Descrevemos um sistema modulado em tom que poderá ser usado em controles remotos de vários canais. Na ocasião em que pubicamos o artigo sugerimos como receptor o uso de um rádio de FM comum e demos o diagrama do transmissor completo para a aplicação. Nesta artigo vamos além: descreveremos um receptor completo com a tecnologia super-regenerativa que é a mais utilizada inclusive em módulos de controle remoto comerciais.
A maioria dos controles remotos via sinais de rádio de custo relativamente baixo utiliza a tecnologia do receptor super-regenerativo.
Estes receptores, além de serem simples de montar e de baixo custo, têm poucos ajustes que não necessitam de equipamentos especiais para esta finalidade.
Isso significa que qualquer pessoa, mesmo não sendo um especialista, pode ajustar tais receptores.
Outra característica muito importante que deve ser ressaltada neste tipo de receptor é a sua sensibilidade.
Um único transistor é em geral suficiente para se implementar um receptor que pode responder a sinais de transmissores pequenos, mesmo situados a dezenas e até centenas de metros de distância.
O receptor que descrevemos nesta parte de nossa série de artigos é um receptor clássico da tecnologia super-regenerativa, podendo ser utilizado em sistemas de até 4 canais, com facilidade e um alcance da ordem de 50 metros quando operando com um transmissor simples.
Alimentado com uma tensão de 6 V, seu consumo é maior apenas no momento dos acionamentos quando se necessita da corrente para o relé.
Também é importante observar que se trata de um sistema de acionamento momentânea e apenas um canal pode ser ativado de cada vez.
Dentre as aplicações possíveis podemos citar as seguintes:
Controle de eletrodomésticos e eletrônicos numa residência
Controle remoto de equipamentos de pesquisa
Robótica
Mecatrônica
Mágicas e truques envolvendo eletrônica
Na figura 1 mostramos como o sistema pode ser utilizado para controlar um robô com 4 funções básicas.
Receptores Super-Regenerativos
Os circuitos de receptores super-regenerativos para freqüências acima de 10 MHz já são bem conhecidos desde o tempo das válvulas.
De fato, os primeiros controles remotos utilizando válvulas ultra-miniaturizadas na década de 1930 e 1940 utilizavam esta tecnologia pela sua simplicidade.
Com o advento do transistor esta tecnologia continuou sendo utilizada com vantagem principalmente em brinquedos e mesmo hoje os módulos de controle remoto de uso comercial como o mostrado na figura 2, utilizam receptores híbridos com esta tecnologia.
Para entender como funcionam estes circuitos vamos partir da configuração básica mostrada na figura 3.
Neste circuito utilizamos um único transistor numa configuração de base comum que é levada bem próxima do ponto de oscilação através do ajuste da polarização de base, o que pode ser fixado por um resistor ou ainda através de um trimpot.
O circuito oscila numa freqüência ultrassônica entre 25 e 200 kHz, valor que é determinado pela rede RC no emissor do transistor.
Em configurações mais complexas este sinal pode ser gerado por outros tipos de circuitos como, por exemplo, um oscilador externo.
Ligando e desligando o oscilador nesta freqüência o sinal de RF captado se soma ao circuito de realimentação de modo a ser reforçado.
A frequência do sinal que vai ser usado neste processo de regeneração é determinada pelo circuito ressonante LC no coletor do transistor.
Desta forma, controlando esta realimentação positiva pode-se obter uma amplificação muito grande do sinal, sem entretanto deixá-lo oscilar na frequência recebida mas apenas na freqüência ultrassônica.
O sinal amplificado é detectado pela junção base-emissor do transistor e separado da componente de alta frequência pelo filtro formado pelo choque de RF e pelos capacitores seguintes.
Desta forma, na saída do circuito aparece o sinal de áudio que modula a portadora de RF captada.
Os circuitos deste tipo têm uma seletividade que depende do ajuste.
Na prática, esta seletividade ou capacidade de separar as estações não é muito grande, mas para aplicações em controle remoto, como a que visamos neste artigo ela serve perfeitamente.
Nosso Projeto
Visando utilizar o transmissor descrito na Parte 4, que opera na faixa de FM, ou seja, entre 88 e 108 MHz, descreveremos um receptor que também vai servir para sintonizar sinais nesta faixa.
Se ela estiver congestionada na região em que o leitor reside ou pretende operar o sistema, a alteração é simples.
Basta aumentar para 8 espiras as bobinas tanto do transmissor como do receptor de modo que ele opere em torno de 46 a 45 MHz, faixa que normalmente é pouco utilizada.
Na figura 4 temos um diagrama de blocos para o nosso receptor de Controle Remoto Super-Regenerativo para sinais modulados em tom.
O bloco de entrada é uma etapa super-regenerativa que opera na faixa de FM mas que, conforme explicamos, pode ser alterada.
A bobina L1 juntamente com CV no diagrama fazem a sintonia desta etapa para uma freqüência livre na localidade em que o sistema operar.
