Alarme com Dupla Temporização (ART1841)

Alarmes para carros e residências podem ser feitos de muitas maneiras, com os mais diversos graus de sofisticação. Para uma aplicação média, em que temos dupla temporização, apresentamos um circuito relativamente simples que tem a vantagem do baixo consumo nas condições de espera. Eficiente, e admitindo diversos tipos de sensores, o circuito apresentado pode ser alimentado por baterias. Damos também o sistema de recarga permanente e uma boa sirene.

Existem alarmes que satisfazem às exigências do mercado e que são fabricados com componentes dedicados, normalmente fora do alcance do montador, e alarmes que possuem igualmente bom desempenho, mas por não usarem certos componentes dedicados que satisfazem as exigências de uma industrialização, são mais acessíveis.

A diferença de preço dos projetos pode ser um atrativo para que o leitor faça a segunda escolha, principalmente se for levado em conta a facilidade de obtenção dos componentes.

O circuito que apresentamos usa componentes comuns no nosso mercado (na verdade, essa tem sido uma norma para nossos projetos, que às vezes sacrificam certas exigências, no sentido de torná-los viáveis), mas tem um bom desempenho se for usado da forma correta.

O nosso alarme tem dupla temporização, o que quer dizer que, se for disparado, ele não ativa imediatamente a sirene ou outro sistema de aviso, mas espera um certo intervalo de tempo, antes de fazê-lo.

Uma vez que este tempo passe, então a sirene, buzina ou outro sistema de aviso entra em ação, mas por um tempo determinado de modo a se evitar tanto o desgaste de uma bateria, como o incômodo para os vizinhos, no caso de não haver ninguém para desligá-lo.

Na figura 1 temos as "formas de onda" do circuito.

Figura 1 – Formas de onda do circuito

A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 12 V, e o consumo em espera é da ordem de 10 mA aproximadamente.

Com o uso da versão 555 CMOS, ou seja, o TLC7555, o consumo cai para menos de 1 mA na condição de espera.

Quanto aos sensores, podem ser usados os do tipo interruptor magnético (reed-Switches) , microswitches, fotosensores e outros, com um interfaceamento apropriado.

O relé usado pode controlar cargas de até 10 A, o que significa a possibilidade de se fazer muito barulho, no caso de uma invasão de sua propriedade.

Características:

Tensão de alimentação: 110/220 V ou 12 Vac

Corrente de repouso: 10 mA (comum) ou 1 mA (versão CMOS)

Primeira temporização: 5 a 60 segundos

Segunda temporização: 1 minuto a 15 minutos

Carga máxima controlada: 10 A

Tipos de sensores: por interrupção de corrente de qualquer tipo

Quantidade de sensores: ilimitada

COMO FUNCIONA

Na figura 2 temos um diagrama de blocos de nosso sistema de alarme.

Fig. 2 - Diagrama de Blocos do Alarme com sirene e carregador.

O primeiro bloco corresponde ao circuito de disparo, onde são ligados os sensores.

Neste circuito, temos por base um transistor BC547 ou equivalentes, que tem sua base aterrada pelos sensores, de modo a se manter no corte.

Quando qualquer um dos sensores ligado em série com os pontos A e B é aberto, o resistor R1, consegue polarizar a base de Q1, que então satura.

Nestas condições, a tensão de coletor do transistor cai, fazendo com que o capacitor C1 se carregue via R3.

Neste momento, com início da carga, a tensão nas armaduras de C1 se reduz a zero praticamente, provocando o disparo de um circuito integrado 555, na configuração de monoestável Cl1.

O tempo em que este circuito se mantém disparado e sua saída no nível alto, é determinado por P1, R4 e C2.

Por meio de P1 podemos ajustar este intervalo entre alguns segundos e pouco mais de um minuto, é claro que, desejando maior temporização, basta aumentar valor de C2.

Com a subida da tensão na saída do 555 (pino 3), nada ocorre com o Cl2 onde ela está ligada, pois o disparo do Cl2 na versão monoestável, só ocorre na transição do pino 2 para o nível baixo de tensão, ou seja, com sua descida.

Este segundo CI proporciona então a segunda temporização, sendo também ligado na configuração monoestável, mas com os tempos determinados pelo ajuste de P2, R6 e por C3.

Estes tempos variam de alguns segundos a até mais de 15 minutos, podendo até ser dobrado com o aumento de C3 para 2 200 µF.

Não recomendamos valores maiores para este componente, pois há o perigo do circuito não disparar, devido as fugas internas do capacitor.

Com a descida da tensão no pino 3 do CI¡ após sua temporização, é acionado o Cl2 e com isso temos o aparecimento de uma tensão na base de

Q2, que o satura.

No coletor deste transistor temos o relé que dispara, alimentando o dispositivo externo de aviso.

