Apresentamos um pequeno transmissor de FM portátil em duas versões, com alcances. de 50 a 500 metros, com excelente qualidade de som e um recurso importante: um controle de modulação. Através dele você poderá tanto falar de perto do microfone sem distorção como ouvir conversas com a uma certa distância do transmissor. O circuito pode ser alimentado com tensões de 6 a 12 V de pilhas ou bateria.
Os transmissores de FM do tipo portátil são sempre atraentes e podem ser utilizados numa gama muito ampla de aplicações práticas. Em conjunto com receptores de FM portáteis podemos fazer seu uso como sistema de intercomunicação à distância; em conjunto com aparelhos de som podemos usá-lo como microfone sem fio, e nas viagens, utilizando o rádio do carro, podemos manter conversas com um segundo carro que nos acompanhe.
O circuito que apresentamos neste artigo é simples e barato, podendo ser realizado em duas versões. A primeira versão utiliza um transistor BF494 e é alimentada com tensões de 6V vinda de quatro pilhas pequenas. Esta versão alcança pouco mais de 100 metros em locais favoráveis. A segunda versão pode ser alimentada com seis pilhas ou bateria de 9V, ou ainda com 12V da bateria de um carro, e emprega um transistor 2N2218 como base. Esta versão tem um alcance que pode superar os 500 metros em campo aberto.
No entanto, o que caracteriza as duas versões é a utilização de um controle para a profundidade de modulação. Este controle evita o problema da distorção quando se fala perto demais do microfone, caso em que usamos o equipamento como transceptor ou microfone sem fio. Por outro lado, quando abrimos totalmente este controle, o circuito torna-se suficientemente sensível para que usemos o transmissor na escuta de conversas nas redondezas, como mostra a figura 1.
O aparelho poderá facilmente ser instalado numa caixinha plástica, do tipo Patola PB203 ou ainda menor, dependendo da alimentação usada. É claro que baterias de 9V são compactas na alimentação, mas, como possuem menor capacidade de corrente, esgotam-se de maneira mais rápida,
COMO FUNCIONA
A etapa de alta frequência é do tipo convencional, levando por base um transistor de comutação ou RF capaz de oscilar entre 88 e 108MHz, que é a faixa de FM. Este circuito oscilador tem a sua frequência determinada por L1 e CV. Devemos ajustar CV para que as oscilações ocorram numa frequência livre da faixa de FM, ou seja, num ponto do mostrador em que não existam estações operando.
O capacitor C4 proporciona a realimentação, que mantém as oscilações, enquanto R4 determina a intensidade da corrente no transistor, ou seja, a potência da emissão. O valor indicado é mínimo para as condições de funcionamento admitidas pelos transistores. Se diminuirmos ainda mais este componente, podemos obter mais potência, mas o transistor poderá queimar, pois irá sobreaquecer.
A polarização.de base do transistor é dada por R2 e R3 e seus valores são em função do ganho do transistor e de R4. Se aumentarmos R4 para obter menor potência, por exemplo, também devemos aumentar na mesma proporção os resistores R2 e R3. O capacitor C2 faz o desacoplamento do sinal de RF gerado no circuito de base.
Num circuito como este, em que as frequências são elevadas, as ligações são críticas, pois um pedaço de fio mais comprido representa indutâncias ou capacitâncias parasitas que desviam a frequência de oscilações ou mesmo impedem sua ocorrência. O resultado é que, às vezes, um simples deslize na montagem desvia tanto a frequência que não se consegue fazer o seu ajuste. Por este motivo, a disposição dos componentes, principalmente no que se refere aos comprimentos dos fios, deve ser rigorosamente observada, como você pode ver na figura 2.
Outro ponto importante que deve ser notado nesta etapa é que existem componentes que não são próprios para circuitos de alta frequência e que, às vezes, são utilizados indevidamente, impedindo seu funcionamento. Os capacitores de poliéster são um exemplo. Estes capacitores, por suas características, são indicados para circuitos de baixas e médias frequências. Se utilizarmos para C2 um capacitor deste tipo, podemos comprometer seriamente o funcionamento do aparelho. Nesta etapa, devem ser usados capacitores cerâmicos, para que não ocorram problemas, pois os capacitores cerâmicos servem tanto para circuitos de baixas frequências como para os de altas.
