Este circuito pode ser usado como base para um eficiente alarme com sensores de interrupção ou ainda como detector de abertura de portas, remoção de objetos ou em outras aplicações semelhantes. O que temos é um transmissor e um receptor de sinais de áudio (AF). Enquanto o receptor receber os sinais do transmissor pelo circuito de proteção o relé permanece desativado. Se houver uma interrupção o relé dispara.
A vantagem principal de um circuito deste tipo em que são usados sinais de frequências entre 10 kHz e 100 kHz é que o sensor pode ser extremamente fino, ter uma boa resistência e por isso ter ainda um comprimento muito grande. Como o receptor apenas reconhece os sinais de alta frequência, outros sinais como correntes contínuas ou mesmo ronco da rede de energia praticamente não fazem efeito do circuito que se torna imune a este tipo de interferência.
Existem diversas aplicações interessantes que podemos sugerir para este circuito, destacando-se entre elas:
* Sistemas de alarme em que o fio sensor que passa por diversos pontos do local protegido seja muito longo.
* Proteção de cercas de fazendas onde o arame pode ser usado como sensor. Se houver uma interrupção, conforme mostra a figura 1, o alarme dispara.
Proteção de uma área cercada (Os fios devem ser de arame).
* Detector de remoção de objetos ou abertura de portas em que a remoção de um objeto que funciona como elo ou a abertura de uma porta que tenha um microswitch ou reedswitch como sensor provoca o disparo do circuito.
Um fator importante que deve ser levado em conta neste circuito é que na condição de espera seu consumo é de apenas 1 mA o que permite sua utilização com pilhas ou bateria.
COMO FUNCIONA
O transmissor consiste numa porta de um 4093 que funciona como um oscilador cuja frequência é determinada por R1 e C1 (estes componentes podem ser alterados conforme a aplicação, principalmente se for notado algum tipo de interferência que afete o funcionamento do sistema).
No projeto original o mesmo integrado é usado no receptor e no transmissor, mas se o transmissor tiver de ficar longe do receptor, podemos usar integrados separados e fazer aparelhos separados. Neste caso, as outras três portas do 4093 podem ser usadas como buffers amplificadores conforme mostra a figura 2.
Uso de três portas com buffers (a ligação à terra é importante nesta versão.
O sinal gerado é aplicado ao elo de proteção por meio do capacitor C2.
Este sinal é recebido via C3 e levado a um sistema de detecção que tem por base os diodos D1 e D2 e o capacitor C4 que faz sua filtragem. Assim na presença de sinal no receptor, a entrada do inversor em que é ligado o detector tem uma tensão que é reconhecida como nível alto pelo CI 4093.
Com nível alto na entrada do inverso sua saída se mantém no nível baixo e com isso o transistor Q1 permanece cortado. O relé se mantém desenergizado e carga ligada aos seus contatos, que pode ser uma sirene, desativada.
Quando o sinal de entrada desaparece a tensão na entrada do CI-1b 4093 cai pois o resistor R2 se encarrega de colocá-la no nível baixo. Nestas condições a saída do circuito integrado inversor vai ao nível alto e o transistor é saturado.
A corrente que circula então pelo coletor do transistor energiza o relé que fecha seus contatos.
Podemos ter um funcionamento "inverso" para este circuito simplesmente trocando o transistor NPN por um PNP conforme mostra a figura 3.
Fig. 3 - Aterração para funcionamento inverso
Nestas condições o transistor permanece saturado na presença do sinal e deixa de conduzir quando o sinal desaparece. Este tipo de aplicação pode ser interessante se tivermos um sistema de alarme que aciona o oscilador quando algo é detectado e não ao contrário, quando o sinal desaparece.
MONTAGEM
Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho em que o mesmo circuito integrado é usado no transmissor e no receptor.
Diagrama completo do ela de segurança
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.
Placa de circuito impresso do elo de segurança AF
Os resistores são todos de 1/8W e os capacitores tanto podem ser cerâmicos como de poliéster. Os diodos são de uso geral e admitem equivalentes assim como o transistor.
Para o relé existem muitas possibilidades sempre levando em conta a tensão de alimentação do circuito. Para uma alimentação de 6 V podem ser usados relés sensíveis de 6 V da série A da Metaltex ou equivalentes, o mesmo ocorrendo com alimentação de 12 V.
Veja entretanto que a corrente de acionamento de um relé de 6 V é praticamente o dobro da exigida para o acionamento de um relé equivalente de 12 V.
Se for usar o circuito com fonte de alimentação, na figura 6 temos uma sugestão para isso.
Fonte de alimentação para o circuito
O elo de proteção é ligado entre os pontos A e B do circuito que podem ser dois bornes ou ainda uma ponte de terminais com dois parafusos, do tipo encontrado em televisores antigos para ligação da antena.
O sensor pode ser um fio longo, fios com sensores magnéticos intercalados, reed-switches ou micro switches e de muitos outros tipos conforme a aplicação.
PROVA E USO
Para provar o aparelho basta interligar os pontos A e B com um pedaço de fio e depois alimentar o circuito. O relé deve manter-se desativado.
Retirando o fio ligado entre os pontos A e B o relé deve fechar seus contactos o que pode ser percebido por um estalido. Para maior facilidade de teste o leitor pode ligar algum tipo de carga para ser controlada pelos contatos do relé.
Comprovado o funcionamento é só fechar o aparelho numa caixa e fazer sua instalação. Se alimentar o aparelho por pilhas será interessante usar as do tipo médio ou grande que terão maior autonomia e também acionarão com mais facilidade o relé, se for do tipo de 6 volts.
Também é interessante instalar o aparelho em local que não possa ser localizado com facilidade se sua aplicação for em alarme.
Se, feita a instalação houver perda de sensibilidade ou disparo errático por algum motivo, será interessante alterar os valores de C2 e C3. Estes componentes podem ter valores entre 1 nF e 100 nF.
Também será interessante fazer alterações da frequência de operação trocando R1 que pode ter valores entre 10k e 1 M ? ou mesmo C1 que pode ter valores entre 1 nF e 100 nF. Lembramos que maiores valores de resistores e capacitores implicam em menor frequência de operação e portanto também em menor sensibilidade do circuito.
O limite recomendado para a frequência de operação deste circuito está em torno de 100 kHz. Acima disso a indutância do elo de proteção pode afetar a estabilidade do circuito.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
D1, D2, D3 - 1N4148 ou equivalente - diodos de silício de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 100 k ?
R2 - 1,5 M ?
R3 - 2,2 k ?
Capacitores:
C1 - 22 nF - cerâmico ou poliéster
C2, C3, C4 - 4,7 nF - cerâmico ou poliéster
Diversos:
K1 - relé sensível de 6 ou 12 V - série A Metaltex ou equivalente
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o circuito integrado, ponte para ligação do sensor, fonte de alimentação ou suporte de pilhas, etc.
