Cmo funcionan las etiquetas magneto-acsticas (o acustomagnticas)En esta entrada quiero hablaros de un sistema anti hurtos que casi todos habris visto. Se utiliza desde hace unos aos en muchos establecimientos para productos que antes no contaban con estas medidas de seguridad.

Se trata de las etiquetas magnetoacsticas (o acustomagnticas) como las de la imagen. Veremos qu tienen por dentro. Os explicar cmo funciona todo el sistema (activacin/deteccin/desactivacin/reactivacin) y, como en este blog nunca nos quedamos en la teora, tambin construiremos un pequeo arco anti-hurtos casero para probar todo eso.

Os aviso de que esta va a ser una entrada extensa. Quiz la ms extensa de todo el blog. Hablaremos de imanes, fenmenos electromecnicos, de resonancia, de circuitos LC sintonizados, construiremos nuestro arco anti-ladrones y terminaremos programando una interfaz en Perl/TK para filtrar y detectar la seal por medio de tcnicas sencillas de Procesado Digital (DSP).

De lo que no hablaremos es de cmo burlar los sistemas.

Anti-hurtos

Para los que no estis familiarizados, la diferencia entre un sistema anti-hurtos y un antirrobo es que el primero alerta de los hurtos mientras ocurren para que un vigilante se se haga cargo de la situacin. Mientras que el segundo tiene como misin impedir el robo por si mismo. Una etiqueta de alarma como esta es un anti-hurto. Una cadena y un candado de una moto, un antirrobo.

Hay mltiples razones por las que este sistema es cada vez ms popular, entre otras: Esbaratode instalar y de usar. Las etiquetas desechables consiguen al por mayor en tiendas chinas a un precio ridculo. Por eso las utilizan para proteger artculos relativamente baratos, pequeos y abundantes, como pueden ser un trozo de queso o un cepillo de dientes. Esprctico. Slo pegar la etiqueta y listo (cuando llevas cien etiquetas empieza a perder la gracia). Pero lo mejor es que no hay que pararse a quitarlas, porque al pasar por caja se desactivan automticamente. As ahorra tiempo y reduce las colas. Adems las etiquetas se pueden volver a activar de manera sencilla si el artculo es devuelto. Y sobre todo, esdiscreto. A veces interesa que se vea bien que el artculo est protegido (tintes, LEDs, cajas de plstico, precintos grandes, cordeles de seguridad...) pero otras veces interesa ms esconderlo y as, no slo no hay que quitarlo, sino que adems pasa desapercibido para el ladrn.Pero cmo funciona?

Estructura de una etiqueta

Si al verlas os habis preguntado qu tienen dentro las etiquetas de alarma, la verdad es que al abrirlas decepcionan un poco.

Esta figura consta en la patenteUS6359563del 2002, para que os hagis una idea de cmo est montado en 3D.

Elnmero 1es el plstico protector.

Elnmero 2son dos tiras de idntica longitud y composicin. Durante la fabricacin se toman dos segmentos contiguos, cortados de la misma cinta, para asegurarse de que sus propiedades son lo ms parecidas posibles. El material es una aleacin especial, que si os interesa est bien descrita en la patente.

Elnmero 3no es ms que un separador de plstico.

Elnmero 4es una tira de material ferromagntico, es decirimantable. Y sirve para alterar el campo magntico que rodea a las tiras de aleacin.

Existe una propiedad fsica que se llamamagnetostricciny consiste en que un material se estira y se encoge cuando est inmerso en un campo magntico alterno. Naturalmente son movimientos microscpicos e invisibles. La prxima vez que pasis cerca de un transformador tal vez oigis un zumbido. Aunque sabemos que no tienen ninguna pieza mvil, los transformadores mal sujetos vibran al paso de la corriente alterna. Es por la magnetostriccin del ncleo, que hace que se estire y se encoja microscpicamente cincuenta veces por segundo. Como la vibracin es muy pequea, se nota ms en los transformadores grandes.

Bueno pues la aleacin de la que hablbamos tiene esa misma caracterstica pero potenciada. No slo eso, adems las tiras estn cortadas con un largo y un ancho calculados para que, de la misma forma que una cuerda de guitarra, vibren a una frecuencia exacta.

