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Alarme com Eletrificador de Cercas (ART1727)

Este circuito reúne numa única montagem um sistema que consta de uma cerca que ao ser tocada dispara um alarme através de um sensor ou pelo toque e ao mesmo tempo a eletrifica, produzindo um choque em que tenta violá-la. O circuito é relativamente simples e bastante seguro, utilizando componentes comuns de fácil obtenção.

Descrevemos um sistema de alarme e eletrificador de cercas que se detecta quando alguém movimenta o fio encostando no sensor ou mesmo toca nele e com isso, faz com que o alarme seja disparado por um certo tempo e ao mesmo tempo eletrifica a cerca.

Uma das características deste circuito é a sua alimentação por bateria que o torna bastante seguro, pois não usa a rede de energia, o que apresenta restrições legais.

É claro que um sistema carregador permanente pode ser incorporado, desde que seja isolado da rede energia, ou ainda que seja usada fonte com um transformador que garanta segurança.

A idéia básica é manter a cerca ativada apenas como um sensor de toque.

No momento em que ela é tocada, um circuito de alarme é disparado e, ao mesmo tempo um inversor aplica alta tensão na mesma, produzindo assimuma descarga no invasor.

 

Como Funciona

Na figura 1 temos o diagrama de blocos do aparelho, a partir de onda explicaremos o seu princípio de funcionamento.

 

   Figura 1 – Diagrama de blocos do alarme com eletrificador
Figura 1 – Diagrama de blocos do alarme com eletrificador

 

O primeiro bloco representa o circuito sensor de toque que tem por base um transistor e um circuito integrado 555 na configuração de monoestável, excitando um segundo transistor Q2, que tem por carga de coletor um relé.

Com o relé desenergizado, na condição de espera, o relé conecta através dos contatos NF a cerca à entrada do circuito.

Observe que neste circuito o terra corresponde o positivo à massa, feito através do terminal B. Se houver um toque no fio, ou ainda se for feito um contato dele com a terra, através de um sistema sensor que descreveremos mais adiante, Q1 é levado à condução e com isso o pino 2 de disparo do 555 é momentaneamente aterrado, disparando.

O resultado disso é que a saída do 555 passa ao nível alto por um tempo que depende de C2 e do ajuste de P1, ativando então o relé.

Com o disparo do relé, o fio sensor que é a cerca, imediatamente é desconectado da entrada do circuito e, ao mesmo tempo, através de outro par de contatos, o inversor que corresponde ao segundo bloco é ligado.

Veja que a alimentação é estabelecida e, ao mesmo tempo, a saída de alta tensão é conectada à cerca.

O bloco inversor do eletrificador tem por base um circuito integrado 4093 e um transistor de efeito de campo de potência Q3.

Para maior economia de energia da bateria, o circuito oscilador tem um ciclo ativo de 20% determinado pela relação entre R8 e R7.

Na figura 2 temos a forma de onda do eletrificador.

 

   Figura 2 – Pulsos produzidos pelo eletrificador
Figura 2 – Pulsos produzidos pelo eletrificador

 

Desta forma, o transistor conduz satura apenas por um tempo muito curto, produzindo um pulso de alta tensão, mas com uma corrente média reduzida.

O sinal retangular obtido na saída de CI-2A, que é o oscilador, é amplificado digitalmente pelas outras três portas do 4093 e aplicado à comporta do transistor de potência.

Este transistor de efeito de campo possui uma resistência dreno-fonte muito baixa, o que garante um excelente rendimento ao circuito.

A carga de dreno do transistor é um transformador com primário de 220 V e secundário de 12 V com uma corrente de 500 a 800 mA.

Os pulsos aplicados pelo transistor ao enrolamento de 12 V do transformador, por não serem senoidais, induzem no enrolamento de 220 V uma tensão muito maior, que pode ultrapassar os 400 V em alguns casos.

Neste enrolamento, entretanto a corrente é baixa não oferecendo perigo a quem levar choque, apenas tornando-o muito desagradável.

