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Super Alarme Residencial (ART2055)

Descrevemos neste artigo um sofisticado sistema de alarme para residências e também estabelecimentos comerciais que admite diversos tipos de sensores como chaves acionadas por imãs, sensores de pressão, foto-elétricos, térmicos, etc., e que tem seu desarme feito por controle remoto assim como sua ativação. O alarme possui ainda bateria com sistema de carga constante, e ativação automática em caso do corte de energia. As opções para uso são muitas e o leitor terá com sua utilização uma proteção das mais completas para sua casa ou outro local.

A preocupação com a proteção dos nossos bens é cada vez maior, exigindo a utilização de dispositivos que se tornam cada vez mais sofisticados a medida que os intrusos vão descobrindo meios de contornara ação dos mesmos.

O alarme que descrevemos neste artigo reúne uma série de recursos que dificultam ao extremo a ação de um intruso e corresponde a uma segurança muito grande para quem o utilizar.

Com 9 circuitos integrados e 12 transistores, ele reúne todas as funções que são exigidas para uma proteção completa de um local, a saber:

Ativação e desarme feito por meio de controle remoto indutivo com alcance entre 1 e 10 metros (depende das bobinas escolhidas), com codificação em freqüência (PLL).

Ativação e desativação auxiliar feita por interruptor oculto do tipo simples ou magnético.

Dupla temporização nos circuitos de disparo, e acionamento de alarme.

Duas saídas para cargas externas sendo uma ativa de modo contínuo e outra de modo intermitente.

Circuito de bip para indicar desarme temporizado para permitir a saída.

Oscilador de áudio de potência intermitente incorporado com bom volume.

Circuito de carga para bateria que alimenta o sistema em caso de corte de energia.

Comutação automática da rede para a bateria e vice-versa.

Entradas para 3 tipos diferentes de sensores que incluem: Sensores magnéticos, Interruptores simples,Fios finos, Sistemas foto-elétricos, Sistemas ultrassônicos, Sistemas piro-elétricos

 

Características:

Alimentação: 110/220 Vc.a. 12 V bateria

Consumo em repouso: 5 W (tip)

Cargas máximas controladas: 2 x 2A

Número de entradas de sensores: 3

Número máximo de sensores: indeterminado

Número de integrados: 9

Número de transistores: 12

 

Na figura 1 temos um diagrama de blocos que corresponde ao alarme completo e que nos ajudará a entender Melhor seu princípio de funcionamento.

 

Figura 1 – Diagrama de blocos do alarme
Figura 1 – Diagrama de blocos do alarme | Clique na imagem para ampliar |

 

Conforme podemos ver, trata-se de um projeto bastante complexo em que são usados 16 blocos funcionais. Começamos a análise pelo bloco (1) que consiste no receptor para o controle remoto indutivo cuja finalidade é controlar a habilitação do alarme por um tempo ajustável em P2, o qual deve ser usado para o proprietário deixar a residência e fechá-la, e na volta abrir a porta e desarmar de modo definitivo o alarme, ou então reativá-lo.

O sinal é transmitido indutivamente por um oscilador alimentado por pilhas que opera na faixa de áudio. Este sinal é captado por X1 e amplificado por um transistor na configuração de base comum para então ser levado a um filtro PLL que consiste no bloco (2).

A sintonia deste filtro para responder apenas a freqüência do transmissor é feita no trimpot P1.

Quando o PLL reconhece a freqüência de transmissão ele atua sobre o bloco (3) do sistema que é o temporizador de desarme. Este circuito é baseado no 555 monoestável (Cl-2) e a temporização depende fundamentalmente do ajuste de P2 e do valor de C7.

No caso, podemos conseguir com os valores indicados uma temporização de alguns segundos até perto de 15 minutos.

Via Q2 este temporizador fornece um nível baixo de tensão para desabilitar o alarme em sí via blocos (7) e (8), e ao mesmo tempo via Q3 ativa um circuito reconhecedor que gera um bip quando o desarme ocorre.

