Pare! Não se mexa! Qualquer movimento em falso e o Olho Eletrônico detectará sua presença, acionando um alarme! O aparelho que propomos neste artigo não é um simples foto-sensor, mas sim um verdadeiro olho que detecta tanto luz como sombras e as mínimas variações de luz de um ambiente, que indicam a penetração de um intruso.
Um Olho Eletrônico! Eis aí uma montagem que pode imediatamente despertar o interesse, desde o leitor que simplesmente deseja um alarme, um detector de pessoas ou objetos, até o agente secreto ou policial, que deseja um recurso eletrônico para vigiar suspeitos, acusar a presença de intrusos ou inimigos e até mesmo para acionar dispositivos eletrônicos de gravação num ambiente vigiado!
O que propomos neste projeto, como dito na introdução, não é um simples detector foto-elétrico, que só pode acusar sombras ou luz, necessitando normalmente de uma fonte auxiliar, que facilmente despertaria suspeitas e até mesmo dificultaria a instalação.
O nosso aparelho é realmente um olho, mas um olho simplificado. Enquanto o olho humano possui milhões de células que lhe permitem formar uma imagem, o nosso possuí uma única célula, mas muito sensível. (figura 1)
De fato, a única célula de nosso olho é um LDR, mais sensível que o próprio olho humano e que pode perceber as mínimas alterações de luminosidade ambiente, seja pela passagem de alguém, pela movimentação de um objeto ou pelo simples acendimento de um cigarro!
Apontado para ambientes iluminados de modo absolutamente normal, o olho verá qualquer movimento estranho e disparará um alarme.
Colocado numa loja, o olho indicará a movimentação de fregueses ou, durante à noite, a entrada de um intruso.
Na sua casa, com apenas uma pequena lâmpada no ambiente, o alarme detecta a entrada de qualquer intruso.
Como curiosidade, o olho será um verdadeiro radar, disparando campainhas ou lâmpadas na passagem de qualquer pessoa ou objeto em sua frente!
Enfim, o Olho Eletrônico pode ser usado para vigiar qualquer área, ligando um gravador, acionando um alarme ou acendendo uma luz de aviso, na penetração de qualquer intruso.
O aparelho é alimentado pela rede local e seu relê permite o controle de cargas potentes por tempo ajustado numa ampla faixa.
A lente colocada na frente do elemento sensível permite controlar grandes e pequenas áreas, sem a
COMO FUNCIONA
O elemento básico do aparelho é o sensor, que consiste num LDR redondo, comum.
Montado num tubo com uma lente em sua frente, ele pode receber a luz de uma certa região.
A sua resistência dependerá da quantidade de luz que incidir em sua superfície sensível. (figura 2)
Maior quantidade de luz significa menor resistência e menor quantidade, maior resistência.
No escuro o LDR tem uma resistência que pode superar os 1 000 000 de ohms e no claro esta resistência caí para menos de 1 000 ohms.
O LDR forma um circuito divisor de tensão que é ligado na entrada de dois amplificadores operacionais, conforme mostra a figura 3.
Um dos integrados funciona como um detector de luz, enquanto que o outro funciona como detector de falta de luz,
Cada integrado tem, portanto, uma faixa de luminosidade de atuação.
Quando o nível de luz sobre o LDR cai sobre qualquer uma das faixas, o integrado entra em ação, fornecendo então em sua saída um nível baixo de tensão, em torno de 0 V.
Fica então uma faixa de luminosidade, que pode ser ajustada pelos dois potenciômetros que controlam a sensibilidade dos integrados, na qual o circuito permanece inativo, com um nível alto de tensão em suas saídas.
Ajustando então os potenciômetros convenientemente, podemos fazer com que esta faixa seja bastante estreita e corresponda à luminosidade ambiente. (figura 4)
Qualquer coisa que entre no campo visual do LDR, determinado pela lente, fará com que o nível de luz aumente ou diminua, conforme o objeto ou pessoa, seja claro ou escuro, tirando o circuito da faixa de repouso e fazendo com que um ou outro integrado tenha sua saída alterada, passando ao nível LO.
Esta alteração é suficiente, mesmo que por fração de segundo, para disparar um timer 555 que opera como monoestável.
O monoestável ativa um relê e o mantém neste estado por um intervalo que pode ser ajustado, num potenciômetro, entre um ou dois segundos até alguns minutos.
