Detector de pressão (ART386)

Este circuito dispara um alarme sonoro quando um sensor é pressionado. Podemos usá-lo numa garagem para indicar o momento em que o veículo encosta na parede do fundo, o que é interessante para os casos em que exista pouco espaço disponível. Sob um tapete ele pode indicar a passagem de pessoas, e colocado numa cadeira, ele pode avisar quando alguém sentar-se nela. Simples de montar, o circuito apresenta uma corrente de repouso muito baixa, que permite que ele fique permanentemente ligado, mesmo quando alimentado por pilhas.

O sensor deste circuito é um pedaço de esponja condutora, do tipo usado para proteger circuitos integrados delicados, que podem ser afetados por eletricidade estática.

Os componentes em questão vêm com os terminais espetados nesta esponja condutora de modo que eles ficam curto-circuitados e desta forma não aparecem tensões elevadas entre eles, mesmo quando ao tocar nele, tenhamos uma carga estática armazenada, conforme mostra a figura 1.

Esponja condutora protegendo CI delicado, sensível à cargas estáticas.

Esta esponja possui uma resistividade que depende da pressão aplicada, reduzindo-se quando a apertamos. Assim, esta esponja originalmente usada como proteção de componentes pode ser aproveitada num projeto interessante como o que descrevemos neste artigo.

Com base num único circuito integrado fácil de obter descrevemos então um alarme que vai tocar emitindo um bip-bip quando o sensor for pressionado por qualquer motivo.

Diversas são as aplicações práticas possíveis para este alarme como, por exemplo:

* Montando o sensor junto à parede num fundo de garagem, ele vai avisar o proprietário do carro quando ele encostar no sensor, evitando que ele venha bater na parede.

Na figura 2 mostramos como isso pode ser feito com um sistema sensor improvisado bastante simples.

Sensor de pressão no fundo da garagem.

* Sob um capacho de entrada numa loja, ele pode ser usado para anunciar a entrada de um cliente, detectando seu peso.

* Numa caixa de entregas, ele vai disparar o alarme quando um objeto mais pesado for colocado na plataforma sob a qual é posicionado o sensor.

FUNCIONAMENTO

São empregadas as quatro portas NAND disparadoras disponíveis num circuito integrado CMOS 4093 que, pela sua versatilidade tem sido usado numa grande quantidade de projetos publicados neste site.

A primeira porta funciona como um inversor e tem na sua entrada um divisor de tensão formado por um potenciômetro (ou trimpot) de ajuste e o sensor X1.

No ajuste, o sensor tem uma resistência mais alta, e P1 é colocado numa posição em que as entradas do 4093 interpretem a tensão como nível alto. Isso corresponde a mais ou menos 2/3 da tensão de alimentação.

Quando o sensor é pressionado, sua resistência diminui e consequentemente a tensão na entrada da porta inversora que então passa a interpretá-lo como nível lógico baixo.

O resultado disso é uma inversão do nível do sinal de saída desta primeira porta que passa de baixo para alto.

Ora, com o nível baixo, as duas portas seguintes que funcionam como osciladores, estavam inibidas. Com a ida ao nível alto, estas portas são habilitadas e elas entram em oscilação em frequências determinadas pelos componentes associados.

Assim, a primeira porta osciladora produz um sinal de frequência muito baixa (cadência) determinada por R1 e C2, enquanto que a segunda porta produz um sinal de áudio, determinado por R2 e C3.

Os dois sinais são combinados na última porta de modo a se obter um tom intermitente que é obtido num pequeno transdutor cerâmico de bom rendimento.

Se o leitor desejar um volume muito maior pode usar uma etapa amplificadora.

Observe que, como no nível baixo da porta inversora, as osciladoras são inibidas, mas mantém suas saídas no nível alto, o que leva à última porta a ter nível baixo nesta condição em sua saída, o transistor usado na etapa de potência deve ser NPN. Caso contrário haveria uma elevada corrente de repouso que causaria sua queima.

Para utilização com maior volume, com transistores na saída será preciso usar fonte de alimentação.

O circuito pode ser alimentado com tensões entre 3 e 12 V e seu consumo em repouso é da ordem de 0,5 mA apenas.

MONTAGEM

Na figura 3 mostramos o diagrama completo do detector de pressão.

Diagrama do detector de pressão.

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

Placa de circuito impresso do detector.

O sensor é feito a partir de um pedaço de esponja condutora colocado entre duas plaquinhas de circuito impresso virgem, conforme mostra a figura 5.

Montagem do sensor

As plaquinhas podem ser mantidas juntas à esponja num sanduíche por meio de um pequeno elástico, mas este elástico não deve exercer muita pressão.

O capacitor C1 do circuito evita que roncos captados pelo cabo do sensor disparem o circuito, mas se o sensor ficar muito longe do circuito será necessário usar um cabo blindado.

Os resistores são todos de 1/8W ou maiores e os capacitores tanto podem ser cerâmicos como de poliéster. O capacitor C4 entretanto, é um eletrolítico com uma tensão de trabalho um pouco maior do que a usada na alimentação.

O transdutor é do tipo cerâmico ou até mesmo uma cápsula de microfone de cristal ou cerâmico ou ainda um tweeter piezoelétrico sem o transformador interno.

Não deve ser usado diretamente um alto-falante, pois sua baixa impedância sobrecarrega o circuito integrado.

Para alterar a cadência mude de valor R1 e para alterar o tom o componente a ser mudado é R2.

AJUSTE E USO

Para ajustar o aparelho, basta ligar a alimentação e atuar sobre P1 até chegar ao limiar do disparo. Depois, apertando o sensor deve haver o disparo.

Retoque o ajuste de P1 de modo a obter o acionamento com a pressão desejada.

Para instalar o aparelho tenha em mente que o sensor não pode receber umidade. Se for colocado em local em que isso pode ocorre, uma solução é fechá-lo num saquinho plástico.

Certifique-se que ao ser pressionado o sensor não sai de sua posição.

É importante também que tão logo cesse a pressão no disparo, que o sensor tenha possibilidade de voltar à posição normal, pois pelo contrário o alarme vai se manter disparado.