Este circuito de BIP tem por base os blocos (4) e (5). Quando CI-3 (bloco 4) tem sua entrada levada ao nível baixo pela ação do controle remoto, um pulso de curta duração, ajustado em P3, é produzido habilitando CI-4.do mesmo bloco que gera um tom de áudio.

Este tom é amplificado por Q5 que forma o bloco (5) e aplicado a um pequeno alto-falante que o reproduz.

Este alto-falante deve ficar do lado de fora da casa de modo que seja possível ouvir o "bip" na chegada, para que o proprietário saiba que o alarme está desativado pelo tempo programado.

Como o controle remoto pode falhar (gasto de pilhas ou esquecimento do mesmo em algum lugar), um interruptor de desarme temporizado adicional é previsto, devendo ficar em lugar bem escondido.

Este interruptor de pressão é ligado aos terminais X e Y do aparelho.

As entradas dos diversos sensores (que serão analisados depois na parte de instalação) são ligadas a etapas de amplificação que formam o bloco (6).

Temos 3 tipos de circuitos com transistores: o primeiro formado por Q6 permite a ligação de LDRs, interruptores tipo reed ou sensores tanto do tipo NA como NF.

O segundo, formado por Q7 é para sensores do tipo NF, e o terceiro é formado por um transistor Darlington de alto ganho (O8) que permite a ligação de circuitos mais sensíveis como sensores de alta impedância, ou mesmo circuitos sensores com sinais fracos.

Em todos os casos, quando o sensor é ativado pela presença de um intruso, a entrada do bloco (7), um monoestável com um 555 é levada ao nível baixo disparando-o.

Este circuito proporciona a primeira temporização, de alguns segundos dada por R21 e C16. A finalidade desta temporização é não assustar o intruso logo que ele entrar, mas dar algum tempo de modo a pegá-lo desprevenido e assim ser evitada uma ação violenta.

Quando a saída do bloco (7) vai novamente ao níveo baixo após a primeira temporização, ocorre o disparo do bloco (8) que consiste na segunda temporização.

Esta vai determinar por quanto tempo o alarme vai tocar. Este tempo depende de C26 e R5 e pode chegar a 15 minutos. Para tempos ainda maiores, troque P5 por um trimpot de 2,2 M ohms.

A saída do segundo temporizador, controla dois blocos.

O primeiro é formado por um astável lento (9) que pode ser usado com duas finalidades. A primeira é abrir e fechar de modo intermitente um relé (bloco 13) que, por exemplo, soe uma cigarra.

A segunda é ativar dois blocos (10) e (11) que consistem numa sirene já incorporada ao alarme e que pode ser desligada em S3.

Esta sirene é alimentada pela própria bateria do alarme e tem boa potência.

Outra saída do bloco (8) ativa um outro relé (13) que pode ser usado para controlar um simulador de presença, por exemplo, acendendo as luzes externas da casa para chamar a atenção.

Finalmente temos os blocos da fonte de alimentação.

O bloco (14) reduz a tensão da rede e fornece 6 V para alimentação do circuito principal e 12 V para a sirene.

Os 6 V são fornecidos por um regulador (bloco 16) que também funciona com a tensão da bateria.

O bloco 14 alimenta também um carregador (bloco 15) que mantém a carga de uma bateria de 12 V que tem por finalidade alimentar o circuito em caso de corte de energia.

Na figura 2 temos as formas de ondas em diversos pontos do circuito (diagrama de tempos).

 

   Figura 2 – Formas de onda em diversos pontos do circuito
Figura 2 – Formas de onda em diversos pontos do circuito

 

 

Montagem

Começamos pela figura 3, diagrama completo do transmissor que é bastante simples.

 

   Figura 3 – Diagrama do transmissor
Figura 3 – Diagrama do transmissor

 

 

A placa de circuito impresso para o transmissor é mostrada na figura4.

