Muitos são os leitores que tem nos solicitado a publicação de projetos completos de sistemas de rádio controle para diversos canais. Já esclarecemos por diversas vezes que um projeto mais complexo deve ser abordado com muito cuidado, principalmente ou aqueles dotados de menos experiência e que não possuam muitos recursos técnicos. Como dentre nossos leitores existem os que estão aptos a enfrentar um projeto um pouco mais complicado, a partir deste número, em etapas descreveremos um transmissor e um receptor de diversos canais de bom desempenho.
Este artigo que publicamos em uma seção que fazíamos sobre controle remoto (rádio controle) descreve o transmissor modulado em tom. O receptor pode ser encontrado em diversas versões no site.
O PROJETO
Para se montar um brinquedo teledirigido como um avião, carro ou barco, não basta simplesmente ”fazer" os circuitos e encaixá-los no local apropriado e tudo funcionará de imediato.
Rádio controle é algo que deve ser abordado com muito cuidado, pois ao se falar em "rádio" devemos ter em mente que os circuitos de alta frequência além de serem críticos, devem todos operar sincronizadamente.
Por diversas vezes alertamos os nossos leitores que a dificuldade maior de um rádio controle não está na sua montagem, mas sim no seu ajuste. Para este além de um conhecimento das técnicas, deve-se dispor dos instrumentos apropriados.
E claro que o projeto que descrevemos a partir de agora não deve assustar o leitor menos experiente. Acreditamos que a maioria dos nossos leitores tenha bom senso suficiente para ler todo o artigo e saber se está ou não apto a sua realização.
O sistema de rádio controle cuja descrição agora iniciamos é de um tipo comercial que inclusive na Europa pode ser conseguido pronto ou sob a forma de Kit em casas especializadas.
No nosso pais, como ainda não existe um interesse maior pelas indústrias de kits para esta área não temos a possibilidade de consegui-lo desta maneira. (O Artigo é de 1979.)
O transmissor que descrevemos utiliza 6 transistores fornecendo uma potência de saída de aproximadamente 300 mW com uma alimentação de 12 V o que é suficiente para se obter um alcance da ordem de 1 km em campo aberto.
Para maior estabilidade de funcionamento o circuito tem sua frequência de operação controlada por cristal. A obtenção do cristal, não é tão crítica na atualidade em vista da existência dos mesmos para a faixa do cidadão (PX). O leitor pode perfeitamente valer-se de um destes cristais para o seu projeto.
O projeto original prevê a utilização de 4 canais cuja separação é feita pela modulação por tom (figura 1).
A modulação do transmissor é senoidal com frequências entre 1.000 e 2 400 Hz. O leitor habilitado e que dispuser de recursos próprios pode facilmente aumentar o número de canais deste sistema.
Como o circuito utiliza diversas bobinas, tanto para a parte de RF como para a parte moduladora, o leitor deve ter um pouco de habilidade na confecção deste tipo de componente e também saber como fazer seus ajustes.
O CIRCUITO
Na figura 2 temos um diagrama de blocos em que as diferentes etapas do transmissor são mostradas.
O primeiro bloco representa um oscilador de áudio que é responsável pela produção do sinal de modulação. Este circuito possui 4 chaves que são ligadas a bobinas que determinam a frequência do sinal senoidal de modulação. Para mais canais, deveremos ter mais chaves e mais bobinas obviamente.
A segunda etapa é capaz de misturar sinais de outros osciladores que sejam acrescentados ao circuito para um funcionamento simultâneo.
Explicamos: o leitor pode montar um segundo oscilador de áudio operando em outras frequências, com outro conjunto de bobinas aplicando o sinal ao mesmo transmissor e com isso conseguir dois comandos simultâneos do brinquedo radioguiado. (figura 3).
Se o primeiro oscilador de áudio tiver 4 canais, o segundo mais 4 canais e eventualmente um terceiro com 4 canais o leitor terá um sistema de 12 canais com a possibilidade de acionamento simultâneo de até 3 canais desde que de osciladores diferentes.
