Este circuito pode ser usado em portas automáticas, cofres e outros lugares onde somente pessoas que conheçam a senha possam entrar. É preciso pressionar duas chaves com um intervalo de tempo relativamente pequeno para que o relé seja habilitado e uma fechadura acionada. Se as chaves forem acionadas em intervalos muito longos o circuito não funciona. O tempo de acionamento do relé também pode ser ajustado conforme às necessidades.
Portões automáticos, cofres ou ainda locais em que se guardem coisas que não devam ser acessadas por qualquer pessoa podem contar com uma fechadura automática que seja acionada somente quando um procedimento específico de atuação em chaves seja tomado.
No nosso caso propomos um circuito simples em que duas (de um conjunto de chaves adicionais que pode ser acrescentado para confundir os intrusos) chaves forem apertadas por um instante em um intervalo de tempo relativamente curto. Este intervalo pode ser alterado pela simples mudança de valores de certos componentes.
Se o acionamento destas chaves ocorrer dentro do intervalo previsto o circuito ativa um relé por um determinado tempo que também pode ser ajustado conforme a aplicação.
O relé pode então ser usado para liberar uma fechadura ou ainda chamar alguém que dê acesso ao local. As outras chaves que não sejam usadas como senha podem ser ligadas a um sistema de alarme.
O circuito é alimentado por uma tensão de 12 V que pode vir de uma pequena fonte, já que o consumo é baixo. Na condição de espera, na verdade, a corrente exigida pelo circuito não representa consumo apreciável de energia já que é inferior a 1 mA.
Além de chave de segurança, esta configuração também pode ser usada em jogos e mesmo em dispositivos de detecção simultânea de sinais.
COMO FUNCIONA
Quando S1 for pressionada, o capacitor C2 que se encontrada descarregado, é praticamente carregado com a tensão da fonte de alimentação, passando em seguida a descarregar-se lentamente pelo resistor R4. Com C2 descarregado, o nível do pino 2 do circuito integrado é baixo, mas com a descarga, o nível passará a ser alto por um certo tempo.
Da mesma forma ocorre com C1, de modo que depois de pressionarmos S2 por um instante, o pino 1 do circuito integrado se manterá no nível alto por um certo tempo.
Com o acionamento dos dois interruptores um após outro, rapidamente, vai haver um certo intervalo de tempo em que as duas entradas do circuito integrado (pinos 1 e 2) estarão no nível alto e consequentemente a saída (pino 3) irá ao nível baixo. Com isso, teremos nível baixo nas entradas 5 e 6 da porta seguinte o que leva a sua saída ao nível alto, polarizando o diodo D1 no sentido direto.
Veja que esta é a condição necessária para que D1 seja polarizado diretamente. Se S1 ou S2 forem pressionadas isoladamente isso não ocorre e também não vai ocorrer se um dos capacitores já estiver descarregado quando o outro for carregado, daí o tempo mínimo de acionamento sequencial.
Com D1 polarizado no sentido direto, o capacitor C3 carrega-se e começa a descarregar tão logo não tenhamos mais condução do diodo (pela descarga dos capacitores de entrada).
No entanto, o tempo de descarga de C3, dado pelo seu valor e pelo ajuste de P1, vai polarizar as portas inversoras seguintes de modo que elas mantenham o transistor em condução e portanto o relé acionado.
Veja então que para acionar o relé por um tempo fixo (determinado por C3) basta que tenhamos o acionamento de S1 e S2 por um tempo apenas o suficiente para obter um pulso no pino 4 que carregue C3.
Os componentes principais que podem ser alterados são justamente os capacitores: C1 e C2 determinam o tempo que temos para o acionamento das chaves em seguida enquanto que C3 determina o tempo de acionamento do relé. C1 e C2 podem ser aumentados até 470 nF tipicamente, enquanto que C3 pode ter até uns 100 uF para um acionamento de alguns minutos. Podemos também aumentar P1 para 2,2 ou mesmo 4,7 M ohms para um tempo maior.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo da chave de segurança em sua versão básica.
Na figura 2 mostramos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
O relé pode ser de qualquer tipo econômico para 12 V e os seus contactos dependem da corrente do sistema que deve ser acionado. O tipo indicado tem contactos de 10 ampères. Se o tipo for outro devemos alterar o desenho da placa de circuito impresso para sua instalação.
Uma outra possibilidade interessante de adaptação para este circuito seria agregar uma porta NAND de mais de 2 entradas e em lugar de usar a primeira deste circuito, termos um sistema em que 4 chaves devam ser acionadas.
Os resistores são todos de 1/8W ou maiores e os capacitores são cerâmicos ou de poliéster exceto C3 que é um eletrolítico de 12V ou mais. Os diodos são de uso geral admitindo equivalentes como o 1N914 e P1 tanto pode ser um trim pot como um potenciômetro, dependendo da aplicação visada.
Os interruptores de pressão podem fazer parte de um teclado onde os outros sejam usados para disparar um sistema de alarme ou simplesmente deixados sem conexão alguma.
Na figura 3 damos uma sugestão de fonte de alimentação para este circuito onde o transformador tem secundário de 12+12V com pelo menos 300 mA.
Os capacitores da fonte têm tensões de trabalho mínimas indicadas no diagrama e os diodos admitem equivalentes.
O circuito pode ser instalado numa pequena caixa de metal ou plástico tendo na sua parte frontal o teclado de acionamento. Cuidados devem ser tomados com as saídas do relé e entrada da fonte já que elas operam com a tensão da rede de energia.
Na figura 4 damos o modo de se fazer as conexões do sistema para acionar uma fechadura elétrica de um portão.
PROVA E USO
Para provar o circuito basta ligá-lo a uma fonte de alimentação e depois apertar rapidamente S1 e em seguida S2. Deve ocorrer o acionamento do relé por um intervalo de tempo que pode ser ajustado em P1.
Altere os valores de C1 e C2 se tiver dificuldades em obter um acionamento preciso. Altere C3 se quiser mudar o tempo de acionamento do relé para um valor que não seja alcançado pelo ajuste de P1.
Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral
D1, D2 - 1N4148 - diodo de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R3 - 22 k ohms
R2, R4 - 1 M ohms
R5 - 10 k ohms
R6 - 2,2 k ohms
P1 - 1 M ohms - potenciômetro ou trimpot
Capacitores:
C1, C2 - 100 nF - cerâmicos ou poliéster
C3 - 4,7 uF ou maior - eletrolítico - ver texto
Diversos:
S1, S2 - Interruptores de pressão NA ou teclado - ver texto
K1 - G1RC2 - Relé de 12 V - ou equivalente
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o integrado, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.
