Transmissor Multicanal Para Controle Remoto (ART2752a)

Este artigo fez parte de uma seção que publicamos sobre o assunto. Apesar de ser de 1978, juntamente com outros projetos deste site ele ainda é viável podendo resultar num sistema convencional simples de controle remoto.

O transmissor para diversos canais que descrevemos neste número, apresenta características que permitem sua utilização no controle de modelos mais sofisticados que necessitem de um comando de até mais de 10 canais. 0 projeto básico é descrito para 4 canais, para multiplicação de sua capacidade, basta repetir certos componentes da maneira que indicaremos.

A etapa de rádio frequência utilizando três transistores, sendo um como oscilador e dois como amplificadores de potência permite a obtenção de uma boa potência de RF que garante um alcance eficaz do sistema num raio de pelo menos 500 metros.

O oscilador sendo controlado por cristal permite uma excelente estabilidade de frequência, garantindo assim mais ainda a segurança do modelo. (figura 1).

Figura 1 - Segurança

A etapa moduladora empregando circuito integrado é também bastante estável, facilitando assim ao máximo o ajuste tanto do receptor como do transmissor.

E claro que, como se trata de um sistema algo sofisticado, os leitores que se propuserem a montar deverão de certo modo estar habituados as possíveis dificuldades que possam aparecer. Assim, além da montagem ser na sua parte de RF algo crítica exigindo eventualmente alterações experimentais das bobinas e até mesmo de valores de componentes em função das características da própria disposição desse material como dos transistores, o leitor deve dispor de algum instrumento auxiliar para proceder a seu ajuste. Um medidor de intensidade de campo, um multímetro e um gerador de sinais são os equipamentos recomendados (figura 2).

Figura 2 – Equipamentos de ajuste

Os mesmos problemas poderão eventualmente surgir no ajuste e na montagem do receptor. Os leitores devem, portanto, ter um mínimo de conhecimento sobre os princípios de funcionamento do sistema e dos componentes envolvidos para poderem estar preparados para enfrentar qualquer tipo de dificuldade que apareça.

Antes de descrevermos nosso circuito, faremos uma breve análise do principio de funcionamento do sistema de diversos canais com modulação por tom.

COMO FUNCIONA

Num sistema mais simples de um único canal, temos um transmissor que irradia um sinal o que é captado pelo receptor.

Ao receber este sinal,o receptor fornece uma tensão de saída a qual pode ser usada para acionar um relê ou diretamente um servo (figura 3).

Figura 3 – Sistema simples

Se quisermos controlar por um mesmo sistema diversos servos, mas separadamente, devemos incluir no sistema transmissor algum recurso que permita haver uma diferenciação entre os sinais que devem comandar cada servo, e o mesmo deve ser feito em relação ao receptor.

No sistema de modulação por tom que descrevemos este recurso consiste em se modular o sinal de alta-frequência do transmissor por sinais de frequência menores, para cada canal. O receptor será então dotado de filtros que permitem distinguir cada frequência do sinal modular e em sua função ligar o servo correspondente, conforme sugere a figura 4.

Figura 4 – Sistema multicanal

Normalmente os sistemas de rádio controle operam em canais pré-determinados da faixa dos 27 MHz, o que corresponde a uma frequência bastante elevada. O sinal de baixa frequência, normalmente terá uma faixa de frequências de 100 Hz à 10.000 Hz o que corresponde a uma frequência muito menor.

A modulação é então feita em amplitude o que significa que se faz variar a intensidade do sinal de alta frequência no mesmo ritmo que o sinal de baixa frequência (figura 5).

Figura 5 – A modulação

Por exemplo, se para acionar o canal A usamos a frequência de 200 hertz, isso significa que quando apertamos o botão correspondente do transmissor, a onda de alta frequência passa a ter sua intensidade alterada, 200 vezes por segundo.

No receptor é extraída apenas essa informação de "200 vezes por segundo" a qual passa pelo filtro correspondente indo acionar o servo correspondente do canal A.

O número de canais que um sistema desse tipo pode conter está limitado pela seletividade dos filtros usados no receptor, ou seja, pela capacidade que eles tenham de rejeitar as frequências próximas e apenas aceitar a frequência correspondente.

Se tivermos muitos canais suas frequências inevitavelmente se aproximam o que significa que haverá uma forte tendência para que filtros de frequências adjacentes não rejeitem esses sinais e mais de um servo seja acionado a um comando.

Os filtros devem portanto ser bem seletivos (figura 6).

