones de luz visible oscilan en frecuencias del rango aproximado de Peta-hertz, pero es más coherente expresar estas cantidades en longitudes de onda, estas estarían comprendidas entre los 450 nanómetros a 750 nanómetros (o desde el ultravioleta al infrarrojo). Lo que se sabe actualmente, es que hay dispositivos que pueden detectar la luz solo mediante pulsos, pero no así los picos y valles de estos pulsos. Recae en gran importancia estas altas velocidades de oscilación que alcanza la luz, debido a que esto permite transmitir información en mayor densidad. Es también importante lograr detectar los picos y valles, ya que es allí donde se trabaja para colocar la información, mezclarla con la señal de luz o modularla de manera adecuada en esta portadora.
Para la comprobación de este dispositivo, se usó los pulsos de luces láseres individuales, para detectar los campos eléctricos en tiempo real. Según el profesor Michael Chini, quien es parte del equipo, las limitaciones de los osciloscopios convencionales se rigen a la velocidad en que detectan estas oscilaciones de la luz, pero este dispositivo que desarrollaron puede aumentar aproximadamente su velocidad en un factor de 10000, como señalan.
Como partes importantes de la investigación y desarrollo de este dispositivo tenemos el esquema de medición de disparo único, simulaciones, mediciones de la dependencia de fase envolvente de la portadora, otras mediciones, configuración experimental, recolección y análisis de datos obtenidos, para su posterior publicación.
Y lo que resta por hacer, según el equipo de UCF, es ver hasta donde se puede llegar, qué otros avances puede brindar tal velocidad alcanzada.
Opinión, posibles aplicaciones que se le puede buscar
Sin lugar a dudas esta investigación podría ser una gran revolución, traería grandes avances y se simplificarán muchas cosas, por ejemplo en el campo de las comunicaciones ópticas, pero más concretamente en las comunicaciones cuánticas, ya que recientes investigaciones proponen el uso de nanoantenas o antenas ópticas para más seguridad, entonces tener esta clase de osciloscopios a la mano permite estudiar con más detalle la respuesta que dan estos dispositivos a las señales ópticas, y continuar haciendo mejoras. Otro tipo de tecnología en la que podría volverse útil es en la creación de nuevos paneles solares, más eficientes, estos también podrían usar nanoantenas o algunos semiconductores más adecuados para aprovechar mejor la energía que se capta, se podría igualmente verificar en la pantalla del osciloscopio como se comportan los dispositivos ante la señal de luz solar en directo. Así mismo se podría trabajar de manera más eficiente con el osciloscopio en otros campos como la fotónica, espectroscopía, en la mejora de sensores ópticos, etc.
