Emissor de BIPS em FM/VHF (ART1365)

Este circuito gera bips intervalados que são transmitidos à distância na forma de sinais de rádio, tanto na faixa de FM como acima e abaixo, ocupando parte do espectro de VHF. Uma possível utilidade para este aparelho é como sinalizador sem fio ou alarme que permite seguir pessoas, carros ou animais através de um rádio comum. Também podemos usá-lo em brincadeiras do tipo "caça à raposa" onde os participantes, munidos de rádios devem localizar um transmissor oculto pelo seu sinal. O alcance da versão básica é de 200 metros, mas pode ser facilmente ampliado, chegando a mais de 1 quilometro com a troca do transistor oscilador e alimentação.

Rádio-sinalizadores são úteis numa ampla gama de aplicações práticas como, por exemplo, a produção de sinais na ocorrência de eventos, alertando uma pessoa distante sem necessidade de fios de ligação entre os locais.

Quem deseja monitorar o acontecimento precisa somente de um receptor de rádio.

Outra aplicação é para seguir pessoas, animais, robôs ou mesmo objetos que sejam carregados onde o transmissor está escondido.

Pelo sinal podemos seguir ou localizar o transmissor e com isso a pessoa ou animal que o transporta.

Uma brincadeira interessante, realizada freqüentemente pelos radioamadores, e que pode ser feita com este transmissor é a "caça à raposa".

Nela, o transmissor, que é a raposa, é escondido ou transportado por alguém.

Os participantes, de posse de receptores comuns de FM (radinhos ou walkmans) devem localizar a "raposa" pelo sinal de rádio emitido.

O circuito básico que descrevemos opera com 6 V fornecidos por 4 pilhas comuns, e utiliza um transistor 2N2222 ou equivalente, o que lhe proporciona um alcance da ordem de 200 metros em local aberto.

No entanto, com a troca do transistor pelo 2N2218 ou BD135 e com uma alimentação de 9 ou 12V (pilhas ou bateria) o alcance aumenta bastante, podendo superar 1 quilometro.

COMO FUNCIONA

Para gerar os sinais de alta frequência até uns 150 MHz aproximadamente, temos um oscilador com um transistor onde a frequência é determinada pelo circuito ressonante L/CV. A realimentação para manter as oscilações neste circuito é proporcionada pelo capacitor C5.

Esse capacitor C5 também influi na frequência mais alta que o oscilador pode alcançar, assim para a faixa de FM adotamos o valor de 5,6 pF, mas para a faixa superior de VHF devemos diminuí-lo para 2,2 ou mesmo 1,5 pF, enquanto que para a faixa inferior de VHF entre 50 e 80 MHz devemos aumentá-lo para 10 pF ou mesmo 22 pF.

Os bips que são transportados pelo sinal de alta freqüência deste oscilador são gerados por um circuito integrado 4093B passando para a etapa transmissora através do capacitor C3.

O 4093B consiste num circuito integrado CMOS que contém 4 disparadores NAND em torno dos quais podemos elaborar até 4 osciladores com frequências que podem ir desde uma fração de hertz até perto de 4 MHz.

No nosso projeto usamos duas das portas como osciladores, e uma terceira como buffer ou isolador/misturador, ficando a última disponível livre.

A primeira porta (pinos 1 a 3) forma então um oscilador de baixa frequência que determinará o cadenciamento dos bips.

O circuito está dimensionado para gerar um sinal de 0,5 Hz, mas esta freqüência pode ser facilmente alterada pela simples troca de R1ou C1.

O resistor R1, no entanto, deve ficar na faixa de 10 kΩ a 4,7 M Ω.

O tom do bip é determinado pelo segundo oscilador (pinos 4 a 6) e tem sua freqüência determinada pelo capacitor C2 e por R2. O resistor também pode ser alterado na mesma faixa de R1.

O segundo oscilador tem sua operação controlada pelo primeiro, através do seu pino 5.

O sinal modulado (que consiste em bips intervalados) é aplicado ao terceiro disparador (pinos 8 a 10) que atua como um amplificador digital, já que obtemos trens de pulsos retangulares.

Deste amplificador ou buffer o sinal é aplicado ao oscilador de alta freqüência, aparecendo como modulação em freqüência na portadora.

O circuito pode ser alimentado por 4 pilhas, e seu consumo vai depender da potência do transmissor.

Por isso, para uma aplicação mais demorada recomendamos o uso de pilhas médias ou grandes, e até mesmo uma bateria.

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama completo do emissor de bips.

Figura 1 – Diagrama completo do emissor de bips

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa de circuito impresso para a montagem

Para o circuito integrado será interessante utilizar um soquete DIL de 14 pinos, tanto por questão de segurança, como para facilitar a troca em caso de necessidade.

A bobina L é formada por 2 a 6 espiras de fio 22 comum ou esmaltado com diâmetro de 1 cm sem núcleo.

Para a faixa inferior de VHF entre 50 e 80 MHz a bobina terá 5 ou 6 espiras.

Para a faixa de FM terá 4 espiras e para a faixa entre 110 e 150 MHz serão usadas 2 ou 3 espiras.

O trimmer pode ser plástico ou de porcelana com capacitância máxima de 20 a 50 pF.

Como antena, dependendo da disponibilidade de espaço, tanto pode ser utilizado um pedaço de fio rígido de 15 a 50 cm, como uma antena telescópica de maior comprimento.

Fios muito longos, além de 80 cm não são recomendados, principalmente se o transmissor estiver sujeito a movimentos, pois podem causar instabilidades se usados como antena.

Os resistores são de 1/8 W ou maiores, enquanto que os capacitores C1 e C2 tanto podem ser cerâmicos como de poliéster.

Já, os demais capacitores, com exceção de C6 devem ser cerâmicos. C6 é um eletrolítico com uma tensão de trabalho um pouco maior do que a usada na alimentação.

Se a alimentação for feita com tensão de 6 V (4 pilhas) o transistor usado pode ser o 2N2222 ou mesmo o BF494, mas se a alimentação for feita com 9 ou 12 V devemos usar o BD135 ou o 2N2218 e em ambos os casos estes componentes precisarão de um pequeno radiador de calor.

Para o BD135 e o 2N2218, podemos aumentar ainda mais o alcance, com a redução de R5 para 47 Ω.

Observamos que o consumo do transmissor com uma alimentação de 12 V é da ordem de 20 mA a 50 mA, mas com 12 V sobe para 100 a 200 mA o que significa que, se forem usadas pilhas nesta segunda versão, sua autonomia não será muito grande.

Neste caso, sugerimos o uso de bateria ou mesmo pilhas, mas do tipo alcalino ou recarregável.

O circuito também funcionará com alimentação de 3 V, mas neste caso, sua utilização se limitará a ambientes pequenos já que nestas condições seu alcance será da ordem de 50 metros.

PROVA E USO

Ligue nas proximidades do transmissor um receptor que sintonize a faixa escolhida para a operação. Se for um FM, procure uma freqüência livre desta faixa.

Ligue o transmissor e ajuste cuidadosamente CV até captar os bips mais fortes.

Observamos que estes bips podem ser captados em mais de uma freqüência, mas afastando-se com o receptor, o leitor pode facilmente identificar qual é o sinal mais forte.

Esse sinal corresponde à freqüência fundamental, já que os demais correspondem à sinais espúrios de menor intensidade.

Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho, respeitando-se as restrições legais principalmente em relação à antena.

Para sinalização ao ar livre será interessante instalar o aparelho em caixa à prova de chuva, preferivelmente de plástico. A antena sempre deve ficar em posição vertical, para maior rendimento.