 

    Figura 4 – Placa para a montagem do transmissor
Figura 4 – Placa para a montagem do transmissor

 

A bobina X1 é formada por 40 a 100 voltas de fio 24 a 28 num bastão de ferrite de 5 a 10 cm.

O transistor Q1 não precisa de radiador de calor já que seu funcionamento é intermitente. Os capacitores podem ser cerâmicos ou de poliéster. Se for usada bateria de 9 V a caixa para montagem pode ser menor do que se forem usadas 4 pilhas.

Na figura 5 temos o diagrama completo do alarme propriamente dito.

 

Figura 5 – Diagrama completo do alarme
Figura 5 – Diagrama completo do alarme | Clique na imagem para ampliar |

 

A placa de circuito impresso para este circuito é mostrada na figura 6.

 

Figura 6 – Placa para o alarme
Figura 6 – Placa para o alarme | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Para maior segurança de funcionamento e montagem, sugerimos a utilização de soquetes para os integrados.

Os resistores são de 1/8 W e os trimpots são para montagem vertical na placa de circuito impresso. O transistor Q10 precisa de dissipador de calor assim como CI-5.

As trilhas que vão a Q10 devem ser mais largas dada a corrente mais intensa neste ponto do circuito. Todos os eletrolíticos são para 12 V exceto C25 que é de 25 V.

Os relés também podem ser montados em soquetes e para controlar correntes maiores podem ser usados os G1RC1 de 10 A.

A bateria pode ser de carro ou moto de 12 V e os diodos admitem equivalentes.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V com 2 A.

 

(Transmissor)

Semicondutores:

Cl-1 - 555 - circuito integrado

Q1 - BD135 -transistor NPN de média potência

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1, R3 – 10 k ohms

R2 – 12 k ohms

 

Capacitores:

C1 - 47 nF - poliéster ou cerâmico

C2, C3 - 100 nF - poliéster ou cerâmicos

 

Diversos:

X1 - bobina transmissora - ver texto

S1 - interruptor de pressão NA

B1 - 6 V/ 9 V - 4 pilhas pequenas ou bateria

Placa de circuito impresso, conector de bateria ou suporte de pilhas, caixa para montagem, soquete para o integrado, fios, solda, etc.

 

Prova e Uso

A prova pode ser feita na bancada e com um multímetro podem ser verificadas as tensões nos principais pontos.

Inicialmente interligue com fios os seguintes pontos: B e C, D e E, G e H.

Depois, ligue um multímetro no pino 8 de CI-1, na escala de tensões que permita ler 12 V e alimente o alarme. Deve ser observada esta tensão no instrumento.

Colocando o transmissor nas proximidades de X1, ajusta-se então P1 para que a tensão no pino 8 se aproxime de zero volt quando o sinal for emitido.

Verifique o alcance do transmissor.

A bobina X1 pode ser o enrolamento de alta impedância de qualquer transformador de alimentação ou saída sem núcleo.

Quanto mais espiras, maior será a sensibilidade e o alcance.

Uma vez obtido o acionamento (que deve ser acompanhado do bip) ajuste P2 para a temporização desejada, verificando-a com o multímetro ligado ao pino 3 do Cl-2.

Esta temporização é também verificada pelo acendimento do LED1.

Ajuste em seguida, com novo acionamento, P3 e P4 para obter a duração e tonalidade que desejamos para o bip. Feitos estes ajustes, passamos ao setor de alarme.

Uma vez que o sistema esteja armado (LED1 apagado), desligue por um instante o fio entre D e E.

A saída e Cl-6 deve ir imediatamente ao nível alto, e quando voltar ao nível baixo deve ocorrer o fechamento de K2. Ajuste P5 para que este relé feche por tempo desejado de acionamento do alarme.

Se S2 estiver fechada, o relé K1 deve ser acionado de modo intermitente, e se S3 também estiver fechada, a sirene deve operar.

Urna vez comprovado o funcionamento, podemos fazer a instalação do aparelho; algumas sugestões de instalação de sensores, são dadas na figura 7.

