Como funcionam os alarmes de carros

Como funcionam os alarmes de carros

Introdução

Os carros são alvo natural de ladrões: são valiosos, razoavelmente fáceis de serem revendidos e têm um sistema de partida embutido. Estatística de 2004  mostra que nos Estados Unidos, a cada 26 segundos, um veículo é roubado.

Com esta estatística alarmante, não é de se surpreender que milhões de pessoas tenham começado a investir em sistemas de alarmes. Hoje, muitos carros são equipados com sensores eletrônicos sofisticados, sirenes e sistemas de ativação remota. Esses carros acabaram se tornando uma espécie de fortaleza com rodas.

Neste artigo, vamos dar uma olhada em alarmes de carro modernos para descobrir o que eles fazem e como são feitos.

Um alarme de carro é basicamente um conjunto de sensores unidos a algum tipo de sirene. O alarme mais simples seria um interruptor na porta do motorista e seria conectado para que, se alguém abrisse a porta, a sirene começasse a tocar.

Os sistemas de alarme de carro mais modernos são muitos mais sofisticados do que isso. Eles são compostos por:

• uma série de sensores que podem incluir interruptores, sensores de pressão e detectores de movimentos;
• uma sirene, muitas vezes capaz de criar vários sons para que você possa escolher um personalizado para seu carro;
• um receptor de rádio para permitir controle sem fio a partir de um chaveiro;
• uma bateria auxiliar para que o alarme possa funcionar mesmo se a bateria principal for desconectada;
• uma unidade de controle que monitora tudo e soa o alarme.

O mais importante nos sistemas mais avançados é um pequeno computador ou cérebro. Ele é encarregado de fechar os interruptores que ativam dispositivos alarmantes - a buzina, os faróis ou uma sirene instalada - quando certos interruptores que acionam dispositivos de sensibilização são abertos ou fechados. Os sistemas de segurança diferenciam-se, principalmente, em como os sensores são usados e como os vários dispositivos são conectados ao cérebro.

O cérebro e os alarmes podem ser conectados à bateria principal do carro, mas eles normalmente têm uma fonte de energia reserva também. Ess fonte de energia entra em ação quando alguém corta a fonte de energia principal (pelo recorte dos fios da bateria, por exemplo). Uma vez que a redução de energia é uma indicação de um possível intruso, há um aviso para soar o alarme.

Sensores da porta
O elemento mais básico em um sistema de alarme de carro é o alarme da porta. Quando você abre o capô dianteiro, o porta-malas ou qualquer porta em um carro totalmente protegido, o sistema de alarme é ativado.

A maior parte dos sistemas de alarme de carro utilizam o mecanismo de comutação já incorporado nas portas. Em carros modernos, abrindo uma porta ou porta-malas, as luzes interiores se acendem. O comutador que faz este trabalho se parece com o mecanismo que controla a luz da sua geladeira. Quando a porta é fechada, ela pressiona um botão pequeno, ativado por uma mola ou alavanca, que abre o circuito. Quando a porta é aberta, a mola empurra o botão, fechando o circuito e enviando eletricidade às luzes interiores.

O que você tem que fazer para colocar sensores de porta para funcionar é acrescentar um novo elemento a este circuito pré-programado. Com os novos arames no lugar, ao abrir a porta (fechando o interruptor) é enviada uma corrente elétrica ao cérebro junto com as luzes interiores. Quando esta corrente flui, o cérebro aciona o alarme.

Como uma medida protetora, os sistemas de alarme modernos normalmente controlam a voltagem no circuito elétrico do carro inteiro. Se houver uma baixa na voltagem deste circuito, o cérebro "sabe" que alguém mexeu no sistema elétrico. Ligar uma luz (abrindo a porta), mexer em fios elétricos no capô ou retirar um trailer atado com uma conexão elétrica causaria baixa na voltagem.

Os sensores de porta são altamente eficazes, mas oferecem uma proteção limitada. Há outros modos de entrar no carro (quebra de uma janela, por exemplo) e os ladrões não precisam entrar no seu carro para roubá-lo (eles podem rebocá-lo).

Sensores de choque
Atualmente, só os sistemas de alarme mais baratos utilizam apenas sensores de porta. A maioria dos sistemas de alarme dependem de sensores de choque para deter ladrões.

A idéia de um sensor de choque é muito simples: se alguém bater, empurrar ou, de alguma maneira, mover o seu carro, o sensor envia um sinal que indica a intensidade do movimento. Dependendo da gravidade do choque, o cérebro transmite um som de buzina ou soa o alarme em seu tom natural.

