Juntamente com o distanciamento social e as máscaras, a outra coisa importante que a era pós-COVID-19 obrigou o mundo a implementar é ficar sem contato. Isso está sendo recomendado para muitos dispositivos públicos, como portas, desinfetantes para as mãos, botões, interruptores, etc., a fim de restringir a propagação de vírus que podem ser causados pelo toque físico de botões e maçanetas.
O artigo faz um esforço para apoiar o conceito touchless ou touch-free para portas, atualizando o sistema de porta em sistema de porta eletrônica, que pode responder a uma presença humana e realizar as operações de abertura e fechamento exclusivamente sem a necessidade de puxar manualmente ou empurrando a porta.
Descrição do circuito
O circuito da porta sem toque baseado em uma detecção humana PIR é mostrado na figura acima.
Vamos aprender o seu funcionamento com a ajuda dos seguintes pontos:
O design funciona usando os seguintes componentes principais:
- Sensor PIR
- Relés DPDT/SPDT
- IC 4093
- Interruptores de Reed Magnéticos
Montagem PIR: O dispositivo em forma de cúpula branca do lado esquerdo, montado em um PCB verde é o Passive Infra Red ou o módulo PIR. O módulo detecta o mapa de calor infravermelho que emana de um corpo humano e os converte em um potencial positivo em seu terminal de saída.
Como pode ser visto o módulo tem 3 pinagens viz Vcc ou o pino de alimentação positivo, o OUT que produz o potencial de saída em resposta a uma presença humana dentro de sua faixa de detecção, e a pinagem Vss que é o terra ou o pino de alimentação negativo do dispositivo.
Na figura acima as 3 pinagens do PIR são soldadas diretamente com um resistor limitador de corrente de 1k e um transistor amplificador.
O 1k fornece uma compatibilidade rápida e confiável para o PIR com a alimentação de 12 V, pois é fundamentalmente um dispositivo de 5 V, e a conexão direta de 12 V pode causar danos permanentes ao dispositivo. O transistor funciona como um amplificador que converte a saída de baixa corrente e baixa tensão do PIR para um nível adequadamente mais alto para operar um relé.
A montagem direta das peças mencionadas nos pinos do PIR garante um funcionamento garantido e confiável do PIR sem a necessidade de qualquer PCB especial ou elementos estabilizadores.
Funcionamento do relé: O relé conectado ao transistor PIR liga quando o PIR detecta um humano e desliga quando um humano se afasta de seu alcance de detecção. Este relé é do tipo DPDT que possui dois conjuntos de contatos N/O e N/C.
Esses contatos são conectados a um motor de potência para permitir uma rotação para frente e para trás em resposta à ativação e desativação do relé DPDT.
Há também um segundo outro relé que é do tipo SPDT, ou seja, com um único conjunto de contatos N/O, N/C. Este relé fornece a alimentação positiva para os contatos do relé DPDT e o motor, de modo que esta alimentação é cortada sempre que o motor puxa a porta em ambas as extremidades dos limites de abertura/fechamento.
Portas NAND: O circuito usa 4 portas NAND do IC 4093, que controlam o relé SPDT para a necessária desativação do motor assim que a porta é rolada nas extremidades de seu deslocamento.
Relé de palheta: Dois interruptores de reed reed são usados neste circuito controlador de porta PIR automático sem toque. Os interruptores reed fornecem os sinais elétricos necessários para as portas NAND para garantir que o motor seja desligado quando a porta for puxada além de seus limites.
Circuito funcionando em detalhes
A polaridade dos fios do motor é conectada com o relé DPDT de tal forma que os contatos N/C ou normalmente fechados permitem o fechamento da porta, e os contatos N/O ou normalmente abertos permitem a abertura da porta.
Vamos supor que a porta sem toque esteja em uma posição completamente fechada e nenhum ser humano presente dentro do alcance de detecção do PIR.
Nesta posição, o relé DPDT está no estado desativado com seus contatos apoiados em seus pontos N/C.
Além disso, o interruptor reed S1 está posicionado externamente de forma adequada, de modo que, quando a porta se fecha, ele se alinha com um ímã instalado na borda da porta.