Um trimpot (P1) ajusta a polarização desta etapa para levá-la ao máximo rendimento (sensibilidade).
Um ponto importante a ser observado nesta etapa é a necessidade de se usar capacitores cerâmicos (exceto C1 que é eletrolítico).
Os capacitores de outros tipos não são próprios para apicações em circuitos que operem com sinais de altas freqüências.
O leitor também deve estar atento para os valores destes componentes pois se estiverem errados, o circuito não vai funcionar.
O sinal de áudio obtido junto ao choque de RF passa por um filtro RC e por uma etapa de amplificação com mais um transistor.
Neste ponto do circuito o sinal de áudio pode ser retirado para efeito de comprovação de funcionamento e ajustes.
O sinal de áudio é levado à entrada de 4 filtros PLL do tipo descrito na Parte 4 de nossa série de artigos.
Cada filtro tem por base um circuito integrado NE567 que tem sua freqüência de reconhecimento ajustada por um trimpot.
Conforme explicamos em outros artigos, é muito importante o ajuste correto dos 4 filtros de modo que a freqüência de cada um não seja um múltiplo da freqüência do outro.
Se isso ocorrer corremos o risco de ter o acionamento simultâneo de dois canais quando suas freqüências forem múltiplas.
Para o ajuste, sem o uso de um osciloscópio ou freqüencímetro, exige-se um pouco de paciência do montador.
Ao se acionar qualquer um dos canais, o sinal reconhecido pelo bloco de filtro correspondente aplica uma tensão na base do transistor do bloco de potência que tem por carga um relé.
Este relé fecha então os seus contactos acionando a função externa.
Na figura 5 mostramos como é possível ligar ou desligar uma função externa utilizando os contactos NA (Normalmente Abertos) ou NF (Normalmente Fechados).
A alimentação para todo o circuito receptor pode vir de 4 pilhas pequenas ou qualquer outra fonte fixa de 6 V.
Não se recomenda alimentar motores ou outras cargas ruidosas pela mesma fonte pois podem ocorrer problemas de ruídos que serão captados pelo circuito receptor.
A antena deverá ser posicionada longe de dispositivos ruidosos controlados e em alguns estes dispositivos devem até ser blindados ou desacoplados com capacitores para se evitar a produção de ruídos.
Montagem
Na figura 6 temos o diagrama completo do controle remoto com 4 canais.
A placa de circuito impresso para a montagem deste receptor é mostrada na figura 7.
Observe que numa extremidade temos o circuito receptor onde são bem visíveis os capacitores cerâmicos e o único capacitor eletrolítico.
Nesta placa desenhamos o capacitor do tipo tradicional de base de porcelana, mas nada impede que seja usado o tipo mais moderno de plástico com a aparência mostrada na figura 8.
A bobina é formada por 4 espiras de fio esmaltado 24 a 28 AWG com diâmetro de 1 cm e espaçamento entre espiras entre 2 e 3 vezes a espessura do fio, conforme mostra a foto do aparelho montado.
A antena pode ser qualquer pedaço de fio rígido ou mesmo do tipo telescópico com comprimento variando entre 15 e 40 cm dependendo da disponibilidade de espaço do sistema que vai ser controlado.
Para os relés utilizamos soquetes DIL de 16 pinos, o que facilita sua colocação e retirada em caso de necessidade.
O mesmo ocorre com os circuitos integrados para os quais utilizamos soquetes DIL de 8 pinos.
Observe que os trimpots de ajuste de freqüência junto aos Cis são do tipo miniatura de montagem horizontal, enquanto o trimpot usado no ajuste do receptor é de posicionamento vertical.
Os capacitores nos filtros PLL podem ser de poliéster ou cerâmicos.
A posição dos transistores de acionamento dos relés assim como dos diodos de proteção junto a eles devem ser observadas.
São deixados furos de ligação para os fios que vão aos dispositivos externos controlados.
Prova e Uso
Será interessante que o leitor disponha de um pequeno amplificador de áudio ou mesmo de um fone ou cápsula transdutora piezoelétrica, a qual será ligada na entrada dos filtros conforme mostra a figura 9.
Com esta cápsula ou com o amplificador é possível monitorar o sinal do transmissor para ajuste do receptor.
Com o fone ou amplificador ligados, alimente o receptor e inicialmente ajuste P1 até ouvir um chiado no fone ou alto-falante ou mesmo, captar alguma estação de FM ao girar CV.
Numa freqüência livre, aperte um dos botões do transmissor e sintonize o CV do transmissor até ouvir um apito no fone ou alto-falante do receptor.
Retoque o ajuste de P1 do receptor para que este tom tenha a intensidade máxima.
Ajuste agora o trimpot do primeiro relé para que ele responda a este tom.
Aperte os demais botões do transmissor para verificar se eles respondem ao mesmo tom.
Se isso acontecer, modifique o ajuste do trimpot do transmissor correspondente a este tom para que ele não mais responda a ele.
