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Alarme residencial com partida temporizada (ART390)

Para os leitores que desejam uma proteção eficiente para seu patrimônio, mas solucionada de forma pessoal, descrevemos um simples, porém muito eficiente sistema de alarme com partida automática. Este sistema permite que a entrada e saída das pessoas sem o disparo ou a ativação o que dá tempo para que a porta principal seja trancada ou que se tenha acesso a uma chave que faça o desarme. O circuito é alimentado por tensão de 12V de uma bateria ou fonte, com um baixo consumo na condição de espera.

Um dos problemas dos circuitos de alarme muito simples é que eles necessitam de uma chave de ativação externa para poderem ser ligados. Se o intruso descobrir essa chave, o que ele pode fazer simplesmente observando os movimentos dos moradores, ele poderá desligar o alarme logo após a saída e invadir o local sem ser molestado.

Um alarme ideal deve ter um sistema que só ative o sensor colocado na porta de saída depois que esta for trancada, e isso de forma automática, ou seja, a partir de um temporizador.

Da mesma forma, para permitir que o morador não tenha o alarme tocando todas as vezes que entrar na casa deve haver um sistema de desarme ou temporização. O desarme, neste caso pode ser externo, por meio de uma chave magnética, pois neste caso, o morador já estará voltando para a residência.

O sistema de alarme que descrevemos possui um circuito de temporização que o liga depois de certo tempo (que pode variar entre 20 segundos e 10 minutos), dando assim tempo suficiente para que o proprietário saia de sua casa e a tranque, antes do sensor da porta ser ativado.

O circuito admite sensores de diversos tipos como micro-switches, interruptores de lâminas acionados por imãs (reed-switches), além de outros.

A carga acionada é um relé, o que permite que os mais diversos sistemas de aviso sejam ativados como, por exemplo, cigarras, osciladores de potência imitando o som de sirenes, luzes de alerta, etc.

O acionamento do alarme é simples: basta ligar sua alimentação e ao sair, apertar por um instante o interruptor de temporização. Por um tempo, que o usuário define na montagem com os valores de certos componentes, o alarme será desativado, dando assim tempo de todos saírem e a porta principal ser trancada com seu sensor ativado.

Observamos que este sistema não possui temporização para o disparo, mas nada impede que ela seja acrescentada com um segundo circuito 555.

Para que o aparelho seja desarmado no retorno, um sensor ou segundo interruptor externo é utilizado. O sensor, se for do tipo reed-switch, pode ser ativado por um pequeno imã num chaveiro. Como campos magnéticos atravessam madeira, alvenaria e outros materiais não metálicos, este sensor pode ser oculto de maneira impossível de ser descoberta pela observação.

 

COMO FUNCIONA

O sistema de alarme é formado por dois blocos: temporização e disparo.

O bloco de temporização utiliza o conhecido circuito integrado 555 que funciona como um monoestável. Nele, o tempo de atuação é dado pelos valores de C3 e R3. Os valores de R3 podem ficar na faixa de 1 M a 2,2 M? enquanto que os valores de C3 podem ficar entre 10 µF e 470 µF. Com um capacitor de 100 µF e um resistor de 1 M ? temos uma temporização da ordem de 1 minuto. Com os valores máximos indicados podemos passar dos 20 minutos.

Quando a entrada do monoestável (pino 2), é levada momentaneamente ao nível baixo, tanto pelo acionamento de S1 como de S3, a saída do circuito integrado vai ao nível alto, e assim permanece pelo intervalo de tempo dado por R3 e C3.

Durante este intervalo, o transistor Q1, que alimenta o segundo bloco, é polarizado no corte, impedindo assim que a alimentação passe.

Um LED pode ser agregado ao circuito, e colocado em local secreto de modo a indicar a temporização. Esse LED ficará aceso enquanto o alarme estiver desativado, ou seja, durante a temporização.

Quando a temporização termina, a saída do circuito integrado 555 (pino 3) vai ao nível baixo o que leva Q1 à saturação. Com a condução plena de Q1 o bloco seguinte passa a receber sua alimentação.

A etapa seguinte consiste no sistema de alarme propriamente dito e tem por base um SCR (diodo controlado de silício). Esse SCR controla um relé que, por sua vez, vai controlar os dispositivos externos de aviso (sirene, campainha, luzes, etc.).