Existem muitas maneiras diferentes para criar um sensor de choque. Um sensor simples é um contato metálico longo e flexível, posicionado acima de outro contato metálico. Você pode configurar facilmente esses contatos como um interruptor simples: quando você os toca em conjunto, uma corrente flui entre eles. Um transformador substancial fará com que o contato flexível balance para que ele toque o contato abaixo, concluindo o circuito resumidamente.

O problema com este design é que todos os choques ou vibrações fecham o circuito do mesmo modo. O cérebro não tem nenhum modo de medir a intensidade do transformador, o que resulta em muitos alarmes falsos. Os sensores mais avançados enviam informações diferentes dependendo de quão severo o choque é. O desenho abaixo, patenteado por Randall Woods em 2000, é um bom exemplo deste tipo de sensor.

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O sensor tem três elementos principais:

• um contato elétrico central em um alojamento de cilindro
• vários contatos elétricos menores no fundo do alojamento
• uma bola metálica que pode mover-se livremente no alojamento

Em qualquer posição de descanso, a bola metálica toca tanto o contato elétrico central como um dos contatos elétricos menores. Isso completa um circuito, enviando uma corrente elétrica ao cérebro. Cada um dos contatos menores é unido ao cérebro dessa forma, via circuitos separados.

Quando você move o sensor, batendo ou sacudindo, a bola rola no alojamento. Como ela rola de um dos contatos elétricos menores, ele interrompe a conexão entre aquele determinado contato e o contato central. Isso abre o interruptor, dizendo ao cérebro que a bola se moveu. Ao rolar, ela passa por cima de outros contatos, fechando cada circuito e os abrindo novamente, até finalmente parar.

Se o sensor sofrer um choque mais severo, a bola rola a uma distância maior,  passando por cima de mais contatos elétricos antes que pare. Quando isso acontece, o cérebro recebe pequenos curtos das correntes de todos os circuitos individuais. Baseado em quantos curtos ele recebe e quanto tempo duram, o cérebro pode determinar a gravidade do choque. Para turnos muito pequenos, onde a bola só rola de um contato ao seguinte, o cérebro pode não ativar o alarme. Para turnos ligeiramente maiores - de alguém que se choca com o carro, por exemplo - ele pode dar um sinal de aviso: uma buzinada e uma luz dos faróis. Quando a bola rola uma boa distância, o cérebro acende toda a sirene.

Em muitos sistemas de alarme modernos, os sensores de choque são os primeiros a captar o roubo, mas eles são normalmente ligados a outros dispositivos. Nas próximas páginas explicaremos outros tipos de sensores que informam quando algo está errado.

Mais sensores

Sensores da janela
Muitas vezes, ladrões que estão com pressa não se preocupam em abrir travas para entrar no carro: eles apenas quebram o vidro. Um sistema de alarme de carro totalmente equipado tem um dispositivo que identifica esse tipo de ação.

O detector de quebra de vidro mais comum é um microfone simples, conectado ao cérebro. Os microfones medem variações na flutuação de pressão de ar e convertem este modelo a uma corrente elétrica flutuante. A quebra de vidro tem a sua própria freqüência sólida distinta (o modelo de flutuações de pressão de ar). O microfone converte isso a uma corrente elétrica daquela determinada freqüência e essa corrente  é enviada ao cérebro.

No caminho para o cérebro, a corrente vai por um crossover, dispositivo elétrico que só conduz a eletricidade de certa variedade de freqüência. A passagem é configurada para que só conduza a corrente que tem a freqüência para quebrar o vidro. Deste modo, só este som específico ativará o alarme e todos os outros sons são ignorados.

Outro modo de detectar que o vidro está sendo quebrado, bem como alguém abrindo a porta, é medir a pressão aérea no carro. 

Sensores de pressão
Um modo simples para um sistema de alarme descobrir um intruso é controlar os níveis de pressão do ar. Mesmo que não haja nenhum diferencial de pressão entre o interior e o exterior, o ato de abrir uma porta ou forçar em uma janela empurra ou puxa o ar de dentro do carro, criando uma breve modificação na pressão.

Você pode descobrir flutuações na pressão do ar com um alto-falante comum. Um alto-falante tem duas partes principais:

• um cone móvel e largo
• um eletroímã, rodeado por um ímã natural, atado ao cone

Quando você coloca música para tocar, uma corrente elétrica flui pelo eletroímã, o que faz com que ele se movimente para dentro e para fora (veja Como funcionam os alto-falantes para descobrir mais). Isso empurra e puxa o cone atado, formando flutuações de pressão no ar circundante. Ouvimos essas flutuações como som.

