Intercomunicador Óptico (ART1853)

Eis uma montagem dedicada aos que fazem camping, escoteiros, exploradores, possuidores de barcos e outras pessoas que precisam fazer comunicações ou sinalizações a curta e média distância: um sistema que transforma pulsos de luz de uma lanterna em sinais sonoros, facilitando assim sua interpretação a partir do Código Morse. O circuito é alimentado por pilhas e tem uma sensibilidade até maior do que a do olho humano, o que o torna interessante em muitas aplicações.

Um processo bastante conhecido de sinalização é o usado por marinheiros a partir de um holofote, que tem o feixe de luz interrompido por uma espécie de persiana acionada por uma alavanca.

Codificando as interrupções de modo a obter pulsos curtos e longos de luz, podemos transmitir informações usando o Código Morse, que é o código telegráfico universal, conforme sugere a figura 1.

Figura 1 – Sistema naval de comunicação óptica

Evidentemente, este sistema tem alcance visual, já que o receptor deve “ver", o transmissor para poder receber seus sinais.

O transmissor será uma simples lanterna ou farolete de pilhas, enquanto o receptor será um pequeno dispositivo que converte luz em som, ou seja, um receptor óptico.

Usando fontes de maior potência como, por exemplo, um farol de carroou uma lâmpada comum de 100 W ou 150 W num refletor, a comunicação pode ser feita à distância de quilômetros, já que o sensor usado, um LDR, é até mais sensível que o olho humano.

Dentre as aplicações interessantes que sugerimos temos:

Comunicação óptica em camping durante a noite

Comunicação entre barcos;

Comunicação entre fazendas, desde que exista alcance visual.

CARACTERÍSTICAS

Transmissor:

Potência de 1 a 200 W (à escolha do montador)

Tensão de alimentação: 1,5 a 110 V c.c. ou c.a

Receptor:

Tensão de alimentação: 3 V (duas pilhas)

Sensibilidade: dada pelo LDR

Alcance: visual (depende da localização)

COMO FUNCIONA

O transmissor, conforme explicamos, trata-se de qualquer fonte de luz, como por exemplo uma lanterna, uma lâmpada comum, um farol de automóvel ou até mesmo um espelho, para comunicação diurna, embora para esta modalidade de operação o alcance fique reduzido, conforme sugere a figura 2.

Figura 2 – Usando um espelho como transmissor

Tudo o que temos a fazer é interromper o feixe de luz, quer seja pelo controle da corrente lâmpada, quer seja por algum dispositivo mecânico colocado na sua frente.

O receptor consiste num oscilador de áudio controlado pela luz.

Temos então dois transistores que formam uma etapa de amplificação, com uma realimentação dada por C1 e R2 e a polarização por R1, P2 e por um LDR.

Como a freqüência depende da polarização e da realimentação, e no conjunto de componentes usados para esta finalidade o único variável é o LDR, é fácil perceber que a freqüência do oscilador depende da resistência apresentada pelo LDR.

No circuito temos ainda um potenciômetro (P1) que permite ajustar o limiar da oscilação.

Desta forma, quando incide luz no LDR, e sua resistência diminui, o circuito entra em operação.

O trimpot P2 serve para ajustar a tonalidade do som em função da intensidade de luz recebida.

A alimentação do circuito pode ser feita com uma tensão de apenas 3 V, mas se o usuário quiser um tom de áudio mais forte, e mesmo um pouco mais de sensibilidade, pode alimentar o circuito com 6 V de 4 pilhas pequenas.

O alto-falante é o transdutor final que reproduz com bom volume o sinal captado.

Para maior .sensibilidade do aparelho, recursos ópticos podem ser empregados.

De fato, a sensibilidade do componente depende da quantidade de luz que incide na sua superfície sensível.

Montando o LDR num tubo o já obtemos uma boa diretividade, conforme sugere a figura 3, possibilitando assim a eliminação a interferência de fontes de luz que estejam próximas daquela que transmite o sinal.

Figura 3 – Usando uma lente convergente para aumentar a diretividade

Maior diretividade e maior sensibilidade, entretanto, podem ser obtidas com a utilização de uma lente convergente, no posicionamento indicado pela figura 4.

Figura 4 – Posicionamento da lente

Além de possibilitar a captação da luz apenas segundo um feixe bastante estreito, esta lente concentra a luz sobre o LDR, obtendo-se assim um ganho real da sensibilidade.

Neste caso, entretanto, ficará um pouco mais crítico focalizar o aparelho, exigindo-se talvez sua montagem em local firme como, por exemplo, um tripé.

MONTAGEM

Na figura 5 temos o diagrama completo do nosso equipamento receptor.

Figura 5 – Diagrama do receptor

Como se trata de projeto muito simples, a versão indica a aos iniciantes pode ser montada numa ponte de terminais, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Montagem em ponte de terminais

E claro que os que tiveram condições de fazer a sua placa de circuito impresso, conforme mostra a figura 7, terão uma versão mais compacta.

Figura 7 – Montagem em placa de circuito impresso

Os transistores admitem equivalentes, e os resistores são de 1/8 ou 1/4 W com 5 a 20% de tolerância.

C1 é um capacitor cerâmico ou de poliéster, e tanto P1 como P2 podem ser trimpots ou potenciômetros.

É claro que potenciômetros permitem um ajuste mais fácil do ponto de funcionamento do aparelho.

Para o LDR, qualquer tipo serve.

Um LDR de grande superfície possibilita a obtenção de grande sensibilidade.

Alguns LDRs têm um diâmetro de 2,5 cm aproximadamente, e com isso podem captar grande quantidade de luz.

O alto-falante original tem diâmetro de 5 cm e impedância de 8 ohms, mas outros tipos também podem ser usados, desde que a caixa usada tenha dimensões que permitam seu alojamento.

Esta caixa também deve rever a colocação do suporte de pilhas pequenas.

Na figura 8 temos uma sugestão de montagem em uma pequena caixa plástica, onde um cabo para manuseio facilita bastante a focalização do receptor.

Figura 8 – Sugestão de caixa com cabo para a montagem

Uma possibilidade interessante para comunicação mais "secreta" é a que faz uso de um fone magnético de baixa impedância em lugar do alto-falante.

PROVA E USO

Coloque as pilhas no suporte e aponte o aparelho para um local escuro ou pouco iluminado.

Ajuste então P1 e para que não haja emissão de som.

Depois vá até a direção do receptor e com uma lanterna emita alguns pulsos de luz.

O aparelho deve responder com a emissão de som.

Reajuste a sensibilidade, em P1 e também a tonalidade do som emitido, em P2.

Para usar basta apontar o tubo com o LDR para. a direção de onde vem o sinal de luz e ajustar tanto P1 como P2 para a melhor recepção.

A codificação dos sinais é simples: um toque curto representa um ponto e um toque longo representa um traço.

Pontos e traços formam letras, números e símbolos, conforme o Código Morse que é dado em ART243.

Se o leitor não tem experiência de transmissão e recepção neste código telegráfico é preciso treinar.

Para isso, combine com algum amigo interessado e inicialmente decore letras e números, fazendo sua transmissão e recepção isolada, bem devagar.

Somente depois de saber bem o Código, reconhecendo os símbolos transmitidos, é que se deve passar à transmissão de palavras e frases.

Com o tempo, a velocidade das mensagens pode ser aumentada, e a transmissão realizada da mesma forma que os telegrafistas profissionais que podemos captar em nosso rádio de ondas curtas.