Controle remoto de quatro canais (ART981)

Em outros artigos deste site focalizamos o uso dos módulos híbridos da Telecontrolli que possibilitam a construção de dispositivos sem fio de curto alcance, tais como alarmes, controles remotos, monitor de eventos e muitos outros. Em um desses artigos abordamos a construção de um controle remoto que, como aplicação básica havia sido sugerido para a abertura de portões de garagem. Nesta edição voltamos com um novo projeto que explora uma outra configuração do sistema e que pode ser utilizado em grande quantidade de aplicações práticas propostas no decorrer do texto.(1999)

Um dos maiores problemas maiores enfrentados por projetistas e fabricantes de sistemas de controle remoto está no ajuste do transmissor e do receptor, bem como na escolha apropriada das frequências de operação.

No primeiro caso, além de se demorar para encontrar o ponto certo de operação do par (transmissor e receptor), existe ainda o problema adicional de que qualquer batida, ou mesmo o simples fechamento da caixa em que se encontram, pode tirar o circuito de sintonia.

No segundo caso, a necessidade de operar em frequências muito altas (na faixa de µHF) torna o circuito muito crítico e de difícil manuseio sem o equipamento apropriado.

Com os módulos híbridos estes problemas são facilmente contornados, pois, além do par (transmissor e receptor) já vir ajustado de fábrica por processo de alta precisão a laser, a operação em frequências elevadas (433 MHz) possibilita uma boa imunidade aos ruídos e interferências.

O sistema que apresentamos neste artigo utiliza módulos híbridos da Telecontrolli e tem um alcance da ordem de 20 m em condições normais de operação. Na figura 1 é mostrada uma foto dos módulos.

 

São quatro canais de controle que podem ser programados para o acionamento "travado" ou momentâneo. Dentre as possíveis aplicações para o aparelho, sugerimos as seguintes:

a) Automação Industrial - para o controle de máquinas a curta distância sem a necessidade de fios.

b) Robótica – no acionamento das diversas funções de um robô sem a necessidade de fios.

c) Controle Doméstico - para acionamento de até 4 funções de um eletrodoméstico comum.

d) Segurança - abertura de portas de instalações industriais, comerciais e domésticas, além do acionamento de funções complementares (alarmes, sistemas de aviso etc.).

e) Monitoria de Eventos - com o acionamento do transmissor por circuitos ligados em sensores.

Características:

a) Transmissor

Tensão de alimentação: 6 a 12 V

Frequência de operação: 433,92 MHz

Codificação: 19 683 combinações

CI codificador: MC145026 (Motorola)

b) Receptor

Tensão de alimentação: 5/6 ou 12 V

Frequência de operação: 433,92 MHz

Acionamento: 4 relés

CI decodificador: MC145027 (Motorola)

COMO FUNCIONA

Os leitores interessados em conhecer um pouco melhor o CI codificador do transmissor podem consultar o artigo deste site que trata dos módulos.

O que este circuito faz, é codificar o sinal do transmissor colocando níveis altos e baixos nos terminais de 1 a 5 de modo que, ao ser ativado, a informação transmitida pelos terminais 6, 7, 9 e 10 só possa ser reconhecida por um circuito decodificador no receptor que tenha sido programado com a mesma combinação.

No nosso caso, a programação pode ser feita de três formas:

a) “Jumpeando” o pino de programação ao terra para indicar um nível baixo (0).

b) “Jumpeando” o pino de programação ao positivo da alimentação de modo a indicar um nível alto (1).

c) Deixando o terminal de programação aberto para indicar um nível X.

A combinação 0,1,X é então transmitida juntamente com a informação (data) colocada nos pinos 6,7,9 e 10.

Dessa forma, quando pressionamos o interruptor S1, por exemplo, ao mesmo tempo em que é colocada a informação "1" no pino 6, de modo que o sinal transmitido como "data" passa a ser 1000, o transistor Q1 entra em condução, ativando o transmissor.

O ponto X do circuito possibilita a colocação de um capacitor de valor elevado à terra no transmissor. Dessa forma, quando soltamos S1, o dado transmitido não desaparece de imediato, mas se prolonga por um certo tempo que depende justamente do valor desse capacitor, conforme mostra a figura 2.

 

O sinal codificado que contém o código de reconhecimento do transmissor como as informações (data), é aplicado a um módulo híbrido RT4 433, de onde é transmitido.

Para maior facilidade de projeto indicamos a alimentação com uma bateria de 9 V. Entretanto pode-se usar uma pequena bateria cilíndrica miniatura de 12 V do tipo empregado em controles remotos comerciais que, por ter tensão mais elevada, proporciona um alcance maior.

No receptor temos um módulo híbrido RR4 433 que recebe os sinais do transmissor e fornece em sua saída um sinal compatível TTL que pode ser aplicado diretamente à entrada do circuito decodificador MC145027.

Este circuito decodificador juntamente com o codificador do transmissor forma um "par casado", com características equivalentes e até uma pinagem semelhante na entrada de programação.