Y a qu frecuencia vibran? pues depende de cmo est la placa ferromagntica. Si est imantada las tirasresonadorasvibran a 58kHz. Y si no est imantada vibranrn a otra frecuencia, pero para el caso ya no nos importa.

El lmite de audicin llega hasta 20kHz por lo que la frecuencia de 58kHz es ultrasnica.

La resonancia magnetoacstica

No es la primera vez que hablamos en este blog de fenmenos de resonancia. Por favor, leed estas dos entradas si no lo habis hecho para tener presente un ejemplo ms cercano y muy visual de lo que vamos a hacer a continuacin: Espectroscopa casera con copas Resonancia mecnica con copas IIEn estas dos entradas emplebamos sonido audible, y copas normales. Lo que viene despus es exactamente el mismo fenmeno pero con campos magnticos y frecuencias ultrasnicas. Parece muy abstracto, pero en realidad es algo muy tpico.

Segn lo que hemos visto en las entradas anteriores, cuando aplicamos un estmulo de una frecuencia dada a algo que resuena en esa misma frecuencia, el objeto se pone a vibrar y esta vibracin contina un tiempo despus de terminar el impulso.

Ejemplos todos los que queris: una copa, un muelle, una cuerda de guitarra, un poste tras darle una patada... en unos casos el movimiento dura ms y en otros menos. Pero la frecuencia de vibracin no depende de la fuerza del estmulo slo depende de las propiedades fsicas del sistema (longitud, dureza, material, etc).

Por tanto, aplicamos un campo magntico de 58kHz a una etiqueta. Este campo magntico induce un movimiento en las placas resonadoras. Si la placa polarizadora est imantada, se produce resonancia y vibran a esta frecuencia de 58kHz, escuchndose un eco tras apagar el campo magntico. Si est desimantada no hay eco.

De fbrica las etiquetas estn activadas: la placa polarizadora est imantada, y la frecuencia de resonancia es prxima a 58kHz. Al pasar por caja, una antena integrada en los lectores de cdigos de barras ms frecuentes (como estas) emite un breve pulso magntico de 58kHz y escucha. Si oye un eco magntico tras el pulso significa que hay una etiqueta prxima. En cuanto lee el cdigo de barras comienza el proceso de desactivado. La pequea antena emite un pulso magntico de baja frecuencia para desmagnetizar la placa polarizadora. A continuacin vuelve a emitir un pulso a 58kHz, escucha. Si no oye eco da por desactivada la alarma, si lo oye intenta desactivamente de nuevo. Todo esto ocurre en fracciones de segundo mientras el precio aparece en el lector.

A la salida de la tienda hay una antena transmisora y otra receptora. La antena transmisora est continuamente emitiendo pulsos magnticos de 58kHz a razn de 100 pulsos por segundo. Mientras que la antena receptora est escuchando esos pulsos.

Cuando una etiqueta que ha pasado por caja, desactivada, se coloca entre las dos antenas no ocurre nada. Porque al estar el polarizador desimantado no hay resonancia, el campo no le afecta.

Si pasamos con una etiqueta sin desactivar, esta absorve energa del campo magntico, resuena en 58kHz y emitir un eco magntico tras cada pulso. Este eco lo captar la antena receptora que inmediatamente har sonar la alarma.

Y as es como funciona. Hasta aqu la parte divulgativa; pero como os deca al empezar la entrada, el objetivo de este blog no es slo divulgativo sino tcnico. No nos conformamos con explicar por encima cmo funcionara algo, hay cientos de sitios que ya te lo explican. Vamos a llevar esa teora a la prctica y ver cmo funciona realmente.

Un arco casero

Tendremos que hacernos un arco anti-hurto casero. Conectarlo al ordenador y registrar lo que ocurra.

Lo primero que necesitamos es una bobina. Esta va a ser la antena que radiar los pulsos magnticos para excitar las etiquetas.

Sabemos que para trasferir la mxima potencia a la bobina hay que adaptar la impedancia. De manera que la bobina, compensada con un condensador, parezca ser una carga resistiva pura para el transistor de salida. Dicho de otra manera hay que formar un circuito resonante a la salida, compensando la reactancia inductiva con un condensador apropiado.

Como la bobina la tenemos que construir nosotros, es ms fcil elegir primero el condensador y acto seguido hacernos una bobina que tenga la misma reactancia inductiva para que se compensen entre s.