Alarme Sísmico (ART3193)

É claro que nosso país não está sujeito a abalos sísmicos frequentes como o Japão e a China, situados em falhas profundas, de enorme atividade vulcânica. No entanto, algumas pequenas falhas e mesmo regiões de acomodamentos são responsáveis por abalos de menor intensidade como os que ocorrem no Rio Grande do Norte. Mesmo em São Paulo, na região da Avenida Paulista, a existência de uma falha reflete com pequenos abalos os tremores maiores que ocorrem em outra zona de intensa atividade sísmica - os Andes. O que descrevemos é um aparelho que disparará um alarme quando ocorrerem abalos, mesmo de pequena intensidade, podendo ter diversas aplicações práticas.

É claro que um detector de abalos sísmicos não detecta exclusivamente tremores que sejam devidos a atividades no interior da terra ou em camadas profundas. A passagem de um caminhão, uma explosão subterrânea ou mesmo uma pancada forte no solo são suficientes para produzir uma onda de choque que disparará aparelho que descrevemos.

Se você precisa de algo que detecte este tipo de vibração de baixa frequência e que se propaga pelo solo, então certamente ficará satisfeito com o projeto descrito.

Alimentado por pilhas, este sistema pode ativar um relé que serve para alimentar qualquer dispositivo de aviso.

O circuito é simples, tem baixo consumo na condição de repouso e o sensor, se bem que exija alguma habilidade mecânica para sua construção, emprega materiais absolutamente comuns.

 

Como Funciona

O sensor consiste numa bobina com muitas espiras de fio fino que tem colocado nas proximidades um imã em sistema móvel com pêndulo, conforme mostra a figura 1.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

Qualquer tipo de vibração que chegue até o pêndulo e que o faça balançar, mesmo que de modo imperceptível, levará o imã a induzir na bobina uma tensão elétrica;

Esta tensão será aplicada por um ultrassensível amplificador operacional com transistor de efeito de campo na entrada. Este CA3140 tem seu ganho controlado pelo resistor R1, estando na condição indicada bem perto de seu máximo.

A saída deste amplificador operacional é utilizada para disparar via um trimpot de ajuste um monoestável com o integrado 555.

Este monoestável tem seu tempo de saída determinado pelo capacitor C1 e pelo resistor R5 que pode ser variado entre 47k e 1M. O capacitor, com valor de 100 uF, permite que o toque do alarme dure algumas dezenas de segundos. O valor máximo de C1 permitido é de 470 u F.

Na saída do 555 temos um LED indicador e o sistema de ativação do relé com um transistor BC548.

A alimentação para todas as etapas do circuito vem de uma fonte de 6 V formada por pilhas comuns. Para uma operação doméstica pode ser utilizada uma fonte regulada com o integrado 7806, conforme mostra a figura 2.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

O integrado desta fonte deve ser dotado de um pequeno radiador e a filtragem feita por eletrolítico de pelo menos 1 000 uF por 16 V.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do alarme sísmico.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

A realização do projeto numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

O relé empregado, do tipo sensível de 6 V, possui dois contatos para 2 A com posições NA e NF (normalmente aberto ou normalmente fechado), o que permite a utilização do aparelho de diversas formas.

Os integrados devem ser montados em soquetes para maior segurança e os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W com qualquer tolerância.

Para o sensor temos uma montagem conforme mostra a figura 5.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

O peso empregado deve estar em torno de uns 100 gramas e o imã é retirado de um pequeno alto-falante ou motor de corrente continua de algum brinquedo ou mesmo de fechadura de armários.

A bobina é o enrolamento primário de um transformador de 110/220 V com qualquer secundário de 200 a 500 mA. Tiramos o núcleo com cuidado e usamos o carretel.

O imã deve então ser montado de modo a ficar próximo da bobina que, para maior sensibilidade, terá um pedaço de ferrite no seu interior.

O cabo de ligação do sensor à entrada do circuito deve ser duplo blindado, pois o sistema é extremamente sensível a captação de roncos de corrente alternada e mesmo a indução de campos magnéticos próximos. Este fio duplo deve ter a malha aterrada (ligada ao negativo da fonte), pois pelo contrário até um raio de uma tempestade pode disparar o sistema.

