Eis uma forma simples para controlar aparelhos à distância. Em vez de usar, por exemplo, um sistema de rádio controle de certa complexidade e de custo relativamente elevado, por que não utilizar os próprios fios da instalação elétrica? Veja neste artigo como isso é possível a custo reduzidíssimo!
O circuito nasceu da necessidade de contar com um dispositivo que desligasse o televisor instalado no meu (aliás, nosso) quarto quando terminasse a sessão "Cinema na Madrugada" na televisão.
Toda noite-madrugada era uma "briga dos diabos" entre a "Madame Marocas" (ufa!) e o "Pafúncio" aqui: nenhum dos dois queria levantar-se para desligar o "bendito" televisor instalado "bem longe" da cama.
É claro que adquirir um televisor com controle remoto é uma solução, mas através de técnicos reparadores vim saber que tais aparelhos costumam apresentar inúmeros (e constantes) defeitos no sistema de telecomando; além disto o custo de tais televisores está além das minhas possibilidades, a menos que eu escreva uns dez artigos por mês para pagar a prestação!
Para contornar o problema resolvi utilizar "extensões": aí só era puxar uma das tomadas e . . . pronto!
Infelizmente a solução improvisada apresentou alguns inconvenientes: todos eles relacionados com os fios que ficavam espalhados no quarto. Isso nos obrigava a ter uma atenção redobrada quando, durante a madrugada, algum de nós tinha de levantar--se para fazer "pipi": qualquer "bobeira" era uma queda, ou do televisor ou da "gente"! Além disso a nossa doméstica reclamava todos os dias, pois, todos os dias, tinha de enrolar e guardar os fios e, de nossa parte, todas as noites, tínhamos (na verdade EU) de "refazer a montagem". Eu não tinha mais saco! Porém a gana dos filmes acabava vencendo-me e assim passamos algum bom tempo a conviver com o "sistema de tele controle" por mim idealizado, razão pela qual me tornava o natural para-raios das "descargas" da Cátia e da "patroa" Vilma, a "marocas" lá de casa!
Um dia aconteceu o que eu já havia previsto (só com os "meus botões"): o "caçula", com pouco mais de dois anos de idade, descobriu uma forma de pular do berço e, é claro, dirigiu-se lá pelas cinco da "matina", para o nosso quarto....
Bem, o leitor já deve estar imaginando o que ele aprontou! Isso mesmo! Após quase derrubar o TV, não pensou duas vezes: "catou" dois grampos para cabelo e os enfiou na tomada provocando um "puum" que não mais tinha tamanho! Pulamos da cama assustados e mais assustado ainda encontramos o "Pimentinha"!
Passado o susto sem, felizmente, maiores consequências, recebi a ordem do sargento "Tainha":
— Seu bucéfalo de uma figa! Faça o favor (?) de NUNCA, eu disse N-U-N-C-A, mais deixar ligada essa. . . (censura)! Teus "inventos", tão malucos quanto você, quase mataram MEU filho!
Bom soldado como sou, obedeci (que outra alternativa me restava?). Só não gostei do modo como ela se referiu ao "Pimentinha" Roberto: "MEU filho". Por acaso eu não participei. . . ativamente?
Após esse incidente cheguei (oficialmente) à conclusão que a coisa teria de ser feita por meios eletrônicos, sem fio, optando por um controle remoto que atualmente também presta irrelevantes serviços comandando a luz do quarto, pois a "madame Marocas" resolveu (pela enésima) vez mudar a posição dos móveis da nossa suíte!
O leitor poderá usar este dispositivo para outras aplicações, tais como o comando de um ventilador, lâmpadas, portas automáticas de garagem, etc. Também se presta para o comando do equipamento de som para quem gosta de ir dormir ouvindo boa música.
O aparelho também poderá ser utilizado em situações menos "sérias" para impressionar os amigos através de uma "mágica do século"!
