Os sistemas de alarme não servem somente para proteger residências e objetos. Dependendo dos sensores usados, eles podem avisar sobre a mudança da quantidade de luz incidente num local, de uma mudança de temperatura, de movimentos, e muitas outras coisas.
O sistema de alarme proposto neste artigo admite uma boa variedade de tipos de sensores, podendo ser usado numa variedade igualmente grande de aplicações práticas. Simples de montar, ele consome uma corrente insignificante, o que permite sua instalação em qualquer local.
O alarme proposto neste artigo utiliza três integrados que podem ser obtidos com facilidade e em condições de espera o consumo de corrente é bastante baixo. Este fato permite que sua alimentação seja feita inclusive a partir de pilhas ou bateria.
COMO FUNCIONA
O circuito pode ser dividido em três partes para melhor análise de seu funcionamento: sensor, comparador e gerador sonoro. (figura 1)
O sensor tem por finalidade detectar as variações físicas que devem causar o disparo do alarme, como por exemplo calor, força mecânica, pressão, condutividade, alterações químicas de um meio, etc.
O tipo de sensor usado dependerá do que se deseja detectar, podendo em alguns casos ser adquiridos prontos (LDRs, NTCs, etc.) ou fabricados (sensores de vibrações, de posição, etc.).
Estes sensores serão sugeridos mais adiante. O segundo bloco é o comparador, que em por função comparar o nível de tensão no sensor com um nível de referência.
A tensão de referência é aplicada à entrada inversora do amplificador operacional que é o coração deste bloco, sendo fornecida por um divisor resistivo de modo a ter, aproximadamente, a metade da tensão de alimentação. Nada impede, entretanto, que, conforme o sensor usado, esta tensão de referência seja alterada para melhor funcionamento.
Quando a tensão de entrada no amplificador operacional é inferior à tensão de referência, a tensão na saída do operacional é praticamente nula em relação à alimentação.
No momento em que a tensão de entrada for superior à tensão de referência, o amplificador operacional amplifica esta diferença fornecendo na sua saída uma tensão positiva, normalmente da mesma ordem que a tensão de alimentação.
Considerando-se que o amplificador operacional funciona sem realimentação, o seu ganho é da ordem de 100 000 vezes, o que significa que uma variação da tensão de entrada de apenas alguns milésimos de volt já é suficiente para se obter a saturação do integrado e, portanto, a máxima tensão de saída. (figura 2)
A saída do amplificador operacional alimenta a parte geradora de áudio do alarme, que é formada por dois integrados 555.
O primeiro oscilador com um 555 opera numa frequência muito baixa, sendo inibido pelo operacional nas seguintes condições: quando não há saída no operacional (tensão no sensor menor que a referência) o mesmo não funciona. Quando a tensão do sensor é maior que a tensão de referência, ele entra em ação. Este primeiro oscilador controla um segundo oscilador idêntico, porém operando numa frequência mais alta, que é responsável pelo sinal de áudio.
O sinal obtido no segundo oscilador é então modulado pelo primeiro, o que significa a produção de um som agradável e alto na saída. A saída do segundo oscilador é ligada a um transformador de áudio para casar a impedância do integrado com a impedância do alto-falante, bem mais baixa.
MONTAGEM
Na figura 3 temos o diagrama completo do alarme, com os componentes dados pelos seus símbolos e com os valores usados no protótipo.
A placa de circuito impresso sugerida pelo autor é mostrada na figura 4. As dimensões desta placa são 4,5x 6,5 cm, sendo recomendada a utilização de soquete para os integrados, o que facilitaria sua troca em caso de uma eventual queima ou dano durante a montagem, pelo calor desenvolvido na sua soldagem.
O led usado como indicador no segundo integrado (555) deve ter sua polaridade observada na montagem, assim como dos capacitores eletrolíticos.
O transformador de saída é do tipo empregado em rádios transistorizados, com impedância de primário entre 100 e 500 ohms e secundário de 8 ohms. Veja que a impedância de saída do 555 é da ordem de 75 ohms, o que significa que este seria o valor ideal para se obter o máximo de volume no alarme. Entretanto, se este valor não puder ser conseguido, valores próximos, mas sempre maiores, proporcionarão resultados satisfatórios.
Os resistores usados na montagem podem ser tanto de 1/8, como de 1/4W, sendo sugerida a montagem vertical para se obter maior economia de espaço.
TESTE INICIAL
O teste inicial é feito sem sensor. Para isso, ligue o aparelho numa fonte de alimentação que forneça uma tensão entre 9 e 12V.
Esta fonte pode ser do tipo ligado à rede, com transformador, ou ainda formada por 6 ou 8 pilhas grandes ligadas em série.
Ligue entre os pontos A e B da placa um resistor de 1 k x 1/8W. Com isso estabelece--se na entrada do sensor uma tensão maior do que a de referência, provocando o disparo do alarme. O led deve piscar e o alto-falante deve emitir som.
No protótipo foi usado um alto-falante pequeno, mas pode-se obter um rendimento maior com a utilização de alto-falantes de maiores dimensões. Alto-falantes de 8 ohms x 10 ou 12 cm são os recomendados para este alarme.
OS SENSORES
Diversos são os sensores que podem ser usados com este sistema de alarme. A seguir, damos sugestões para 4 tipos.
1. SENSOR DE LUZ
O sensor de luz nada mais é do que um LDR, que pode ser usado tanto para disparar o alarme na ausência, como na presença de luz. Como elementos adicionais para este circuito temos um resistor de 1 k e um potenciômetro de ajuste de 4k7.
A ligação dos elementos nas duas possíveis configurações é mostrada na figura 5.
Dependendo da intensidade de luz no lo- do disparo, o potenciômetro deverá ter valores maiores, como 10k.
2. SENSOR DE TOQUE
Para esta versão temos, por elementos adicionais, um resistor de 18k e um potenciômetro ou trimpot de 820k (ou 1 M), que são ligados da maneira mostrada na figura 6.
Na primeira versão, a presença da resistência entre os dedos de uma pessoa faz com que o alarme pare de tocar. Na segunda versão, a presença de resistência provoca o seu disparo.
Veja o leitor que nos dois casos a ação do alarme só ocorre durante o tempo em que se manifestar a presença da resistência no sensor.
3. SENSOR DE NÍVEL DE LÍQUIDOS
O circuito para o sensor de líquidos é mostrado na figura 7. Veja que temos um resistor de 470R e um potenciômetro de 1 k.
Este potenciômetro tem em seu cursor acoplado mecanicamente uma boia que "sente" justamente as variações de nível do líquido (numa caixa d'água, por exemplo).
A ligação do potenciômetro pode ser feita de dois modos: para tocar o alarme com passagem do nível para além de um valor ou para aquém de um valor, ou seja, na subida ou na descida do nível.
Veja que, neste circuito, no divisor de tensão de referência pode-se colocar um segundo potenciômetro que ficará então responsável pela fixação do nível em que se deseja o disparo do alarme. Com isso, teremos um aviso ajustável de níveis, conforme a quantidade de líquido desejada num reservatório.
4. SENSOR POR INTERRUPÇÃO ME-CANICA
Este sensor consta de um resistor de 10k e de um fio fino (esmaltado) que pode ser colocado oculto em portas e janelas e que se rompe ao mínimo esforço mecânico.
O circuito para este sensor é mostrado na figura 8.