Para proteger a entrada do circuito contra uma eventual aplicação de alta tensão no sensor, utilizamos um diodo zener.

 

Montagem

Na figura 3 temos o diagrama completo do alarme com eletrificador.

 

   Figura 3 – Diagrama do alarme com eletrificador
Figura 3 – Diagrama do alarme com eletrificador

 

Para a montagem, sugerimos a utilização de uma placa de circuito impresso com o padrão mostrado na figura 4.

 

   Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

Na montagem, observe as posições dos circuitos integrados, dos transistores e dos terminais do transformador.

Também devem ser observadas as polaridades dos diodos e dos capacitores eletrolíticos.

Os capacitores eletrolíticos são para 16 V ou mais e os resistores de 1/8 W com qualquer tolerância.

O relé usado é do tipo DIL com corrente de acionamento de 50 a 100 mA.

Se forem usados relés equivalentes, o desenho da placa deverá ser alterado.

A bateria recomendada é do tipo recarregável de 12 V, pequena ou mesmo uma bateria de moto.

Para a cerca deve ser usado fio sólido desencapado isolado através de isoladores de porcelana ou plástico, conforme mostra a figura 5.

 

   Figura 5 – Os isoladores
Figura 5 – Os isoladores

 

O sensor de toque, que deve ser ligado em diversos pontos da cerca consiste numa argola de fio desencapado ligada conforme mostra a figura 6.

 

   Figura 6- O sensor de toque
Figura 6- O sensor de toque

 

O sensor deve ser posicionado de forma que não se torne perceptível, para não possibilitar o desarme do circuito pelo corte de seu fio.

Para utilizar o disparo pelo toque no fio, que é mais interessante, use as conexões mostradas na figura 7.

 

   Figura 7 – Disparo pelo toque
Figura 7 – Disparo pelo toque

 

O fio ao sensor não deve ser muito longo e eventualmente deve ser ligado um trimpot de 1 M em paralelo com o zener para ajustar a sensibilidade, se o alarme tender ao disparo errático.

Na figura 8 damos uma fonte de alimentação para a carga constante da bateria.

 

   Figura 8 – Um carregador de bateria
Figura 8 – Um carregador de bateria

 

Finalmente, para completar o projeto mostramos uma sirene que produz um forte som intermitente num alto-falante quando o alarme é disparado.

Esta sirene é mostrada na figura 9.

 

Figura 9 – Sirene para o alarme
Figura 9 – Sirene para o alarme

 

O alto-falante deve ser do tipo pesado com pelo menos 15 cm para maior qualidade de som e o MOSFET pode ser de qualquer tipo.

 

CI-1 – 555 – circuito integrado

CI-2 – 4093 – circuito integrado

Q1, Q2 – BC548 – transistores NPN de uso geral

Q3 – IRF640 ou equivalente – MOSFET de potência

D1, D2, D3 – 1N4148 – diodos de uso geral

Z1 – 12 V – diodo zener

R1 – 100 k ohms – resistor – marrom, preto, amarelo

R2, R5, R8, R9 - 10 k ohms – resistores – marrom, preto, laranja

R3 – 22 k ohms – resistor – vermelho, vermelho, laranja

R4, R7 – 47 k ohms – resistores – amarelo, violeta, laranja

R6 – 2k2 ohms – resistor – vermelho, vermelho, vermelho

R10 – 1 M ohms – resistor – marrom, preto, verde

P1 – 1M ohms – trimpot

C1 – 470 nF – capacitor cerâmico ou poliéster

C2 – 1 000 uF – capacitor eletrolítico

C3 – 220 nF – capacitor cerâmico ou poliéster

K1- Relé de 12 V – ver texto

S1 – Interruptor simples

B1 – Bateria de 12 V

T1 – Transformador – ver texto

Diversos:

Placa de circuito impresso, material para a cerca, isoladores, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

 

 

 

 

 

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