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Detector de impactos (MEC078)

Este circuito serve como excelente alarme para vitrines, disparando uma sirene ou sistema de aviso quando houver qualquer pancada mais forte no vidro numa tentativa de quebra. Ele também pode ser usado numa residência para disparar o alarme no caso da queda de um objeto no chão ou de uma batida mais forte numa porta. Como o circuito faz uso de relé, o tipo de aviso acionado depende exclusivamente do leitor quanto à escolha. Também é importante observar que na condição de espera seu consumo é muito baixo o que possibilita que sua alimentação seja feita a partir de pilhas ou bateria. 


O sensor deste circuito é um microfone cerâmico ou de cristal fixado junto ao objeto no qual se deseja detectar as batidas. Uma vez que a batida seja captada ela provoca o disparo de um monoestável que aciona o relé por um tempo que pode ser fixado numa ampla gama de valores. Tempos de alguns segundos a vários minutos (até 15 minutos) podem ser obtidos com facilidade.

Objetos em exposição também podem ser protegidos por este aparelho, bastando fixar o sensor na cúpula de vidro ou acrílico. Qualquer batida provocará o disparo do alarme. Colocando o sensor junto a um assoalho de madeira, o circuito pode detectar a queda de objetos mais pesados ou mesmo passos fortes que podem indicar a presença de algum intruso. O circuito é bastante sensível e todos os componentes usados podem ser encontrados com relativa facilidade.

 

COMO FUNCIONA
O microfone cerâmico ou de cristal fornece o sinal gerado por uma batida à base de um transistor amplificador ligado na configuração de emissor comum.  O sinal amplificado passa por um retificador de tal forma que obtemos uma transição negativa que dispara o circuito integrado 555 que está ligado na configuração de multivibrador monoestável.  A retificação do sinal é feita pelos diodos D1 e D2 enquanto que a filtragem, de modo a termos uma transição algo suave do nível de tensão obtido no pino 2 do circuito integrado é feita por C2. Com a ida do pino 2 do 555 ao nível baixo o monoestável dispara e sua saída vai ao nível alto. O tempo em que a saída fica no nível alto depende de R4 e de C3. R4 pode ter um valor mínimo de 10 k ohms para uma temporização de alguns segundos até um máximo da ordem de 1,5 M ohms para um tempo máximo da ordem de 12 minutos.  O nível alto do sinal obtido na saída do 555 é suficiente para saturar o transistor Q2 que aciona a bobina do relé. O relé controlará então a alimentação do sistema de aviso que pode ser uma sirene, uma cigarra ou uma buzina. O relé usado tem uma corrente de contacto de 2 A, mas podem ser usados tipos equivalentes com capacidade de controle de correntes maiores, conforme a aplicação desejada.

Na condição de repouso, com uma alimentação de 12V, a corrente drenada pelo circuito é da ordem de 2 mA, mas quando o relé fecha seus contactos, essa cornrente sobe para 50 mA.  O capacitor C4 tem por função desacoplar a fonte, servindo também como um reservatório de energia que ajuda a energizar o relé quando este componente solicita uma corrente maior na comutação.



MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.



Figura 1 - Diagrama completo do detector de impactos.


A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.



Figura 2 - Placa de circuito impresso para a montagem do detector de impacto.


Sugerimos que o circuito integrado e o relé sejam instalados em soquetes DIL, para maior segurança e facilidade se for necessária a troca. Os transistores e os diodos admitem equivalentes. Os resistores são de 1/8W ou maiores e os capacitores C1 e C2 tanto podem ser de poliéster como cerâmicos. Os capacitores C3 e C4 são eletrolíticos com uma tensão mínima de trabalho de 16V. O resistor R1 pode ter seu valor alterado de modo a modificar a sensibilidade do circuito. Resistores de maior valor podem ser experimentados no sentido de se obter a sensibilidade desejada. O valor de R4 deve ser escolhido na seguinte faixa:

R4               Tempo
10 k ohms      6 segundos
100 k ohms     1 minuto
1 M ohms       10 minutos

Os valores desta tabela são aproximados, já que tanto o capacitor como o resistor tem tolerâncias algo elevadas.  O microfone pode ser uma cápsula cerâmica. Não deve ser usado outro tipo de transdutor. Um buzzer do tipo piezoelétrico serve como microfone para esta aplicação, já que não se necessita de fidelidade na captação do sinal. Como alimentação pode ser usada uma bateria ou ainda uma fonte com corrente de pelo menos 300 mA.



PROVA E USO
Para provar o aparelho basta ligá-lo à fonte de alimentação e colocar como carga conectada ao relé um sistema de aviso ou mesmo uma lâmpada comum que será ligada conforme mostra a figura 3.



Figura 3 - Instalação do aparelho com conexão a uma lâmpada.


Na instalação definitiva a lâmpada será substituída pelo circuito de alarme ou aviso, como, por exemplo, uma sirene ou cigarra. Batendo com o sensor levemente na mesa ou ainda colocando-se o sensor em contacto com a mesa e dando batidas na mesa, deve haver o disparo do relé com o acionamento do circuito de carga. Comprovado o funcionamento só fazer a instalação definitiva fixando o sensor junto ao vidro ou ao chão de modo que ele possa captar as batidas. Se o fio de conexão do sensor ao circuito tiver mais de 2 metros de comprimento, ele deve ser blindado para se evitar que a captação de zumbidos da rede de energia provoque o disparo errático. Se for usada fonte, ela deve ter boa filtragem para se evitar que roncos possam instabilizar o funcionamento do circuito.  Mais de um sensor pode ser usado, bastando fazer sua conexão em paralelo.


LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado, timer
Q1, Q2 - BC548 ou equivalente - transistores NPN de uso geral
D1, D2, D3 - 1N4148 ou equivalentes - diodos de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 2,2 M ohms
R2 - 56 k ohms
R3 - 1 M ohms
R4 - 10 k ohms a 1,5 M ohms - ver texto
R5 - 10 k ohms
Capacitores:
C1 - 100 nF - poliéster ou cerâmico
C2 - 22 nF - poliéster ou cerâmico
C3, C4 - 1000 uF/16V - eletrolítico
Diversos:
XTAL - Microfone ou cápsula cerâmica - ver texto
K1 - MCH2RC2 ou equivalente - relé de 12V
Placa de circuito impresso, soquete para o circuito integrado, caixa para montagem, fonte de alimentação ou bateria, cabo blindado, fios, solda, etc.

 

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