Nos dias atuais, as pessoas convivem com uma série de eletrodomésticos automatizados, de cafeteiras a máquinas de lavar, visando facilitar o dia-a-dia. Muitas boas ideias surgem em um canto qualquer de um laboratório de alguma Universidade ou na bancada de um hobbista, principalmente com a introdução de novas tecnologias de desenvolvimento neste século, como os microcontroladores de baixo custo. Não é só desenvolver tecnologias, mas adaptá-las a um mercado consumidor cada vez mais exigente, onde, por exemplo, mercados de grande potencial como o asiático, aliado à crescente ascensão da China, se tornam mais cobiçados por empresas de todo o mundo.
Nota: Artigo publicado na revista Eletrônica Total 114 de 2006
É preciso estar atento a essas mudanças, buscando desenvolver, na medida do possível, projetos com algum diferencial, que pode ser o custo ou o valor agregado. O projeto deste artigo foi elaborado pensando nisso, mais especificamente na área social, onde foi possível fazer com que o ato de acionar um interruptor na parede se tornasse uma tarefa mais fácil para um portador de necessidades especiais (tetraplégico ou paraplégico) que não pudesse alcançá-lo.
O protocolo R5
O protocolo RC5 é bem robusto e prático. Os pulsos de infravermelho são transmitidos em uma frequência portadora de 36 kHz, caracterizando uma onda quadrada de 27 ps de duração. O sinal é então aplicado na base de um transistor que tem um LED emissor de infravermelho em seu coletor (figura 1). O sinal é então captado por um circuito integrado que o demodula o envia para um microcontrolador (para que seja interpretado de acordo com o protocolo).
Cada vez que pressionamos um número no controle remoto, é transmitida uma rajada contendo "14 bits" RC5. Na verdade, cada bit em RC5 é formado por dois estados que caracterizam a ausência e a presença da frequência I.R. (Infra Red). Observe na figura 2 que cada metade de um "bit" tem a duração de 889 µs, logo a duração total do bit é de 1,778 µs. O bit "1" é formado pela ausência de sinal na primeira metade e por sua presença na segunda metade. O bit "0" segue a lógica inversa do bit "1".
A lógica RC5 com relação ao circuito integrado demodulador é invertida e, por isso, a ausência de sinal representa o bit 1 e a presença o bit 0 (bits TTL) na saída do mesmo. Para demodular os pulsos, foi utilizado no projeto o TK2236 da Philips. Note a pinagem deste componente, que é alimentado com +5 V, na figura 3. O leitor pode adquiri-lo em oficinas de conserto de TVs, ou na ausência deste utilizar equivalentes citados na lista de material, observando apenas a pinagem do componente.
Na figura 2 percebemos ainda que a rajada pode ser dividida em 4 partes. Nela temos dois bits de início (S1 e S2), um bit de estado (Toggle bit), cinco bits na área de endereçamento e seis bits na área de comando. Os bits são interpretados da esquerda para a direita.
Os dois bits de início são sempre "1" e marcam o começo da transmissão. O bit de estado logo em seguida serve para informar ao receptor se a tecla foi pressionada apenas uma vez ou continua sendo pressionada. A partir daí temos cinco bits de endereçamento que indicam o tipo de aparelho ao qual o sinal está sendo enviado.
A tabela 1 ilustra alguns aparelhos e seus respectivos códigos na norma RC5.
E por último temos a área de comando que representa o valor numérico da tecla pressionada (tabela 2).
Veja que o leitor pode implementar em projetos futuros um direcional "wireless", utilizando as teclas de mudança de volume e de canal, que normalmente ficam dispostas em forma de cruz (figura 4), usando a tecla central "menu" como botão de ação.
O leitor pode notar que se pegarmos a primeira metade de um "bit" RC5, teremos na verdade o valor real deste na saída do TK2236. Por exemplo, o bit "1" é formado pela ausência de pulso na sua primeira metade, mas a ausência de pulso se reflete como nível lógico alto no pino out do integrado. Se formos capazes de capturar esta primeira metade, teremos então o nosso bit "1" representando realmente o bit 1 da lógica binária. O mesmo acontece com o bit "O", visto que a presença de um pulso de I.R. na primeira metade dele se reflete como estado lógico baixo no TK2236.
