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viernes, 17 de julio de 2015

Detector de "Niño al agua" para piscinas


Mis redes sociales:

INDICE

Utilidad de este gadget
Tensión: 9v  Apto para todos e inofensivo en el agua.
Esquema y funcionamiento
Lista de materiales
Construcción
    Tupper elegido
    Base de madera
    Hacer y sujetar el péndulo
    Sujetar la alarma
    Sujetar la pila
    Hacer el PCB, sujetarlo
    Fijar interruptor ON/OFF a la tapa
    Fijar salida de sonido a la tapa
El vídeo
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Utilidad de este gadget

Como cada verano, nos enteramos por los medios de comunicación de un sinfín de niños ahogados en piscinas, bajo distintas circunstancias, y de todas ellas la que nos ocupa es el caso de que el niño "desaparece" de la  vista de sus padres y se las arregla para acceder a la piscina.

Basta con que el niño pase desapercibido 5 minutos para que se produzca el desenlace fatal. Cuando los padres lo echan de menos y vienen a darse cuenta, ya es demasiado tarde.

Este dispositivo, flotando en la piscina, detectará la onda que se produce al caer el niño. Como las piscinas particulares suelen ser pequeñas, el tiempo de respuesta de la alarma es rápido.

No es el propósito de este montaje, pero también puede servir como detector de intrusos.



Tensión: 9v  Apto para todos e inofensivo en el agua.

Este dispositivo funciona a 9v, por lo que es totalmente seguro tanto a la hora de construirlo, como a la hora de manipularlo incluso en ambientes con agua.

Esquema y funcionamiento


[Fig 1] Esquema de la alarma contra caída de niños en  piscinas


Cuando cerramos el interruptor INT, la tensión de la pila de 9 voltios se aplica al tiristor (Thy): El negativo al cátodo (K) y el positivo al ánodo (A) a través de la alarma. Mientras el terminal puerta o "gate" (G) no reciba un impulso positivo, el tiristor no conduce. La alarma no suena.


Cuando el péndulo es sometido a una oscilación de amplitud suficiente, toca la pared fija y envía un impulso positivo de corriente al terminal G del tiristor produciendo su disparo. Aunque el péndulo no vuelva a tocar la pared, el tiristor sigue conduciendo (y la alarma sigue sonando) hasta que alguien lo desactive pulsando el interruptor INT.

No hay temporizaciones porque no son estrictamente necesarias, y en algunos casos hasta serían inconvenientes o ilógicas. Esto permite un circuito de gran sencillez, y lo sencillo suele fallar poco.

La resistencia R1 de 47
Ω limita la intensidad que se envía al terminal G del tiristor, pues no es necesario mas allá de unos miliamperios.

La resistencia R2 es para "engañar" al tiristor. Aquí ocurre un fenómeno: En algunas alarmas sucede que el tiristor no se queda enganchado, disparado. Esto  es  debido  a que algunas alarmas están basadas en una rápida sucesión de conexiones-desconexiones, y ya sabemos que cuando a un tiristor se le interrumpe la corriente aunque sea en un breve lapso de tiempo, se extingue (deja de  conducir).

La "trampa" consiste en poner R2 en paralelo con la sirena. Aunque en un momento dado la alarma no conduzca, lo hará R2 y con un valor que garantiza que el tiristor no se extinguirá. Según el datasheet del tiristor BT151, la corriente mínima de mantenimiento es de unos 10mA, por lo que un valor de 680Ω para R2 permite circular unos 17mA, suficientes para mantener activo al tiristor. Esta pequeña corriente de 17mA en R2 no supone ninguna alteración para el buen funcionamiento de la alarma.