Para um barco, por exemplo, isso significa a possibilidade de se acionar o leme, acelerar e ao mesmo tempo tocar o apito em operações simultâneas. E claro que neste caso o leitor deve prever a habilidade necessária ao manejo de todos os botões que o transmissor terá.
O terceiro bloco tem por função amplificar o sinal do misturador vindo dos osciladores e aplicar este sinal ao transmissor, modulando-o. Trata-se, portanto, da etapa moduladora que usa um pequeno transformador driver para receptores transistorizados comuns.
A eficiência da modulação dependerá deste transformador que eventualmente exigirá muito cuidado na escolha. (figura 4).
Temos a seguir o oscilador de RF que é o circuito onde é gerada a alta frequência do transmissor. Este circuito opera com um cristal para a frequência de 27,125 KHz, mas frequências próximas desta nos canais de rádio controle comuns ou mesmo em outros podem ser usados.
O leitor pode aproveitar cristais de transceptores PX ou do tipo walk-talkie para o seu transmissor.
A modulação do sinal não é feita nesta etapa que utiliza diversas bobinas de cujo ajuste perfeito dependerá o bom funcionamento do transmissor.
Temos finalmente a etapa amplificadora de rádio frequência e de saída dos sinais.
Esta etapa é formada por um único transistor de cujo desempenho dependerá a potência do transmissor.
Existem diversos transistores modernos que podem ser usados nesta etapa como, por exemplo, o 2N2218, 2N2219 e o BSY51.
Nesta etapa é aplicado o sinal de áudio que modula o transmissor devendo o mesmo ter uma potência suficiente para se obter 100% de modulação. As características do secundário do transformador determinarão a porcentagem de modulação.
Para verificação da modulação o leitor deverá dispor de um osciloscópio se quiser maior precisão. No entanto, com um receptor com saída de áudio o leitor pode avaliar esta modulação “de ouvido".
OBTENÇÃO DOS COMPONENTES
Com exceção do cristal, do transforma- dor e das bobinas que devem ser enroladas pelo próprio montador, todos os componentes usados nesta montagem podem ser encontrados com facilidade.
É claro que o principal ponto que o leitor deve ter em mente ao procurar os componentes é o seu tamanho. Resistores, capacitores e trimpot podem ser encontrados com diversos formatos e tamanhos que dependem da finalidade a que os mesmos se destinam.
Como no caso o que se visa em primeiro lugar é compacidade, o leitor deverá sempre optar pelo componente de menores dimensões quando opções para um mesmo valor se tornarem possíveis.
Por exemplo, os resistores, de preferência devem ser do tipo de 1/8 W com tolerância de 10% ou menos. Os capacitores de pequeno valor podem ser do tipo cerâmico ou poliéster metalizado.
Os eletrolíticos oferecem duas opções: comuns de alumínio ou tântalo sendo que estes últimos apesar do pequeno tamanho são bem mais caros e conforme o caso, mais difíceis de serem obtidos. (figura 5).
Os demais componentes exigem certo cuidado na obtenção ou na construção.
Começamos pelo cristal
Conforme explicamos, o cristal pode ser aproveitado de um walk-talkie ou então de algum transceptor para a faixa do cidadão. Nas casas que trabalham com componentes para transceptores (que agora começam a se tornar mais difundidos em nosso país) podem ser adquiridos tais cristais.
Obs. O artigo é de 1979.
As bobinas do transmissor devem ser todas enroladas pelo próprio montador conforme as seguintes especificações:
L1 - 30 voltas de fio de cobre esmaltado de 0,2 mm de diâmetro numa forma de 5 mm de diâmetro com núcleo de ferrite ajustável.
L2 - 12 espirais de fio de cobre esmaltado de 0,8 mm em forma de 6 mm de diâmetro com núcleo ajustável de ferrite.
L3 - 2,5 espiras de fio esmaltado de 0,8 mm de diâmetro enroladas sobre L2.
L4 - 6 espiras de fio de cobre esmaltado de 0,8 mm de diâmetro em forma de 1 cm de diâmetro com núcleo de ferrite.