A mola deve ser escolhida de modo a dar uma boa flexibilidade ao sistema e seu posicionamento depende justamente de sua tensão.

Na figura 6 damos um circuito simples de alarme que elimina a necessidade do relé, pois pode ser ativado diretamente pelo nível alto na saída do 555.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

Este circuito com 6 V de alimentação e um alto-falante de bom rendimento produz um som bastante alto para chamar a atenção de pessoas num raio de algumas dezenas de metros.

O trimpot permite que se ajuste a frequência do som. (fig. 6)

Para uma intensidade de som maior este circuito pode ser alimentado com uma tensão de 12 V.

Neste caso, basta alterar o resistor em série com o LED para 1k ou 1k2 e trocar o transistor da saída do oscilador de áudio, um BC558 por um BD136 ou TlP32, que deverá ser dotado de um pequeno radiador de calor. Os demais componentes do circuito permanecem todos com valores inalterados.

 

PROVA E USO

Para provar é conveniente utilizar inicialmente para C1 um capacitor de apenas 10 uF ou menos.

Com isso teremos tempos de disparo menores, facilitando assim a colocação de P1 no ponto ideal de disparo.

Procedemos então da seguinte forma: ligamos a unidade e se ela disparar atuamos sobre P1 até que ela desligue. A ação de P1 não e imediata pois depende da constante de tempo dada por C1 e pelo resistor R5,

Com o sistema desativado, vamos abrindo P1 até obter o disparo. Voltamos então um pouco este componente para deixá-lo no limiar da ativação do circuito.

Feito isso, batemos ligeiramente na mesa em que está o sensor ou no próprio pêndulo que deve então provocar o disparo.

Comprovado o funcionamento podemos trocar C1 por um capacitor de maior valor, se assim for desejado.

Observe que o pêndulo é colocado de modo a detectar oscilações que cheguem verticalmente sobre ele, conforme mostra a figura 7.

 

Alarme Sísmico
Alarme Sísmico

 

 

Outro tipo de configuração mostrada na mesma figura permite detectar com maior sensibilidade ondas sísmicas que tenham outros modos de propagação.

Se forem usados diversos sensores, eles podem ser ligados em série ou mesmo em paralelo, com a entrada do amplificador operacional CA3140, pois ele apresenta boa sensibilidade não havendo perda de ganho com isso.

Depois de tudo isso o aparelho estará pronto para funcionar. Uma sugestão prática de emprego para um aparelho como esse num país sem terremotos é como alarme com o sensor preso a uma vitrine pode-se detectar uma tentativa de arrombamento ou batidas que visem quebrá-la, o mesmo ocorrendo em relação a portas.

Num carro, se alguém forçar uma porta ou mesmo sentar no banco, o balanço vai disparar o sistema que escondido, por exemplo, no porta-malas, pode disparar uma buzina.

 

Cl-1 - CA3140 - circuito integrado amplificador operacional com FET na entrada

CI-2 - 555 - timer - circuito integrado

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

X1 - sensor (ver texto)

K1 - relé de 6 V

LED1 - LED vermelho comum

D1 – 1n/4148 - diodo de uso geral

C1- 22 a 470 uF - eletrolítico para 6 V ou mais

R1 – 2M2 - resistor (vermelho, vermelho, verde)

R2 - 100 k - resistor (marrom, preto, amarelo)

R3 – 1 k - resis (marrom, preto, vermelho)

R4 - 47k - resistor (amarelo, violeta, laranja)

R5 - 47k a 1 M - resistor (maior valor maior tempo)

R6 - 470 ohms - resistor (amarelo, violeta, marrom)

R7 - 1k - resistor (marrom, preto, vermelho)

P1l- 100 k - trimpot

B1 – 6 V - 4 pilhas pequenas, médias ou grandes

S1 - interruptor simples

Diversos: placa de circuito impresso, material para o sensor, suporte para pilhas, soquetes para integrados, suporte para LED, caixa para montagem, fios, cabo blindado, solda, etc.

 

 

 


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