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Esse é o mecanismo básico de um alto-falante. Os alto-falantes de um carro são sistemas de alarme eficazes, podem ser usados para medir variações na pressão do ar.

Esse mesmo sistema pode trabalhar de maneira inversa, que é o que acontece em um detector de pressão básico. As flutuações de pressão movem o cone para frente e para trás, que empurra e puxa o eletroímã atado. Se você tiver lido Como funcionam os eletroímãs, você sabe que o movimento de um eletroímã em um campo magnético natural gera uma corrente elétrica. Quando o cérebro registra uma corrente significante que flui deste dispositivo, ele sabe que algo causou um aumento de pressão rápido dentro do carro. Isso sugere que alguém tenha aberto uma porta ou janela ou tenha feito um barulho muito alto.

Alguns designs de sistema de alarme utilizam alto-falantes estéreos no carro como sensores de pressão, mas outros têm dispositivos separados que são especificamente projetados para a detecção.

Sensores de movimento e inclinação
Muitos ladrões de carro não querem o seu carro inteiro, pois estão atrás apenas de algumas partes dele. As pessoas que depenam o carro podem fazer a maior parte de seu trabalho sem abrir uma porta ou janela. E um ladrão com um caminhão de reboque pode, simplesmente, levantar o seu carro e levá-lo inteiro.

Há várias maneiras eficientes de um sistema de segurança captar o que acontece no exterior de um carro. Alguns sistemas de alarme incluem scanners de perímetro, dispositivos que controlam o que acontece imediatamente em volta do carro. O scanner de perímetro mais comum é um sistema de radar básico, composto de um transmissor e receptor de rádio. O transmissor distribui sinais de rádio e o receptor controla as reflexões de sinal que voltam. Baseado nesta informação, o dispositivo de radar pode determinar a proximidade de qualquer objeto circundante (consulte Como funciona o radar para obter mais informações).

Para proteger um carro contra ladrões com caminhões de reboque, um sistema de alarme tem "detectores de inclinação". O design básico de um detector de inclinação é uma série de interruptores de mercúrio. Um interruptor de mercúrio é composto de dois fios elétricos e uma bola de mercúrio posicionados dentro de um cilindro.

O mercúrio é um metal líquido - flui como água, mas conduz a eletricidade como um metal sólido. Em um interruptor de mercúrio, um fio (vamos chamá-lo de fio A) passa por todo o fundo do cilindro, enquanto o outro fio (fio B) passa por só um lado. O mercúrio está sempre em contato com o fio A, mas pode quebrar o contato com o fio B.

Quando o cilindro inclina para um lado, o mercúrio muda para que ele entre em contato com o fio B. Isto fecha o circuito que passa pelo interruptor de mercúrio. Quando o cilindro inclina para o outro lado, o mercúrio rola para longe do segundo fio, abrindo o circuito.

Em alguns designs, só a ponta do fio B é exposta e o mercúrio deve estar em contato com a ponta para fechar um interruptor. Inclinando o interruptor de mercúrio de qualquer forma, abre-se o circuito.

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Os sensores de inclinação de alarmes de carro têm uma série de interruptores de mercúrio posicionados em ângulos variados. Alguns deles estão na posição fechada quando se está estacionado em qualquer ladeira e alguns deles estão na posição aberta. Se um ladrão modifica o ângulo do carro (levantando-o com um caminhão de reboque ou levantando-o com um macaco, por exemplo), alguns interruptores fechados abrem e alguns interruptores abertos fecham. Se algum dos interruptores se mexerem, o cérebro sabe que alguém está levantando o carro.

Em situações diferentes, todos esses sistemas de alarme poderiam fazer a mesma coisa. Por exemplo, se alguém estiver rebocando o seu carro, os interruptores de mercúrio, o sensor de choque e o sensor de radar registrarão que há um problema. Mas as combinações diferentes de ativações de alarmes podem indicar eventos diferentes. O sistema de alarme "inteligente" tem cérebros que reagem diferentemente dependendo da combinação da informação que recebem dos sensores.

Na próxima seção, vamos ver algumas respostas de alarmes que o cérebro pode provocar em circunstâncias diferentes.

Soando o alarme

Nas seções anteriores, vimos vários dispositivos de sensibilidade que dizem ao cérebro do sistema de alarme quando algo mexe com o carro. Não importa o quão avançado esses sistemas sejam, o sistema de alarme não é muito bom se não soar um alarme eficaz. 

Como vimos, muitos dispositivos que já são incorporados no seu carro fazem sons alarmantes eficazes. No mínimo, a maior parte dos sistemas de alarme de carro buzinarão e acenderão os faróis quando um sensor indica um intruso. Eles também podem ser conectados para interromper o funcionamento da ignição, cortar a provisão de gasolina ao motor ou inutilizar o carro por outros meios.