DESCRIÇÃO DO CIRCUITO
É minha opinião que uma revista técnica deve, antes de mais nada, procurar apresentar aos seus leitores informações teórico--práticas a fim de que, em futuro próximo, possam eles próprios idealizar seus circuitos práticos e desenvolver teorias e, quem sabe, vir a substituir não só a mim como aos demais confrades que tanto escrevem para os periódicos técnicos — esta mesma revista, só no ano de 1982, teve dois números totalmente preenchidos por artigos práticos desenvolvidos e/ou adaptados por leitores!
Por esse motivo, ao contrário de algumas publicações congêneres, procurei dar um destaque todo especial à descrição do circuito. Em consequência vi-me obrigado a utilizar algumas páginas para alcançar tal intento — aqueles que não quiserem usufruir dos conhecimentos a serem fornecidos poderão passar de imediato para a descrição da montagem do circuito, pagando, por isto, o justo custo de menos conhecimentos, pois ninguém é tão ignorante que não possa ensinar alguma coisa, nem tão sábio que não tenha alguma coisa a aprender!
O sistema proposto, como é de se esperar, consta de duas unidades, ou seja: de um transmissor e de um receptor, totalmente independentes entre si, a não ser pelo fato de estarem eletricamente interligados através da rede elétrica domiciliar —veja o diagrama de blocos da figura 1.
Vamos começar a descrição do princípio de funcionamento do sistema pelo transmissor (figura 1A). O astável gera uma onda retangular de frequência aproximadamente igual a 23kHz, porém de baixa potência para os nossos propósitos, razão pela qual sofre uma amplificação (de potência) pelo próximo estágio que também compatibiliza a impedância de saída do astável com a impedância de entrada do receptor.
O sinal de saída do amplificador apresenta uma componente contínua (não necessária) que é bloqueada pelo estágio de acoplamento que, como sua designação sugere, acopla este sinal ao sinal (60 Hz no Brasil) da rede elétrica — o sinal de 23 kHz gerado pela estação transmissora vai, digamos assim, "montado" no da tensão elétrica tal qual ilustra a figura 2; note que o sinal de 23 kHz apresenta amplitude algumas vezes menor que o da rede elétrica, comportando-se como se fosse um ruído.
A fonte de alimentação é do tipo mais simples, sendo ela a responsável pelo fornecimento de energia elétrica, sob a forma de tensão c.c., ao circuito propriamente dito do transmissor, o qual irá manuseá-la convenientemente.
Este sinal presente nos fios da rede "navega" em todas as tomadas da residência de forma que ele, a priori, é acessível em qualquer um desses pontos, como também é possível aplicá-lo em qualquer uma dessas localidades.
O "negócio" é então retirar esse sinal do par de fios da rede e adequá-lo a nossos propósitos; como por esse par também "navega" o sinal de 60 Hz da tensão da rede elétrica, é necessário, em primeiro lugar, não permitir o ingresso deste sinal na unidade de recepção. Tal objetivo é conseguido dispondo na entrada do receptor, figura 1-B, um filtro passa-altas que, como seu nome indica, apenas deixa passar os sinais de alta frequência, bloqueando os demais.
Na saída desse filtro obteremos o sinal gerado no transmissor, porém de amplitude reduzida devido à ação do filtro que introduz perdas, bem como as próprias perdas introduzidas pela linha, as quais são proporcionais ao afastamento relativo entre as duas estações. Por esse motivo é necessário amplificar o sinal de comando presente na saída do filtro (figura 1-B).
O sinal, uma vez amplificado, é retificado e filtrado por uma rede adequada, obtendo-se assim uma componente contínua de tensão, porém de baixa potência
— essa componente contínua é de valor diretamente proporcional à frequência gerada pelo transmissor, bem como de sua amplitude, além de, é claro, também ser proporcional à amplificação fornecida pelo estágio de pré-amplificação, porém ela é inversamente proporcional à distância que separa as duas unidades através do par de fios da rede.
Como disse acima, a potência em jogo na saída do circuito de retificação e filtragem é insuficiente para excitar um circuito de comutação apropriado, motivo pelo qual se faz necessário intercalar entre estes dois estágios um circuito amplificador de elevado ganho, capaz de convenientemente atacar o circuito de comutação para a carga que, no nosso caso, é constituído por mero relê cujos contatos fecharão o caminho da corrente solicitada por ela, tal qual um televisor por exemplo.