Na comporta do SCR (gate) temos dois circuitos de disparo: o primeiro é formado por uma bateria de interruptores do tipo normalmente aberto (NA), indicados por X1 a X3 no diagrama completo do alarme. Ao serem fechados, estes interruptores polarizam o SCR de modo a haver seu disparo.

O segundo é formado por uma bateria de interruptores ou sensores do tipo normalmente fechado (NF). Estes interruptores ou sensores curto-circuitam para a terra a tensão de disparo obtida via R4, de modo que, se um deles for aberto, este curto é eliminado e o SCR pode ser disparado.

Uma característica importante que deve ser observada neste tipo de circuito é que o SCR é um dispositivo que após ser disparado não pode ser desligado por qualquer comando em sua comporta. Assim, mesmo que seja desfeita a ação nos sensores, ou mesmo que ela dure uma fração de segundo, uma vez disparado, o SCR assim se mantém. O alarme permanece então disparado e só pode ser desativado pela sua alimentação.

Um aperfeiçoamento para este circuito consiste numa temporização adicional para o disparo, o que poderia ajudar a evitar o desgaste da bateria usada na alimentação, ou mesmo ter de se aguardar por muito tempo a intervenção de um operador, incomodando-se desta forma os vizinhos.

O circuito pode funcionar tanto com bateria de 12 V como a partir de alimentação externa. Na verdade, o melhor é a alimentação mista em que temos uma fonte de baixa corrente que mantém a bateria em carga constante e a bateria seria utilizada para a alimentação, conforme o circuito mostrado na figura 1.

 

Sistema para carga constante da bateria.
Sistema para carga constante da bateria.

 

Pode ser usada uma bateria de moto ou de carro ou mesmo uma bateria de Nicad para esta finalidade.

O relé sendo ativado pode alimentar dispositivos externos e uma possibilidade que leva em conta um possível corte da energia pelo intruso consiste numa sirene que seja alimentada pela própria bateria de 12V.

Para esta finalidade temos um circuito bastante potente que deve alimentar um bom alto-falante externo, na figura 2.

 

Uma sirene com FET de potência.
Uma sirene com FET de potência.

 

Uma vez disparado o alarme só pode ser desativado de duas maneiras: a primeira consiste no corte da energia que o alimenta por meio de um interruptor em série com a bateria.

A segunda implica em se refazer os contactos dos sensores disparados e consiste em se pressionar por um instante o interruptor S2.

 

MONTAGEM

O diagrama completo do alarme, incluindo a fonte de alimentação é mostrado na figura 3.

 

Diagrama completo do alarme.
Diagrama completo do alarme.

 

Os componentes menores são montados numa placa de circuito impresso com a disposição mostrada na figura 4. Nessa figura também temos as ligações dos componentes externos.

 

Placa de circuito impresso do alarme.
Placa de circuito impresso do alarme.

 

Se bem que alimentação do circuito seja feita com 12V, utilizamos um relé de 6V, completando a queda de 2V que ocorre no SCR em condução e no transistor de controle com um resistor de 10 ? em série.

Como a corrente máxima que o transistor conduz é da ordem de 100 mA não há necessidade de se usar um radiador de calor neste componente.

O SCR pode ser qualquer um da série 106 como, por exemplo, o TIC106 e como a alimentação é de apenas 12V, qualquer sufixo serve.

Para o relé sugerimos o G1RC1 da Metaltex de 6V, mas equivalentes podem ser utilizados, apenas observando-se se a corrente de contacto é compatível com a carga disparada.

Os resistores são de 1/8W ou maiores, enquanto que os capacitores eletrolíticos têm as tensões mínimas de trabalho indicadas na lista de material.

Os interruptores S1 e S2 são de pressão do tipo NA (normalmente abertos). S2 é opcional já que ele serve para rearmar o sistema apenas em caso de um disparo acidental com todos os sensores armados. No entanto, este rearme também pode ser feito simplesmente desligando e ligando novamente a alimentação.

O interruptor S3 tanto pode ser do tipo comum como um reed-switch oculto em qualquer ponto acessível do lado externo do local protegido. No caso do reed-switch, a aproximação de um imã levará o circuito a interromper a alimentação do alarme pelo tempo previsto na temporização, dando tempo para o usuário entrar e desligar a alimentação ou simplesmente rearmar o sensor da porta de entrada. Como o imã pode ser usado é mostrado em pormenores na figura 5.

 

Usando um imã para desativar o alarme na entrada.
Usando um imã para desativar o alarme na entrada.

