Alarma de puerta con zumbador

Qué va a aprender

• Qué es un circuito cerrado y uno abierto, y que un interruptor solo abre o cierra el camino de la corriente.
• Qué materiales conducen la electricidad (metales) y cuáles aíslan (cartulina, plástico).
• Que hay interruptores «normalmente abiertos» y «normalmente cerrados» y por qué una alarma necesita el adecuado.
• Que el zumbador y el LED tienen polaridad (+ y −) y solo funcionan conectados en un sentido.
• Cómo un sensor sencillo (el hilo y la lengüeta) convierte un movimiento en una señal.

Prepara antes

• Comprueba el zumbador ANTES de empezar: toca con su cable rojo la cara + de la pila (la de las letras) y con el negro la cara −. Si no pita, es pasivo o está al revés.
• Imprime la plantilla al 100 % sobre cartulina (o pégala) y comprueba la línea roja de 50 mm de la cabecera de cada hoja.
• Pela 15 mm de cada extremo de cable y corta 3 tramos: uno de 15 cm para unir el portapilas con la pinza (paso 6), otro de 15 cm de reserva para alargar el cable negro del zumbador si no llega hasta la pinza, y uno de 25 cm para el LED del experimento o para una segunda pinza (retos).
• Guarda la pila botón en un sitio alto hasta el momento de montarla: si hay niños menores de 6 años en casa, el adulto la coloca.

Materiales y herramientas

• Zumbador activo de 3 V — 1 comprar
  «buzzer activo» (con oscilador), 3–5 V o 3–24 V, Ø 12 mm; cable rojo/pata larga = +. Consume 5–30 mA
• Pila botón CR2032 — 1 comprar
  3 V, Ø 20 mm × 3,2 mm; cara grande con letras = +, cara pequeña = −
• Cable fino — 60 cm
  de 1 hilo o varios, 0,2–0,5 mm², mejor rojo y negro (de un cargador viejo o cable de timbre)
• Cinta de aluminio — 30 cm
  de fontanería, 25–50 mm de ancho (conduce por la cara brillante)
• Pinza de la ropa de madera — 1
  con muelle metálico, ≈ 7 cm
• Cartulina — 1 hoja A4
  200–250 g para la caja; 1 trozo para la lengüeta
• Cartón fino — 1 trozo de 3 × 7 cm
  de caja de cereales (portapilas)
• Hilo resistente — 50 cm
  de coser grueso, sedal o hilo dental
• Cinta adhesiva transparente — 1 rollo
  para cerrar uniones y plastificar la lengüeta
• Masilla adhesiva o cinta de carrocero — 1 tira
  para fijar la caja y el hilo a la puerta sin dañar la pintura
• Pinza metálica pequeña (de papelería) — 1
  para mantener cerrado el portapilas de cartón
• LED rojo de 5 mm y resistencia de 100 Ω — 1 + 1 (opcional, experimento) comprar
  LED: pata larga = +; resistencia de 1/4 W, colores marrón-negro-marrón

Herramientas

• Tijeras — recortar la caja, la lengüeta y la cinta de aluminio
• Pelacables o tijeras con cuidado — pelar 15 mm de cada punta de cable adulto
• Regla y bolígrafo sin tinta — marcar los pliegues de la caja
• Punzón o lápiz afilado — hacer el agujero del sonido y el de los cables
• Pegamento de barra o cola blanca — cerrar las pestañas de la caja

Piezas y plantillas

• A · Caja escondite (desarrollo 80 × 50 × 30 mm) ×1 — cartulina 200–250 g
• B · Portapilas plegable ×1 — cartón fino (caja de cereales)
• C · Lengüeta aislante ×1 — cartulina plastificada con cinta
• D · Hilo de disparo ×1 — hilo resistente

Paso a paso

1. Prueba el zumbador adulto

   Apoya el cable rojo del zumbador sobre la cara + de la pila CR2032 (la grande, con letras) y el negro sobre la cara − (la pequeña). Debe pitar. Si no pita, dale la vuelta: si sigue sin pitar, es un zumbador pasivo y no sirve.