Figura 6 – Separação dos canais

No nosso projeto, limitamos em 10 ou 12 canais a capacidade de operação não só em vista deste tipo de problema, como também em vista da dificuldade de ajuste do aparelho.

Observamos que o oscilador do transmissor e o filtro do receptor devem estar ajustados exatamente para a mesma frequência para que haja um perfeito funcionamento e esta tarefa, realizada por mãos inexperientes é bastante difícil.

É claro que para um sistema limitado em apenas 2 ou 4 canais a coisa fica bem mais simples, podendo até ser dispensado o uso de instrumental sofisticado nesta tarefa.

Passemos à descrição da montagem do transmissor:

O CIRCUITO

Para analisarmos nosso transmissor dividiremos seu circuito em duas partes: a etapa osciladora de rádio frequência e amplificadora de potência e o modulador (figura 7).

Figura 7 – Blocos do transmissor

A parte de alta frequência possui um único transistor oscilador cuja frequência é determinada pelo cristal utilizado. Como o sinal obtido neste oscilador não é dos mais potentes, utiliza-se uma segunda etapa formada por dois transistores na configuração “push-pull".

Com esta configuração uma excelente amplificação para os sinais do oscilador é obtido conseguindo-se com isso um bom alcance para o sistema. É claro que uma das principais exigências para o bom desempenho do transmissor é que a etapa de potência esteja corretamente ajustada para operar exatamente na frequência do oscilador. Isso deve ser feito por meio de C3.

Na etapa de potência é feita a modulação que vem de um oscilador de áudio com circuito integrado ligado a um transistor modulador. No caso utiliza-se um timer 555 que fornece uma boa saída de sinal na configuração de multivibrador astável e que pode com facilidade alterar sua frequência de operação na dependência de apenas um componente de ajuste.

Assim, para cada canal temos apenas um ajuste que leva o oscilador a frequência correspondente.

A alimentação tanto da etapa de RF como da etapa moduladora vem de uma bateria de 12 Volts. Essa bateria deve ser formada por pilhas médias ou grandes em vista do consumo de corrente do aparelho que é proporcional à sua potência.

Os pontos mais críticos quanto a escolha de componentes se referem aos transistores Q2 e Q3. Podem ser usados os transistores 2N914, BCY59, BSX20, BSY63 ou qualquer transistor NPN que tenha uma corrente máxima de coletor da ordem de 300 mA e uma frequência de transição de 300 MHz.

Sugerimos em especial a utilização dos transistores 2N3904.

As bobinas deverão ser confeccionadas pelo próprio montador utilizando formas de material isolante (plástico ou papelão) segundo as dimensões indicadas (figura 8).

Figura 8 – As bobinas

Nos ajustes o leitor deve estar preparado para fazer alterações nessas bobinas, aumentando ou diminuindo o número de espiras se não obtiver o rendimento esperado para o equipamento.

A potência fornecida por este circuito e da ordem de 1W, com o que se pode obter um bom alcance para o transmissor. A antena consiste numa vareta de 1,00 a 1,25 metros. O comprimento exato também depende de experiências que levem o circuito ao seu maior rendimento.

Observamos que uma das maiores vantagens da utilização do circuito 555 como oscilador de áudio está na sua estabilidade. De fato, quando a tensão de alimentação varia de 4 a 12 Volts, a frequência do oscilador varia de apenas 1 Hz em cada 1000 Hz!

Isso significa que, controlado por cristal, uma vez ajustado o leitor não precisa se preocupar com qualquer desvio de frequência causado pelo desgaste natural das pilhas.

O modulador esta ajustado para operar no primeiro canal na frequência de 550 Hz, no segundo canal de frequência de 745 Hz: no terceiro canal na frequência de 1 000 Hz; no quarto canal na frequência de 1350 Hz. Para o acréscimo de novos canais, basta utilizar-se potenciômetros ajustáveis adicionais de 10 KHz em série com resistores de 10 K os quais devem ser ajustados para frequências sempre acima do canal anterior de pelo menos 350 Hz.

Observamos que sendo o consumo do modulador da ordem de uns 10 mA, pode ser incluída uma etapa e um diodo zener (além de um resistor, conforme mostra a figura 9), fornecendo uma saída de 9 V.

Figura 9 – Regulador de tensão

MONTAGEM

Em especial recomendamos a montagem do circuito de alta frequência formado por Q1, Q2, Q3 e Q4, separada do modulador. Com este procedimento, pela simples troca da etapa moduladora, usando o mesmo transmissor pode-Se alterar o número de canais do sistema à vontade, dentro de seus limites de capacidade.