A fonte de alimentação, figura 1-B, se encarrega de proporcionar energia para polarizar todos os estágios da unidade de recepção; assim como no caso da unidade de transmissão, ela também é de concepção bem simples.
Se o transmissor for desligado não mais teremos o sinal de "alta" frequência e o receptor se verá impossibilitado em manter acionado o aparelho elétrico sob seu comando.
Na figura 1-B não foi representado, mas existe uma espécie de filtro cuja finalidade é fazer com que eventuais ruídos advindos da comutação de aparelhos elétricos "pendurados" na rede elétrica venham a operar inadequadamente a unidade receptora e, portanto, a carga.
Como o leitor pôde perceber, o sistema de tele controle proposto não é um "bicho de sete cabeças"! Até pelo contrário!
Duvidou, não é? Então veja na figura 3 que simplicidade é o diagrama elétrico da unidade transmissora! Apenas um único circuito integrado: o nosso "velho amigo" 555 funcionando como astável!
O valor da frequência das oscilações é matematicamente avaliado através da expressão
com R1 e R2 em M ohms e C3 em µF.
De acordo com a lista de material (R1 = - R2 = 0,022 M e C3 = 0,001 µF) temos:
ou f = 22 kHz — valor bem próximo ao medido no protótipo.
Há de se observar que a forma de onda de saída do C.I. (circuito integrado) é retangular, figura 4, onde o tempo tH, durante o qual o sinal permanece com nível de tensão aproximadamente igual ao da tensão de alimentação, é duas vezes maior que o tempo tL (tempo em que o nível de saída, em cada ciclo, é praticamente nulo).
O trem de pulsos da saída (pino 3) de C.I.1 é aplicado à base do transistor Q1, tipo PNP, através da resistência limitadora R3, de forma que ele sature (praticamente um curto circuito elétrico entre coletor e emissor) toda vez que a saída do 555 se apresente em nível baixo e ficando no corte (praticamente circuito aberto entre coletor e emissor) quando o nível do sinal de saída do astável seja praticamente igual à tensão de alimentação (+ Vcc).
Percebemos que a razão de tempo de corte/tempo de saturação é, como não poderia deixar de ser, igual a 2/1; razão esta, estabelecida pelo sinal de saída (figura 4) do astável onde tH = 2 tL, como vimos.
Isto equivale a dizer que, num ciclo, a ddp (diferença de potencial) nos bornes das resistências em paralelo R4 e R5, figura 3, é igual a + Vcc na razão de 1/2, conforme bem o mostra a figura 5. O transistor Q1, portanto, funciona como um circuito amplificador inversor.
O sinal desenvolvido entre os bornes de R4 e R5 é aplicado à rede elétrica através dos capacitores Cl e C2, este último fornecendo a referência terra para tais sinais. Você, leitor, certamente estará pensando o porquê das duas resistências R4 e R5 em paralelo, já que uma de valor equivalente a esse paralelo iria resolver o caso.
Concordo plenamente sob o aspecto teórico! Mas sob o aspecto prático temos que considerar dois fatores a saber:
1° — a potência desenvolvida sobre esse braço resistivo é relativamente elevada, obrigando a utilizar uma resistência de 1W (de aquisição não fácil) em vez de duas de 1/2 W cada uma (mas fáceis de serem adquiridas no comércio) e
2° — ao utilizar uma única resistência você não teria condições, de, digamos, regular o alcance do transmissor, pois se ele não for adequado somente com R4 aí sim, você "pendura" R5 em paralelo e o alcance do transmissor será substancialmente melhorado, e se mesmo assim não satisfazer. . . mais outra resistência de igual valor e potência!