Assim, nos pinos de 1 a 5 temos a sequência de jumpers que deve ser programada, exatamente com a mesma combinação que foi adotada no transmissor. Temos aqui também as três possibilidades que são: a de aterrar o pino, ligá-lo ao nível alto, ou deixá-lo em aberto.

Os dados transmitidos pelo transmissor que correspondem aos níveis dos pinos 6, 7, 9 e 10 aparecem nas saídas do decodificador nos pinos de 12 a 15. Dessa forma, quando pressionamos um dos interruptores no transmissor, a saída correspondente do decodificador vai ao nível alto com o acionamento do relé correspondente. Observe a figura 3.

 

Em nosso circuito colocamos alimentações separadas para o relé e o circuito receptor, que deve funcionar exclusivamente com 5 V, assim como o decodificador que deve ter a mesma tensão de alimentação. Isso permite que o projetista tanto possa usar relés de 6 ou de 12 V (ou outra tensão que lhe seja favorável).

Existe também a possibilidade de empregar Darlingtons no acionamento direto de cargas de corrente contínua como, por exemplo, em aplicações que envolvam robótica, ou mesmo SCRs em aplicações ligadas à rede de energia.

Na figura 4 mostramos esta modalidade de acionamento com os valores típicos dos componentes usados.

 

MONTAGEM

Na figura 5 temos o diagrama completo do transmissor.

 

A placa de circuito impresso para o transmissor é ilustrada na figura 6.

 

As dimensões da placa devem ser observadas com muito cuidado considerando-se que o módulo híbrido deve ser encaixado sem nenhum esforço mecânico. Como sua montagem é feita em pastilha cerâmica, o componente é bastante delicado, e um esforço maior para sua colocação na placa poderá causar danos.

A programação pode ser feita com jumpers de fio comum para o caso de uma aplicação definitiva. No entanto, o desenho da placa pode ser modificado para que a programação seja feita com jumpers removíveis do tipo usado em computadores, facilitando assim uma mudança de código em caso de necessidade. Este procedimento também poderá ser adotado para o caso do receptor.

O acionamento é feito por interruptores de pressão do tipo NA, que podem ser dispostos de modo a formar um pequeno teclado.

Observe que não existe interruptor geral, porque a alimentação é aplicada ao transmissor somente no momento da transmissão, e o consumo em repouso do CI codificador é extremamente baixo já, pois trata de componente CMOS.

No transmissor, a antena pode ser eliminada ou pode ser uma trilha adicional da placa de circuito impresso. Uma outra opção também é um pedacinho de fio na lateral da própria caixa que aloja o conjunto.

Para uma antena externa, ela deve ter aproximadamente 1/4 do comprimento de onda, o que corresponde a aproximadamente 17 cm.

Para o receptor temos o diagrama mostrado na figura 7.

 

A fonte de alimentação pode ser baseada num CI 7805 que reduza a tensão principal do circuito, que também serve para alimentar os relés.

A placa de circuito impresso para o receptor é vista na figura 8.

 

Os mesmos cuidados tomados em relação ao módulo transmissor da Telecontrolli valem neste caso. Tenha cuidado com as separações dos seus furos de encaixe para que o dispositivo não seja forçado no processo de montagem.

A antena do receptor é um pedaço de fio rígido de aproximadamente 17 cm.

A programação também será feita com jumpers da mesma forma que foi realizada no transmissor.

É importante ter cuidado com a posição dos componentes polarizados, tais como os diodos e os transistores, além do capacitor eletrolítico.

Os componentes que determinam a frequência de operação no envio de dados não são críticos, mas é preciso ter atenção com R1/R2/C3 no transmissor, e C1/C2/R1/R2 no receptor.

TESTE E USO

Para testar, é simples, pois não há necessidade de quaisquer ajustes. Os módulos, tanto receptor como transmissor, já vêm ajustados à laser de fábrica.

Assim, basta apertar S1, S2, S3 e S4 no transmissor, e verificar se os relés correspondentes do receptor são acionados.

Em caso de problemas, poderá ser necessário alterar R1 e R2 no receptor. Se isso ocorrer será interessante, colocar um trimpot de 220 k Ω no lugar de R1 para uma verificação.

Uma vez comprovado o funcionamento, pode ser feita a aplicação definitiva do equipamento.

É importante observar com muito cuidado o local em que vai ser instalado o receptor, para que fontes de ruído ou interferências próximas não venham a causar problemas.

A antena deve ficar afastada de objetos metálicos e nunca ficar dentro desses materiais, os quais podem impedir a passagem dos sinais.

Se houver interferência de outro aparelho semelhante (o que é bastante improvável), a codificação do transmissor e a do receptor devem ser trocadas.

Uma pequena melhoria de projeto que pode ser útil consiste em se ligar em paralelo com Vcc e GND do transmissor um LED em série com um resistor de 1,5 k Ω. Dessa forma, todas as vezes que o transmissor for acionado, o LED acenderá. Este recurso será útil para se detectar quando a bateria estiver gasta.