A Freescale (www.freescale.com) possui na sua linha de produtos um circuito integrado especialmente projetado para aplicações em alarmes, muito conhecido de nossos leitores, pois também é fornecido por outros fabricantes e utilizado em muitas marcas de alarmes comerciais. Trata-se do MC14600 que, pela sua utilidade merece ser analisado num artigo como o que apresentamos a seguir. Esse artigo é baseado na documentação da própria Freescale. (2007)
O circuito integrado MC14600 foi projetado especialmente para aplicações em alarme. Sua configuração interna permite a implementação de um sistema de alarme com um mínimo de componentes externos.
Sua configuração interna permite ainda o uso de diversos tipos de sensores como sensores de pressão, variação de temperatura, nível de líquidos, movimento e intrusão.
Na figura 1 temos o conceito básico que envolve a aplicação desse circuito integrado.
Conforme podemos ver, temos na entrada comparadores cujos limiares de disparo podem ser detectados e uma lógica que permite o acionamento de indicadores como LEDs, transdutores piezoelétricos e acionamentos de outros avisos de potência.
Destacamos ainda nesse circuito um indicador para o esgotamento da bateria, que é muito importante nesse tipo de aplicação. O diagrama de blocos interno do CI é apresentado na figura 2.
O limiar do alarme e a velocidade do oscilador são ajustado externamente, o que dota o sistema em que ele vai ser usado de grande flexibilidade.
Ajustes de Acionamento do Limiar do Alarme
O ponto de disparo do alarme (limiar do alarme) é fixado externamente para qualquer nível de tensão através de um simples divisor resistivo, conforme mostra a figura 3.
Por exemplo, para usar o alarme com um sensor que fornece em sua saída 1 V na condição de espera e 4,0 V na condição de disparo, basta fixar o circuito para ter um limiar, por exemplo, em 3 V. Para isso, utiliza-se um resistor de 2 M Ω em série com um de 1 M Ω, conforme exemplificamos na figura.
Levando em conta a impedância do circuito de entrada dessa etapa, o valor máximo de resistência que os dois resistores podem alcançar em conjunto é 10 M Ω.
Oscilador
A frequência do oscilador mestre do MC14600 é determinada pelos componentes Rbias e Cosc ligados aos pinos 7 e 12 respectivamente.
Esses dois componentes proporcionam a temporização para as várias funções executadas pelo CI. O oscilador afeta os períodos entre os pulsos do LED, sinal de alarme e amostragem, além dos pulsos de saída da sirene e consumo de energia.
Na configuração mais comum, o oscilador usa um resistor de 8,2 M Ω e um capacitor de 0,1 µF ligados aos pinos 7 e 12, conforme mostra o diagrama de blocos.
Essa configuração fornece um período de aproximadamente 1,65 s em standby e 41,67 ms em alarme. A tabela abaixo permite selecionar valores para outras aplicações.
| Rbias | Cosc | Periodo (sem alarme) | Período (alarme) |
| 5,5 M Ω | 0,01 µF | 93 ms | 2,3 ms |
| 8,2 M Ω | 0,01 µF | 142 ms | 3,4 ms |
| 10 M Ω | 0,01 µF | 172 ms | 3,9 ms |
| 5,6 M Ω | 0,1 µF | 1,4 s | 32 ms |
| 8,2 M Ω | 0,1 µF | 2,2 s | 50 ms |
| 10 M Ω | 0,1 µF | 2,7 s | 60 ms |
| 8,2 M Ω | 1,0 µF | 20,1 s | 456 ms |
Interface Para Transdutor Piezoelétrico
O MC14600 é dotado on-board de um driver para acionar um transdutor piezoelétrico de três terminais, conforme mostra a configuração da figura 4.
Observe nesse circuito a existência de um pino de realimentação (8). A finalidade desse pino é levar o transdutor a oscilar numa freqü6encia que seja próxima a sua freqüência de ressonância quando então ele apresentar maior rendimento.
