Este artigo, bastante atual, usa componentes comuns de fácil obtenção e baixo custo, podendo ser montado com facilidade mesmo pelos iniciantes. Trata-se de um projeto ao mesmo tempo útil e didático, podendo ser adotado em cursos técnicos e de iniciação. Na revisão de 2012 temos apenas a acrescentar que diversos artigos deste tipo podem ser encontrados no nosso site.
Os circuitos que acionam um relé quando alguém toca num sensor podem ter uma grande quantidade de aplicações práticas. O circuito que sugerimos tem como aplicação básica sistemas de alarme e segurança, mas pode ser facilmente adaptado para outros tipos de uso, como ficará claro durante a descrição do projeto. O circuito tem uma trava que mantém um relé acionado mesmo depois do toque no sensor ter desaparecido e é muito sensível.
Descrevemos um sensível circuito de toque que dispara pelo simples encostar do dedo ou de qualquer parte do corpo num sensor.
A corrente que circula pelo sensor é tão pequeno que não causa sensação alguma em quem o toca mas mesmo assim suficiente para ativar o circuito que atua sobre um relé.
Podemos utilizar este aparelho em diversas aplicações interessantes como:
* Alarme de toque, protegendo objetos que, ao serem tocados, provocam o disparo de um sistema de aviso local ou remoto.
* Controle por toque para podermos ligar um aparelho distante simplesmente encostando o dedo no sensor.
* Alarme de chuva, enchente, vazamentos ou nível de água disparando um sistema de aviso quando água atingir o sensor.
A alimentação do circuito pode ser feita a partir de pilhas comuns, bateria ou uma fonte de alimentação e o consumo na condição de espera, sendo muito baixo, permite que ele fique permanentemente ligado sem que as pilhas se esgotem rapidamente.
O circuito tem ainda um controle de sensibilidade através do qual é possível ajustá-lo para proteger objetos de diversos tamanhos e sensores ligados por fios de diferentes comprimentos.
A carga controlada depende da capacidade dos contactos do relé.
Características:
* Tensão de alimentação: 9 volts
* Corrente na condição de espera: menor que 1 mA
* Carga máxima: depende do relé
* Corrente no sensor: inferior a 1 uA
* Tipo de operação: com trava
COMO FUNCIONA
O componente principal deste circuito é um SCR ou diodo controlado de silício que tem como carga de anodo (A) um relé.
Este componente funciona como uma chave que é disparada quando aplicamos um pulso no seu eletrodo de comporta ou gate (G), conforme mostra a figura 1.
Na comporta do SCR temos um transistor que também funciona como chave e sua finalidade é amplificar o sinal do sensor, aumentando assim a sensibilidade do circuito.
Quando não circula corrente alguma pela base do transistor também não circula corrente pelo seu emissor.
Como o emissor está ligado à comporta do SCR ele se mantém sem disparar (não conduz).
No entanto, se houver a circulação de uma corrente, por pequena que seja, entre os pontos X e Y do circuito, quando tocamos ao mesmo tempo nestes pontos, a pequena corrente que circula pela base do transistor é amplificada e aparece com muito maior intensidade no seu emissor.
Do emissor, esta corrente circula pela comporta do SCR provocando seu disparo.
Veja que é preciso que a corrente circule entre X e Y para que ocorra o disparo.
Se quisermos operar o circuito apenas tocando no ponto X, devemos ligar Y à terra de modo a haver um percurso para a corrente, passando pelo corpo da pessoa que toca no sensor X, conforme mostra a figura 2.
Um fio ligado a X e preso a qualquer objeto de metal em contacto com o solo garante esta percurso para a corrente.
O potenciômetro P1 ligado à base do transistor deriva a corrente de disparo e por isso serve como controle de sensibilidade para o circuito.
Veja que no SCR temos uma queda de tensão de aproximadamente 2 volts quando ele dispara.
Assim, se alimentarmos o circuito com 9 volts, sobram 7 volts para o disparo do relé.
Se usarmos um relé de 6 volts seu funcionamento será normal, pois os tipos comuns de relés especificados para 6 volts funcionam normalmente numa faixa de 5 a 7 volts.