Um sistema de alarme avançado também incluirá uma sirene separada que produz sons ensurdecedores. Muito barulho faz com que se preste atenção para onde o som se origina, o que faz com que o ladrão de carro abandone a cena logo que o alarme soe. Com alguns sistemas de alarme, você pode programar um modelo distinto de sons de sirene para que você possa distinguir o alarme do seu carro dos demais alarmes.

Alguns sistemas de alarme tocam uma mensagem gravada quando alguém caminha muito próximo de seu carro. O objetivo principal disso é avisar os intrusos que você tem um sistema de alarme avançado antes que eles tentem qualquer coisa. Um ladrão experiente pode não ignorar completamente esses avisos, mas para o ladrão amador, eles podem ser um forte impedimento. 

Muitos sistemas de alarmes incluem um receptor de rádio embutido ao cérebro e um transmissor de rádio portátil que você pode levar no seu chaveiro. 

O transmissor
A maior parte de sistemas de alarmes de carro vêm com algum tipo do transmissor portátil no chaveiro. Com este dispositivo, você pode enviar instruções ao cérebro para controlar o sistema de alarme remotamente. Isso funciona basicamente como os brinquedos controlados por rádio. Ele usa pulsos de ondas de rádio para enviar mensagens específicas.

O objetivo primário do transmissor de chaveiro é permitir a você um modo de ligar e desligar o seu sistema de alarme. Depois que você saiu do seu carro e fechou a porta, você pode ativar o sistema com o toque de um botão e quando volta ao carro, pode desativá-lo facilmente. Na maior parte de sistemas, o cérebro acenderá as luzes e tocará a buzina quando você tranca e destranca o seu carro. Isso deixa você e qualquer pessoa que estiver na área, sabendo que o sistema de alarme está funcionando.

Esta inovação fez com que os alarmes de carro ficassem muito mais fáceis de usar. Antes, os sistemas de alarme usavam um mecanismo de atraso parecido com um sistema de segurança de casa. As pessoas tinham um tempo (aproximadamente 30 segundos) para sair e trancar as portas. Para destrancar, tinha-se a mesma quantidade de tempo. Este sistema era altamente problemático porque dava aos ladrões uma oportunidade de entrar no carro e inutilizar o alarme antes de o mesmo soar.

Os transmissores remotos também o deixam ativar a trava de todas as portas, acender as suas luzes e fazer o alarme soar antes que você entre no carro. Alguns sistemas dão para você até mais controle sobre o cérebro do sistema. Esses dispositivos têm um computador central e um sistema de pager embutido. Quando um intruso mexe no seu carro, o computador central faz tocar o pager no seu chaveiro e avisa que os sensores foram ativados. Nos sistemas mais avançados, você pode se comunicar com o cérebro, mandando um sinal para desligar o motor.

Uma vez que o transmissor controla o sistema de alarme, o modelo de modulação de pulso deve atuar como uma chave. Para uma determinada linha de dispositivos de transmissor, pode haver milhões de códigos de pulso diferentes. Isto torna única a língua de comunicação do seu sistema de alarme, portanto, outras pessoas não podem ter acesso ao seu carro usando outro transmissor.

Este sistema é eficaz, mas não perfeitamente seguro. Se um criminoso determinado realmente quiser entrar no seu carro, pode usar um agarrador de código para fazer uma cópia da sua "chave". Um agarrador de código é um receptor de rádio sensível ao sinal do seu transmissor. Ele recebe o código e o registra. Se o ladrão interceptar o seu "código para desativar", pode programar outro transmissor para imitar exatamente o seu sinal único e pessoal. Com esta chave copiada, o ladrão pode "enganar" o seu sistema de alarme na próxima vez que você deixar o carro sozinho.

Para resolver esse problema, os sistemas de alarme avançados estabelecem uma nova série de códigos cada vez que você ativa o alarme. Usando algoritmos de código rotativo, o receptor encripta o novo código de desativação e o envia ao transmissor. Uma vez que o transmissor só usa o código uma vez, qualquer informação interceptada não tem valor.

Desde o começo dos anos 90, os sistemas de alarme de carro se desenvolveram muito e ficaram muito mais acessíveis. Nos próximos 10 anos, com certeza, vamos ver muitos avanços tecnológicos em alarmes de carro, pois os receptores GPS de bordo abriram uma grande variedade de possibilidades de segurança.

Para mais informações sobre sistemas de alarmes de carros e links relacionados, confira a próxima seção.