O capacitor C5 tem uma função importante na etapa osciladora. As oscilações podem ser dificultadas se não tiverem retorno de baixa impedância pela fonte de alimentação. Ora, as pilhas ou baterias, por suas características, podem não apresentar esta propriedade e, com isso, instabilizar o funcionamento do transmissor. Com a finalidade de dar este retorno ligamos em paralelo com a alimentação um capacitor de desacoplamento, que é C5. Este capacitor, evidentemente, deve ser cerâmico.
A modulação, ou seja, a aplicação do sinal de áudio no sinal de rádio que deve ser emitido vem de um microfone de eletreto de dois terminais.
Por que de eletreto? Este tipo de microfone possui uma sensibilidade muito grande dada pela existência, em seu interior, de um transistor de efeito de campo pré-amplificador. Conforme mostra a figura 3, este microfone, na realidade, consiste num circuito amplificador que deve ser polarizado externamente.
Por este motivo existe a ligação de seus fios com polaridade certa, caso contrário ele não funcionará. O resistor R1 determina, em princípio, o ganho ou sensibilidade na captação dos sons, mas este transmissor tem uma sofisticação: o sinal de áudio que obtemos no microfone pode ser aplicado em maior ou menor intensidade ao oscilador, de modo a fazer sua modulação. Por que isso? Se o sinal aplicado for muito forte, ele desloca a frequência do oscilador de tal maneira que, em lugar de obtermos som no receptor, obtemos uma dessintonia, que se traduz em ruídos desagradáveis e distorções do som. Isso ocorre, por exemplo, se o som no microfone for muito forte, quando falamos bem perto, como ilustra a figura 4.
Obtemos o que se chama sobre modulação, que pode ser evitada se reduzirmos a intensidade do sinal aplicado ao oscilador. Isso pode ser facilmente ajustado através do trimpot P1.
Por outro lado, se o sinal captado for muito fraco ele pode não modular o oscilador a ponto de obtermos no receptor as condições para um bom volume de som. O resultado é que, se isso ocorrer, o som captado terá baixo volume.
Podemos, então, ajustar a sensibilidade para o máximo em P1, a fim de obter bom som, caso desejemos trabalhar com sons fracos, como por exemplo os obtidos quando tentamos captar conversas longe do microfone (figura 5).
Os sinais deste transmissor são irradiados através de uma antena que tanto pode ser um pedaço de fio rígido como do tipo telescópica, mas não deve passar de 60cm.
O comprimento maior ajuda na irradiação, obtendo assim maior alcance, mas também traz um inconveniente: a instabilidade. Quando aproximamos nossa mão da antena, ou mesmo qualquer objeto, este objeto e a antena formam um capacitor que muda a frequência do oscilador, como ilustra afigura 6.
O resultado é que o sinal "foge" de sintonia, ficando difícil usar o aparelho. Por este motivo, usando o transmissor, devemos sempre manter a antena em posição vertical e longe de qualquer objeto.
Podemos reduzir este efeito se ligarmos a antena em uma tomada da bobina (figura 7). O que ocorre neste caso é que podemos encontrar uma posição para a ligação da antena em que sua impedância se case com a do circuito. O resultado é que ela não "carrega" mais o circuito e a aproximação de objetos não modificam sua frequência. Experimentalmente, você pode fazer a ligação em diversas tomadas e deixar naquela em que notar maior rendimento e menor instabilidade.
Finalmente, temos a fonte de alimentação. O consumo de corrente e, portanto, a durabilidade da bateria, dependem da potência do aparelho. Isso significa que as versões de maior potência e maior alcance são as que gastam mais pilhas. Por este motivo, na versão de quatro pilhas, com o BF494, para 50 metros, usamos pilhas pequenas, mas para as outras versões recomendamos pilhas médias ou grandes. No caso de bateria de 9V, devemos observar que seu uso deve ser intermitente a fim de que não ocorra o seu esgotamento rápido.
MONTAGEM
Na figura 8 temos o diagrama completo do transmissor. A montagem numa placa de circuito impresso universal com padrão de matriz de contatos é mostrada na figura 9.
A bobina é formada por 3 ou 4 voltas de fio comum encapado com 1 cm de diâmetro. O número de espiras poderá ser variado caso você não consiga sintonizar o sinal com a máxima potência nos ajustes finais.