MONTAGEM
Devemos fazer a divisão da montagem em duas etapas: a parte eletrônica e a parte óptica, que é muito importante para serem obtidos os resultados esperados.
Começamos pela parte eletrônica com o diagrama completo, que é mostrado na figura 5.
A placa de circuito impresso é mostrada na figura 6.
Os principais cuidados que devem ser tomados são:
a) Os circuitos integrados são montados em soquetes e têm posições certas para colocação. Apenas o 7812 é soldado diretamente na placa.
b) O relê usado originalmente foi o MC2RC2 (Metaltex) para 12 V, mas equivalentes podem ser usados com as devidas alterações no desenho da placa.
c) Os diodos são de dois tipos: D1, D2 e D3 são de uso geral, D4 e D5 são retificadores de silício.
d) Os potenciômetros são lineares e os valores de P1, P2 e P3 não devem ser modificados. Já P4 pode ser alterado na faixa de 47 k a 220 k, se o leitor quiser outra faixa de tempos.
e) Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de pelo menos 16 V. O capacitor C2 admite outros valores conforme a faixa de tempo desejado. Valores na faixa de 10 uF a 470 uF podem ser experimentados.
f) Os resistores podem ser de 1/8 ou ¼ W com qualquer tolerância e C1 é um capacitor cerâmico cujo valor determina a velocidade de resposta do aparelho.
g) O LED indicador de funcionamento é de qualquer tipo e serve apenas para facilitar os ajustes do ponto de funcionamento.
h) O LDR usado pode ser tanto do tipo gigante como normal, redondo, dependendo deste componente a sensibilidade obtida. (Alguns televisores com controle automático de brilho possuem LDRs nesta função. Se tiver um televisor deste tipo abandonado, será fácil conseguir, de graça, um LDR!).
i) O transformador tem secundário de 12 V com tomada central e corrente de pelo menos 500 mA. O primário é de acordo com a tensão da tomada em que o aparelho vai ser usado.
j) Componentes adicionais são o cabo de alimentação, o interruptor geral, o fusível de 5 A e seu suporte, todos facilmente conseguidos nas casas especializadas.
Com a placa montada e pronta, podemos pensar na parte óptica, que precisa de alguns cuidados especiais.
Parte óptica:
O principal ponto da montagem, para se obter o funcionamento desejado, é o conjunto lente-LDR, que devem estar em tubos opacos, como mostra a figura 7.
Observe que o LDR deve ficar perto do foco da lente, de modo que toda a luz do campo vigiado se concentre em sua superfície sensível, obtendo-se assim maior sensibilidade.
Esta posição do LDR em relação à lente pode ser obtida experimentalmente e quanto maior for o diâmetro da lente (que deve ser convergente), maior será a sensibilidade em baixos níveis de iluminação.
Por outro lado, se o feixe for concentrado, como mostra a figura 8, obtemos maior diretividade e sensibilidade para pequenos objetos.
O leitor pode usar lentes de aumento de plástico, do tipo encontrado em papelarias.
A montagem do circuito numa caixa é mostrada na figura 9.
Nesta caixa temos, no painel, o interruptor geral, o LED, o fusível e os quatro potenciômetros de ajuste.
Numa das laterais da caixa será fixado o conjunto lente-LDR Na outra lateral temos a saída do cabo de alimentação para a rede e a tomada (X1) onde vai ser ligado o sistema de aviso ou alarme, que pode ser uma cigarra, um gravador, uma lâmpada, etc.
AJUSTES
Os ajustes do Olho Eletrônico devem ser feitos com muito cuidado.
a) Aponte o aparelho para uma parede clara, com iluminação normal e a uma distância de 3 a 5 metros.
b) Ligue S1. Não precisa haver nada conectado à saída X1, pois podemos fazer o ajuste pelo LED.
c) Coloque os potenciômetros P2 e P3 nas posições máximas (direita ou esquerda), em que o LED permaneça apagado (relê desativado). O potenciômetro P4 deve estar no mínimo de resistência (tempo mais curto de disparo, ou todo para a esquerda).
d) Coloque P1 na posição que corresponda à luminosidade ambiente: muito clara, 1/4 do giro; iluminação normal, 1/2 giro e pouca iluminação, 3/4 do giro (maior nível de iluminação, menor resistência).
e) Vá agora girando lentamente o potenciômetro P2, que ajusta a sensibilidade da luz, até que o relê dispare, acendendo o LED, Volte um pouco o potenciômetro, esperando alguns segundos para que o LED apague. Deixe este potenciômetro um pouco antes do ponto em que se obtém o acendimento do LED.
