Alarme de toque e piscina sensível (ART486)

Publicamos este artigo há um bom tempo, mas ele é atual sob todos os aspectos, pois além de utilizar componentes comuns de fácil obtenção, ele é simples de montar. Sua utilidade é parente e sua simplicidade o recomenda para montadores novos e estudantes.

Introdução
Este circuito pode ser usado como alarme para detectar o momento em que objetos de metal, cercas ou fechaduras de portas sejam tocados e ainda em outras aplicações como alarme de vazamentos, piscinas, etc. Com o toque o circuito dispara um oscilador que se mantém tocando por um tempo que pode ser ajustado numa ampla faixa de valores. Na condição de espera o circuito tem um consumo muito baixo o que permite que ele seja alimentado por pilhas comuns.

Descrevemos um circuito básico de alarme de toque que tanto pode ser usado na versão original para a proteção de pequenos objetos como pode ser modificado facilmente para outras aplicações.

O circuito, além de uma excelente sensibilidade, também ‚é temporizado o que significa que o alarme ou circuito de aviso pode ser disparado por um tempo determinado pelo usuário.

A alimentação tanto pode ser feita a partir de pilhas comuns como a partir de uma bateria já que o circuito funciona com tensões de 6 a 12 volts.

É claro que a tensão de alimentação influi na intensidade do som produzido pela sirene, mas isso pode ser adaptado conforme a aplicação visada.

Na condição de espera a corrente drenada é da ordem de 1 mA ou menos o que significa que as pilhas terão enorme durabilidade mesmo que o aparelho fique ligado permanente.

O som produzido imita uma sirene com um som crescente no momento do disparo e depois decrescente no final da temporização.

CARACTERÍSTICAS

* Tensão de alimentação 6 a 12 volts

* Corrente na condição de espera: 1 mA (tip)

* Corrente no disparo da sirene: 100 a 500 mA (depende da alimentação)

* Temporização: 10 segundos a 15 minutos

COMO FUNCIONA

Na figura 1 temos uma representação em blocos deste alarme e a partir de onde nos basearemos para nossas explicações.

Diagrama de blocos do funcionamento do alarme.

O primeiro bloco representa o circuito de entrada que consiste num amplificador transistorizado para a corrente do sensor.

Os poucos microampères que circulam por uma pessoa quando ela toca no sensor e que não lhe causam qualquer tipo de sensação são amplificados pelo transistor Q1 obtendo-se assim uma corrente capaz de excitar o bloco seguinte, um monoestável com o circuito integrado 555.

Observe que a corrente para o disparo deve ter um sentido determinado de circulação daí a necessidade de proporcionarmos um percurso apropriado através de uma ligação à terra feita no ponto T.

Sem esta ligação o circuito não tem sensibilidade e pode até não funcionar do modo esperado.

A corrente tem de circular entre o positivo da fonte e a base para que o transistor conduza e assim faça a tensão no pino 2 do circuito integrado cair ao nível que provoca o seu disparo.

O monoestável dispara quando temos uma queda de tensão no seu pino 2, e mesmo depois que esta tensão volte a subir, a saída do circuito integrado (pino 3) se mantém no nível alto, ou seja, com uma tensão igual a da alimentação, por um tempo que depende do ajuste de P1 e dos valores de R2 e C segundo mostra a figura 2.

A ação de disparo e resposta.

A saída do monoestável 555 está ligada a um oscilador de áudio formado por dois transistores complementares.

Neste oscilador, a polarização que o leva ao funcionamento vem da saída do circuito integrado através dos resistores R3 e R4.

Como temos um capacitor de valor elevado entre estes dois resistores, a carga deste capacitor se faz de um modo suave na comutação do integrado.

Assim, no disparo o oscilador produz um tom crescente quando o capacitor se carrega e depois, no final da temporização um som decrescente quando o capacitor se descarrega.

Tanto a temporização como a freqüência do som produzido podem ser alteradas pela simples troca de alguns componentes.

Para a temporização podemos usar capacitores de 100 a 1 000 µF obtendo então intervalos de mais de 15 minutos.

O capacitor, entretanto deve ser de boa qualidade pois fugas podem comprometer seu funcionamento.