O trimer é comum, de plástico ou base de porcelana. Neste tipo de projeto é comum não indicarmos a capacitância (valor) do trimer, pois em princípio qualquer valor serve. Assim, a única diferença que encontraremos entre um trimer de 2-20 ou 3-30pF é que o de 3-30 dá uma faixa maior de ajuste. No entanto, compensando isso na bobina, podemos perfeitamente chegar ao ponto de funcionamento desejado e não mexeremos mais no seu ajuste.
Os resistores recomendados são os de 1/8W, mas se você usar material de sucata e encontrar tipos de tamanhos maiores e mesmo valor, nada impede que eles sejam usados. Estes resistores podem até ser montados em posição vertical, conforme mostra a figura 10.
Os capacitores devem ser todos cerâmicos (de disco ou plate) e o único que pode ser de outro tipo é Cl. Seu valor também não é crítico, podendo ficar entre 100 e 220nF. É preciso tomar cuidado com o código de identificação destes capacitores que poderá vir como 103 ou 0,01 para C2 e como 104 ou 0,1 para C5. Já C1 pode vir como 224 ou 0,02.
Temos duas opções para o transistor: na versão de 6V podemos usar o BF494 ou equivalentes como o BF495 ou BF254. Já para as versões de 9 ou 12V devemos usar o 2N2218. Na versão de 12V será até conveniente dotar o transistor de um pequeno radiador de calor do tipo de encaixe, como mostra a figura 11.
PROVA E USO
Para ajustar seu transmissor você precisará de um rádio de FM que será sintonizado em torno dos 100MHz, a meio volume, num ponto fora de estação e a uma distância de 2 a 3 metros do transmissor. Ligando a alimentação e colocando P1 no meio de seu ajuste, vá girando o ajuste de CV até captar o sinal. Se você fizer este ajuste falando no microfone, haverá um instante em que sua voz sairá no receptor de FM.
Para facilitar o ajuste é conveniente usar uma ferramenta de plástico, pois o metal de uma chave de fenda funciona como a armadura de um capacitor, dificultando o ajuste. Pode ser que no ajuste você capte um sinal e ao se afastar com o transmissor ele logo desapareça. O que ocorre é que você sintonizou um sinal espúrio, não o fundamental. Volte ao ajuste e procure nova posição do trimmer que resulte em sinal no receptor, até obter o mais forte, que não desapareça quando você se afastar com o transmissor.
Se não conseguir um sinal com a potência desejada, modifique a bobina do transmissor, diminuindo ou aumentando uma volta. Feito o ajuste é só usar o aparelho. P1 será ajustado conforme você fale perto ou longe do microfone. Este ajuste é feito para que se obtenha boa sensibilidade sem distorção.
OS DIVERSOS TIPOS DE TRANSMISSORES
Transmissores miniatura de FM, como o que descrevemos neste artigo, não são todos iguais. Ao se fazer a escolha de um projeto de qualquer transmissor devemos levar em conta o tipo de comportamento que desejamos. Assim, dotado de um controle de modulação, podemos usar este transmissor tanto para falar de perto, caso em que teremos a operação com sons fortes, como falar de longe ou ouvir conversas, caso em que teremos a operação com sons fracos.
A diferença se deve à profundidade de modulação. Se o circuito for sensível demais e falarmos de perto, teremos excesso de modulação, o que causa distorções. Isso quer dizer que se temos um transmissor para usar na mão como intercomunicador ou microfone sem fio ele deve ter características diferentes de um que seja usado para escutar conversas, o qual devemos esconder e a distância entre ele e as pessoas pode ser longa.
Um tipo de microfone ultrassensível para a escuta de conversas, que reúne um super amplificador, logo após o microfone, ao transmissor é o SPYFONE que anunciamos na Revista.
Trata-se de um supersensível amplificador destinado à escuta de conversas à distância. Você o esconde num armário, disfarçado de livro, por exemplo, e tudo que se passar num raio de alguns metros, desde uma conversa baixinha entre duas pessoas, ao cair de uma simples folha de papel pode ser ouvido e gravado a uma distância de até 50 metros.
O conjunto de diversos transistores amplificadores de áudio torna o SPYFONE ideal para a escuta à distância, muito mais que este projeto, dada sua elevada sensibilidade.
O SPYFONE é alimentado por pilhas comuns com grande autonomia, dado seu baixo consumo.
