Campainha Para Longas Distâncias (ART2194)

Sistemas de chamada a longa distância (mais de 200 metros) enfrentam como problema básico a quantidade de fio a ser usado e o fato de que tanto o sinal de chamada pode perder-se no percurso, bem como, haver o perigo de queda da linha, provocando assim eventuais choques para quem a tocar. Veja neste artigo como montar um sistema que não tenha estes Inconvenientes.

Acionar uma campainha, cigarra ou sirene num sistema de chamada é muito simples quando a distância que o sinal deve percorrer não é muito grande.

Fios comuns e a ligação na rede de alimentação tornam viável o sistema para distâncias de até 50 metros.

No entanto, para distâncias maiores começam a surgir os problemas. O primeiro deles, ilustrado na figura 1, é a própria perda do sinal devido a queda de tensão, que exige o uso de fios tanto mais grossos quanto maior for a distância envolvida e a potência do dispositivo acionado, o que pode encarecer demais o sistema.

Figura 1 – problema da queda de tensão no fio longo

O segundo problema está no fato de expormos por um longo percurso um cabo que pode estar submetido a tensões elevadas e que portanto, se não for d'e tipo apropriado, ao romper-se acidentalmente, pode significar um perigo muito grande.

Postes, isolantes especiais e o próprio fio podem encarecer o sistema a tal ponto, que ele se torna inviável.

A solução que apresentamos neste artigo procura eliminar todos estes inconvenientes.

Trabalhando isolado da rede de alimentação através de um transformador, o sistema não oferece perigo de choque, o que possibilita a utilização de fios com isolamento fino.

Por outro lado, o sistema é de alta impedância, com acionamento eletrônico com retorno via terra. Este fato não só possibilita a utilização de fio bem mais fino (e portanto mais barato) como também um único condutor ligando os dois pontos (acionamento e chamada) já que o retorno é feito via terra.

O sistema ainda é temporizado, o que significa que, dando o toque no interruptor de chamada, a cigarra ou outro dispositivo de aviso tocará por um tempo pré-determinado.

Com as características indicadas o fio fino (22 ou mesmo mais fino) pode ser estendido a distâncias de até 2 km.

A única preocupação com um fio desta espessura está em relação a eventuais esforços mecânicos que ele possa estar sujeito na interligação.

COMO FUNCIONA

Na figura 2, temos o diagrama em blocos de nosso sistema.

Figura 2 – Diagrama de blocos

Levando em conta que a fonte é completamente isolada da rede através de um transformador, começamos a analisar o circuito de disparo.

O interruptor S1 ao ser pressionado oferece percurso para a corrente que polariza Q1 até a saturação.

Nestas condições cai momentaneamente a tensão no coletor deste componente levando assim C1 a carregar-se via R3.

Com C1 inicialmente descarregado (suas duas armaduras estão praticamente no potencial positivo da fonte graças a R2 e R3), a tensão no pino 2 do integrado cai a zero provocando o disparo do segundo bloco do aparelho.

Este segundo bloco consiste num integrado 555 ligado na configuração monoestável, com tempo de atuação dado por 02 e ajustado também em P1

Com o disparo do 555 sua saída vai ao nível alto por um determinado tempo polarizando o transistor 02 que energiza a bobina do relé.

A carga do relé é então o sistema de chamada que tanto pode funcionar na rede de 110 V como alimentado por bateria, dependendo da aplicação desejada.

Para o relé usado podemos alimentar sistemas de chamada como potências de 100 watts ou mais, tanto na rede de 110 V como de 220 V.

A fonte de alimentação para este projeto não precisa ser estabilizada, sendo a única preocupação com seus elementos a referente ao isolamento do transformador.

Antes de usar este componente, sugerimos a realização de um teste de isolamento entre enrolamentos e carcaça, conforme mostra a fig. 3.

Figura 3 – Teste do transformador

A resistência medida no teste deve ser de pelo menos 2 Megohms.

Resistências inferiores significam um transformador com problemas de fugas que não deve ser usado neste projeto.

MONTAGEM.

Na figura 4, temos o diagrama completo do aparelho, usando um buzzer ou cigarra de corrente alternada como elemento de chamada.

Figura 4 – Diagrama completo do aparelho

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso e os elementos externos com as interligações principais é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Placa para a montagem

Para o circuito integrado é interessante usar um soquete já que isso evita o calor do processo de soldagem e ainda facilita a substituição do componente em caso de necessidade. A base do relé usado no layout é do tipo DIL miniatura, mas se for usado outros tipos esta disposição deve ser alterada.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W e os capacitores eletrolíticos para 12 V ou mais. P1 é um trimpot que controla o tempo de acionamento. D1 pode ser qualquer diodo de silício de uso geral enquanto que DZ e D3 são retificadores da série 1N4002 ou de maior tensão.

A terra ligada no ponto A consiste numa pequena barra de metal de pelo menos 30 cm enterrada no solo, perto do local em que o aparelho será instalado.

A lâmpada NE-1 e o resistor R6, são opcionais pois servem apenas para indicar que a alimentação do aparelho se encontra ligado. Observamos que o consumo na condição de espera é muito baixo o que significa que o sistema pode ficar permanentemente conectado à rede.

Omitimos, por este motivo, o interruptor geral.

O fusível F1 é importante para proteger o aparelho e a instalação elétrica em caso de imprevistos.

Os transistores podem ser substituídos por equivalentes e os capacitores de menor valor (C1 e C5) tanto podem ser de poliéster como cerâmicos

PROVA E INSTALAÇÃO

Para a prova de funcionamento, basta colocar o fusível no suporte, conectar o aparelho a rede e ligar como carga, qualquer dispositivo indicador ligado a rede como, por exemplo, uma lâmpada comum de 5 a 60 W.

Tocando por um instante com um fio ao mesmo tempo nos pontos A e C deve ocorrer o disparo do relé com o acionamento da carga por um tempo que então pode ser ajustado em P1.

Comprovado o funcionamento do aparelho é só fazer sua instalação definitiva, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Instalação definitiva.

As barras de terra devem ficar bem enterradas, preferivelmente em local de solo úmido.

O fio de interligação deve estar bem isolado para que fugas para a terra não provoquem o disparo errático do aparelho. Se isso ocorrer, ligue um resistor de 10 k entre a base e o emissor de Q1, ou ainda um trimpot de 47k e ajuste o sistema para maior sensibilidade.

Pode ocorrer a necessidade deste recurso com fios muito longos (acima de 500 metros) devido a fugas para o próprio ar.

Feita a instalação é só usar o aparelho.