Já, a freqüência do som depende de C3 que pode ter valores na faixa de 22 nF (mais agudos) até 220 nF (para sons mais graves).

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do alarme de toque.

Diagrama completo do alarme de toque.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Placa do alarme de toque.

Para o circuito integrado será interessante usar um soquete, caso o leitor não seja experiente no trato deste tipo de componente.

Para o transistor, quando a alimentação for superior a 9 volts deve ser usado um radiador de calor.

O alto-falante deve ter um bom rendimento sendo recomendados os tipos com pelo menos 10 cm de diâmetro e imã pesado.

A impedância pode ser de 4 ou 8 ?.

Este alto-falante terá melhor desempenho se for instalado numa pequena caixa acústica ou caixa de som.

Os resistores são de 1/4 W ou maiores e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho um pouco maior que a usada na alimentação do aparelho.

O sensor tem limitações quando ao tamanho e ao comprimento do fio de ligação, pois ruídos podem ser captados causando seu disparo errático.

O tamanho máximo para o sensor é da ordem de 20 x 20 cm mas isso depende muito de condições locais como umidade do ar, nível de interferências e ruídos, etc.

Este sensor deve estar bem isolado evitando-se qualquer contato com objetos condutores de grandes dimensões que estejam também em contato com a terra.

O fio de ligação ao sensor também não deve ser muito comprido para que não ocorra o disparo indevido.

Para comprimentos maiores que 2 metros deve ser usado um fio blindado com a malha ligada ao ponto de 0 V da fonte ou suporte das pilhas.

P1 é um trimpot comum e seu valor também não é crítico, influindo apenas no tempo máximo conseguido para um determinado valor de capacitor.

A ligação à terra pode ser feita com fio de qualquer comprimento em qualquer objeto de metal que esteja em contacto com o solo ou ainda seja metálico de grande porte como por exemplo um encanamento de água, uma esquadria de alumínio de porta ou janela ou mesmo uma barra de metal que esteja enterrada no chão.

PROVA E USO

Para provar o aparelho coloque P1 na posição de mínima resistência (menor tempo) e encoste por um instante um dedo no terminal do sensor e outro dedo no terminal de terra (de modo a formar um percurso para a corrente de disparo sem a ligação à terra).

Deve ocorrer o disparo com a emissão de som pelo alto-falante.

Se quiser, modifique o som pela troca do capacitor C2 ou C3. C2 atua sobre o tempo de crescimento e decrescimento do som produzido enquanto que C3 atua sobre o tom.

Depois de algum tempo, a sirene deve desligar automaticamente e um novo disparo pode ser conseguido encostando-se novamente ao mesmo tempo nos terminais S e T.

Comprovado o funcionamento, faça a instalação definitiva.

Com a ligação do terminal T à terra não ser preciso tocar nos dois terminais ao mesmo tempo para o disparo.

Basta tocar no sensor para que o disparo ocorra.

Se quiser modificar a sensibilidade altere R1 que pode ficar na faixa 10 k ? a 100 k ?, tipicamente.

Existem outros usos para este circuito, como por exemplo alarme de vazamento ou ainda de enchimento de caixas de água.

Basta ligar entre os pontos S e T dois fios que farão contato com a água quando ela atingir determinado nível num reservatório, conforme mostra a figura 5.

Exemplo do projeto como medidor de nível

Fechando o circuito a água provoca o disparo do alarme.

Para detectar vazamentos basta colocar duas telas de arame tendo entre elas um pedaço de tecido seco.

Quando água pingar no tecido, ele se torna condutor, disparando o alarme.

Finalmente temos uma outra aplicação importante para quem tem piscina em casa e crianças que é o alarme de "queda de alguém na água".

O sensor é justamente formado por dois fios que devem ficar um pouco acima da superfície calma da água conforme mostra a figura 6.

Usando o alarme para a queda em piscinas.

Se alguém cair acidentalmente na água a ondulação provocada vai encontrar o sensor disparando o alarme.

Neste caso deve-se optar pela alimentação com 12 volts e colocar-se o alto-falante em local que possa ser ouvido pelas pessoas, normalmente longe da piscina em local em que elas ficam com mais freqüência.