 

Figura 7 - Sugestões de instalação de sensores
Figura 7 - Sugestões de instalação de sensores

 

Como existem muitas opções para a instalação, com diversos tipos de sensores, o leitor pode encontrar outras possibilidades em diversos artigos deste site.

Observe que os alto-falantes ficam longe do alarme, e que a bobina sensora fica do outro lado da parede, de modo a ser facilmente atingida pelo campo magnético do transmissor que deve acioná-la.

Para operar o alarme é simples:

Instale todos os sensores verificando se estão armados.

Ligue S1 que alimenta o aparelho. Para sair, use o transmissor, desativando então o circuito pelo tempo necessário para deixar a casa e fechar novamente a porta, rearmando seu sensor.

Quando voltar, use o transmissor e só entre o ao ouvir o bip.

Se o transmissor não estiver disponível, use o interruptor oculto.

Entre e desarme o aparelho desligando S1, ou então entre e feche novamente a porta. No tempo previsto, o alarme volta a ser ativado.

 

Semicondutores:

Cl-1 - LM567 - circuito integrado PLL

Cl-2, Cl-3, Cl-4, CI-6, CI-7, CI-8, Cl-9 – 555 - circuitos integrados - timer

Cl-5 - 7806 - circuito integrado regulador de tensão

Q1, Q5, Q6, Q7, Q11, Q12 - BC548 ou equivalente – transistores NPN de uso geral

Q2, Q4 - BC558 ou equivalente -transistores PNP de uso geral

Q5 - BD135 ou equivalente -transistor NPN de média potência

Q6 - BC517 - transistor NPN Darlington (SID)

Q9 - BC547 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q10 - TIP41.- transistor NPN de potência

LED1 a LED4 - LEDs vermelhos comuns

D1, D2, D6 - 1N4148,- diodos de silício de uso geral

D4, D5, D6 - 1N4002 ou equivalentes – diodos retificadores de silício

 

Resistores: (1 /8 W, 5% salvo indicação diferente)

R1 - 1 M ohms

R2, R6 R12, R20, R21, R23, R25, R43 – 22 k ohms

R6 – 330 ohms

R4 – R8, R9, R14, R15, R17, R18, R30, R33, R34, R35, R37, R39. R40 - 10 k ohms

R6, R13, R26, R229 - 47 k ohms

R7 - 4,7 k ohms

R10, R19, R28, R31 – 1 k ohms

R11, R16 – 220 ohms

R22, R24 - 100 k ohms

R27 - 470 k ohms

R32 - 56 k ohms

R36 - 12 k ohms

R38 - 47 ohms

R41 - 220 ohms/ 2 W

R42 - 33 ohms

P1, P6, P4 - 100 k ohms - trimpots

P2, P5 - 1 M ohms - trimpots

 

Capacitores: (eletrolíticos para 6 V salvo indicação diferente)

C1, C2, C6, C9, C26, C24 - 10 uF - eletrolíticos

C3, C23 - 10 nF - poliéster ou cerâmicos

C4, C5, C11, C22 - 47 nF - poliéster ou cerâmicos

C6, C17, C19, C21 - 100 nF - poliéster ou cerâmicos

C7, C12, C26 – 1 000 uF - eletrolíticos

C10 - 100 uF - eletrolítico

C16, C14, C15, C16 - 220 nF - cerâmicos ou poliéster

C16 - 4,7 uF - eletrolítico

C25 - 1000 uF x 25 V - eletrolítico

 

Diversos:

X1 - bobina captadora - ver texto

FTE1 - alto-falante de 4/8 ohms x 10 cm

FTE2 - alto-falante de 4/8 ohms x 10 cm - 10 W

K1, K2 - relés de 6 V x 100 mA

K6 - relé de 12 V

S1, S2, S6 - interruptores simples (ver texto)

T1 - transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V x 2 A

F1 - 1A - fusível

B1 - bateria de 12 V

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquetes para os integrados, radiador de calor para Cl -5, cabo de alimentação, soquete para fusível, fios, solda, etc.

 

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