Da mesma forma, o reed switch S2 é posicionado para responder com outro ímã associado à porta, quando a porta estiver na posição aberta.
Assim, S1 agora estando próximo do ímã da porta, está na condição fechada e condutora.
Além disso, como o PIR está desligado, o transistor 8050 também está desligado, fazendo com que a entrada da porta A1 seja alta.
Como as portas NAND são conectadas como inversores, a saída de A3 nesta situação fica baixa ou 0 V.
Este 0 V faz com que o BC557 ligue e aplique uma alimentação positiva via S1 nas duas entradas da porta A4.
A porta A4 como resultado fica baixa, ou 0 V mantendo o BC547 e o relé associado desligados. Isso corta a alimentação do relé DPDT e o motor da porta fica desativado.
Todo o sistema agora espera em uma posição de espera.
Agora, suponha que um humano se aproxime da porta e entre no alcance do PIR. O PIR liga, ativando o relé DPT na posição N/O.
A ativação do PIR também faz com que um sinal baixo apareça na entrada da porta A1, que por sua vez faz com que a saída de A3 fique alta.
Esta ação DESLIGA o BC557, fazendo com que a entrada de A4 fique 0 e 1 lógica em suas entradas, o que torna sua saída alta e ativa o BC547 e o relé SPDT associado.
O SPDT agora fornece a alimentação necessária ao DPDT e ao motor.
O motor é ativado rapidamente e começa a rolar a porta na posição aberta.
Uma vez que a porta está totalmente aberta, a palheta S2 é ativada, fazendo com que uma lógica 1 apareça na respectiva entrada de A4. A outra entrada já sendo alta ou 1, a saída de A4 fica baixa, fazendo com que o BC547 e o SPDT desliguem.
A alimentação é cortada imediatamente e o motor para.
A pessoa agora entra pela porta e avança para fora do alcance do PIR.
O PIR desliga-se agora, comutando o DPDT para os contactos N/C que deveriam inverter o funcionamento do motor. Isso também causa um alto na entrada A1 e um baixo na saída de A3. Isso faz com que as entradas de A4 obtenham lógica 0 e 0 respectivamente, tornando sua saída alta e ligando o BC547 e o relé SPDT.
O SPDT inicia a alimentação do DPDT e do motor para que o motor comece a puxar a porta para a posição fechada.
Aqui, o S2 abre causando um baixo na respectiva entrada de A4, mas isso não afeta o A4, pois um 0 e 1 ainda mantém a saída A4 alta.
Finalmente, quando a porta atinge a posição fechada, o relé de palheta S1 conduz, e todo o sistema para e fica em estado de espera.
Operação de portão deslizante automático sem toque
O conceito de porta sem toque da explicação acima também pode ser aplicado efetivamente para a implementação de um sistema de portão deslizante automático sem toque.
O mecanismo para o sistema de portão pode ser visualizado na figura acima.
O portão é desliza com a ajuda de um par de rodas.
Uma roda é montada na extremidade dianteira do portão que suporta o portão para rolar livremente sobre o trilho de metal.
A outra roda que está em forma de engrenagem é encaixada no eixo do motor de forma que seus dentes se acoplem com os dentes da engrenagem horizontal instalada na parte inferior do portão.
Agora, à medida que o motor funciona, a roda dentada morde os dentes da engrenagem horizontal e força o conjunto do portão a rolar na direção determinada pelo movimento no sentido horário ou anti-horário da roda dentada do motor.
Atualizando uma porta padrão em uma porta sem toque
Para converter um sistema de porta comum ou padrão em uma versão sem toque, o seguinte mecanismo simples de puxar-empurrar com motor pode ser empregado.
Aqui, podemos ver um eixo unido no meio e nas extremidades através de dobradiças separadas, o que permite que o eixo seja flexível e dobre nos ângulos necessários para permitir o puxar ou empurrar da porta em resposta à rotação do disco do motor .
Os ímãs e os relés de palheta são montados no disco do motor, de modo que os respectivos ímãs e os interruptores de palheta se alinhem durante a abertura e o fechamento da porta nos ângulos pré-determinados.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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