A fonte de alimentação não apresenta novidades, cabendo ao interruptor CH1, optativo, ligar/desligar a unidade transmissora. Esse interruptor é optativo devido à mobilidade da estação transmissora que poderá ser inserida em qualquer tomada da casa para cumprir sua finalidade; contudo, se esta unidade não for móvel, isto é, se ficar permanentemente conectada a uma tomada, há necessidade do interruptor, o qual funcionará como uma extensão remota do interruptor liga-desliga do aparelho elétrico sob o comando da unidade receptora.
Já que estamos falando na unidade receptora, a figura 6 nos brinda com o seu circuito elétrico tão, ou mais, simples que o circuito do transmissor, pelo menos a fonte de alimentação é igual à da unidade transmissora, com exceção do interruptor CH1, figura 3, que, neste caso, é totalmente dispensável uma vez que a estação receptora deve ficar em funcionamento permanente.
Os sinais presentes na rede de alimentação são capacitivamente acoplados ao circuito por intermédio dos capacitores C2 e C3, figura 6, cabendo a este último formar o referencial terra para esses sinais. O filtro passa altas é constituído, a priori, pelos capacitores C2 e C4 e resistências R5 e R6, cabendo a C5 acoplar os sinais de alta frequência à base do transistor Q1, que passará do estado de saturação para o estado de corte numa cadência ditada pela frequência desses sinais.
Dessa forma desenvolve-se no coletor desse transistor um sinal semelhante ao de entrada, porém amplificado. Esse trem de pulsos é aplicado por R3 ao diodo retificador D6 e capacitor eletrolítico de filtragem C6, que desenvolve em sua armadura positiva um nível de tensão contínuo que é aplicado à base do primeiro transistor do par Darlington constituído por Q2 e Q3.
A bem da verdade, esse nível de tensão cc, proveniente da retificação, não "ataca" de imediato a base de Q2, pois o conjunto R4-C7 estabelece um atraso (proposital) para que eventuais espúrios não afetem o estado de repouso dos transistores Q2 e Q3.
Ora, a condução de Q2 injeta um elevado valor de corrente na base de Q3 levando-o à saturação e assim habilitando a operação do relê R L1 que através de seus contatos fechará a malha de alimentação para a carga; situação esta que se manterá enquanto se fizer presente na rede o sinal gerado pelo transmissor.
De fato, se cessarem as oscilações, o transistor 01, figura 6, será levado à saturação, pois R1 e R7 apresentam o mesmo valor resistivo; com isso o potencial de seu coletor é praticamente nulo e em pouco tempo a carga armazenada nos capacitores C6 e C7 se reduzirá a um valor tal que o transistor Q2 é impossibilitado de conduzir, ainda mais pela presença de R9, o mesmo ocorrendo com Q3 que, então, reterá a alimentação da bobina do relê, razão pela qual seus contatos retornam à posição indicada na figura 6, desenergizando a carga sob seu comando. Como o leitor percebeu, o circuito por mim idealizado não apresenta muitas novidades, por isso é de fácil realização prática, ainda mais por utilizar componentes do tipo. . . "pau para toda obra"!
MONTAGEM
Podemos realizar a montagem do sistema de controle tanto utilizando as já consagradas tiras de terminais (montagem em "ponte"), como em plaquetas do tipo semi-acabadas ou padronizadas. Em ambos os casos reduziremos a mão de obra em sacrifício de uma menor compactação. No caso do protótipo utilizei duas plaquetas virgens para circuito (ou fiação) impresso, tendo, é claro, que idealizar o "lay-out" ou a distribuição dos componentes sobre cada uma das plaquetas: uma para a unidade transmissora e outra para a unidade receptora.
À guisa de orientação, a figura 7 mostra o desenho, em tamanho natural, da fiação impressa para cada plaqueta — o leitor, dependendo da aplicação prática que der ao sistema, deverá fazer as modificações que julgar necessárias, tal qual alterando as dimensões das plaquetas para que elas caibam no interior das caixas previamente escolhidas para comportar as unidades ou, ainda, corrigindo as eventuais diferenças de tamanho dos componentes adquiridos em relação aos utilizados no protótipo.