Na tabela dada a seguir damos os valores dos componentes desse circuito para um transdutor de 3,4 kHz com tolerância de 0,4 kHz.
| R1 | R2 | C1 | Freqüência |
| 1,5 M Ω | 200 k Ω | 1,5 nF | 3,33 kHz |
| 820 k Ω | 200 k Ω | 1,5 nF | 3,33 KHz |
| 1,5 M Ω | 120 k Ω | 2,2 nF | 3,79 kHz |
| 1,5 M Ω | 100 k Ω | 2,2 nF | 4,55 kHz |
Ajustes do Disparo Para Bateria Fraca
O circuito interno do CI tem uma referência interna com valor típico para uma tensão de 6 V. Nele um resistor interno fornece uma tensão de 80% de Vdd para ser comparada aos 6 V da tensão de referência de 6V, conforme mostra a figura 5.
Isso significa uma condição de bateria fraca se a tensão Vdd cair opara aproximadamente 7,5 V. Essa porcentagem da tensão da bateria pode ser alterada adicionando um resistor externo no pino 3.
Esse resistor, se ligado entre o pino 3 e Vdd vai baixar a porcentagem de acionamento, enquanto que se ligado entre o pino 3 e GND vai diminuir a porcentagem do acionamento.
Trava do Alarme
Existem aplicações em que o evento que dispara o alarme não deve ter retardos, comom no caso de alarmes de incêndio. No entanto, devem também ocorrer aplicações em que existe tanto retardo como uma trava.
O tempo de disparo pode ser implementado utilizando-se o conceito de histerese, para alterar o nível de disparo do sensor e então manter assim o circuito por um tempo na condição de disparo.
É muito simples fazer essa programação que exige apenas um resistor (R3) conectado ao pino 1 e ligado em série como o divisor de programação do limiar de disparo, R1 e R2 ligado ao pino 13, conforme mostra a figura 6.
Durante uma condição de não disparo, o pino 1 está no nível alto, o que faz a tensão limiar de disparo do divisor ver esse componente (R3) como se ele estivesse desconectado. Quando ocorre uma condição de disparo, o pino 1 vai ao nível alto, mudando assim a tensão limiar do comparador.
Essa tensão vai cair num nível abaixo da tensão de standby mantendo assim o alarme disparado, mesmo que o sensor volte a condição de não disparo.
Entradas de Detecção
A elevada impedância de entrada do MC14600 é um recurso que torna o dispositivo muito versátil quando a ligação de sistemas externos e fontes de sinais externos. Tudo que se necessita é de um dispositivo ou circuito que gere a tensão necessária ao disparo.
Uma configuração muito simples, pode ser elaborada com um termistor para disparar o circuito com a elevação de temperatura. Um acelerômetro ou sensor de pressão pode ser usado diretamente com esse componente.
Na figura 7 temos um exemplo de uso de um acelerômetro MMA1201P da Freescale com esse circuito integrado para sensoriar batidas e vibrações, por exemplo, num alarme de quebra de vitrines ou semelhante.
Utiliza-se um circuito integrado adicional 7805 (Regulador de Tensão), para polarizar o sensor. Os picos de sinal gerados pelo sensor, de curta duração, disparam o alarme que se mantém ativado pelo tempo necessário para se obter a trava.
Uma outra aplicação é mostrada na figura 8 onde temos um detector de pressão que usa um sensor da série MPX5000.
Conclusão
O circuito integrado MC14600 da Freescale facilita o projeto de sistemas de alarme que utilizam sensores convencionais em diversos tipos de aplicação.
Suas características possibilitam uma redução considerável de componentes externos, obtendo-se um comportamento e desempenho de acordo com as necessidades da maioria das aplicações práticas, como pudemos ver nesse artigo.
Nele, focalizamos as características desse componente, dando indicações sobre seu uso básico e os valores dos componentes que permitem a utilização dos mais diversos tipos de sensores. Mais informações podem ser obtidas no próprio site do fabricante, indicado no início do artigo.
