Um dos projetos mais solicitados e mais interessantes é o intercomunicador sem fio ou "walkie-talkie. São dois aparelhos que devem ser montados, cada qual contendo um transmissor e um receptor de rádio permitindo assim a conversa entre duas pessoas a distâncias que podem variar entre alguns metros até quilômetros, dependendo da potência do transmissor. Neste artigo descrevemos um interessante walkie-talkie que o leitor poderá montar e manter contatos com alguém que possua uma unidade idêntica (convide algum amigo para montar a outra unidade do par) a uma distância de até 200 metros.
Nota: Originalmente este artigo saiu numa Eletrônica Total 43 de 1992
A montagem de um walkie-talkie é sem dúvida almejada pela maioria de nossos leitores que há algum tempo vem solicitando um projeto simples, com bom alcance e que use componentes que podem ser encontrados com facilidade. Fomos além, pois daremos também a possibilidade do leitor ter o kit para este projeto, pois neste tipo de montagem existe uma dificuldade que nem sempre é superada com facilidade: a parte mecânica.
A caixa apropriada não existe à venda e precisa ser montada com cuidado, para que os componentes possam ser instalados sem problemas. Com o kit temos a possibilidade de fornecer aos leitores uma caixa especialmente projetada para alojar todos os componentes e assim obter um funcionamento perfeito.
Outra característica importante deste projeto é que além de você conversar com seus amigos usando sua própria voz, o sistema também tem uma tecla que permite a emissão de sinais em código Morse. Isso significa que em situações de contato em que você não possa falar, com os dedos, sem que ninguém perceba, você pode ainda enviar mensagens codificadas para o receptor distante (figura 1).
O transmissor opera numa frequência de 31 MHz, o que significa uni bom alcance numa faixa pouco ocupada e que, portanto, não está sujeita a interferências de outras estações. Para o montador é muito importante observar que a simplicidade do circuito com apenas dois ajustes torna possível sua colocação em ponto de funcionamento sem a necessidade de instrumentos ou equipamentos especiais. Qualquer um pode ajustar o par e operá-lo com extrema facilidade.
A alimentação de cada aparelho é feita com uma tensão de 9 V obtida de uma bateria. A autonomia desta bateria é boa, dada a pequena potência exigida para o receptor em repouso, e considerando que a operação do transmissor de faz de modo intermitente.
A existência no mercado de baterias de 9 V recarregáveis, entretanto torna bastante interessante a possibilidade de se ter uma fonte permanente com investimento único.
O uso de um circuito super regenerativo na recepção traz como vantagem além da simplicidade uma faixa larga de sintonia, o que significa que a captura do sinal do transmissor se faz com facilidade e mesmo pequenas variações da frequência não são sentidas, o que é importante para um equipamento de uso móvel, (figura 2).
CARACTERÍSTICAS
• Alcance: até 200 metros
• Tensão de alimentação: 9 V
• Frequência de operação: 31 MHz
• Modulação: AM
• Tipo de receptor: superregenerativo
• Número de transistores: 4 transistores
COMO FUNCIONA
Na figura 3 temos o diagrama de blocos de nosso aparelho.
O primeiro bloco a ser analisado é do transmissor. Quando a chave falar/ouvir é pressionada, o bloco transmissor é ativado com o estabelecimento da polarização de base do transistor BF494 (Q1) através de R1. Este transistor oscila então na frequência determinada por T1 e pelo capacitor C18. No núcleo de T1 podemos então ajustar a frequência de operação do transmissor.
Ao mesmo tempo que o oscilador de alta frequência é ativado, a chave falar/ouvir também faz a conexão da antena à saída deste circuito e coloca em ação o circuito modulador formado pelos transistores Q3 e Q4. Estes dois transistores formam um amplificador com acoplamento direto entre os transistores, e que na saída é usado um transformador corno carga.
A chave falar/ouvir também conecta na entrada deste amplificador o alto-falante que serve então como microfone. Os sinais deste microfone são então amplificados, aparecendo no coletor de 04, de onde são enviados ao oscilador de alta frequência via T1 proporcionando sua modulação em amplitude.