Um detalhe importante a ser observado, com respeito a decodificação, é que um software só irá detectar a presença de uma rajada de RC5 após a primeira metade do primeiro bit de início (S1), que tem duração de 889 µs. Isso ocorre devido ao fato que só haverá mudança de estado lógico no pino out do TK2236 após este intervalo que marca o início de um bit "1" e que em RC5 significa estado lógico baixo, mas que vale, na verdade o 1 lógico no integrado. Como em repouso a saída do integrado é o 1 lógico, esta só será diferente quando for O na segunda metade do bit com a presença de um pulso de I.R.
Existe uma rápida variação da norma RC5, conhecida como RC5X que é semelhante a primeira. A única diferença está no fato de existirem sete bits de comando ao invés de seis e de haver apenas um bit de início ao invés de dois como no RC5 convencional. Este único bit de início é invertido para se obter o sétimo bit de comando. A norma RC5X também é suportada por nosso programa. Veja que a tecla "menu" é o número '82' em decimal ou '1010010' em binário, contendo 7 bits, e, portanto, utilizando-se do sétimo bit formado pelo bit de início.
O projeto
O circuito apresentado nas páginas seguintes é um interruptor de controle remoto, onde o usuário pode ativar ou desativar, à distância, cargas como lâmpadas, através de um controle remoto comercial, logo o leitor poderá utilizar o controle remoto de sua própria TV ou um controle universal que utilizem o protocolo RC5 da Philips. No Brasil, o RC5 é implementado pela Philips e pela CCE em seus televisores. O RC5 vale-se de pulsos de radiação infravermelha para enviar dados.
A radiação infravermelha não é visível ao olho humano, pois se caracteriza por ser uma radiação eletromagnética que está em uma frequência abaixo da luz visível (figura 5).
Embora não seja possível ver a radiação, podemos senti-la na forma de calor. Logo, temos o infravermelho presente na luz solar, em uma fogueira acesa ou até mesmo em uma xícara de chá. Acima do espectro da luz visível temos o ultravioleta, que não pode ser visto nem sentido, mas que causa graves danos e por isso não é utilizado em eletrodomésticos.
Nas figuras 6 e 7 verifica-se o esquema elétrico do projeto e o layout da placa de circuito impresso. O programa desenvolvido em linguagem PicBasic® foi implementado em um microcontrolador PIC16F84A, adotando-se um clock RC (resistor — capacitor), mas poderia ser empregado também outros PICs mais compactos como o 12F629, economizando mais espaço na placa de circuito impresso, caso o leitor pretenda usar o circuito embutido na parede.
A alimentação para o circuito vem diretamente da rede de corrente alternada, através de uma fonte do tipo "transformless"ou sem transformador. Como o leitor pode notar ela é bem simples, formada por um capacitor de poliéster de 1µF, funcionando como um resistor devido ao fenômeno da reatância capacitiva, com a vantagem de não esquentar, quatro diodos retificadores, um diodo zener para manter a tensão em +12 V e um capacitor eletrolítico de filtro. A corrente fornecida é o suficiente para o funcionamento do PIC e do relé de +12 V, sendo que os +5 V para o PIC são regulados pelo 7805.
Um aspecto a ser ressaltado aqui, é que ruídos muito fortes na rede CA podem se refletir na alimentação do circuito, causando instabilidades no PIC, devido a sua sensibilidade. Existe uma certa tolerância, mas caso o leitor queira eliminar de vez a possibilidade dessas interferências ocorrerem, pode improvisar uma alimentação separada para o PIC, com pilhas do tipo "botão".
Existe também no circuito um LED bicolor que indica o estado do relé: vermelho = desligado, verde = ligado. O LED auxilia para que o usuário visualize a localização do espelho no escuro. O interruptor de pressão serve para ligar e desligar o relé de forma manual. Na figura 8 temos uma sugestão para a montagem do espelho.
O programa decodificador
O programa executado no microcontrolador começa em um loop para monitorar o bit 4 da porta A (PORTA.4). Enquanto este for 1, o programa permanece na posição em que está. Com a presença de um possível bit 0, o programa testa durante um tempo determinado se não se trata de uma interferência (outra fonte de IR fora dos padrões RC5}.
