Voltado especialmente para a área de segurança de trânsito, o nosso projeto mostrou-se de grande importância por aumentar consideravelmente a sinalização do veículo durante o acionamento dos freios. Considerando-se que em certa velocidade o tempo de sinalização dado pela lanterna de freio se torna insuficiente para alertar o motorista que trafega no mesmo sentido, devemos entender que um retardo de alguns poucos segundos seja o suficiente para ajustar o tempo de sinalização para valores adequados à nossa percepção visual e ação reflexa de nosso sistema sensitivo-motor.
Nota: Artigo publicado na revista Saber Eletrônica 196 de 1989.
Entretanto, alertamos aos que se interessam pelo projeto, que por ora a proposta é apenas didática, visto que não há legislação vigente que autorize fazer uso desse tipo de dispositivo de segurança. Do ponto de vista eletrônico o projeto é bastante simples e poderá destinar-se a outras aplicações que necessitem do tipo de função que ele desenvolve. Então, deixamos aqui essa ideia, para que as autoridades de trânsito possam apreciar a nossa proposta.
Não rara são as vezes que colisões traseiras ocorrem, motivadas por uma sinalização precária ou deficiente dos veículos. A conversa, quando não há consequências maiores, é sempre a mesma: "Eu não vi o seu carro parado!", ou "Você brecou de repente!", ou ainda "Eu não vi você reduzir a velocidade!".
Devemos entender que essas alegações são meramente situacionais, pois na realidade os fatores responsáveis por tais acidentes geralmente estão correlacionados com os sistemas de sinalização de freios, que nem sempre são suficientes para atender o nível de prontidão do motorista, ou ainda capazes para desencadear a ação reflexa de nosso sistema sensitivo-motor. Em outras situações, ainda somos obrigados a recorrer a meios alternativos de sinalização para alertar o motorista que trafega atrás de nosso veículo, a fim de evitar que este se aproxime demasiadamente quando a situação do tráfego nos obriga à redução repentina da velocidade do veículo.
Especialmente nas estradas e durante à noite, recorremos ao acionamento de modo intermitente das lanternas traseiras, ou ainda, ao acionamento do pisca-alerta, e até mesmo, em circunstâncias extremas, damos "cutucões" no freio sem se quer reduzir a aceleração, a fim de avisar o motorista que despercebidamente está se aproximando da traseira de nosso veículo de modo perigoso.
Se analisarmos o problema do ponto de vista da cinemática, verificamos que, para uma velocidade de 100km/h, 1 segundo de frenagem brusca, que reduza a velocidade do veículo, por exemplo para 80km/h, implica numa redução de espaço deste em relação ao que vem imediatamente atrás, de aproximadamente 5 metros. Como os nossos reflexos ficam alterados com a velocidade, muitas vezes a sinalização de freio dada pela lanterna traseira, não é suficiente para estimular o nosso sistema sensorial. Assim, um sistema que retardasse essa sinalização, da ordem de alguns poucos segundos, já seria o suficiente para compensar essa alteração.
Para finalizar queremos lembrar que muitas vezes somos abalroados, quando estamos aguardando a abertura do farol de trânsito, pois o motorista em meio às luzes que iluminam as vias públicas, cartazes luminosos e faróis, tem suas vistas ofuscadas e a sensação de que o veículo que se encontra a sua frente não está parado. Para esta situação, retardos de tempos maiores seriam mais interessantes. Como o nosso objetivo é o lançamento de uma ideia, não nos preocupamos em criar um circuito que tivesse o tempo de retardo proporcional à velocidade, e sim um circuito que de certa forma pudesse servir de modelo de estudo para as várias situações que ocorrem no trânsito. Mesmo assim, deixamos registrada mais essa ideia para um próximo artigo.
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O diagrama em blocos visto na figura 1 elucida as partes do circuito eletrônico e nos dá uma ideia geral de sua função. Utilizando-se apenas um circuito integrado, "o velho" 555, um relé com contatos para 12A e alguns componentes discretos, projetamos um circuito cuja lógica nos permite acionar o relé quando o interruptor de contato momentâneo for fechado (no caso o pedal do freio) e produzir um retardo ajustável quando o mesmo for aberto.
De acordo com a lógica imposta, o tempo de retardo será sempre contado após a última abertura dos contatos do interruptor, o que significa dizer que se você pisar no freio várias vezes seguidas, somente após a última vez é que o timer será acionado e contará o tempo previamente ajustado. O circuito apresenta baixo consumo de corrente, da ordem de 50mA, e dissipa cerca de 600mW de potência para uma tensão de 12V.
O CIRCUITO
Na figura 2 vemos o circuito eletrônico, bem como o modo de ligação do dispositivo no circuito do veículo. O circuito de retardo tem por base um timer 555 em configuração monoestável, cujo tempo depende da constante RC formada pelos resistores P1 e R10 e o capacitor C5. Através da fórmula T = 1,1 x (P1 + R10) x C5, podemos calcular o tempo de retardo, que para o nosso projeto está compreendido entre 3 e 35 segundos aproximadamente. Reduzindo-se o valor do capacitor C5 e/ou dos resistores P1 e R10 podemos então obter tempos menores, e da mesma forma aumentando-se esses valores podemos ter tempos maiores. Tais modificações nos permitem redimensionar o circuito para outras aplicações que exijam outros tempos. Entretanto, lembramos que de acordo com as especificações dadas pelo fabricante os valores para o resistor devem ficar compreendidos entre 1k (min.) e 20M (máx.). Na prática, valores acima de 1M reduzem a precisão dos tempos. Para o capacitor não existem limites.
