Alarme Universal com Desarme Externo (ART2115)

Descrevemos um interessante alarme para uso em automóveis ou mesmo no lar e que pode ser alimentado por bateria ou fonte. Este alarme tem temporização que impede que ela toque por um tempo maior que o ajustado, é intermitente na sua ação sobre buzina ou sirene e tem um sistema de inibição por reed switch com segunda temporização, para permitir o desarme pelo proprietário. O circuito utiliza sensores do tipo reed, mas pode ser operado por qualquer sensor do tipo NF (normalmente fechado).

Um sistema de alarme que realmente possa atender aos leitores mais exigentes deve ter algumas características que nem sempre são encontradas nos projetos mais simples como:

a) Acionamento por diversos sensores que sejam percorridos por correntes de repouso muito baixa, admitindo-se assim a alimentação por bateria.

b) Temporização que impeça que o alarme toque por um tempo maior que o ajustado, evitando assim o desgaste da bateria (no caso de automóvel ou casa) ou que os vizinhos sejam incomodados além do necessário, para que providências sejam tomadas em relação a um eventual intruso.

c) Ação intermitente que proporciona um som mais agradável, do tipo pulsante para buzinas, cigarras, etc.

d) Possibilidade de inibição externa por meio de um segundo sensor do tipo NA, que dá tempo ao proprietário para desativar o sistema acionando o interruptor geral (escondido),

Nosso alarme reúne todas estas características. Diversos são os controles e adaptação possíveis.

O primeiro controle é de tempo de ativação que facilmente pode chegar aos 15 minutos com os componentes indicados. Um aumento de valor do capacitor C3 para 2200 pF, permite chegar a mais de meia hora de ativação intermitente.

O segundo controle é de velocidade de intermitência dado por P2.

Possibilidades de adaptações são em relação a sensores NA que podem ser ligados em paralelo com Q1, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Ligação de mais sensores

Temos outra possibilidade de aumento do tempo dado ao proprietário para desarmar o alarme com o aumento tanto de R6 como de C5.

Uma característica importante deste sistema é sua baixa corrente de repouso, da ordem de poucos miliampères o que possibilita sua alimentação até com pilhas, desde que o dispositivo alimentado, para fazer barulho admita este tipo de alimentação.

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 6 ou 12 V

Corrente de repouso: 10 mA (tip)

Temporização máxima: 30 minuto

Temporização de desarme: 1 minuto

Corrente de carga: 6 ampères

Número de sensores: ilimitado

COMO FUNCIONA

Na figura 2 temos um diagrama em blocos que representa as diversas funções de nosso alarme.

Figura 2 – Diagrama de blocos do alarme

O primeiro bloco consiste no circuito de disparo que consta do sensor tipo reed cuja quantidade em série pode ser ilimitada.

Este sensor consiste num reed switch que se mantém fechado quando em contato com a outra parte do par, um pequeno imã.

Fixando o imã na parte móvel de uma porta ou janela, conforme mostra a figura 3, e o reed na parte fixa, quando a porta ou janela estiver fechada o reed estará também fechado, polarizando assim no corte o transistor.

Figura 3 – Instalação dos sensores

Se qualquer dos reeds for aberto pelo afastamento do imã, o resistor R1 deixará de ser curto-circuitado à terra e Q1 recebe polarização suficiente para ir a saturação.

O resultado é que em seu coletor temos uma brusca queda de tensão para perto de zero volt, o que é suficiente para disparar o bloco seguinte de nosso circuito: o temporizador.

O segundo bloco consiste num monoestável com o conhecido circuito integrado 555.

A saída deste circuito integrado se mantém normalmente no nível baixo (0 V) até o instante em que seu pino 2 de disparo seja aterrado.

Conforme vimos, isso ocorre por um instante com a abertura do sensor. Veja que a presença do capacitor C1 faz com que, mesmo que o sensor seja novamente fechado, com a aproximação do imã do reed, o disparo do 555 não seja interrompido.

A saída deste circuito integrado vai então ao nível alto, ou seja, passa a apresentar uma tensão da mesma ordem da tensão de alimentação por um intervalo de tempo que depende do ajuste de P1, R5 e do capacitor C3.

Tomando P1 e R1 como R e C1 como C, o tempo total pode ser calculado por:

T=1,1 x R x C

Para garantir que tão logo o alarme seja alimentado, o pulso de tensão inicial não cause seu disparo, uma rede formada por R4 e C2 no pino de controle do 555 inibe-o evitando o disparo, até que a tensão se estabilize em todos os pontos do circuito.

Com X2 aberto, tão logo a alimentação seja ligada, C5 carrega-se até que no pino 2 de Cl-1a se torne de mesma ordem que a tensão de alimentação.

Nestas condições Cl-1a comporta-se como um inversor, onde a entrada é o pino 1 e a saída o pino 3.

Isso significa que, se o alarme for disparado, e a saída do 555 for ao nível alto, a saída de Cl-1 a irá ao nível baixo e consequentemente a saída de Cl-1b irá ao nível alto, pois também funciona como inversor.