Neste circuito temos ainda a chave S3 que faz com que o amplificador de áudio usado como amplificador se transforme num oscilador de áudio. Os resistores R12, R13 e o capacitor C10, são os componentes que determinam a realimentação e, portanto, a frequência do som produzido. Este sinal de áudio aparece no coletor do transistor Q4 e então é enviado ao oscilador onde faz sua modulação em amplitude.
Soltando a chave falar/ouvir (S1), o oscilador de alta frequência do transmissor para de funcionar e ao mesmo tempo uma etapa receptora superregenerativa com base em Q2 recebe alimentação entrando em funcionamento.
A antena é então conectada a este circuito que passa a receber os sinais cujas frequências são determinadas pelo ajuste de T2. O sinal de áudio detectado por esta etapa aparece nos capacitores C7 e C9 e no resistor R8 de onde é enviada a etapa de amplificação de áudio que é a mesma usada no modulador, com base nos transistores Q3 e Q4.
Ao soltar a chave falar/ouvir o alto-falante entra em sua função normal, sendo conectado ao secundário do transformador de saída T3. O sinal recebido é então amplificado, aparecendo no coletor do transistor Q4 e deste transistor levado ao alto-falante via transformador de saída. Veja que a única condição para que se estabeleça a comunicação entre dois aparelhos é que a frequência do transmissor de um esteja ajustada para ser a mesma do receptor do outro.
MONTAGEM
O sucesso da montagem depende principalmente do cuidado com que ela seja feita e da qualidade dos componentes. Capacitores cerâmicos onde eles são exigidos são fundamentais, principalmente no setor de alta frequência.
Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho, lembrando que será preciso montar duas unidades iguais para termos o sistema.
A placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.
Esta placa na realidade foi feita para um sistema mais complexo que admite modificações de componentes. Por isso o leitor não deve estranhar se existem locais vagos de componentes ou trilhas que aparentemente não são usadas. Na versão básica que damos são usados menos componentes, ficando, pois, alguns locais vagos. Como em todos os aparelhos deste tipo, o, ponto crítico de montagem está relacionado com as bobinas. Na figura 6 damos os desenhos para estas bobinas.
É claro que se o leitor optar pelo kit terá estas bobinas prontas, o que é muito mais fácil. O transformador T3 deve ser do tipo de saída para rádios transistorizados com impedância aproximada entre 200 e 500 Ω de primário e secundário de 8 Ω. Este componente não é crítico, mas influi na qualidade do receptor.
Os resistores são todos de 1/8 W e os capacitores cerâmicos para valores menores que 1 µF. Para valores maiores são usados eletrolíticos de 12 V.
É muito importante observar que a posição dos transistores na montagem. A chave falar/ouvir é do tipo reversível quadrupla com 12 terminais, para encaixe direto na placa de circuito impresso. S2 é incorporada ao potenciômetro de volume e S3 é um interruptor de pressão.
A antena é telescópica com aproximadamente 1 metro de comprimento para maior rendimento. Antenas menores podem ser usados mais influem no alcance do aparelho. Para a bateria devemos usar um conector apropriado, e o alto-falante é de 5 cm de diâmetro com 8 Ω. Para facilitar o montador damos a seguir uma sequência de operações de montagem: Vá marcando com um (x) nos parênteses à medida que fizer a cada operação.
SEQUÊNCIA PARA MONTAGEM
Começaremos por trabalhar na placa de circuito impresso. Tenha todos os componentes em mãos com os valores conferidos. ( ) Solde inicialmente a chave S1 (falar/ouvir) encaixando seus pinos com cuidado nos furos da placa de circuito impresso.
( ) Solde depois o transformador T3 observando sua posição que é dada pela pinta, no caso do kit. O enrolamento de maior impedância (meça com o multímetro, se tiver dúvidas) deve ficar ligado ao conector de Q4.
( ) Solde a bobina L1. Se você utilizar o kit esta bobina vem com fios pré-estanhados, o que facilita o trabalho. No entanto, se você a enrolou com fio esmaltado comum tenha o cuidado de raspar as pontas dos fios nos locais em que ele será soldado.