f) Proceda do mesmo modo com o potenciômetro P3, que ajusta a sensibilidade à sombra.
g) Retoque os ajustes dos dois potenciômetros até obter uma faixa estreita de operação.
h) Passe um objeto na frente do "olho", ou simplesmente aproxime o objeto (claro ou escuro) da parede, no local focalizado pelo "olho". O relê deve disparar. Se isso não acontecer, reajuste P1, P2 e P3. Em P1 pode ser obtida maior sensibilidade, mas sempre que este controle for mexido deve ser feito o reajuste de P2 e P3.
i) Uma vez ajustado, é só passar para P4, onde teremos o tempo de disparo do circuito externo.
IMPORTANTE
Para que o aparelho funcione perfeitamente, o campo visual abrangido pelo LDR deve estar sob iluminação constante. Não adianta, portanto, usar o “olho" apontando para paredes iluminadas com luz ambiente (do dia), já que esta se altera com a passagem de nuvens, o pôr do sol, etc.
Também existe o perigo da interferência de fontes indesejáveis de luz, como, por exemplo, na entrada ou sala de uma residência, em que a passagem de um carro, à noite, com o farol aceso, pode provocar o disparo errático do aparelho.
O posicionamento deve ser estudado de modo que apenas uma iluminação fixa seja notada pelo “olho".
USOS
A primeira opção que temos é como alarme.
Um local recomendado para a colocação do aparelho é em um corredor que não esteja sujeito à luz do dia e fique iluminado apenas por uma lâmpada fraca (25 a 40 W) durante à noite, em função da qual será feito o seu ajuste.
Qualquer pessoa que entrar no corredor será detectada pelo circuito, que disparará o alarme (uma cigarra, etc.).
Como detector de presença em uma loja, ele pode ser colocado em lugar alto, que focalize uma parte das dependências vigiadas, lembrando que não pode haver interferência da iluminação externa.
Obs. Observamos que este detector opera segundo princípio diferente dos detectores piroelétricos que hoje são comuns nas portas e lojas e que trabalham detectando o calor do corpo (infravermelho).
Mas, sem dúvida, a possibilidade que mais deve despertar a atenção dos leitores é como espião.
Neste caso, podemos deixar o aparelho no local vigiado, acionando um gravador (figura 10).
O capacitor C2 deve ser aumentado para uns 470 uF e o potenciômetro P4 para 470 k ou 1 M, de modo a termos o acionamento para pelo menos 45 minutos.
Bastará então deixar o gravador escondido, ligado à tomada X1, já na posição de gravar, com o botão do microfone acionado.
A entrada de um estranho no ambiente vigiado acionará o dispositívo, atuando sobre o gravador.
Se o controle P3 for deixado no mínimo, o olho atuará como sensor de luz e ativará o gravador ao acendimento de uma luz ambiente.
Se P2 for deixado no mínimo, podemos fazer o acionamento por sombra com a passagem da pessoa diante de uma fonte de luz. (figura 11)
É claro que os leitores dotados de imaginação podem usar o Olho Eletrônico de muitas outras formas.
Lista de Material
CI-1, CI-2 ~ 741 ou equivalente - amplificadores operacionais
CI-3 - 555 - timer
D1, D2, D3 à 1N4148 ~ díodos de uso geral de silício
D4, D5 - 1N4002 ou equivalente - diodos de silício para retificação
LED1I - LED Vermelho, comum
K1 - relé para 12 V
LDR - LDR redondo, comum
CI-4 - 7812 - circuito integrado regulador de tensão
F1 - fusível de 5 A
P1, P4 – 100 k - potenciômetros simples
P2, P3 ~ 10k - potenciômetros simples
R1, R2, R3, R4, R5 – 1 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho)
R6 - 1k2 x 1/8 W - resistor (marrom, vermelho, vermelho)
R7 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
R8 – 1 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)
C1 – 10 pF - disco de cerâmica - capacitor
C2 - 22 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C3 - 100 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C4 - 1 000 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
TI - transformador com primário para a rede local e secundário de 12 + 12 V x 500 mA
S1 - interruptor simples
X1 - tomada de alimentação
Diversos: placa de circuito impresso, tubos, lente convergente, caixa para montagem, cabo de alimentação, fios, solda, etc.
