Central de Alarme (ART2221)

Este circuito pode ser usado como base para o projeto de um alarme residencial ou mesmo automotivo. São previstas duas possibilidades de entrada que permitem o disparo tanto a partir de sensores normalmente abertos como normalmente fechados. O circuito prevê um oscilador de áudio de aviso que possui boa potência, mas que pode ser substituído por um relé intermitente, para acionamento de carga potente externa.

A preocupação com a propriedade é cada vez maior nestes dias em que os roubos se multiplicam e mesmo com técnicas sofisticadas, a proteção ainda é precária.

O alarme que, descrevemos pode ser usado com alimentação de 6 a 12 V o que possibilita sua instalação tanto no carro como em residências, e tem uma ação bastante eficiente.

São previstas entradas para sensores tanto do tipo “normalmente fechado” como “normalmente abertos".

Uma característica importante deste circuito é a sua baixíssima corrente de repouso, da ordem de 2 mA, que garante uma excepcional durabilidade para a carga das baterias usadas.

Até mesmo pilhas grandes podem ser usadas em lugar de uma bateria, possibilitando assim uma operação de muitos meses na condição de espera.

 

Características

Tensão de alimentação: 6 a 12 V DC

Corrente de repouso: 2 mA (tip)

Potência de saída de áudio: 1 a 2 W (aprox.)

Tipos de sensores: NA e NF

Corrente nos sensores: 1 mA (aprox.)

 

COMO FUNCIONA

A base do circuito é um integrado CMOS do tipo 4093 que consiste em 4 disparadores Schmitt na forma de portas NAND.

Estes disparadores apresentam uma ação rápida quando a tensão de entrada ultrapassa dois limites que são dados pela sua curva de transferência, mostrada na figura 1.

 

 Figura 1 – Curva de transferência do 4093
Figura 1 – Curva de transferência do 4093

 

 

Esta ação pode ser usada para acionar um sistema de alarme como no nosso caso.

O que fazemos, então, é ligar uma das portas como inversora, para fornecer um nível lógico alto na sua saída, quando os sensores do tipo normalmente aberto são ativados.

Esta é a porta Cl1 que será polarizada negativamente numa das entradas, através de um resistor que determina a corrente de repouso (R1). A outra entrada é ligada à alimentação positiva para caracterizar a obtenção de um inversor.

Outra porta, Cl1b, é também ligada como inversor para ser ativada quando os sensores do tipo normalmente fechado forem ativados (NF).

As duas etapas inversoras controlam independentemente um oscilador construído em torno da terceira porta lógica que Cl1c. Este oscilador gera Um tom de áudio da ordem de 1 kHz que é determinado por C1 e R2.

O sinal de áudio deste oscilador é aplicado à quarta porta, que funciona como um buffer e ao mesmo tempo amplificador digital de áudio, aplicando então este mesmo sinal à base de dois transistores complementares.

Estes transistores fazem a amplificação final de potência para excitar diretamente um alto-falante de bom rendimento.

Neste ponto do circuito pode ser feita uma pequena alteração que é mostrada na figura 2.

 

Figura 2 – Alteração para ativação de relé
Figura 2 – Alteração para ativação de relé | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Tornando o oscilador lento pela troca de Cl por 1 uF e R2 por 2M2, temos a produção de pulsos intervalados, e na saída, em lugar do alto-falante, ligamos um relé que será ativado em intervalos regulares para controlar uma sirene, buzina ou outro dispositivos quando o alarme for disparado.

O número de sensores que podemos usar neste alarme é praticamente ilimitado e como a impedância de entrada dos sensores é muito alta também não existe uma limitação para o comprimento do fio que pode ser usado na sua conexão.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo da central de alarme.

 

   Figura 3 – Diagrama do alarme
Figura 3 – Diagrama do alarme | Clique na imagem para ampliar |

 

A disposição dos componentes pode ser feita segundo mostra a figura 4, utilizando-se uma placa de circuito impresso de face simples.

 

   Figura 4 – placa de circuito impresso
Figura 4 – placa de circuito impresso | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Para o circuito integrado sugerimos a utilização de um soquete DIL.

No caso da alimentação do circuito com tensões de 9 ou 12 V os transistores devem ser dotados de radiadores de calor. Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W com 10% ou menos de tolerância e os capacitores menores podem ser cerâmicos ou poliéster.

Os capacitores maiores são eletrolíticos para 12 ou mais. Para os diodos, os tipos de uso geral como os 1 N4148 ou 1N914, podem ser usados.

O alto-falante deve ser de pelo menos 10 cm de diâmetro, de bom rendimento, com impedância de 4 ou 8 ohms.

Sua instalação numa pequena caixa acústica permite melhor rendimento para a reprodução.

Os sensores podem ser tanto do tipo reed-switoh (magnéticos), como do tipo pêndulo, ou fio fino.

Na figura 5 temos algumas sugestões de sensores com sua instalação.

 

   Figura 5 – Exemplo de instalação com diversos sensores
Figura 5 – Exemplo de instalação com diversos sensores | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Observamos que o alarme tem uma temporização para rearme, o que quer dizer que se os sensores forem rearmados com o toque do alarme, ele não para, mas mantém-se tocando ainda por alguns minutos, em função da carga do capacitor de 10 uF após os diodos da segunda porta.

 

PROVA E USO

Ligue um fio fino entre os pontos indicados na figura 6 para desativar o alarme.

 

   Figura 6 – Circuito de teste
Figura 6 – Circuito de teste

 

 

Depois, toque, momentaneamente, com um fio, entre os pontos indicados, para provocar o disparo.

O alarme deve tocar por algum tempo antes do parar. Se o fio for mantido encostado no ponto indicado, o alarme tocará, até que a bateria usada na alimentação se esgote ou ela seja desligada.

Se quiser alterar o som, mude o valor de C1 ou R2.

Comprovado o funcionamento, é só fazer a instalação definitiva residencial.

Os sensores usados são tanto do tipo NA como NF, observando-se que os do tipo NF apresentam a facilidade de permitir a ligação em série com um único condutor rodeando toda uma área a ser protegida.

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

D1 a D5: - 1N4148 - diodos de silício de uso geral

Q1 - D135 - transistor NPN de potência

Q2 - BD136 - transistor PNP de potência

R1, R2 - 22 k ohms - resistores (vermelho, vermelho, laranja)

R3 - 1,5 M ohms ou 2,2 M ohms – resistor (marrom, verde, verde ou vermelho,

vermelho, verde)

R4 - 47 k ohms - resistor (amarelo, violeta, laranja)

R5 - 4,7 k ohms - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

C1 - 10 uF - capacitor eletrolítico

C2 - 22 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C3, C4 - 100 uF - capacitores eletrolíticos

Diversos: placa de circuito impresso, soquete para o integrado, sensores, fonte de alimentação ou bateria, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 


Opinião

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Nosso grande destaque deste mês é o nossa Jornada do Desenvolvimento, que ocorrerá em três etapas sendo a primeira a que foi realizada entre 9 e 13 de agosto. Ela foi uma preparação para as demais que devem ocorrer em setembro e outubro, com oficinas de desenvolvimento com o Edukit SigFox e a Franzininho, numa jornada com os próprios criadores.

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