 

O transistor Q1 pode ser de qualquer tipo de potência PNP como os BD136, BD138 ou BD140 e até os TIP32. Para este último, observamos que a disposição dos terminais é diferente.

O sistema todo, incluindo a bateria pode ser instalado em caixa de plástico ou madeira que deve ficar em local escondido mas de fácil acesso para a eventual necessidade de desarme.

 

INSTALAÇÃO E PROVA

A prova de funcionamento pode ser feita facilmente, bastando ligar a alimentação do aparelho depois de curto-circuitar os pontos de disparo correspondentes a X4 e X5.

Com o estabelecimento da alimentação o LED deve permanecer apagado. Se o LED tender a acender com a alimentação do circuito, basta esperar o tempo programado, que ele se apagará indicando a ativação do alarme.

Feito isso, pressione por um instante S1 ou aproxime um imã. O LED deve acender, indicando que o sistema de temporização está funcionando.

Terminada a temporização, ative um dos sensores de disparo. O relé deve fechar seus contactos e assim permanecer. Desligando por um instante a alimentação ou pressionando S2 o sistema será rearmado.

Verificando que o funcionamento do sistema ocorre de forma normal é só passar à instalação.

Na figura 6 temos uma sugestão de como o sistema pode ser usado na proteção de uma casa com sensores em portas e janelas.

 

Alarme instalado.
Alarme instalado.

 

Os sensores das portas são reed-switches que são mantidos fechados por pequenos imãs. Quando as janelas são abertas, os imãs se afastam do reed-switch abrindo-os. Estes reed-switches que podem ser ligados em série em qualquer quantidade correspondem aos sensores X4 e X5 do diagrama.

Num tapete também é colocado um interruptor de pressão NA que é acionado pelo peso da pessoa devendo ser ligado como X1, X2 e X3.

Também podemos colocar sensores semelhantes em portas e outros locais, dependendo do acionamento desejado.

Outros tipos de sensores também podem ser usados neste circuito, como, por exemplo, sensores de luz que podem provocar o disparo quando iluminados. Assim, se o intruso cortar a alimentação de energia e passar a usar uma lanterna, quando ele apontar a lanterna para um sensor o alarme vai disparar mesmo que ele tenha conseguido passar por todos os demais sensores sem ativar o alarme!

Na figura 7 temos o modo de se modificar o circuito para utilizar um LDR como sensor de luz. O trimpot em série com o LDR serve como ajuste de sensibilidade.

 

Agregando um sensor de luz.
Agregando um sensor de luz.

 

O LDR deve ficar montado em local estratégico de modo a receber apenas a luz de um eventual foco indevido, como, por exemplo, da luz acesa de entrada ou ainda de uma lanterna. A montagem dentro de um tubo opaco dirigido para a área protegida evita que a luz de um relâmpago num dia de chuva ou da rua através da janela, provoque o disparo indevido do alarme.

O circuito é flexível o bastante para admitir muitos outros aperfeiçoamentos como, por exemplo, o disparo por uma barreira de luz, sensores de temperatura para detectar incêndios, a temporização do sistema disparado de modo a evitar o esgotamento da bateria, etc.

 

Semicondutores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

Q1 - TIP32 ou BD136 - transistor PNP de média potência

SCR - TIC106 (qualquer sufixo) - diodo controlado de silício

D1 a D3 - 1N4002 - diodos retificadores de silício

D4 - 1N4148 - diodo de uso geral


Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 47 ? x 5W - fio

R2, R5, R8 - 10 k?

R3 - 1 M ?

R4 - 1,2 k?

R6 - 1 k?

R7 - 2,2 k?

R9 - 10 ?


Capacitores:

C1 - 470 µF/25V - eletrolítico

C2 - 1 000 µF/16V - eletrolítico

C3 - 100 µF/12V - eletrolítico

C4 - 100 µF/16V - eletrolítico

C5 - 470 nF - poliéster ou cerâmico


Diversos:

F1 - 1A - fusível

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12V x 250 ou 300 mA

B1 - 12V - bateria - ver texto

S1, S2 - Interruptores de pressão NA

S3 - Interruptor de pressão NA ou reed-switch - ver texto

X1 a X6 - sensores - ver texto

K1 - G1RC1 - Relé de 6V - Metaltex ou equivalente

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de força, suporte para fusível, terminais de saída para os sensores e botões de rearme, conector de acordo com a bateria, fios, solda, etc.

 

 

 

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