Aperte agora o segundo botão do transmissor e mantendo-o pressionado ajuste o trimpot do filtro do segundo relé para que ele responda somente a este tom.
Verifique se o relé responde ao sinal dos botões 3 e 4 do transmissor.
Mude a freqüência deles, se isso acontecer.
Proceda do mesmo modo ao ajustar os trimpots dos relés 3 e 4.
Afaste-se com o transmissor verificando seu alcance.
Se o sinal desaparecer logo, ou seja, não houver o alcance, retoque a sintonia do CV do receptor, procurando pelo sinal mais intenso, pois ele pode estar sintonizando uma freqüência harmônica ou um sinal espúrio.
Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho.
Ao instalar o receptor num modelo pode ser necessário fazer um retoque nos ajustes apenas do receptor (CV e trimpot) para se obter o melhor desempenho.
Problemas de Funcionamento
O circuito receptor é bastante simples sem pontos excessivamente críticos, mas mesmo assim, dada sua operação com freqüências elevadas existem possibilidades de problemas de funcionamento.
Os principais casos que podemos citar são os seguintes:
a) Não operação do receptor
Conforme explicamos no início deste artigo, o receptor opera com sinais de altas freqüências e todos os capacitores, nas funções em que isso é exigido, devem ser cerâmicos .
Outro ponto crítico está nos valores dos capacitores. É comum confusões entre os códigos usados caso em que um capacitor marcado como 4k7 ou 4n7 será usado em lugar de 4k7 para C5.
4k7 e 4n7 significam 4700 pF e 4K7 significa 4,7 pF!
b) Excesso de interferências
Nos locais com excesso de interferências como muitas estações de FM, lâmpadas fluorescentes e motores elétricos o leitor pode ter dificuldades em fazer o sistema funcionar de forma conveniente.
c) Instabilidades
As instabilidades de funcionamento podem ocorrer tanto por causa de ajustes como devido à tolerâncias de componentes.
Se os relés ficarem “pipocando” ou vibrando isso pode ser sinal de problemas de interferências de sinais de freqüências próximas, devendo ser revistos os ajustes.
Isso também pode ser causado por problemas de valores de componentes.
Eventualmente R5 deve ser alterado para se obter o melhor desempenho.
d) Acionamento errático
O acionamento errático pode ter as mesmas causas do ítem anterior.
e) Falta de alcance
A falta de alcance pode tanto estar ligada a problemas do transmissor como do receptor.
Será conveniente verificar se o sinal que está sendo emitido é mesmo o fundamental.
Uma troca da freqüência de operação do transmissor e também do receptor pode ser a solução para este problema.
f) Dificuldade de ajuste
As dificuldades de ajustes podem estar ligadas à escolha inadequada da frequência de operação.
Comece sempre com o primeiro trimpot de filtro do receptor e do transmissor colocando num tom grave.
Os demais trimpots devem ser ajustados para tons sempre mais agudos.
Se puder medir as freqüências dos tons gerados pelo 555 do transmissor usando um frequencímetro será mais fácil obter estes ajustes.
Semicondutores:
CI-1 a CI-4 – NE567 – Circuito integrado – PLL
Q1 – BF494 ou equivalente – transistor NPN de RF
Q2 – BC548 ou equivalente – transistores NPN de uso geral
Q3 a Q6 – BC558 ou equivalente – transistores PNP de uso geral
D1 a D4 – 1N4148 – diodos de uso geral
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 – 47 k Ω – amarelo, violeta, laranja
R2 – 10 k Ω – marrom, preto, laranja
R3 – 3,3 k Ω – laranja, laranja, vermelho
R4 – 2,2 k Ω – vermelho, vermelho, vermelho
R5 – 2,7 M Ω – vermelho, violeta, verde
R6 – 22 k Ω – vermelho, vermelho, laranja
R7 a R10 – 1 k Ω – marrom, preto, vermelho
P1 – 100 k Ω – trimpot
P2 a P5 – 47 k Ω ou 100 k Ω – trimpots
Capacitores:
C1 – 22 µF x 6 V – eletrolítico
C2, C3 – 2,2 nF – cerâmico
C4 – 22 nF – cerâmico
C5 – 4,7 pF – cerâmico
C6 a C11 – 100 nF – cerâmico ou poliéster
C12 a C15 – 220 nF ou 470 nF – cerâmico ou poliéster
C16 a C19 47 nF – cerâmico ou poliéster
C20 – 470 µF x 12 V – eletrolítico
CV – trimmer comum qualquer valor máximo entre 20 e 40 pF
Diversos:
XRF1 – Choque de RF de 47 a 100 µH
L1 – Bobina de antena – ver texto
K1 a K4 – Relés de 6 V x 50 mA ou mais sensíveis – soquete DIL
S1 – Interruptor simples
B1 – 6 V – 4 pilhas pequenas
Antena – antena telescópica ou fio de 15 a 40 cm
Placa de circuito impresso, fios, suporte de pilhas, solda, etc.