Lista de materiales

No tiene mucho sentido tomar a rajatabla las medidas de algunos componentes que he utilizado: Si elegís un tupper, o una alarma de tamaño distinto, ya no os valdrán mis medidas, pero aún así las pondré:
Los materiales son:

- Un tupper

- Disco  de madera a modo de soporte para los dispositivos
- Pila de 9 v con portapilas (contactos con cables)
- Dos pequeños imanes de neodimio
- Un poco de acetato o material parecido
- Una alarma para 9-12v
- Péndulo basado en alambre 1.5 mm y tuercas + anillo conductor (cobre)

- Circuito PCB con:
- 4 conectores de dos vias
- R1 47Ω
- R2 680Ω
- Tiristor BT151 (aguanta hasta 12A, así que vamos sobrados)
- Dos separadores tubulares para el PCB

- Una "T" de  PVC de 40mm
- Dos  codos de PVC 40mm
- Un tapón PVC para tubo de 40mm
- Interruptor, mejor si es a prueba de agua
- Algún taco de madera para sujetar la alarma
- Tornillería: Varios tornillos rosca madera (30mm largo, 3-4mm diámetro)
- Tornillería: Varios tornillos rosca metal M3 con arandelas y tuercas para sujetar alarma, circuito, péndulo...

[Fig 2] Materiales a utilizar



Construcción

1) TUPPER ELEGIDO:

Deberá tener tamaño suficiente para albergar todas las cosas que irán en su interior. Son mejores los que tienen la base plana y mas bien achatados: Son más estables.


2) BASE DE MADERA


[Fig 3] Base de madera


He querido evitar a toda costa hacer taladros en el tupper para anular la posibilidad de que se abra una vía de agua y el invento acabe en el fondo de la piscina. 

Así que los dispositivos no los fijaremos en el tupper sino en una madera que descansará suelta en el fondo del tupper.






En la figura 3 sobre estas líneas está la base de madera con las marcas para señalar la posición de cada dispositivo. Es una buena idea "jugar" a disponer los dispositivos de la mejor manera posible y evitar que interfieran entre sí.

Este disco está hecho en panel de 4mm y tiene un diámetro igual al interior del tupper elegido. Lo corté con una sierra de marquetería.


3) SUJETAR LA PILA

Parece que no, pero sujetar la pila de 9v a veces puede ser un auténtico quebradero de cabeza. Esta vez voy a poner a prueba un método ultrarápido: Con dos pequeños imanes de neodimio la pila quedará adherida con bastante fuerza
a la base de madera. Para retirarla bastará con tirar de ella.

Los imanes de neodimio los podemos conseguir gratis de un viejo equipo de CD o DVD. Todos llevan dos imanes de este tipo en su lector láser. En este vídeo podéis ver como extraerlos:

Imanes de neodimio gratis de un viejo equipo CD/DVD

El método consiste en poner los dos imanes en dos taladros hechos en la madera base y encerrarlos por ambos lados con algún material tipo lámina, como el acetato.


4) SUJETAR LA ALARMA

En mi caso he utilizado un taco de madera. Lleva dos taladros para fijarle la alarma y otros dos taladros para fijarlo a la madera base. Es el taco de la izquierda en la foto siguiente:


[Fig 4] Maderas para sujetar alarma (izq) y sujetar péndulo (der)



5) HACER EL PCB, SUJETARLO

Parar hacer este circuito he aprovechado un trozo sobrante de otros montajes (no los tiro, los guardo, siempre resultan útiles para PCB de reducidas dimensiones como en este caso).
[Fig 5] PCB  lado componentes y lado pistas


Una  vez hecho el pequeño PCB le soldaremos los siete componentes: Cuatro conectores, dos resistencias y el tiristor. En esta ocasión solo he previsto dos taladros (y no cuatro) para sujetarlo a la madera base.


[Fig 6] PCB y sus componentes incluyendo tornillería para sujetarlo


6) HACER Y SUJETAR EL SENSOR (PÉNDULO)

El péndulo consta de una parte móvil y otra fija.