L5 - 9 espiras de fio de cobre esmaltado de 0,4 mm em forma de 6 mm de diâmetro com núcleo de ferrite ajustável.
As bobinas para a parte de áudio devem ser enroladas em formas com núcleo de ferrite tendo indutâncias entre 280 e 140 mH. O número de espiras deve ser calculado em função das dimensões da bobina devendo, portanto, o leitor consultar tabelas apropriadas.
Se o leitor for enrolar as suas bobinas para esta finalidade deve possuir os instrumentos necessários a verificação da sua frequência de operação se bem que no caso uma boa tolerância seja admitida.
O transformador de modulação é outro componente que pode dificultar um pouco a montagem. O tipo ideal deve ter um enrolamento primário com impedância entre 30 e 50 ohms e o secundário de 5 ohms. Saídas comuns para transistores podem ser experimentados.
Para a montagem, diversas técnicas podem ser utilizadas, mas como o que se visa principalmente é um transmissor compacto, a utilização de placa de circuito impresso leva aos melhores resultados.
O leitor deve ter, portanto, condições técnicas de elaborar sua placa de circuito impresso para a montagem.
MONTAGEM
Para a montagem do transmissor, o leitor deve começar pela aquisição dos componentes. Estando de posse de todos deve passar ao planejamento da placa de circuito impresso e em função de suas dimensões, à caixa que alojará o aparelho.
Aqui o leitor tem diversas opções quanto à fonte de alimentação: pode usar 8 pilhas grandes ou então uma bateria recarregável de chumbo-ácido (tipo usado pelos fotógrafos), caso em que a mesma será levada à tiracolo, sendo conectada ao transmissor por meio de um plugue apropriado (figura 6).
Na placa de circuito impresso, os componentes que formam as etapas de RF devem ser montados de maneira que suas interligações sejam as mais curtas possíveis para que indutâncias e capacitâncias parasitas não venham prejudicar o seu funcionamento.
Tendo projetado a placa o leitor pode passar à soldagem dos componentes, usando para esta finalidade um ferro de pequena potência.
As bobinas serão os últimos componentes a serem instalados, devendo de preferência as mesmas serem enroladas em suportes que facilitam esta operação.
Algumas recomendações devem ser observadas para a montagem dos componentes:
a) Para a soldagem dos transistores o leitor deve ter em mente que estes componentes são polarizados, isto é, têm lado certo para serem ligados. Se tipos diferentes dos recomendados forem usados o leitor deve consultar os manuais apropriados para determinar a posição de seus terminais. Será conveniente em alguns casos dotar o transistor de RF (saída) de um dissipador de calor pequeno, se o mesmo tender a se aquecer em funcionamento. O aquecimento dependerá do tipo usado.
b) Para a montagem do cristal o leitor tem duas opções: pode soldá-lo diretamente na placa de circuito impresso ou então usar um soquete que facilitará sua troca. Esta possibilidade de troca é importante se o leitor resolver brincar com seu modelo em local em que existam outros operando na mesma frequência.
c) Os capacitores de pequeno valor (menores que 1 uF) podem ser cerâmicos ou de poliéster. Outros tipos também são admitidos, mas como seus tamanhos variam muito o leitor deve adquiri-los antes de projetar a placa. Na soldagem destes componentes 0 único cuidado a ser tomado é com o excesso de calor que facilmente pode danificá-los. a soldagem deve ser feita rapidamente.
d) Os capacitores de maior valor (mais de 1 uF) são eletrolíticos de alumínio comuns, ou tântalo. Os segundos permitem uma montagem mais compacta, mas são muito mais caros. Em ambos os casos o principal ponto a ser observado é em relação a polaridade destes componentes.
e) Os 3 trimpots usados são montados na própria placa de circuito impresso sendo que o primeiro permite o ajuste da excitação da etapa misturadora de áudio, o segundo controla a profundidade de modulação e o terceiro o ponto de funcionamento da etapa osciladora de RF. O leitor deve usar trimpots miniatura para obter uma montagem bem compacta e colocar estes componentes em local de fácil acesso para poder fazer sem dificuldades os ajustes.
f) Os resistores usados serão todos de 1/8 W com tolerância de 10% (anel prateado) sendo recomendável que os mesmos sejam montados em pé para ocupar o menor espaço possível (figura 7).
g) Termine a montagem com a soldagem das bobinas e do transformador tomando cuidado para não deixar nenhum mau contacto. Uma prova de continuidade no enrolamento de todas as bobinas será conveniente após sua soldagem para evitar qualquer tipo de problema posterior de funcionamento.
