Elo de proteção por área (ART954)

Descrevemos um sistema de alarme que instalado numa caixa ou em qualquer objeto é disparado quando ele sai de uma região determinada. Instalado em objetos de uma loja ele dispara quando o objeto sair do raio de demonstração. O circuito é bastante simples pois não se baseia em sinais de radio e pode servir para proteger diversos objetos ao mesmo tempo.

O projeto que apresentamos consiste num transmissor por elo indutivo que mantém todos os receptores dentro de seu raio de ação inibidos quando em funcionamento. Quando qualquer dos receptores sai do seu raio de ação um alarme é disparado.

Uma idéia interessante consiste na montagem de unidades portáteis que sejam fixadas na cintura de crianças que devam brincar num determinado local. Quando qualquer criança tentar deixar o local o alarme toca, possibilitando assim uma vigilância muito mais eficiente, conforme mostra a figura 1.

Saindo da área de proteção o circuito dispara.

 Montado em objetos de uma loja ele dispara o alarme se algum destes objetos sair do local em que devem ficar, dificultando assim seu roubo.

Podemos dizer que se trata de um "pager ao contrário" já que ele não encontra as pessoas mas sim dispara quando elas se perdem de seu alcance.

O transmissor é alimentado pela rede de energia podendo ficar permanentemente ligado, e tem um alcance de alguns metros em torno da bobina emissora. Dependendo do modo como essa bobina seja instalada pode-se ter uma cobertura de uma área de dezenas de metros quadrados.

O receptor (ou receptores) é alimentado por pilhas comuns e têm um consumo muito baixo, podendo ficar ligados durante horas. Com a retirada do LED o consumo diminui ainda mais.

O sinal de áudio produzido tem um excelente volume chamando a atenção das pessoas com facilidade.

Características:

a) Transmissor

* Tensão de alimentação: 110 V (127) ou 220 V

* Potência: 3 a 10 W

* Alcance: 3 a 10 metros

* Frequência: 1 kHz a 5 kHz (ajustável)

b) Receptor:

* Tipo de sintonia: PLL

* Tensão de alimentação: 6 V

* Consumo em repouso: 5 a 10 mA (tip)

COMO FUNCIONA

Na figura 2 temos um diagrama de blocos que representa este projeto e a partir do qual daremos as nossas explicações.

Diagrama de blocos do sistema.

 O primeiro bloco representa o transmissor que tem por base um astável com o circuito integrado 555 que é a configuração mais econômica e eficiente para este tipo de aplicação.

Os resistores R1 e R2 juntamente com C1 determinam a frequência de operação que deve ficar entre 2 e 5 kHz tipicamente. A relação de valores dos resisto5res determina também o ciclo ativo. Com um ciclo ativo pequeno produzimos pulsos negativos de curta duração que, aplicados a um transistor PNP fazem com que a bobina seja energizada com pulsos de grande intensidade e curta duração. O ciclo ativo pequeno faz com que a potência instantânea na bobina seja muito alta em relação a potência média exigida da fonte.

A "antena" do transmissor é uma bobina formada por algumas voltas de fio comum que deve ser colocada no local de funcionamento do aparelho.

Para uma loja ou um local de brincadeiras, pode-se colocar esta bobina por baixo do tapete ou mesmo no teto, conforme mostra a figura 2.

O campo de pequena intensidade e frequência média (que é totalmente inofensivo) cobre então uma boa região em torno da bobina conforme mostra a mesma figura.

Este transmissor é alimentado por uma fonte simples sem regulagem, já que ela não é necessária.

b) Receptor

A "antena" do receptor é uma bobina captadora formada por muitas espiras de fio esmaltado fino. Um bastão de ferrite pode ser usado como núcleo para aumentar sua sensibilidade.

Os sinais captados por este bobina são levados a uma etapa pré-amplificadora de baixa impedância de entrada com um transistor (Q1) na configuração de base comum. Esta etapa é o primeiro bloco do receptor.

Os sinais amplificados são aplicados à entrada de um filtro PLL com o circuito integrado 567 que consiste no segundo bloco do receptor.

A sintonia do circuito para a frequência do transmissor é feita através de P1.

