Este projeto de circuito detector de movimento ultrassônico capta o movimento de qualquer objeto, incluindo seres humanos, a uma distância de 4 a 7 metros. Assim que o movimento é detectado, a saída do circuito acende um LED vermelho indicando a presença de um obstáculo ou de um intruso.
No entanto, usando estágios de circuitos suplementares conectados à saída do circuito detector, o dispositivo pode ser projetado para acender lâmpadas, alarmes, acionar um dispositivo de gravação ou talvez entrar em contato com a polícia. Além disso, o circuito pode ser projetado para reproduzir uma mensagem sempre que uma pessoa ou um intruso for detectado se movendo em seu alcance de detecção.
O diagrama de circuito do Detector de Movimento Ultrassônico pode ser visto na figura a seguir.
Uma bateria PP3 de 9 V, B1, fornece energia elétrica instantaneamente para alguns estágios do circuito. A bateria também pode ser vista acoplada a um regulador 78L05, IC3, que fornece uma alimentação de 5 V DC para vários outros estágios do circuito.
O Transmissor
O estágio do transmissor é essencialmente um oscilador de relaxamento controlado por cristal desenvolvido usando um inversor 4049 CMOS HEX, IC2. Uma das porções do IC 4049, IC2c, juntamente com os resistores R21 e R22, e os capacitores C11 e C12, “golpeiam” o cristal de 40 kHz para forçá-lo a um estado oscilante contínuo.
O restante das seções do IC 4049 se comporta como buffers lineares para operar um dispositivo transdutor ultrassônico de 40 kHz, BZ2.
O receptor
O estágio do receptor consiste em 4 seções acopladas AC, cada uma construída usando um dos quatro amplificadores operacionais do IC LM324. No 1º estágio, a tensão de entrada criada em torno de R1 e R2 é modulada através de um transdutor receptor ultrassônico de 40 kHz, BZ1, e o sinal modulado é posteriormente enviado para o IC1a, onde a frequência é amplificada.
O transdutor receptor capta qualquer tipo de frequência refletida gerada pelo transdutor transmissor, BZ2.
Caso não haja movimento, a forma de onda do sinal de envelope resultante é simplesmente produzida na forma de uma linha reta.
O diodo D1 e o resistor R8 funcionam como um detector de pico negativo para extrair o sinal de envelope.
O segundo estágio é configurado em torno do IC1b, que amplifica novamente o sinal extraído. A constante de tempo IC1b é bastante lenta, o que garante que o sinal do envelope possa ser facilmente rastreado.
A saída gerada a partir do segundo estágio é um nível de tensão que determina a força do envelope. Na presença de um movimento na frente dos transdutores, o envelope reflete o sinal através de um feixe positivo ou negativo.
Amplificador Diferencial (Detetor de Janela)
Na entrada do terceiro estágio podemos encontrar um amplificador diferencial configurado em torno do IC1c e usando um par de diodos, D2 e D3. Este estágio capta cada um desses pulsos positivos e negativos.
Na ausência de movimento na frente dos sensores ultrassônicos, o potencial do pino 7 do IC1b é 50% da tensão de alimentação, o que impede que os diodos D2 ou D3 conduzam.
Como resultado, o potencial do pino 8 do IC1c permanece baixo. Caso a intensidade do sinal aumente acima de +0,7 volt (tensão de ruptura de um diodo de silício), faz com que o diodo D3 fique polarizado diretamente e conduza, permitindo que o pino 8 do ICc fique alto.
Se o sinal de movimento refletido cair abaixo de -0,7 volt, D2 fica polarizado diretamente e começa a conduzir, o que, por sua vez, resulta na saída alta. Assim, a configuração funciona como um detector de janela. Ele detecta os níveis de tensão dos sinais refletidos movendo-se abaixo ou acima de uma faixa especificada.
O flip-flop monoestável
O 4º estágio deste circuito detector de movimento ultrassônico é estruturado em torno do IC1d. Este estágio é configurado como um flip-flop monoestável. Esta seção do circuito converte qualquer sinal que entra através do filtro em um pulso, que é grande o suficiente para acionar o transistor LIGADO Q1.
Assim que o BJT Q1 é ativado, o LED1 acende e também gera uma tensão de saída que pode ser usada para operar um estágio de relé conectado ou algum outro dispositivo de alarme conectado ao coletor de Q1.
O atraso de tempo fornecido por este flip-flop monoestável IC1d é de aproximadamente meio segundo que é determinado pelo capacitor C8 e pelo resistor R18. O papel do diodo D4 é separar as constantes de tempo de carga/descarga. Isso permite que o circuito seja ativado instantaneamente assim que um movimento é detectado na frente dos transdutores ultrassônicos e, adicionalmente, garante um atraso de cerca de 1/2 segundo para a ação de reinicialização.
Cerca de 40 kHz Transdutores Ultrassônicos
No primeiro diagrama do detector de movimento ultrassônico, podemos ver dois transdutores com os símbolos BZ1 e BZ2. Ambos são transdutores ultrassônicos do tipo 40 kHz.
BZ1 é o transdutor do receptor, enquanto o BZ2 é o transdutor do transmissor.
Você deve certificar-se de que os dois transdutores são combinados corretamente e, portanto, comprá-los apenas como unidades emparelhadas. Um par de transdutores de 40 kHz transmissor/receptor combinado terá as respectivas iniciais impressas na parte de trás de seus corpos, conforme mostrado na imagem a seguir.
O dispositivo transmissor terá o sufixo T impresso na parte de trás, enquanto a unidade receptora terá o sufixo R impresso no lado da pinagem do corpo.
Como configurar
Ligue o circuito detector de movimento ultrassônico de preferência através de um adaptador de fonte de alimentação regulado DC fixo. Instale o circuito dentro de uma sala silenciosa e sem nada se movendo na frente dos sensores BZ1/BZ2.
Mesmo o ar quente arrastado ou o vento soprando, ou surpreendentemente, alguém conversando alto pode ativar o detector de movimento, se o ajuste de sensibilidade for fixado no seu limite máximo. Depois de alimentar o circuito, deixe o dispositivo descansar por no mínimo 20 segundos para garantir que todo o circuito se acalme eletricamente.
Ajuste o potenciômetro do aparador de 1M para aproximadamente 4 k ohms através de sua visão (simplificando, suponha que o potenciômetro seja composto de configurações de zero a dez, então agora imagine defini-lo na marca quatro).
No ajuste para baixo de cerca de 3 k ohms, o circuito provavelmente ficará muito sensível e poderá se auto-disparar. Você pode ter que passar por algumas experiências para obter a configuração mais apropriada para seus requisitos específicos de detecção de movimento.
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FONTE
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