Alarme de passagem (ART996)

Um dos circuitos mais tradicionais e úteis é o alarme de passagem. É o circuito que detecta quando alguém passa entre uma fonte de luz e um sensor, disparando um alarme, sistema de aviso ou ainda dispositivo de contagem. Muitos leitores têm pedido este tipo de circuito para as mais diversas aplicações. O que oferecemos, pela sua simplicidade e versatilidade, é ideal para os aqueles que procuram um bloco básico para um projeto avançado.

O alarme de passagem que descrevemos é sensível o bastante para poder "tomar conta" de uma passagem com mais de 10 metros de largura. Isso significa que ambientes de boas dimensões podem ser protegidos ou ainda controlados por este circuito.

A saída é temporizada, podendo acionar tanto um alarme, um sistema de aviso ou mesmo um controle de iluminação como também enviar pulsos para um contador digital, ou mesmo para um computador que faça o controle do fluxo de pessoas ou objetos.

Dentre as aplicações possíveis para este circuito, temos as seguintes:

a) Alarme em sistemas de segurança detectando a entrada de intrusos num ambiente e disparando sirenes.

b) Sistema de abertura automática de portas detectando a passagem das pessoas.

c) Controle do fluxo de pessoas ou objetos fazendo sua contagem por um sistema digital.

Na figura 1 observamos algumas dessas aplicações.

Aplicações para um sensor de passagem.

O circuito funciona com luz visível, mas nada impede que sejam usadas fontes de infravermelho com sensores próprios para este tipo de radiação.

A temporização de saída pode ser de alguns milésimos de segundo para produção de pulsos retangulares compatíveis com circuitos digitais ou computadores, ou de vários segundos ou minutos para o acionamento de alarmes ou mesmo sistemas de abertura de portas.

As formas de onda básicas do circuito são ilustradas na figura 2.

Formas de onda no circuito.

COMO FUNCIONA

Na versão básica usamos como sensor um LDR (foto-resistor) comum com uma lente convergente, de modo a aumentar sua sensibilidade e diretividade, evitando a influência da luz ambiente, conforme mostra a figura 3.

Montagem do LDR.

Enquanto a luz de uma fonte externa (uma lâmpada) posicionada de modo que o feixe proteja uma passagem estiver incidindo no LDR, o transistor Q1 se manterá cortado.

Quando a luz é retirada por um instante, o transistor é polarizado pelo trimpot de ajuste de modo a ir à saturação, o que faz com que haja um percurso para a corrente de carga do capacitor C3.

A corrente de carga do capacitor pelo transistor faz com que momentaneamente a tensão no pino 2 do circuito integrado 555, que se encontrava no nível alto, caia disparando este componente, que está ligado na configuração monoestável.

Com o disparo, a saída do 555 vai ao nível alto por um tempo que independe da duração do corte de luz. Este tempo é ajustado pelo trimpot P2 e depende também do valor do capacitor C4.

Com um capacitor de 1 000 µF e um trimpot de 1 M ? podemos obter temporizações de até mais de 15 minutos. Esses valores de componentes são os indicados quando o sistema funciona como alarme contra ladrões.

Quando a saída do 555 volta ao nível baixo, o circuito está pronto para uma nova detecção.

Usando como sensor um fotodiodo, podemos trabalhar com radiação infravermelha, um conjunto de LEDs ou uma lâmpada com um filtro infravermelho na sua frente.

Este tipo de aplicação é especialmente importante quando o sistema opera como alarme, pois o intruso não pode perceber sua presença.

Todo o sistema é montado de modo a disparar um relé ou ainda um circuito de sirene.

No entanto, se o 555 for alimentado com uma tensão de 5 V, ele poderá interfacear diretamente circuitos digitais ou a entrada de um PC.

A alimentação do circuito para outras aplicações pode ser feita com tensões entre 5 e 12 V, conforme o relé usado ou a etapa controlada.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama da versão básica do alarme que controla um relé, sendo alimentada por 12 V e incluindo a fonte de alimentação.

Diagrama completo do alarme de passagem.

A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 5.

Placa de circuito impresso do alarme de passagem.

O LDR pode ser de qualquer tipo e o transistor admite equivalentes.

Os demais componentes são todos comuns, devendo apenas o relé ser escolhido de acordo com a carga a ser controlada.

O LDR pode ficar longe do circuito, não havendo necessidade de usar fio blindado, já que o sistema opera com corrente contínua.

A lâmpada pode ser de 5 a 25 W colocada numa caixinha e alimentada pela rede de energia.

Para a conexão do circuito controlado podem ser usados terminais com parafusos, ou mesmo incluída uma tomada.

Na figura 6 damos uma sugestão de uma potente sirene modulada, que pode ser disparada pelo circuito sem a necessidade de relé.

Uma sirene CMOS para o alarme.

Neste caso, entretanto, em lugar de usarmos um transformador de apenas 1 A, será importante ter um transformador de pelo menos 3 A de secundário para poder suportar o consumo deste circuito adicional.

O transistor de efeito de campo de potência pode ser de qualquer tipo que tenha uma corrente de dreno de pelo menos 5 A, e deve ser montado num bom radiador de calor.

Os resistores determinam a frequência do som e a sua intermitência, podendo ser alterados numa ampla faixa de valores, conforme o som desejado. Na verdade podem até ser substituídos por trimpots de valores próximos aos indicados de modo a possibilitar o ajuste fino do som.

AJUSTE E USO

Para testar o aparelho: deixe inicialmente o LDR iluminado e coloque o trimpot P1 na sua posição de máxima resistência.

O trimpot P2 deve ser colocado na sua posição de mínima resistência e, se a versão for a que usa um relé como carga, poderá ser usada no ajuste uma lâmpada comum.

Ajustando P1 e ao mesmo tempo passando a mão diante do sensor (LDR), haverá um instante em que acontecerá o disparo do relé, que acionará a lâmpada por um certo tempo.

Comprovado o funcionamento, o leitor deverá planejar sua instalação definitiva estudando o posicionamento da lâmpada e do sensor.

O sensor de modo algum deve apontar para um local claro ou receber luz ambiente. Quanto maior for o nível de luz ambiente que chegar ao sensor, menor será a sensibilidade do sistema.

Faça o ajuste cuidadoso inicialmente da sensibilidade ao disparo, e depois do tempo de acionamento do relé ou circuito de carga.

O circuito pode ficar ligado permanentemente, visto que o consumo na condição de espera é bastante baixo.

Para a versão que é ligada a um PC temos na figura 7 o modo de fazer a ligação usando um dos pinos da porta paralela.

Faça um programa que leia o valor ligado da porta paralela periodicamente, utilizando para o acionamento de alguma função. O nível será alto (1) na interrupção, e baixo quando não houver interrupção (0).

Diversos circuitos como este podem enviar os sinais a um PC detectando todo o movimento de um local (passagem de pessoas ou objetos) ou mesmo o funcionamento de uma máquina industrial.