Quando o circuito está recebendo o sinal do transmissor ele se mantém atracado e com isso a saída (pino 8) do PLL vai ao nível baixo mantendo aceso o LED e o transistor Q2 no corte.

No entanto, quando este circuito não reconhece o sinal de entrada ou perde o sinal de entrada pela saída do receptor do alcance do transmissor, a saída se vai ao nível alto e com isso o LED apagada e o transistor Q2 conduz.

Com a condução do transistor o terceiro bloco do receptor entra em ação que é o circuito de alarme. Trata-se de um oscilador de áudio simples cuja frequência de operação é ajustada em P1.

O som emitido tem sua frequência determinada também por C6 que pode ser alterado. Temos então a reprodução do sinal pelo alto-falante.

MONTAGEM

Começamos por dar o circuito completo do transmissor na figura 3.

Diagrama do transmissor.

 A placa de circuito impresso do transmissor é mostrada na figura 4.

Sugestão de placa.

 O transistor de potência deve ser dotado de um radiador de calor. O resistor R4 pode ter valores entre 2,2 Ω e 10 Ω, conforme a potência necessária para excitar bem a bobina.

Equivalentes de maior corrente do transistor podem ser usados. A bobina será conectada ao transmissor em dois bornes ou ainda através de cabo que pode ser longo. Esta bobina terá de 3 a 10 voltas de fio cobrindo a superfície que deve ser protegida.

Na figura 5 temos o diagrama do receptor.

Diagrama do receptor.

 A placa de circuito impresso para o receptor é mostrada na figura 6.

Sugestão da placa do receptor.

 A bobina L1 pode ser o enrolamento primário de um transformador de força pequeno desmontado, um relé sensível desmontado ou ainda uma campainha residencial desmontada. Desmontamos estes elementos para retirar seu núcleo e colocar um pequeno bastão de ferrite que serve de antena, conforme mostra a figura 7.

Usando uma bobina de relé ou campainha no receptor.

 Veja que o posicionamento desta bobina deve ser tal que ela fique alinhada com a bobina do transmissor de modo a se obter máximo de sensibilidade.

O LED é opcional já que ele permanece aceso consumindo energia quando o aparelho está sintonizado. No entanto, é interessante ter o LED para ajustes utilizando-se para esta finalidade uma chavinha que será acionada somente quando esta operação for feita.

O alto-falante é pequeno, de acordo com a caixa ou objeto em que o sistema vai ser instalado. Um alto-falante de 5 cm funciona bem para as aplicações portáteis.

Os transistores admitem equivalentes e a alimentação é feita por 4 pilhas pequenas.

AJUSTES E USO

Para ajustar o aparelho ligue a bobina ao transmissor e alimente-o. Ligando um alto-falante em série com a bobina é possível verificar se ele está funcionando. Deve haver a emissão de um potente som agudo.

A seguir, alimente o receptor e coloque-o nas proximidades da bobina do transmissor (uma distância de 2 a 3 metros) dentro de seu raio de ação. Ao alimentar o receptor o oscilador deve entrar em ação emitindo um forte apito que você vai ajustar em P2.

Depois, vá atuando sobre P1 até que o LED acenda indicando a sintonia. O oscilador que estava funcionando deve parar.

Saindo com o receptor do raio de ação do transmissor o circuito dispara com o toque do alarme.

Retoque a sintonia em P1 de modo a obter o máximo de alcance. Se ainda assim o alcance for insuficiente altere o valor de R3 que pode ficar entre 100 Ω e 1 k Ω.

Outra possibilidade de se aumentar o alcance consiste em diminuir o valor de R4 até um mínimo de 2,2 Ω e finalmente alterar sua frequência de operação alterando R1. este componente pode ficar entre 4,7 k Ω e 47 k Ω.

Uma sensibilidade muito pequena também pode ser devida a uma bobina captadora com poucas espiras. Tente outro tipo de bobina se com todas estas modificações o alcance ainda for insatisfatório.

Para usar o aparelho ajuste a unidade (ou diversas delas) na frequência do transmissor. Instale a bobina no local e mantenha o aparelho ligado dentro do raio de ação. A saída de qualquer um deles do raio de ação vai provocar o disparo do alarme.