O resultado deste processo é que o oscilador lento formado pelo IC-1 c entra em ação produzindo um sinal retangular cuja frequência depende do ajuste de P2 e do valor de C6.

As subidas e descida de nível lógico na saída desta porta atuam sobre um

buffer formado por Cl-1d e este excita o transistor O2 que tem como carga a

bobina do relé.

Isso significa que o relé abre e fecha seus contatos de modo intermitente numa frequência determinada por C6 e pelo ajuste de P2.

Se quisermos evitar a ação do alarme, entrando no automóvel ou na casa e tendo um tempo para o desarme, atuamos sobre X2.

Quando X2 fecha seus contatos pela aproximação de um imã, C5 se descarrega e com isso o nível lógico do pino 2 de Cl-1a cai praticamente a zero.

Desta forma, independentemente do que ocorra com a entrada 1, a saída do pino 3 vai ao nível alto e consequentemente a saída de Cl-1b, que comanda .o oscilador vai ao nível baixo.

O Cl-1d que consiste num buffer inversor mantém em sua saída o nível baixo, dada sua ligação a saída do Cl-1 c e com isso o transistor no corte o que impede a energização da bobina do relé.

O tempo de carga de C5 através de R6 determina quanto que o proprietário pode demorar até que o sistema seja desinibido e volte a funcionar.

Veja que, se no intervalo indicado o sensor for ativado e depois voltar ao normal, o alarme não será disparado quando terminar o tempo de carga do capacitor C5.

Isso significa que o sensor X2 também pode ser usado quando sairmos de um veículo ou de casa para armar o alarme, pois ele dará tempo para que o sensor seja fechado novamente depois de uma abertura.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo de nosso alarme.

Figura 4 – Diagrama completo do alarme

Na figura 5 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.

Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem

Sugerimos a utilização de soquetes DIL para a montagem dos circuitos integrados.

Como o sistema tem certa sensibilidade a umidade principalmente o CMOS, dada sua elevada impedância de entrada e, além disso, transientes podem entrar, provocando disparos erráticos, além de se usar uma boa caixa metálica aterrada, o capacitor C7 é muito importante.

Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W com tolerâncias de 5 a 20% e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos

16 V.

Os demais capacitores podem ser cerâmicos ou de poliéster. P1 e P2 são trimpots comuns.

Os sensores são do tipo reed switch como, por exemplo, os Metaltex

SM1001, bastante compactos e que podem ser facilmente ocultos em portas e janelas.

P1 e P2 são trimpots comuns e o relé depende da tensão de alimentação usada.

O diodo D1 admite equivalente e uma fonte de alimentação é mostrada na figura 6.

Figura 6 – Fonte de alimentação

O transistor Q1 também admite equivalente, podendo ser usados quaisquer tipos de silício NPN de uso geral.

Para a conexão ao sistema de alarme externo sugerimos a utilização de uma ponte de parafusos, o mesmo ocorrendo em relação à conexão dos sensores.

No diagrama mostramos apenas um sensor (X1), mas eles podem ser ligados em série em quantidade ilimitada e o fio usado pode ser fino de capa plástica sem blindagem.

PROVA E INSTALAÇÃO

Para provar o aparelho, basta alimentá-lo e ligar como carga no relé, por exemplo, como uma lâmpada.

Quando a alimentação for ligada, o sensor X1 deve estar fechado e P1 ajustado para o tempo mínimo (menos resistência). P2 deve estar na sua posição média ou pouco mais.

O sensor X2 deve estar aberto, ou seja, sem o imã próximo. Com alimentação, o relé deve permanecer desativado e o circuito na condição de espera.

Ao afastarmos o imã de X1, o alarme deve disparar por um tempo determinado pelo ajuste de P1, quando então o relé abrirá e fechará seus contatos de modo intermitente.

Colocando P1 na posição média, e inicialmente aproximado por um instante um imã de X2, veremos que ao afastar o imã de X1 o alarme não dispara.

Isso significa que o sistema de inibição externa está funcionando.

Comprovado o funcionamento podemos proceder a sua instalação para proteção definitiva. na figura 7 temos uma sugestão de instalação para proteção de diversos pontos de uma residência.

Figura 7 – Sugestão de instalação

Nesta mesma figura temos o modo de se fazer a ligação do sistema de aviso ou carga.

O interruptor geral que desativa o alarme, através do corte de alimentação deve ficar em local oculto.

MODIFICAÇÃO PARA OPERAÇÃO FOTOELETRICA

Com a troca de R1 por um potenciômetro de 220 k ohms em série com um

resistor de 10 k ohms podemos ligar em série com os sensores um foto-resistor

(LDR) ou então substituir os sensores de X1 por estes componentes .em até 3, obtendo assim o disparo pela interrupção do feixe de luz conforme sugere a figura 8.

Figura 8 – Usando LDRs

Com todos os LDRs iluminados, e o potenciômetro devidamente ajustado o

transmissor mantém-se no corte. Se qualquer foto-resistor (LDR) tiver a luz cortada, o transistor conduz e com isso ocorre o disparo do monoestável 555.

Uma combinação de 3 LDRs com qualquer quantidade de sensores magnéticos permite a proteção por sistema múltiplo de um grande ambiente.