La parte  móvil: Un pequeño listón de madera sujetará al péndulo. Puedes ver las medidas de este listón en la figura 4. Se le hace un taladro para pasar un alambre galvanizado de 1.5 mm de grosor. Hacemos en la punta de este alambre una vuelta (nos ayudamos con un destornillador fino). Cortamos otro alambre y le soldamos en un  extremo el peso: Una tuerca M3 dentro de otra tuerca mayor (M8) y soldamos:


[Fig 7] Detalle de cómo hacer el peso del péndulo: Tuerca M3 dentro de tuerca M8 y alambre soldado con estaño

Parte fija: Cualquier cosa que tenga forma de anillo y que sea conductor de la electricidad. Yo usé un trozo de tubo de cobre de 67 mm de diámetro externo. Este anillo (en  mi caso) es innecesariamente largo de más, pero como digo en el vídeo, me resulta más fácil dejarlo así que cortarlo a la mitad y tampoco es ningún inconveniente.

Lo que si es totalmente necesario es que ambos elementos: Péndulo y anillo estén limpios y desprovistos de óxido, pues de lo contrario el contacto eléctrico puede fallar y no se disparará la alarma. Utilicé la taladradora con un accesorio de cepillo circular con cerdas metálicas para pulir el interior del anillo de cobre.

El diámetro recomendado para el anillo es el comentado: 67-72 mm. Si es mayor, la sensibilidad del péndulo puede verse disminuida y la alarma no saltará. Si es menor, será demasiado sensible y pueden darse falsas alarmas que, en este caso, serán bastante fastidiosas.


[Fig 8] Péndulo, parte móvil y parte fija. Del alambre sujeto en la madera debe salir otro cable (aún no está puesto)


7) FIJAR INTERRUPTOR GENERAL A LA TAPA


[Fig 9]  Interruptor general. Protegido contra lluvia


Pondremos en la tapa del tupper el interruptor general. La tapa será el único sitio donde hagamos taladros e irán sellados con silicona. Este interruptor está protegido de la humedad por un recubrimiento de plástico. En mi caso, era necesario un taladro rectangular de 28x22 mm para encajar perfectamente el interruptor.






8) FIJAR SALIDA DE SONIDO A LA TAPA

Un asunto que ha tenido que ser resuelto es, por un lado, la necesidad de que los dispositivos estén lo más protegidos posible, y por otro lado, la necesidad de permitir que el sonido de la alarma salga al exterior del tupper sin que por ello expongamos el dispositivo al agua (lluvia, salpicaduras, condensación...)

Vamos a cumplir con ambos requerimientos poniendo un conjunto de cuatro piezas de PVC sobre la tapa. Todas son de 40 mm de diámetro:

- Una "T"
- Dos codos (orientados mas bien hacia abajo)
- Un tapón (que habrá que taladrar totalmente para permitir salir al sonido)

Este montaje apenas afectará al equilibrio del dispositivo una vez esté en el agua, pues es simétrico. Y digo esto porque la última operación que deberíamos hacer sobre el detector es ponerlo sobre el agua y comprobar que flota horizontalmente sin inclinación ya que de no ser así el péndulo no estaría centrado y resultaría demasiado sensible (falsas alarmas).



[Fig  10]. Conjunto de PVC (40 mm) para permitir la salida del sonido (alarma)


El detector ya terminado incluyendo las conexiones. Se introduce el mecanismo en el tupper (queda suelto pero ajustado), se pone la tapa y... listo:


[Fig 11]. Detector  terminado





El vídeo






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El componente principal de este circuito es un tiristor, que es un interruptor electrónico de "estado sólido" sin piezas móviles que se utiliza para corriente continua como es el caso de este circuito. Podéis ver todo sobre este componente en el capítulo 8 del TEB (Tutorial Electrónica Básica). También se ven en este mismo capítulo los triacs, componentes similares al tiristor pero para corriente alterna (bidireccionales).







Otro proyecto relacionado con actividades acuáticas (pesca) es la Boya luminosa para pesca que funciona sin pilas. Se activa al entrar el agua de mar al interior de la boya y comienza a funcionar la batería interna basada en dos simples trozos de metal de lo más "vulgar": Cobre y magnesio.





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1 comentario:

  1. Me parece un elemento de lo más importante para la seguridad de las piscinas cuando hay pequeños o mascotas que andan alrededor.
    Saludos
    Antonio Ruiz
    Cámara de Tuberías

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