   Comprueba: Pita fuerte y continuo al tocar, y se calla al separar un cable.

2. Construye la caja

   Recorta la pieza A de cartulina, haz el agujero de 8 mm del frente y el de 4 mm del lado. Marca los pliegues con el bolígrafo sin tinta, dobla hacia dentro y pega las 4 pestañas por dentro de los lados.

   Comprueba: La caja queda de 80 × 50 × 30 mm y la tapa cierra metiendo la solapa.

3. Haz el portapilas

   Recorta la pieza B en cartón fino y dóblala por la mitad. Pega un cuadrado de cinta de aluminio de 20 × 20 mm en cada mitad, por la cara de dentro. Marca con rotulador «+» en una y «−» en la otra.

4. Une el zumbador al portapilas

   Apoya la punta pelada del cable rojo del zumbador encima de la almohadilla +, en su borde, y sujétala con un trozo de cinta transparente apretando bien. Así el cobre toca la cara brillante del aluminio.

   Truco: Nunca metas el cable debajo de la cinta de aluminio: su pegamento no conduce.

5. Prepara los contactos de la pinza

   Corta 2 tiras de cinta de aluminio de 15 × 40 mm. Pega cada una en la punta de una mordaza de la pinza, dando la vuelta: que la cara brillante quede en la parte interior, donde las mordazas se tocan.

   Comprueba: Al cerrar la pinza, aluminio toca aluminio en las dos puntas.

6. Cablea la pinza

   Une el cable negro del zumbador a la tira de aluminio de una mordaza: cobre sobre la cara brillante, por fuera de la pinza, y cinta encima. Si no llega, alárgalo con el tramo de reserva de 15 cm: retuerce los dos cobres juntos y fórralos con cinta. Une un cable de 15 cm de la almohadilla − del portapilas a la tira de la otra mordaza del mismo modo.

   Comprueba: Ninguna unión de cobre queda tapada por el pegamento del aluminio.

7. Prueba el circuito adulto

   Mete la pila CR2032 en el portapilas con la cara + hacia la almohadilla +, ciérralo y sujétalo con la pinza de papelería. Abre la pinza de la ropa: silencio. Suéltala: debe pitar.

   Comprueba: Pita al soltar la pinza y se calla al abrirla. Si no pita nunca, revisa cada unión y la cara de la pila.

8. Mete la lengüeta

   Recorta la lengüeta C, fórrala con cinta transparente y ata el hilo D a su agujero. Mete 10 mm de la lengüeta entre las mordazas: la alarma se calla.

   Comprueba: Al tirar suavemente del hilo, la lengüeta sale y la alarma pita.

9. Monta todo en la caja

   Pega el zumbador por dentro del frente, con su boca frente al agujero de 8 mm. Mete el portapilas en el fondo. Saca los dos cables por el agujero del lado. Pon un punto de cola en la cola de la pinza (el extremo de las patas, lejos de las mordazas) y pégala por fuera contra ese lado, junto al agujero, a media altura, con las mordazas apuntando hacia fuera de la caja. Deja secar 10 minutos sin abrir la pinza.

   Truco: La cola sola aguanta poco el tirón del hilo: en el paso 10 la pinza se refuerza con una bolita de masilla contra la puerta.

10. Coloca la alarma en la puerta adulto

    Pega la caja con masilla adhesiva por el FONDO (la cara grande sin agujeros) en la cara de la puerta que da a tu cuarto, a 1,3 m del suelo (lejos del picaporte), con la tapa hacia ti y el lado de la pinza mirando al canto de la manilla. Colócala a unos 15 cm del canto: la caja, la pinza (7 cm) y la lengüeta (6 cm fuera) ocupan unos 21 cm, y la punta de la lengüeta debe quedar a ≈ 2 cm del canto. Pon una bolita de masilla de 1 cm entre la pata de la pinza que mira a la puerta y la puerta, sin tapar las mordazas. Cierra la puerta. Lleva el hilo alrededor del canto y pégalo con cinta de carrocero en la cara interior del marco (la que queda frente al canto), 2 cm más allá de la cara de la puerta, hacia el lado CONTRARIO al que se abre.

