Alarme de Cerca Rompida (ART1925)

Um problema que vem se agravando em algumas regiões é o roubo de gado: a cerca é cortada durante à noite e o gado é levado facilmente para caminhões parados nas proximidades. O sistema que propomos neste artigo dispara um alarme na sede se a cerca for cortada. Usando um sinal de média freqüência que se propaga pela cerca monitorada, ele não causa qualquer perigo de choque e não é facilmente detectado pelos ladrões.

A cerca de um pasto é feita de fio condutor e portanto se torna fácil elaborar dispositivos de proteção que detectem quando ela é interrompida.

No entanto, alguns cuidados devem ser tomados neste projeto como, por exemplo, o de se evitar energização com altas tensões que possam causar choques em quem nela tocar, ou o uso de sinais muito fracos que possam ser afetados pela umidade, pelas perdas nos mourões ou ainda pelas variações que ocorrem com a chuva e que podem causar o disparo errático.

A ideia de nosso projeto é simples: jogamos numa cerca um sinal com frequência entre 15 kHz e 50 kHz e o captamos no final da cerca, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Princípio de funcionamento

O circuito receptor reconhece constantemente esse sinal enquanto o sistema permanece ligado e a cerca se mantém inteira.

Se houver uma interrupção em qualquer ponto, o sinal desaparece e, portanto, o receptor detecta esta ausência disparando um relé.

O disparo é temporizado, o que significa que o relé acionará um alarme por um tempo determinado, possibilitando assim uma ação rápida dos vigias. O único cuidado a ser tomado é para que não se saiba que o sistema é usado, pois uma "ponte" pode ser usada para desviar o sinal e assim evitar o disparo do alarme.

Como a detecção é feita por um circuito muito sensível que trabalha com alta impedância de entrada, as variações da resistência da cerca ou as perdas em dias úmidos podem ser compensadas nos ajuste evitando-se assim o disparo errático.

Uma característica importante do circuito é o seu baixo consumo da ordem de alguns W apenas, o que significa pouco acréscimo, na conta de energia (praticamente desprezível), capacidade de proteger cercas muito longas, com até alguns quilômetros é outro ponto forte a ser considerado por quem deseja experimentar o sistema.

Características:

Tensão de alimentação: 110/220 V c.a.

Frequência de operação: 15 kHz a 50 kHz

Consumo típico: 5 W

Comprimento máximo de cerca protegido: 10 km (tip.)

Sensibilidade de entrada: 20 mV

Carga máxima no relé: 10 A

COMO FUNCIONA

A ideia básica do projeto é um transmissor de sinais de médias frequências entre 15 kHz que mantém um receptor "atracado" através de um elo formado por um dos fios da cerca que deve ser protegida.

Enquanto o sinal estiver presente na entrada do reconhecedor que consiste num PLL com o NE567, sua saída se mantém no nível baixo e o LED indicador aceso.

O ajuste da sensibilidade para que tenhamos um limiar seguro, e também uma proteção contra disparos erráticos, é feito no trimpot P1. A frequência é ajustada em P2. Com o LED aceso e a saída de CI1 no nível baixo, o transistor Q1, se mantém no corte e nestas condições a entrada de disparo do monoestável (formado por Cl2) se mantém no nível alto via R12.

Não há disparo nestas condições.

Se, por um instante, a cerca for interrompida, o sinal deixa de ser reconhecido e a saída de CI1 vai ao nível alto. Nestas condições a base de Q1 é polarizada e este componente satura por um instante aterrando, via C6, a entrada de disparo de CI2.

Nestas condições, a saída de Cl2 (pino 3) que se encontrava no nível baixo vai ao nível alto, atracando o relé.

Mesmo que o contacto na cerca seja refeito, o monoestável disparado se mantém desta forma por um tempo, que pode ser ajustado em P3 entre alguns segundos até perto de 15 minutos.

No final deste tempo, o relé desarma e o alarme ligado a ele para de tocar.

O emissor de sinal consiste num astável com o circuito integrado 555 e cuja frequência depende de R8, R9 e de C11. O sinal produzido é amplificado por Q3 que o joga na cerca a partir do ponto A.