Caso passe desta etapa, então começa a captura dos bits. No início, o programa aguarda a passagem da primeira metade do bit de início S1 e, em seguida, guarda os valores dos bytes comando e sistema, para caso haja necessidade de correção em caso de erro, além do bit de permuta ou toggle bit. Depois, começa a pegar sempre a primeira metade de cada bit RC5 que representa o valor real do mesmo no TK2236, através da rotina `captura_bit'.
Os valores são guardados em comando e sistema do bit mais significativo (MSB) para o menos significativo (LSB). As rotinas liga e desliga fazem o acionamento do relé e do LED, enquanto que a rotina botão trata do pressionamento do interruptor de pressão.
O leitor deve estudar este programa para que possa utilizar a norma RC5 em seus projetos futuros. Observe o fluxograma da figura 9.
Teste e uso
Carregue o código-fonte `decodificador hex' no microcontrolador com seu gravador favorito e, em seguida, encaixe-o no soquete do circuito observando sua posição. Antes de fazer os testes verifique todas as ligações e soldagens, se não inverteu a posição de algum componente como o diodo zener ou os retificadores de tensão 1 N4004. Lembre-se que este projeto é ligado diretamente à rede CA e qualquer erro pode significar curtos perigosos. Portanto bastante atenção.
Antes de embutir o projeto na parede, coloque-o sobre uma mesa de madeira, evitando tocar no circuito, principalmente no lado inferior da placa de circuito impresso, e ligue-o utilizando uma tomada comum. Observe o cabo preto, à esquerda, que foi soldado diretamente na placa temporariamente, conforme mostra o circuito da figura 10.
O LED deve acender na cor vermelha. Agora, utilize um controle remoto de TV da Philips, CCE ou um modelo universal compatível, para ativar ou desativar o relé. Ao pressionar a tecla '1', o leitor deverá ouvir o relé comutar e o LED deve ficar verde. Pressionando a tecla '2' o relé desligará e o LED ficará vermelho novamente. Pressione em seguida o interruptor de pressão para ligar o relé, e novamente para desligar. Se tudo foi bem, então o circuito está pronto para ser usado.
Para utilizar o interruptor na parede do quarto, por exemplo, é importante que o leitor saiba lidar com as instalações elétricas de forma apropriada, caso contrário a orientação de um eletricista se torna necessária, lembrando que um dos fios da lâmpada ou carga deve ir ao contato 'NO' do relé, que está identificado na placa de circuito como L1. A fase que vai ao relé também não pode ser a fase que a lâmpada já está conectada, pois do contrário a mesma não acenderá.
Desligue a chave geral de energia de sua residência antes de qualquer procedimento, utilizando um multímetro ou chave teste para identificar os fios empregados. Se preferir, conecte um fusível de 0,5A em série com a alimentação do circuito. Evite a instalação em espelhos com mais de um interruptor, pois o circuito só suporta uma carga.
CONCLUSÃO
Este projeto de baixo custo é experimental, e buscou levar até o leitor algumas informações sobre o protocolo RC5 e de como utilizar esta tecnologia. O projeto pode ser usado por um deficiente físico que busque uma forma cômoda de ativar ou desativar cargas à distância, que pode ser o simples interruptor de sua casa, que não consegue alcançar.
O leitor pode utilizar o protocolo RC5 para a navegação de seus robôs ou projetos que necessitem de um comando à distância, com a vantagem de empregar um transmissor comercial também de baixo custo, ou nenhum custo caso o mesmo o tenha em casa. Com um pouco de criatividade e perseverança esperamos que o leitor não mude apenas o canal de sua TV, mas os rumos de suas ideias e projetos futuros.
Mais informações
http://www.sbprojects.com
- Acesso em 28/11/05 http://www.ustr.net/Infrared/ index.shtml
- Acesso em 28/11/05 http://www.picbasic.nl- Acesso em 28/11/05
Nota: O código do programa que estava disponível na época da publicação não se encontra mais, pelo fechamento da editora.
