Bip Via Rede (ART2072)

O sistema que descrevemos utiliza a rede de alimentação de uma residência, fábrica ou estabelecimento comercial para enviar um sinal de localização. A pessoa que tiver o receptor ao seu lado recebe o sinal da chamada e entra em contacto com a central para receber um aviso ou atender um chamado. Simples de montar, o sistema permite a operação de diversas unidades de chamada sem problemas.

Num sistema de rádio-chamada existe uma estação transmissora que envia sinais codificados que só são reconhecidos por aparelhos individualmente sintonizados. Desta forma, ao enviar um sinal de chamada somente a pessoa visada é que tem seu aparelho ativado e com isso pode atender uma solicitação.

Para um sistema que dê cobertura a uma cidade de grande porte o transmissor deve ter muitos watts de potência e os receptores sensíveis o bastante para receber os sinais mesmo nas condições mais difíceis.

E claro que isso torna impossível a elaboração de um sistema particular de localização usando RF e cobrindo grandes extensões.

No entanto, podemos ter versões de operação restrita e uma delas e justamente sugerida neste artigo.

Neste sistema operamos com um sinal entre 40 e 120 kHz que pode ser superposto à tensão da rede e depois separado no receptor através de um filtro apropriado.

Desta maneira podemos usar como elemento de transporte do sinal a própria rede de energia de uma fábrica, estabelecimento comercial ou residência, que teoricamente cobre toda sua extensão.

Este sinal é transmitido através de um potente oscilador a partir de uma central e bastará ao portador do receptor deixá-lo conectado na tomada mais próxima, figura 1.

Figura 1 – O princípio de funcionamento do sistema

Desta forma, para localizá-lo basta ativar a central que um bip será emitido no receptor. Trata-se de um meio ideal de se localizar pessoas, que pela função não ocupem posição fixa numa fábrica, ou outro estabelecimento.

Como temos uma boa faixa de freqüências entre 40 e 120 kHz muitos aparelhos podem ser usados, sintonizados para freqüências diferentes, permitindo assim a chamada seletiva.

A sensibilidade do circuito é boa suficiente para dar cobertura a uma instalação de grande porte. Recursos para aumentar sua sensibilidade serão analisados neste mesmo projeto.

CARACTERÍSTICAS

Tensão de entrada: 110/220 V

Freqüência de operação: 40 a 120 kHz

Potência do transmissor: 2 W (tip)

Decodificação: PLL

COMO FUNCIONA

O transmissor tem por base um circuito integrado 40938 em que uma das portas é ligada como oscilador, onde a freqüência depende tanto de C1 como dos resistores e trimpots ligados na realimentação. Nestes trimpots fazemos o ajuste das freqüências de cada canal de chamada.

Os interruptores de pressão S1 a S3 colocam os trimpots e resistores correspondentes e cada canal no circuito gerando-se assim o sinal de chamada.

Veja que, quando estes interruptores estão abertos, a presença de R5 faz com que a saída de Cl-1a se mantenha no nível alto, e com isso as saídas Cl-1 b, c e d no nível baixo, e o transistor Q1 no corte.

Se este transistor ficasse saturado, a corrente em L1 poderia ser muito intensa e causar problemas de funcionamento a fonte e ao transistor.

O sinal retangular gerado por Cl-1 a é amplificado digitalmente pelas outras três portas do integrado e levado à base do transistor de potência.

Como carga para este transistor temos o enrolamento primário de um transformador com núcleo de ferrite que, através do secundário e de dois capacitores de isolamento "joga" o sinal na rede de energia.

A fonte de alimentação é formada pelo transformador T1, diodos Dl e D2 e pelo capacitor de filtro C2.

O receptor tem a estrutura em blocos mostrada na figura 2.

Figura 2 – Diagrama de blocos do receptor

O sinal entra no circuito via L1 e L2 e capacitor de isolamento C1.

D1 e D2 cortam picos de transientes que podem ser captados pelo circuito e com isso causar a queima do integrado.

C7 leva o sinal captado à entrada de um integrado 567 que consiste num PLL sintonizado por P1 e C3 na freqüência do transmissor para este canal

C4 e C5 determinam a sensibilidade e a capacidade de travamento do integrado que tem sua saída no pino 8.

Esta saída se mantém no nível alto até o instante em que o sinal sintonizado é capturado. Quando isso ocorre a saída vai ao nível baixo acendendo o LED.

A porta Cl-2a funciona como um inversor, de modo que, ao passar sua entrada ao nível baixo, a saída vai ao nível alto, habilitando assim o oscilador formado por CI-2b que entra em funcionamento.

Este oscilador produz um tom de áudio determinado por R2 e C6 e que é amplificado digitalmente pelas outras duas portas, para ser reproduzido posteriormente num pequeno transdutor piezoelétrico.

