Estufas, freezers, sistemas de ventilação em ambientes fechados além de outros dispositivos alimentados pela rede de energia não podem ficar sem alimentação por períodos prolongados. No caso de freezers e geladeiras, os produtos armazenados podem deteriorar ou derreter e nos outros casos podemos ter a morte de plantas, interrupção de processos críticos. Neste artigo, de nosso livro Projetos Práticos de Alarmes (esgotado), descrevemos a montagem de um alarme que soará quando houver um corte de energia na rede de alimentação.
Se o corte for durante à noite ou quando existirem outros aparelhos conectados à mesma rede que possam "dar sinais" do ocorrido, a observação do fato não traz problemas. No entanto nem sempre é isso que ocorre. Num mercado pode haver um freezer ligado e ninguém a observá-lo a não ser um guarda que pode não estar atento ao fato. Um aviso simples com a orientação do que deve ser feito se ele for ativado pode ajudar a salvar produtos e processos.O circuito proposto neste artigo tem algumas características diferentes em sua versão básica. Ele não precisa de pilhas ou baterias que passam a ser uma fonte de preocupação constante, pois se elas estiverem gastas e faltar energia, o aparelho não funciona. Nosso sistema opera de um modo diferente, o que será evidenciado na explicação do princípio de funcionamento.
Descrevemos então a montagem de um dispositivo que poderá ser ligado na mesma tomada que alimenta o aparelho monitorado (freezer, geladeira, etc.).Em caso de corte de energia ele aciona um bip sonoro de boa intensidade por 2 a 3 minutos, o suficiente para alertar as pessoas sobre o ocorrido. Numa versão de maior potência podemos usar uma bateria recarregável e o toque será de maior potência e durará mais tempo. A escolha da versão depende da aplicação. Outra característica importante deste circuito é o seu consumo de energia praticamente desprezível o que permite que ele fique permanentemente ligado sem aumento apreciável da conta de energia.
CARACTERÍSTICAS
* Tensão de alimentação: 110 ou 220 VCA
* Consumo de energia: 0,01 W (tip)
* Tempo de toque: 2 a 3 minutos
COMO FUNCIONA
A tensão da rede de energia é aplicada a um divisor formado pelos resistores R1 e R2 de modo a se obter sobre R2 uma tensão alternada da ordem de 10 volts. Esses 10 V são retificados por dois diodos servindo então para carregar os capacitores C1 e C2. O capacitor C2 funciona como um "reservatório" de energia que vai servir para alimentar o alarme quando houver o corte de energia na rede local. Assim, com a energia deste capacitor não precisamos usar pilhas. Observe que este capacitor se carrega via resistor R1 (de valor elevado) demorando assim algum tempo para adquirir toda sua carga quando o aparelho é conectado à rede de energia.
O sistema de aviso sonoro tem por base um circuito integrado 4093 que consiste em 4 portas disparadoras que podem ser conectadas de diversas formas. As portas CI-1b e CI-1c são ligadas como osciladores cujas frequências dependem dos resistores e capacitores associados. O primeiro oscilador gera pulsos que determinam o intervalo entre os bips de aviso e o segundo gera os bips propriamente ditos. A porta CI-1a é ligada como elemento lógico de controle das duas outras portas. Os dois osciladores ficam travados quando o nível da entrada de tensão de CI-1a é alto (da ordem de 10V). Com este nível na entrada, a saída se mantém no nível baixo, inibindo os osciladores. Com o corte de energia na rede, a entrada de CI-1a (pino 2) vai ao nível baixo e com isso sua saída vai ao nível alto, habilitando os dois osciladores que entram em funcionamento.
O sinal dos osciladores é levado à última porta do CI (CI-1d) que opera como um buffer-amplificador, ou seja, combina os sinais amplificando-os e isola o circuito da saída (transdutor).O transdutor é do tipo piezoelétrico que tem maior rendimento na faixa dos 3 kHz aos 7 kHz. O circuito é alimentado pela carga de C2 e pode funcionar no intervalo em que a tensão cai de 10V até aproximadamente 3 V. O som vai diminuir de intensidade neste intervalo, até desaparecer. As curvas da figura 1 mostram como o circuito se comporta a partir do corte de energia.
Figura 1 – Diagramas de tempos no circuito.
Para um capacitor de 2 200 uF obtemos um funcionamento de aproximadamente 1 minuto e meio, o suficiente para alertar as pessoas próximas. Este intervalo depende muito da tolerância dos componentes, já que ela é grande para os capacitores eletrolíticos. O leitor, entretanto, pode fazer experiência com capacitores diversos.