No final da temporização, a saída do Cl2 (pino 3), volta ao nível baixo de tensão, levando o transistor Q2 ao corte, e portanto o desarme do relé.

Apresentamos como complemento para este circuito, uma sirene modulada com dois integrados 555, uma etapa de potência e um carregador

A sirene tem sua modulação determinada por R1, R2 e C1, enquanto que a freqüência do tom é ajustada em P1.

Na saída tanto podemos usar um Darlington de potência (TlP110, TIP111 ou TIP1 12) como também um FET de potência, este último, apresentando maior rendimento.

Lembramos que na condição de alimentação da sirene, o consumo do sistema aumenta bastante, o que deve ser previsto no caso de uma alimentação exclusivamente por meio de fonte.

MONTAGEM

O diagrama completo do alarme é mostrado na figura 3.

Figura 3 – Diagrama do alarme

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

O relé pode ser qualquer para 12 V com 50 mA devendo apenas o montador ter antes o componente em mãos, no sentido de verificar uma eventual necessidade de modificação do lay-out da placa.

Os resistores são de 1/8 W com 5% ou mais de tolerância, e para o ajuste de tempos, tanto podem ser usados trimpots como resistores fixos de valores obtidos experimentalmente.

Os eletrolíticos são para 16 V ou mais de tensão de trabalho, recomenda-se o emprego de soquetes DIL para fixação dos circuitos integrados.

Os sensores podem ser fios finos ou outros do tipo NF (normalmente fechado).

Não há limite para o comprimento do fio de conexão aos sensores, mas no caso de haver instabilidade com tendência ao disparo, recomenda-se reduzir R1 para 100 k Ω ou mesmo 47k Ω.

Se houver tendência ao disparo no momento em que o circuito é ligado, uma pequena alteração pode ser feita, veja na figura 5, permitindo ressetar o sistema ao ser ligado.

Figura 5 – Reset ao ligar

Nesta configuração, quando é estabelecida a tensão da fonte, o pino 4 do 555 é momentaneamente aterrado, impedindo que a presença de um pulso de comutação na entrada provoque o seu disparo.

O circuito completo da sirene é mostrado na figura 6.

Figura 6 – Circuito da sirene

A placa de circuito impresso para a sirene é mostrada na figura 7.

Figura 7 – Placa de circuito impresso para a sirene

Observe que o transistor de potência deve ser dotado de um bom radiador de calor.

O alto-falante deve ser de bom rendimento, preferivelmente montado numa pequena caixa acústica.

Os resistores são de 1/8 W ou mais e os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de 16 V ou mais.

Finalmente temos o sistema do carregador e conector automático da bateria em caso de corte de energia, que tem o seu diagrama mostrado na figura 8.

Fig. 8 - Carregador permanente para o alarme - circuito 3.

A montagem desta parte do aparelho numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 9.

Figura 9 – Placa para o carregador

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local de energia e secundário de 12 V + 12 V com pelo menos 1,5 A.

Esta corrente pode ser bem menor se a sirene for alimentada apenas pela bateria, mesmo na presença de energia na rede.

O circuito integrado 7812 não precisa de radiador de calor.

O relé também admite equivalente, mas a pinagem deve ser observada para

uma eventual necessidade de alteração do layout da placa de circuito impresso.

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25 V, enquanto que a tensão mínima de trabalho admitida para C2 é 16 V.

O LED indica que a bateria está em carga e que há energia na rede.

O resistor R¡ é de 1 W ou de mais dissipação, e deve trabalhar levemente aquecido.

A bateria pode ser de moto ou de carro, ou ainda um conjunto de 8 pilhas grandes.

PROVA E USO

Na figura 10 temos o modo de se fazer a instalação do sistema, na proteção de uma residência.

Figura 10 – Instalação residencial

Eliminando-se a sirene e a fonte com sistema de recarga, o aparelho pode proteger automóveis, sendo instalado conforme mostra a figura 11.

Figura 11 – Proteção de veículo

Para provar a unidade, ligue sua alimentação e ajuste P1 e P2 para os tempos mínimos.

Se houver o disparo, aguarde até que ele desligue automaticamente.

Os pontos A e B devem estar interligados com um pedaço de fio.

Para maior facilidade de monitoria de funcionamento, ligue um voltímetro (multímetro) na saída do Cl, de modo a ler o nível de tensão deste ponto.

Desligando por um momento os pontos A e B, deve ocorrer o disparo com a passagem do ponto em que está ligado ao voltímetro, para o nível alto, devendo ser lida uma tensão da ordem de 12 V.

Logo após a temporização, a tensão neste ponto deve cair a zero e o relé deve travar, ficando desta forma por algum tempo.

No final da segunda temporização o relé desarma e o circuito volta a condição inicial de espera.

Comprovado o funcionamento, faça a instalação.

Ao ligar pela primeira vez mantenha a temporização mínima.

Depois ajuste P, e P2 para os tempos desejados.