Fone sem Fio (ART2360)

Eis uma maneira interessante de ouvir seu equipamento de som, TV, ou mesmo através de paredes - um fone sem fios! Utilizando um sistema de acoplamento indutivo, este sistema consiste na melhor solução para os que não querem ou não têm espaço para a colocação de fios, jaques conectores ou elementos semelhantes.

Nota: o artigo é de 1988. Pode ser usado um amplificador integrado
mais moderno como o TDA7052 que exige menos componentes externos.

A ideia é simples: ligue ao seu televisor, equipamento de som ou outro aparelho uma bobina que será fixada sob o tapete ou mesmo no teto de sua casa.

Esta bobina irradiará através de um campo magnético o som destes aparelhos para uma distância de alguns metros. O receptor, no qual estará ligado seu fone, consiste num sistema igualmente indutivo (bobina) e um sensível amplificador. (figura 1)

Figura 1 – A ideia do sistema | Clique na imagem para ampliar |

O circuito é alimentado por pilhas e como tem baixo consumo não precisará de manutenção por longos períodos.

Por outro lado, a ausência de fios lhe dará uma excelente mobilidade pois você poderá movimentar-se à vontade, trocando de posição, de poltrona, sem precisar puxar, arrastar fios ou fazer qualquer tipo de operação incômoda.

Outra possibilidade interessante consiste na transmissão de sons através de paredes, conforme sugere a figura 2.

Figura 2 – Transmissão através de parede | Clique na imagem para ampliar |

Você liga seu aparelho de som numa sala e transmite seus sinais através de um campo magnético que atravessa a parede. O receptor pode ser ligado a um amplificador secundário ou a um fone, conforme seu desejo.

Ligado a um amplificador secundário, permite a escuta do mesmo programa, e ligado a um fone, permite a escuta individual.

Outra possibilidade igualmente interessante é a elaboração de um sistema de tradução simultânea para auditórios ou salas de conferências.

Sob o assoalho da sala ou no teto seria colocada a bobina ligada a um amplificador dotado de um microfone onde falaria o tradutor.

Cada participante que desejasse ter a tradução a sua disposição usaria o receptor indutivo com um fone de ouvido.

Não haveria necessidade de ligações físicas com o sistema, o que facilitaria enormemente o emprego do equipamento.

COMO FUNCIONA

Já demos a base do sistema na introdução: um amplificador de alguma potência (pelo menos 5 watts) tem sua saída acoplada a uma bobina que será colocada sob o tapete, assoalho ou mesmo forro da sala.

Esta bobina consta de algumas espiras de fio comum, devendo apresentar a mesma impedância (aproximadamente) que a saída de som.

Para evitar eventuais problemas de uma impedância anormalmente baixa, ligamos em série com esta bobina um resistor de 8 ohms x 20 watts.

Este resistor garante que, sob quaisquer circunstâncias não teremos um valor de impedância menor que 8 ohms (ou da saída do equipamento).

O receptor é bastante compacto, utilizando apenas dois circuitos integrados e sendo alimentado por pilhas.

O primeiro circuito integrado é um amplificador operacional com transistores de efeito de campo na entrada, tendo então uma elevadíssima impedância de entrada.

Uma bobina que consta de muitas espiras de fio esmaltado é ligada diretamente nas entradas deste amplificador.

A tensão induzida na bobina será então amplificada por um fator que depende dos resistores R1 e R2.

Veja que o circuito opera de modo diferencial o que lhe garante uma enorme sensibilidade. O campo do transistor pode ser detectado com facilidade a uma boa distância.

O sinal deste amplificador é levado ao controle de volume que consiste no potenciômetro P1 e também a P2 que consiste num controle simplificado de tonalidade.

O segundo amplificador é um TBA8208. Este integrado possui um amplificador de áudio completo que fornece algumas centenas de miliwatts de saída a um fone (o suficiente para um ótimo volume), mas sua principal característica é a de funcionar satisfatoriamente com baixas tensões.

Para o caso de se desejar uma reprodução com maior volume numa boa caixa acústica temos diversas opções. Uma delas consiste na ligação de um alto-falante pesado na saída J2 de fone.

Uma caixa miniatura do tipo usado com walkman fornecerá ótima qualidade de som.

Outra possibilidade consiste na eliminação de CI-2 e retirada do sinal de C1 diretamente para um amplificador de áudio externo de maior potência.

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama completo de nosso aparelho na fig. 3.

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho | Clique na imagem para ampliar |

A montagem, que deve ser feita em placa de circuito impresso, é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Sugerimos a utilização de uma caixa plástica compacta que poderá alojar todos os componentes, inclusive a bobina captadora.

Esta bobina admite muitas opções construtivas. A mais simples consiste no aproveitamento do enrolamento de alta tensão (110 ou 220 V) de um transformador de alimentação com secundário de 5 a 12 V com qualquer corrente entre 50 e 500 mA.

Tiramos o núcleo deste transformador usando apenas o “carretel" interno.

É muito importante o posicionamento relativo do carretel (bobina captadora) em relação à bobina transmissora. Eles devem ficar alinhados, conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – Posições das bobinas | Clique na imagem para ampliar |

A caixa não deve ser metálica para poder deixar passar livremente a influência do campo magnético. A bobina pode ser presa no fundo da caixa, pelo lado de dentro.

Um pequeno bastão de ferrite no seu interior ajudará a aumentar a sensibilidade, concentrando as linhas de força do campo magnético.

Veja que, a bobina é bastante sensível para estar sujeita a influência de outros campos que não o gerado pela emissão.

Assim, a aproximação do sistema de lâmpadas fluorescentes e instalações elétricas pode provocar roncos.

O fone de ouvido deve ser de baixa impedância podendo ser empregados os do tipo “walkman". Como o sistema em questão é monofônico, as duas entradas do jaque para os canais diferentes devem ser unidas no jaque J2.

Os resistores empregados são todos de 1/8 ou ¼ W com qualquer tolerância.

Os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de 6 V ou mais é os demais capacitores podem ser tanto de poliéster como cerâmicos.

Na figura 6 damos uma sugestão de caixa para a montagem.

Figura 6 – Sugestão de caixa | Clique na imagem para ampliar |

Para provar precisamos inicialmente de um simples radinho. Ligando o fone sem fio de modo que sua bobina captadora fique alinhada com o alto-falante, deveremos ter um som de boa qualidade no fone a alguns centímetros de distância, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Testando o aparelho

O rádio deve estar em volume médio e a captação deve ser ajustada em P1.

Comprovado o funcionamento passamos ao transmissor que é mostrado na figura 8.

Figura 8 – Instalação do transmissor | Clique na imagem para ampliar |

O transmissor consiste em 5 a 15 espiras de fio comum que são enroladas com diâmetro não menor que 1 metro sob o tapete ou no teto.

Um resistor de 8 ohms x 10 watts (se seu amplificador for de até 20 watts) ou 8 ohms x 20 watts para amplificadores até 50 watts é ligado em série para evitar problemas de impedância.

A bobina não pode ficar em posição perpendicular à bobina captadora.

Para o caso de transmissão via parede, como a distância é menor, alguns centímetros apenas, a bobina transmissora pode ser enrolada num quadro com 20 a 30 cm de diâmetro.

Para testar e usar coloque o amplificador em médio volume e comute a chave para a bobina, retirando do circuito as caixas ou alto-falante local.

Acione o receptor do fone sem fio e ajuste para menor escuta. Se houver excesso de sensibilidade ou distorção, reduza o volume no televisor ou amplificador.

Faça testes para determinar qual o melhor volume para sua escuta.