NOTA: a bobina do relê não deverá apresentar resistência ôhmica inferior a 60 ohms e ela terá de ser para 12 Vcc e cujos contatos devem suportar, com folga, a corrente solicitada pela carga.
Os seis furos de maior diâmetro de cada um dos desenhos da figura 7 destinam-se, respectivamente, à fixação do transformador à plaqueta e esta última à caixa se for o caso — para tal utilizei-me de parafusos de 1/8" de diâmetro e respectivas porcas.
A distribuição dos componentes nas plaquetas é mostrada, para as duas unidades, na figura 8, cabendo as seguintes observações:
figura 8-A
—não foi previsto o interruptor liga-desliga CH1, conforme aparece no diagrama esquemático da figura 3,
— o chanfro do circuito integrado está voltado para a esquerda do leitor bem como o do seu suporte ou soquete, também está voltada para a tua esquerda o terminal positivo (+) do capacitor eletrolítico, assim como o catodo dos diodos retificadores D1 a D4,
— o resistor R5 só deve ser instalado se o alcance do aparelho não for satisfatório para os propósitos do leitor.
figura 8-B
— note que o capacitor eletrolítico Cl é o único a ter sua armadura (+ ) voltada para o lado esquerdo, assim como o terminal catodo dos diodos retificadores Dl a D4,
— nos demais capacitores eletrolíticos (C6 e C7) o terminal (+) está voltado para a direita, acompanhando o sentido dado para o catodo do diodo D6,
— os transistores Q2 e Q3 são soldados à plaqueta de forma que a saliência fique voltada em direção ao transformador, enquanto a do transistor Q1 fica orientada para o lado externo da plaqueta,
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— dos terminais do diodo D5 partem as ligações para a bobina do relê, cujos contatos devem ser conectados à carga, conforme ilustra o croqui da figura 9, com a utilização de fio de grosso calibre como, por exemplo, 18 AWG.
UTILIZAÇÃO DO APARELHO
Bem pouco existe para comentar.
De fato, basta "pendurar" os contatos do relê da estação remota em paralelo com o interruptor já existente no aparelho elétrico e, se possível, "esconder" todo o circuito dentro dele, aproveitando assim a tensão da rede de alimentação do aparelho para também alimentar o circuito da unidade remota ou receptora. Ao assim proceder, poderemos acionar tal dispositivo elétrico tanto atuando diretamente no interruptor já existente, como através do controle remoto.
Conectando a unidade transmissora em qualquer tomada da rede elétrica veremos, sem surpresa alguma, o acionamento da carga.
Retirando o transmissor da tomada ou mesmo desligando-o através do interruptor optativo CH1 (figura 3), a carga também será desativada desde que, é óbvio, o interruptor a ela associado se encontre inoperante, ou seja, "aberto".
Se para pontos de tomada relativamente distantes da tomada à qual está conectada a unidade receptora não houver acionamento da carga, bastará soldar o resistor R5 (figura 3 ou figura 8-A) no seu divido lugar na plaqueta da unidade transmissora.
OUTRAS CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA
No protótipo resolvi, à guisa de informação, realizar umas poucas medidas de consumo utilizando os componentes da lista de material, incluindo o par de resistências R4 e R5, de 330 ohms, no transmissor.
Os resultados obtidos foram os seguintes: — consumo a 15 Vcc: unidade de recepção — relê em repouso: 0,46mA
— relê ativo: 30mA unidade transmissora
— com apenas R4: 66mA — com as resistências R4 e R5: 100mA
— consumo a 12 Vcc: unidade de recepção
— relê em repouso: 0,37mA
— relê ativado: 24mA unidade transmissora
— unicamente com a resistência R4: 46mA
— com as resistências R4 e R5: 64mA
Ainda que não more em um palacete constatei que à distâncias de até uns 50 metros o "negócio" funcionou perfeitamente bem, sem a necessidade de incorporar a resistência R5 em paralelo com a já existente R4. Acredito que com esse par de resistências a distância poderá alcançar a cifra dos 100, ou mais, metros. Experimente e conte-me os resultados!