( ) O próximo componente a ser soldado é T1. Observe que este transformador tem posição certa de colocação na placa. Cuidado com o núcleo, e não force o componente, pois ele é delicado. Seja rápido na soldagem para não afetar suas partes plásticas com o excesso do calor.
( ) T2 é soldado da mesma forma que T1 devendo o montador tomar os mesmos cuidados necessários.
( ) Temos agora a colocação do jumper J1. Trata-se de de um pequeno pedaço de fio descascado que une dois pontos da placa de circuito impresso.
( ) Passamos agora aos transistores cujas posições e tipos devem ser rigorosamente observados. Anote a medida que os for soldando:
( ) Q1 - BF494
( ) Q2 - BF494
( ) Q3 - BC548
( ) Q4 - BCS48 Corte os excessos dos terminais dos transistores após soldá-los.
( ) Passamos agora aos resistores que serão colocados em posição vertical, conforme mostra a figura 7.
Os resistores são identificados pelas cores e não há polaridade a ser observada:
( ) R1 - 56 kΩ (verde, azul, laranja)
( ) R2 - 68 kΩ (azul, cinza, laranja)
( ) R3 - 47 Q (amarelo, violeta, preto)
( ) R4 - 15 kΩ (marrom, verde, laranja)
( ) R5 - 4,7 kΩ (amarelo, violeta, vermelho)
( ) R6 - 120 Ω (marrom, vermelho, marrom)
( ) R7 - 4,7 kΩ (amarelo, violeta, vermelho)
( ) R8 - 1 kΩ (marrom, preto, vermelho)
( ) R9 - 100 kΩ (marrom; preto, amarelo)
( ) R10 - 3,9 kΩ (laranja, branco, vermelho)
( ) R11 - 68 Ω (azul, cinza, preto)
( ) R12 - 47 Ω (amarelo, violeta, preto)
( ) R13 - 680 Ω (azul, cinza, marrom)
( ) R14 - 680 Ω (azul, cinza, marrom)
Passamos agora aos capacitores na seguinte sequência, observando que no caso dos eletrolíticos é preciso seguir sua polaridade. A numeração não começa de C1.
( ) - C2 18 pF - cerâmico
( ) - C3 150 pF - cerâmico
( ) - C4 4,7 nF - cerâmico (472 ou 4700)
( ) – C5 22 pF cerâmico
( ) - C6 47 pF cerâmico
( ) - C7 10 nF cerâmico (103 ou 0,01)
( ) - C8 1µ - eletrolítico
( ) - C9 10 nF cerâmico (103 ou 0,01)
( ) - C10 - 33 nF - cerâmico (333 ou 0,033)
( ) - C11 - 10 nF - cerâmico (103 ou 0,01)
( ) - C12 - 220 µF - eletrolítico
( ) - C13 - 33 nF - cerâmico (333 ou 0,033)
( ) - C14 - 47 µF - eletrolítico
( ) - C15 - 10 nF - cerâmico (103 ou 0,01)
( ) - C16 - 47 pF - cerâmico
Feitas as ligações dos componentes na placa de circuito impresso, passamos ao trabalho na caixa e na interligação dos seus componentes.
ANEXOS
( ) Devem ser feitas agora as ligações de pedaços de fios na placa de circuito impresso conforme se segue:
( ) Fio vermelho do ponto CH - este fio terá sua outra extremidade soldada a um dos polos da chave geral S2.
( ) Fio preto ao ponto CH - este fio terá sua outra extremidade soldada ao outro polo da chave e ao terminal extremo de POT.
( ) Fio preto do ponto F - depois sua extremidade será soldada ao alto-falante.
( ) Fio branco ao ponto V - este fio terá sua outra extremidade soldada ao terminal central do potenciômetro.
( ) Fio vermelho ao terminal F - a outra extremidade vai ao outro polo do alto-falante.
( ) Fio branco ao terminal M - a outra extremidade vai a uma das chapinhas do manipulador.
( ) Fio amarelo ao ponto M - a outra extremidade vai ao outro polo do manipulador.
( ) Na placa de circuito impresso soldaremos agora a aleta de fixação da antena do ponto ANT.