A figura 3 mostra o diagrama em blocos desse integrado bem como sua pinagem. O resistor R1, ligado ao capacitor C1, assim como o resistor R2, ligado ao capacitor C2, funcionam como filtros para ruídos e componentes de RF que são muito frequentes no sistema elétrico do automóvel, os quais são especialmente produzidos no alternador, motor de arranque e sistema de ignição. O transistor Q1 funciona como driver para os transistores 02 e Q3. Através do divisor resistivo formado -pelos resistores R3 e R4 obtemos simultaneamente a polarização de base para os transistores 01 e Q2. Os resistores R5, R7 e R8 limitam a corrente de coletor para os transistores 01, Q2 e Q3 respectivamente. O transistor Q3 tem sua base polarizada pela associação em série dos resistores R5 e R6 quando o transistor Q3 se achar cortado. O resistor R9 mantém fixo o nível de tensão no pino 2 do circuito integrado, qualquer que seja o estado de condução do transistor Q3.
Quando o transistor Q2 se encontra saturado, o nível de tensão do pino 4 (reset) é praticamente OV e nessa condição o flip-flop interno é reciclado, a saída irá para o nível lógico "baixo" e o transistor de descarga conduzirá para descarregar o capacitor C5. De outro modo, quando o transistor Q2 se encontrar em corte, o nível de tensão do pino 4 será "alto" (próximo de Vcc) e o integrado se encontrará em estado de reciclagem. Nessa condição o circuito se torna "sensível" ao disparo. Assim, podemos concluir que através desse pino temos a possibilidade de interromper a temporização de um circuito monoestável, e quando em nível "baixo" (0V) o circuito não poderá ser disparado.
O transistor Q3 está ligado ao pino 2 do circuito integrado através do capacitor de acoplamento C3. Durante a comutação desse transistor, do estado de corte para o estado de saturação, temos um breve pulso negativo no pino 2 (trigger), da ordem de milissegundos, o qual é suficiente para acionar a entrada de disparo desse circuito integrado. Esse pequeno "curto" aciona o flip-flop interno e a saída passa para o nível "alto". Nestas condições o transistor de descarga entra em corte e o capacitor C5 começa a se carregar através dos resistores P1 e R10.
O capacitor C4 desacopla a entrada de controle de tensão do circuito integrado (pino 5) e, desta forma, melhora a imunidade do circuito à ruídos da linha. O transistor Q4 funciona como driver para acionar a bobina do relé, uma vez que a capacidade de drenar corrente desse integrado não é muito alta, ficando segundo a maioria dos fabricantes em 100mA. Os resistores R11 e R12 polarizam a base do transistor Q4, e estes juntamente com os diodos D2 e D3 formam uma porta lógica "NOR", a qual acionará a bobina do relé sempre que um nível "alto" for aplicado, quer via D2/R11 ou D3/R12.
O diodo D4 protege o transistor Q4 da força contra eletromotriz (fcem) desenvolvida na bobina do relé. O diodo D1 protege a entrada da porta NOR. O relé deve ter bobina com tensão de trabalho para 12V e suportar nos contatos correntes de comutação da ordem de 12A. Os leds (led1 e led2) monitoram o funcionamento do circuito.
COMO FUNCIONA
Quando pressionamos o interruptor de contato momentâneo (no nosso caso o pedal de freio), ocorre a polarização simultânea das bases dos transistores 01 e Q2 e o transistor 03 é levado ao corte. Nesta condição a tensão do pino 4 estará próxima de OV e, portanto, o circuito não poderá ser disparado.
Simultaneamente o transistor Q4 é polarizado em sua base via D3 e R12 e então passa a conduzir. Sua condução aciona o relé, que comuta seus contatos da posição NF para a posição NA. Nestas condições a lâmpada L1 acenderá e o led2 também, indicando que a luz de freio foi acionada. Pelo tempo que o interruptor ficar pressionado esta situação se manterá. Ao desligar o interruptor, os transistores Q1 e Q2 entrarão em corte e, nestas condições, teremos novamente tensão no pino 4 do circuito integrado e o transistor Q3 entrará em estado de saturação. Com a saturação desse transistor um breve pulso negativo será dado no pino 2, acionando o temporizador. Desta forma a saída do integrado (pino 3) será levada para o nível "alto", o led1 acenderá e o- transistor Q4 novamente conduzirá, acionando mais uma vez o relé por um tempo previamente estabelecido pelo ajuste do potenciômetro P1.
Como a velocidade de comutação da saída do integrado é grande, da ordem de nanossegundos, e a velocidade de comutação do relé é bem menor, este não comutará sua carga, permanecendo seu contato na posição NA. No momento em que o led1 acender, o led2 apagará e aquele permanecerá aceso durante o tempo programado para o temporizador. Se casualmente o freio for acionado novamente, durante o período de temporização, o circuito será reciclado.
MONTAGEM E INSTALAÇÃO
A montagem do circuito deverá ser feita em placa de fenolite ou fibra de vidro e encerrada dentro de uma caixinha plástica. Em virtude da pinagem dos reles (que são similares) para esse projeto não serem coincidentes, resolvemos deixar para você a confecção do lay-out da placa de circuito impresso, a qual certamente não oferecerá maiores dificuldades, visto que o número de componentes do circuito é bastante pequeno. Para a instalação do circuito no veículo (lembre-se que para esse dispositivo não há legislação em vigor que autorize o seu uso) damos uma sugestão na figura 4.