Para cercas menores, podemos usar em lugar de Q3 um BC558 e aumentar R1, para 220 ohms ou mesmo 470 ohms, caso em que teremos menor consumo para a unidade.

Para o setor de disparo usamos uma fonte estabilizada, assim como para o astável, de modo a manter fixa a frequência de operação. O transformador na fonte, garante o isolamento da rede de energia, evitando-se assim perigos de choques.

MONTAGEM

O circuito completo do alarme de cerca rompida é mostrado na figura 2.

Figura 2 – Diagrama completo do alarme

Na figura 3. temos nossa sugestão de disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.

Figura 3 – Sugestão de placa de circuito impresso

Os circuitos integrados 567 e 555 serão montados em soquete. O Cl regulador de tensão C13 assim como Q3 precisa de radiadores de calor.

Se houver dificuldades para obter o 7806 pode ser usado um 7805 com dois diodos ligados, conforme mostra afigura 4, no terminal de ajuste de modo a se obter aproximadamente 6,2 V.

Figura 4 – Usando o 7805

Os resistores são todos de 1/8 W, com exceção de R11, que é de fio com 5 W ou mais, e trabalha levemente aquecido.

Os diodos admitem equivalentes, e o transformador tem tensão de primário de acordo com a rede de energia. O secundário de 9+9 V ou 7,5+7,5 V tem corrente mínima de 500 mA.

O relé admite equivalente, mas com eventual alteração da placa.

Todo o conjunto pode ser instalado numa caixa plástica na própria sede, já que não há problema em se completar o circuito até a cerca com fios encapados comuns, desde que devidamente ocultos.

Uma possibilidade a ser estudada é um sistema no-break com bateria que entraria em funcionamento em caso de corte de energia.

Em diversos projetos de alarmes publicados no nosso site e no nosso livro “Alarmes Conceitos e Aplicações” temos este tipo de circuito que inclui um carregador para manter a bateria sempre em condições plenas de entrar em ação quando solicitada.

Uma sirene potente com transistor de efeito de campo na saída tem o diagrama mostrado na figura 5 e pode ser alimentada diretamente a partir do ponto E do circuito ou então com uma fonte de maior tensão. Para esta sirene sugerimos a utilização de um transformador de 12+12 V x 1,5 A.

Figura 5 – Sugestão de sirene

O FET de potência deve ser montado num bom radiador de calor. 1

O alto-falante deverá ser instalado numa caixa acústica para maior rendimento.

INSTALAÇÃO E USO

A ideia básica para o uso é transmitir o sinal em toda a volta de uma área através de uma cerca de arame farpado, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Instalação

A cerca não precisa estar isolada, se bem que os mourões de metal não devam ser usados em nenhum ponto pois eles curto-circuitariam o sinal para a terra. Mesmo a umidade natural e da chuva que desviam parte do sinal em cada mourão de madeira ou cimento para o solo não causam uma perda total no sinal, de modo que uma parte dele consegue chegar de volta ao receptor que, então é ajustado no seu ponto ideal de sensibilidade.

O sinal, que sai com alguns V de amplitude do transmissor, mesmo caindo a menos de 50 mV no receptor, ainda assim pode ser detectado com facilidade.

No entanto, se houver um corte da cerca, o sinal é então reduzido para abaixo do ponto em que ocorre a detecção e o disparo acontece.

Para ajustar inicialmente interligue o ponto E com o ponto A com um fio e alimente a unidade depois de colocar P, no mínimo.

Abra P1 aproximadamente 20% e ajuste P2 até que o LED acenda.

Se não conseguir, abra um pouco mais P1 até conseguir um ajuste numa faixa estreita de P2. Desfaça as ligações entre A e E e faça a conexão do aparelho na cerca a ser protegida. Ligue a unidade e ajuste P1 até obter o acendimento do LED.

Não coloque este ajuste muito próximo do limiar de acendimento para que alterações da umidade ou a presença de chuva não afetem o sinal a ponto de haver o disparo.

Ajuste então P3 para a temporização desejada. O disparo de CI2 pode ser simulado fazendo-se uma ponte com um fio entre o pino 2 e a terra.

Comprovado o funcionamento do setor, ligue a sirene externa ou o sistema de proteção desejado.