Neste circuito, a função de C1 é manter a porta no nível alto nos intervalos dos semi-ciclos da tensão da rede e evitar o disparo por um corte muito curto de energia. Na segunda versão, uma etapa de potência alimenta um transistor com um transdutor mais potente e além disso, temos um conjunto de pilhas recarregáveis para manter o circuito oscilando. As pilhas são mantidas em carga lenta constante de modo a estarem sempre prontas para o funcionamento.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o circuito do alarme na versão básica, alimentada pela descarga do capacitor e que não tem fonte própria de energia.
Figura 2 – Diagrama completo da versão básica.
Na figura 3 temos a placa de circuito impresso para esta versão.
Figura 3 – Placa de circuito impresso para a versão básica.
A versão com bateria ou pilhas recarregáveis (4AA de Nicad) é mostrada na figura 4.
Figura 4 – Diagrama da versão de alta potência.
A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 5.
Figura 5 – Placa de circuito impresso da versão de alta potência.
A versão básica, pelas suas reduzidas dimensões, pode ser montada numa caixinha do tipo usado em eliminadores de pilhas e conectada por um "benjamim" junto com o aparelho que deve ser monitorado, conforme mostra a figura 6.
Figura 6 – Montagem da versão básica numa pequena caixa de eliminador de pilhas.
O único cuidado que o montador deve ter neste caso é com a qualidade do benjamim usado que deve estar apto a suportar a corrente exigida pelo aparelho monitorado. Lembramos que freezers, geladeiras e balcões frigoríficos, quanto têm os motores dos seus compressores acionados exigem correntes bastante elevadas. Se a tomada e o adaptador não estiverem dimensionados para suportar esta corrente o calor gerado pode ser perigoso para a integridade da tomada e da instalação. Para a outra versão pode ser usada uma caixa plástica comum. Os resistores são de 1/8W ou maiores, exceto R1 que deve ser de 1/2W. Os valores de componentes entre parêntesis são para o caso do aparelho funcionar na rede de 220V.
Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de pelo menos 16V e o buzzer é na realidade um transdutor piezoelétrico comum (ver eletrônica Rei do Som – Buzzers). Para a versão de maior potência, como transdutor é usado um tweeter piezoelétrico. Para a versão com pilhas (maior potência) sugerimos o uso de células de Nicad AA, ou ainda um "pack" de 3 células do tipo usado em telefones sem fio e que pode ser encontrado com facilidade. Se o leitor tiver uma bateria de telefone celular ou mesmo telefone sem fio danificada pode estar com sorte se, ao abri-la e fazer o teste de cada unidade interna, encontrar 3 ou 4 delas em bom estado. Estas poderão ser usadas para alimentar o aparelho na versão de maior potência.
PROVA E USO
Para provar, basta ligar o aparelho em qualquer tomada de energia e aguardar um ou dois minutos para obter a carga completa de C2. Retirando o aparelho da tomada, o que simula um corte de energia, ele deve apitar pelo tempo esperado. Se o leitor não gostar da tonalidade do som produzido, altere o capacitor C4 e se quiser mudar a intermitência, altere C3. Os resistores associados a estes capacitores também podem ser alterados, mas nunca os reduza para menos de 10 k ohms.
Comprovado o funcionamento é só proceder à sua instalação numa tomada que também alimente o aparelho a ser monitorado e pronto! Veja que ligando o alarme numa rede de alimentação todos os aparelhos que dependem dela estarão monitorados.
LISTA DE MATERIAL
(Versão 1)
Semicondutores:
CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS
D1, D2 - 1N4002 ou equivalente - diodo de silício
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 100 k ohms x 1/2W (220k ohms x 1/2W)
R2 - 10 k ohms
R3 - 47 k ohms
R4 - 2,2 M ohms
R5 - 22 k ohms
Capacitores:
C1 - 10 uF/16V - eletrolítico
C2 - 1 000 uF à 4 700 uF/16V - eletrolítico
C3 - 470 nF - cerâmico ou poliéster
C4 - 47 nF - cerâmico ou poliéster
Diversos:
X1 - Transdutor piezoelétrico (ver texto)
Placa de circuito impresso, caixa com plugue (tipo eliminador de pilhas), fios, solda, etc.
(Versão 2)
Semicondutores:
CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - BD135 - transistor NPN de média potência
D1, D2 - 1N4002 - diodos de silício
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 22 k ohms x 5W (47k ohms x 5W) - fio
R2 - 220 k ohms (470 k ohms)
R3 - 12 k ohms (22 k ohms)
R4 - 2,2 M ohms
R5 - 47 k ohms
R6 - 10 k ohms
Capacitores:
C1, C2 - 10 uF/16V - eletrolítico
C3 - 470 nF - poliéster
C4 - 47 nF - poliéster
Diversos:
FTE - 4/8 ohms - tweeter piezoelétrico
Placa de ciurcuito impresso, caixa para montagem, cabo de alimentação, fios, solda, etc.
OBS: Especificações entre parênteses são para as versões ligadas na rede de 220 VCA.