    Comprueba: Con la puerta cerrada el hilo queda tenso, la lengüeta sigue dentro de la pinza y la pinza no se mueve al tirar suave del hilo.
    Truco: El hilo fino cabe por la rendija de 2–3 mm entre canto y marco. Si la puerta abre hacia tu cuarto, el hilo se pega en el marco hacia el lado del pasillo; si abre hacia el pasillo, en el marco por el lado del cuarto.

11. Prueba la puerta

    Desde fuera, abre la puerta despacio y mide con la regla cuántos centímetros se ha abierto el canto cuando empieza a pitar. Para callarla, vuelve a meter la lengüeta en la pinza.

    Comprueba: Pita antes de que la puerta se abra 2 cm.

12. Camufla

    Decora la caja con el color de la puerta o pega encima un dibujo o un póster pequeño para disimularla. Pasa el hilo pegado al canto con un trocito de cinta para que no se vea.

¿Funciona? La prueba

Cierra la puerta con la lengüeta puesta. Abre despacio desde fuera y mide la apertura del canto en el momento en que empieza a sonar. Repite 3 veces.

Qué debe pasar: La alarma suena de forma continua en cuanto la puerta se abre 1–2 cm y no se calla aunque vuelvas a cerrar (la lengüeta ya ha salido). Con una CR2032 nueva y un zumbador piezo activo puede sonar varias horas seguidas.

Si algo falla

• No pita nunca — Pila al revés, unión con el cobre bajo el pegamento del aluminio o zumbador pasivo. Solución: Prueba el zumbador directo sobre la pila; revisa que la cara + (letras) mira a la almohadilla + y que cada cable toca la cara brillante.
• Pita con la lengüeta puesta — Los aluminios se tocan por un lado de la lengüeta o la lengüeta es demasiado estrecha. Solución: Usa una lengüeta de 20 mm de ancho que tape toda la punta y recorta el aluminio que sobresale por los lados.
• Pita flojo o «ronco» — Pila botón gastada o zumbador magnético que pide más corriente de la que da la CR2032. Solución: Cambia la pila o usa 2 pilas AA en un portapilas (3 V).
• Hay que abrir mucho la puerta para que suene — Hilo flojo, demasiado largo o lengüeta muy metida. Solución: Tensa el hilo con la puerta cerrada, comprueba que va al marco hacia el lado contrario al que abre la puerta y mete solo 8–10 mm de lengüeta.
• La caja se despega al abrir — La lengüeta está demasiado apretada y el hilo arrastra la caja de la puerta. Solución: Usa más masilla adhesiva, una lengüeta más fina o afloja un poco el muelle de la pinza.
• Suena a ratos — Contacto flojo en el portapilas. Solución: Aprieta el portapilas con la pinza de papelería o con una goma elástica dando 2 vueltas.

Seguridad

• Las pilas botón son MUY peligrosas si se tragan: en 2 horas pueden quemar el esófago. Guárdalas fuera del alcance de niños pequeños; que la pila la coloque un adulto y que cierre bien la caja. Si sospechas que se ha tragado una, ve a urgencias inmediatamente.
• No pongas la pila botón en la boca ni la juntes con monedas o llaves en el bolsillo (se cortocircuita y se calienta).
• Pelar cables con tijeras o cúter lo hace un adulto.
• Usa masilla o cinta de carrocero en la puerta: la cinta americana arranca la pintura.
• Avisa en casa de dónde está el hilo para que nadie tropiece ni tire de la caja con fuerza.