( ) Fixamos na tampa da caixa o alto-falante usando o próprio plástico como rebite. Encaixamos o alto-falante e com a ponta aquecida do soldador derretamos levemente os pinos plásticos de modo que eles seguram o alto-falante pelas bordas.
( ) Soldamos dois pedaços de fio, de 15 cm nos terminais do alto-falante.
( ) Soldamos dois pedaços de fio de 15 cm nas aletas de metal, que formam o manipulador, conforme mostra a figura 8.
( ) Fixamos o potenciômetro e interruptor nos postes plásticos usando parafusos. Soldamos pedaços de fio de 10 cm neste componente, conforme mostra a mesma figura 8.
( ) Soldamos os fios do conector de bateria à placa de circuito impresso observando sua polaridade.
( ) Soldamos os fios do alto-falante do potenciômetro de volume e interruptor, e do manipulador (S1) na placa de circuito impresso.
( ) Colocamos o knob em POT usando um parafuso Philips.
( ) Encaixamos a posição de funcionamento a placa de circuito impresso e o botão falar/ouvir, com cuidado. Os postes de plástico que servem de encaixe serão depois derretidos de modo a formar os rebites que seguram a placa. Antes de encaixar esta placa a peça de metal que serve de blindagem elétrica deve ser colocada.
( ) Completamos a montagem, encaixando a antena telescópica e soldando-a na aleta que esta placa de circuito impresso. Com isso o aparelho estará pronto. Lembre-se que você precisa montar duas unidades iguais.
Confira toda a montagem, antes de passar a calibração e testes de funcionamento.
CALIBRAÇÃO
Daremos então dois processos de calibração, um para quem não possui nenhum instrumento e outro para quem possui um frequencímetro.
MODO 1
a) Posicionamos um aparelho a uma distância de 2 a 3 metros do outro, ambos com as antenas telescópicas abertas (figura 9).
b) Ligue o aparelho B e abra seu controle de volume. Se ouvir algum sinal estranho (estação ou outro sinal) no alto-falante, ajuste T2 de modo a se obter uma frequência livre (apenas chiado).
c) A seguir, ligue o aparelho A acionando o botão no controle de volume, e aperte a chave falar/ouvir (S1). Se nada acontecer no receptor, ajuste T1 até que o sinal seja captado. Vá falando no aparelho a de mod6 a ter sua voz reproduzida com máxima intensidade em 13 durante o ajuste. O ajuste deve ser feito com chave de plástico ou madeira com cuidado.
d) Retoque o ajuste de modo a obter a melhor recepção.
e) Agora, mantendo o controle de volume de A totalmente aberto, passamos ao aparelho 13.
f) Apertamos o botão falar/ouvir de B e ajustamos seu Ti de modo a captarmos seu sinal em A. Falamos diante do microfone durante esta operação.
g) Se houver estação estranha sendo captada em A, antes deixe fazer o ajuste, deslocamos T2 de A para encontrar uma frequência livre.
h) Feito o ajuste para melhor recepção, devemos retocá-lo. Completado o ajuste dos dois aparelhos podemos assegurar que ele não "escape" pingando umas gotas de cera de vela nos núcleos das bobinas ou mesmo fixando-a com um pouco de esmalte.
MODO 2
Se o leitor tiver um frequencímetro deve inicialmente ligá-lo às antenas de cada transmissor e ajustar T1 para obter a frequência de 31 MHz (figura 10).
Depois, ajuste os receptores conforme procedimento explicado no modo 1.
Completados os ajustes experimente a chave de código Morse, quando deve haver um apito contínuo no receptor. Para usar o aparelho ajuste o volume de acordo com o desejado e sempre que falar, aperte a chave falar/ouvir. Desligue a alimentação em S2 sempre que não estiver usando o aparelho para economizar a bateria. Baterias alcalinas têm maior autonomia. Quando notar que o aparelho perde a sensibilidade e o alcance, verifique o estado das baterias.
O aparelho terá muito maior alcance em lugares livres de obstáculos como por exemplo em campos e na praia. Locais com estruturas metálicas de grande porte podem diminuir bastante o alcance do aparelho.