Uma possibilidade para se obter um tom intermitente seria usar uma terceira porta de Cl-2 como oscilador lento, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Obtendo um sinal intermitente

Neste circuito, ao receber a chamada teremos em lugar de tom único uma sucessão de bips.

A alimentação para este circuito vem da própria rede via transformador T1.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do transmissor.

Figura 4 – Diagrama do transmissor

Este transmissor prevê a colocação de 3 canais de chamada e, portanto a utilização de 3 receptores. E claro que, para maior número de receptores devemos aumentar a quantidade de resistores, interruptores e trimpots de ajuste do ponto do circuito.

O número de canais está limitado a aproximadamente 10, dada a dificuldade de se fazer a separação das freqüências e também à tendência de resposta a harmônicas do PLL usado no receptor.

A placa de circuito impresso e mostrada na figura 5.

Figura 5 – Placa para a montagem

Nesta montagem L1 consta de 50 espiras de fio 28 num bastão de ferrite de 0.8 a 1 cm de diâmetro e 10 a 15 cm de comprimento, L2 consta de 150 a 200 espiras do mesmo fio, sobre o mesmo bastão ao lado de L1.

C1 pode ser cerâmico ou poliéster mas C3 e C4 devem ser de poliéster com uma tensão de trabalho de pelo menos 400 V.

C2 é um eletrolítico para 12 V. Os diodos admitem equivalentes e o transistor Darlington deve ser montado num pequeno radiador de calor. Para os integrados sugerimos a utilização de um soquete DIL de 14 pinos.

Os resistores são de 1/8 W e S1, S2 e S3 são interruptores de pressão. O transformador T1 tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 6 + 6 V x 1 A.

Na figura 6 damos uma sugestão de montagem para uma central de chamadas que pode ficar instalada junto a telefonista de uma empresa.

Figura 6 – Sugestão de caixa

Na figura 7 temos o diagrama completo de um receptor básico.

Figura 7 – Diagrama do receptor

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

Figura 8 – Placa para o receptor

L1 consta de 150 voltas de fio 28 num bastão de ferrite de 0,8 a 1 cm de diâmetro e de 10 a 15 cm de comprimento. L2 consta do mesmo número de voltas do mesmo fio, sobre L1.

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 400 V e ser do tipo poliéster. Para os integrados sugerimos a utilização de soquetes DIL. O buzzer é do tipo piezoelétrico comum e o LED é opcional.

Os resistores são de 1/8 W e o eletrolítico C2 é para 12 V ou mais de tensão de trabalho. Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos conforme o valor e disponibilidade de cada um.

D1 e D2 são diodos de uso geral, admitindo equivalentes. O transformador tem primário de acordo com a rede local e secundário de 150 mA.

O conjunto pode ser instalado numa pequena caixa que será transportada e ligada a rede no local em que estiver a pessoa monitorada, figura 9.

Figura 9 – Sugestão de caixa para o receptor

Para se obter maior sensibilidade em caso de locais de difícil recepção, podemos acrescentar uma etapa amplificadora na entrada do PLL conforme mostra a figura 10.

Figura 10 – Etapa amplificadora para o receptor

Para locais barulhentos pode ser usada uma etapa amplificadora que alimenta um alto-falante, conforme mostra a figura 11.

Figura 11 – Saída com alto-falante

AJUSTE E USO

Para provar o aparelho devemos ligar o transmissor a um receptor na mesma rede.

Ajustamos então P1 para uma freqüência qualquer, e apertamos S1.

Devemos então atuar sobre P1 do receptor até captar o sinal do transmissor. O ajuste deve ser feito com cuidado pois podemos pegar o sinal em mais de um ponto.

Escolhemos o de maior sensibilidade afastando o receptor ou mesmo ligando-o em tomada de outra rede, conforme sugere a fig. 12.

Figura 12 – Usando tomada de outra rede

Se numa segunda rede houver dificuldade de captação de sinais podemos acrescentar um capacitor de 100 nF x 600 V conforme mostra a mesma figura.

Comprovado o funcionamento, fazemos o ajuste dos demais canais.

Veja que a cada ajuste devemos testar os demais canais, pois se houver a escolha de freqüências harmônicas (40 e 80 kHz) podemos ter um duplo acionamento errático: ativando o de 40 kHz, também teremos o acionamento do canal de 80 kHz.

Uma vez verificado o funcionamento e feito os ajustes é só usar o aparelho.

Em locais com equipamentos ruidosos que causem interferências, como motores, lâmpadas fluorescentes poderá haver o funcionamento errático do receptor. Devem então ser colocados filtros junto aos aparelhos interferentes