La ciencia detrás

Para los niños

La electricidad es como un tren que solo puede dar vueltas si la vía está entera, desde un lado de la pila hasta el otro. El zumbador está en esa vía y pita cuando el tren pasa. La pinza de la ropa es un puente levadizo: mientras la lengüeta de cartulina está en medio, el puente está abierto y el tren no pasa. Cuando alguien abre la puerta, el hilo saca la lengüeta, la pinza se cierra, el puente se completa... ¡y pita!

Para el adulto

El circuito es un lazo en serie: pila de 3 V → zumbador → interruptor → pila. La corriente solo circula si el lazo es continuo; la lengüeta de cartulina (aislante) mantiene abierto el interruptor y, al retirarla, el muelle de la pinza presiona las dos láminas de aluminio y cierra el circuito. Se trata de un interruptor «normalmente cerrado» mantenido abierto por la lengüeta: el sensor actúa por la retirada de un objeto, el mismo principio de las alarmas de «hilo trampa» y del cordón de seguridad de las cintas de correr. Un montaje con contactos que se tocan al cerrar la puerta es un interruptor que se cierra con la puerta cerrada; para que avise al abrir habría que añadir un transistor que invierta la lógica. El zumbador activo lleva un oscilador interno que convierte la corriente continua en una vibración de ≈ 2–4 kHz de una membrana piezoeléctrica o magnética; uno pasivo es solo el altavoz y con continua solo hace un «clic». Una CR2032 (3 V, ≈ 220 mAh, resistencia interna de 10–20 Ω) alimenta bien un zumbador piezoeléctrico de 5 mA durante decenas de horas; uno magnético de 30 mA baja la tensión de la pila y suena más débil. Para el LED rojo (caída ≈ 1,8–2 V) se pone una resistencia en serie de 100 Ω: I = (3 − 2) / 100 ≈ 10 mA. La cinta de aluminio solo conduce por el metal; el adhesivo acrílico es aislante, por eso las uniones deben ser metal con metal.

• circuito: camino cerrado por el que circula la electricidad desde un polo de la pila hasta el otro.
• interruptor: pieza que abre o cierra el circuito.
• conductor: material que deja pasar la electricidad, como los metales.
• aislante: material que no deja pasar la electricidad, como el papel o el plástico.
• polaridad: el lado + y el lado − de una pila o de un componente.
• sensor: dispositivo que detecta un cambio (aquí, que la puerta se abre).

Por edades

• 5–7 años: El adulto prueba el zumbador, pela los cables y coloca la pila. El niño construye la caja, pega el aluminio en la pinza y hace las pruebas de «meter y sacar la lengüeta». Céntrate en «camino cerrado = suena».
• 8–10 años: Lo montan todo con ayuda solo para pelar cables y colocar la pila. Que encuentren ellos el fallo si no suena, comprobando unión por unión.
• 11–12 años: Que dibujen el esquema eléctrico con símbolos y añadan el LED con su resistencia, calculando la corriente. Reto: un interruptor de seguridad (otra pinza o un clip) para desarmar la alarma sin quitar la pila.

En grupo o en clase

Parejas. Material por pareja: 1 zumbador, 1 CR2032 (la reparte y recoge el docente), 1 pinza de la ropa, 60 cm de cable pelado, 30 cm de cinta de aluminio, cartulina con la plantilla. Antes: probar todos los zumbadores, pelar y cortar los cables. Sesión de 50 min: 10 min explicación del circuito con un ejemplo, 30 min montaje, 10 min «puertas trampa» probando en la puerta del aula y en cajones. Cuenta las pilas al empezar y al terminar.

Retos

• Haz que la alarma deje de sonar al volver a cerrar la puerta (pista: necesitas otro tipo de interruptor o un transistor).
• Añade un interruptor de armado/desarmado en serie hecho con un clip y dos chinchetas.
• Conecta dos sensores (dos pinzas) para vigilar puerta y ventana: ¿en serie o en paralelo?
• Diseña una alarma que suene al levantar un objeto (una caja de galletas) en vez de al abrir una puerta.

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