Como o SCR permanece em condução depois de disparado, mesmo que a corrente deixe de circular pelo sensor, para desativar o circuito existem duas alternativas:
a) Desligar por um instante a alimentação atuando sobre S1.
b) Curto-circuitar o anodo com o catodo do SCR por um instante o que pode ser conseguido pressionando s2.
MONTAGEM
Na figura 3 temos o diagrama completo do alarme.
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso ‚ mostrada na figura 4.
Qualquer relé sensível de 6 volts pode ser usado.
Os tipos de até 100 mA de corrente de bobina são os ideais para esta aplicação.
O SCR não precisa de radiador de calor e pode ser de qualquer sufixo.
A alimentação pode ser feita tanto por uma bateria de 9 volts, 6 pilhas pequenas como também uma fonte de alimentação comum.
Veja, entretanto que a alimentação por bateria de 9 V não é recomendada a não ser que o relé usado seja de baixo consumo (20 mA ou menos) pois, caso contrário, em caso de disparo podem ocorrer problemas de esgotamento rápido.
De fato, a bateria iria se esgotar rapidamente alimentando o relé que logo desligaria a carga.
O diodo D1 admite equivalentes e os resistores são de 1/8 W ou maiores.
O transistores admitem equivalentes e as demais especificações dos componentes são dadas na relação de material.
O capacitor C1 é opcional devendo ser usado se o cabo de conexão ao sensor for muito longo ou ainda houver tendência para o disparo errático.
Este capacitor filtra componentes de alta freqüência que podem estar sendo captadas e detectadas pelo transistor gerando assim uma corrente de disparo.
Para a ligação dos sensores podemos usar uma ponte de terminais com parafusos.
Os sensores podem ser de dois tipos, conforme mostra a figura 5.
No primeiro caso temos duas chapinhas de metal ou parafusos que devem ser tocadas ao mesmo tempo para se obter o disparo.
No segundo caso temos um sensor único devendo o outro terminal da ponte ser ligado à terra.
O fio de ligação ao sensor não pode ser muito longo para não atuar como antena e captar sinais que possam provocar o disparo errático do circuito.
Se for necessária uma conexão longa ela deve ser feita com cabo blindado, ficando a malha ligada ao ponto Z do circuito.
PROVA E USO
Ligue a alimentação em S1 e coloque P1 na posição de máxima resistência (maior sensibilidade).
Tocando nos pontos X e Y ao mesmo tempo deve haver o disparo do relé.
Este disparo pode ser facilmente percebido pelo estalo que ele produz.
Para rearmar o circuito desligue por um instante S1 ou então pressione s2.
Comprovado o funcionamento ligue o sensor e ajuste a sensibilidade para obter o disparo somente quando o sensor for tocado.
Durante o ajuste, cada vez que obtiver o disparo rearme o circuito.
Na figura 6 temos o modo de se fazer a conexão de uma carga externa para ligar um alarme ao se tocar nos sensores.
Para desligar uma carga devemos usar os contactos C e NF (normalmente fechados) que correspondem aos pontos A e B, ou ainda conforme o relé usado.
Se usar fonte de alimentação, ela obrigatoriamente deve ser do tipo que usa transformador para se garantir isolamento da rede de energia.
Fontes sem transformador nunca devem ser usadas neste tipo de projeto pois podem causar choques em quem tocar no sensor.
Semicondutores:
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
SCR - TIC106 ou equivalente - diodo controlado de silício
D1 - 1N4148 - diodo de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 100 k ? - marrom, preto, amarelo
R2 - 1 k ? - marrom, preto, vermelho
P1 - 1 M ? - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 47 pF - cerâmico
C2 - 100 µF/ 12 V - eletrolítico
Diversos:
K1 - relé de 6 V - ver texto
S1 - Interruptor simples
s2 - Interruptor de pressão NA
B1 - 9V - 6 pilhas ou fonte
Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou fonte, ponte de ligação para os sensores, botão para o potenciômetro, caixa para montagem, fios, solda, etc.