O circuito completo do transmissor com o modulador é dado na figura 10.

Figura 10 – Circuito completo

Os pontos X, Y e Z correspondem as três conexões feitas entre a etapa moduladora e o transmissor propriamente dito, constituindo-se no ponto de separação entre elas.

Para o projeto da placa de circuito impresso deve o leitor primeiramente adquirir os transistores que serão usados em sua montagem, já que, conforme o tipo pode haver diferenças entre a disposição dos terminais.

Se bem que uma montagem em ponte de terminais também seja possível neste caso, deve esta ser feita de tal modo que todas as interligações entre componentes sejam as mais curtas possíveis. L1 e L2 deve ficar numa posição perpendicular à L3 e L4.

Não há necessidade de se utilizar dissipador de calor para o transistor BD135, já que este opera bem abaixo de seus limites de potência. Na verdade, transistores como o AC188, BD137 podem também ser usados em seu lugar.

Os trimmers C1 e C3 podem ser tanto do tipo tubular como do tipo comum devendo apenas este varrer uma faixa de capacitâncias de acordo com o especificado.

Em caso de dificuldade de obter um trimmer de 6/60 pF, o leitor poderá ligar em paralelo dois trimmers de 3/30 (que são mais comuns) fazendo portanto um ajuste duplo.

Os resistores usados podem ser todos de 1/8 W, e os demais capacitores de poliéster ou cerâmica.

O choque de RF CH é obtido enrolando se de 15 à 25 espiras de fio esmaltado fino (32 ou 34) num resistor de 100 k x ¼ W. Os extremos da bobina são ligados aos terminais do resistor de modo que este fique em paralelo.

AJUSTES E USO

Completada a montagem e conferidas todas as ligações, o leitor pode realizar os ajustes deste sistema, necessitando para esta finalidade de um multímetro como equipamento básico e ainda de um pequeno amplificador de áudio.

Se tiver osciloscópio e medidor de intensidade de campo as provas serão facilitadas ainda mais. Começamos por realizar a prova da etapa moduladora:

Para esta finalidade, ligamos a entrada E+ do micro-amplificador ou o polo vivo de entrada de qualquer amplificador comum de áudio ao pino 3 do circuito 555. O chassi do amplificador de áudio ou o E- do micro-amplificador será ligado ao pino 1 do mesmo integrado 555.

Apertando o interruptor do primeiro canal Cl deveremos ouvir um tom contínuo do alto-falante do amplificador. Ajustando R15 deverá haver uma sensível mudança na tonalidade do tom emitido.

Apertando C2, C3, etc., sucessivamente deve também haver emissão de som, porém, estes irão ficando gradativamente mais agudos. O leitor que não possuir osciloscópio ou frequencímetro (que poderá ser ligado ao pino 3 do Cl) deve ajustar os trimpots para que os sons sejam sucessivamente agudos (como na escala musical) conforme as frequências indicadas (figura 1 l).

Figura 11 – Ajuste de tom

Ajustado o modulador, faça um elo de captação com duas espiras de fio esmaltado num diâmetro um pouco maior que L1 e L4 e ligue-a em série com um diodo à entrada de seu multímetro que pode estar ligado na escala mais baixa de tensão inicialmente (figura 12).

Figura 12 – O elo de captação

Coloque o elo de captação sobre L1 inicialmente e ajuste o capacitor C1 para leitura do sinal máximo (ajuste também o núcleo de L1).

A seguir, passe o elo para L4, e ajuste C4 para leitura de máxima intensidade sinal. Se o sinal não alcançar um máximo por estarem os capacitores C1 e C3 todos apertados, isso significa que a bobina tem espiras a menos" devendo o leitor retirar as bobinas do circuito e aumentar de uma ou duas espiras o enrolamento L1 ou L3 conforme o caso.

Se o ajuste não for conseguido por estar o capacitor totalmente aberto antes de ser alcançado o máximo, a bobina deve ser retirada e algumas espiras devem ser diminuídas.

Com o ajuste das bobinas e dos capacitores feitos, você pode comprovar o funcionamento do transmissor usando um medidor de intensidade de campo ou ainda um receptor comercial para a faixa do cidadão (11 metros) que possa sintonizar seu sinal.

Com o osciloscópio o leitor terá ainda a possibilidade de verificar a modulação do sinal.

Artigo publicado em 1978