Na figura 8 damos nossa sugestão para uma caixa de montagem. Observe que a antena é do tipo telescópico com aproximadamente, 1,5 metros de comprimento.
Na figura 9 damos então o diagrama completo do transmissor por onde o leitor deve orientar-se no seu projeto.
AJUSTES
Os ajustes deste transmissor não só exigem um pouco de experiência por parte do leitor como também a posse de alguns instrumentos necessários a esta operação.
Conferida a montagem, e instalados todos os componentes inclusive a fonte de alimentação o leitor pode começar com a prova.
I - Oscilador de áudio
Para a prova deste circuito o leitor pode usar um seguidor de sinais de áudio comum ou então um amplificador. O seguidor ou o amplificador serão ligados no coletor de Q4.
Ao se apertar qualquer uma das chaves de controle do oscilador, com o trimpot P1 e P2 todo abertos deve-se constatar a presença deste sinal.
Na sua falta o leitor pode fazer sua verificação inicialmente o cursor de P1 e depois no cursor de P2 movendo estes controles.
Na falta do sinal em todos estes pontos o leitor deve verificar o circuito oscilador começando com as bobinas. Se o sinal não estiver presente apenas em Q4 as etapas amplificadoras formadas por Q2, Q3 e Q4 devem ser analisadas.
II - Prova das etapas de RF e ajuste
O leitor pode empregar diversos recursos para analisar o funcionamento destas etapas e proceder a sua calibração.
Para simples verificação de funcionamento um receptor sintonizado na frequência do transmissor serve, ou então um medidor de intensidade de campo.
Para o ajuste perfeito no entanto será conveniente utilizar um voltímetro eletrônico ou um osciloscópio, ou ainda, ambos.
O núcleo comum das bobinas L2 e L3 deve ser ajustado para se obter máxima intensidade de sinal no segundo transistor de RF, enquanto que L4 deve também ser ajustado para máxima intensidade de sinal.
L5 será ajustada para uma frequência da ordem de 54 MHz tendo por função eliminar as harmônicas que possam aparecer na saída do transmissor.
Com o osciloscópio o leitor poderá ainda verificar a porcentagem de modulação do transmissor que deve estar entre 45 e 90% para se obter um funcionamento razoável.
O trimpot R3 será também ajustado para máxima intensidade do sinal de saída na frequência de operação.
A troca de cristal para uma frequência próxima não exige que novos ajustes sejam feitos no circuito.
III - Ajuste das frequências de áudio.
Para este ajuste o leitor deverá utilizar um gerador de áudio como padrão e um osciloscópio, ou então um frequencímetro.
Deve-se fazer com que cada bobina colocada no circuito oscile numa frequência entre os dois valores estabelecidos com uma separação que permita a ação dos circuitos de filtro no receptor. Deve-se evitar que qualquer bobina opere numa frequência múltipla de outra para não haver perigo de operação instável no receptor que pode ser acionado por harmônicas.
Lista de Material
Q1, Q2, Q3 - BC557 - transistor
Q4 - BD 136 - transistor
Q5, Q6 - 2N2222, 2N2219 ou equivalentes
Z1 - zener de 6,2 V x 400 mW
R1 - 820 ohms x 1/8 W - resistor (cinza, vermelho, marrom)
R2 - 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R3- 2,2 k x 1/8 W - resistor ( vermelho, vermelho, vermelho)
R4 - 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R5 - 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R6 - 470 ohms x 1/8' W - resistor ( amarelo, violeta, marrom)
R7 - 2,2 k x 1/8 W - resistor ( vermelha, vermelho, vermelho
R8 - 5,6 k x 1/8 W - resistor ( verde, azul, vermelho)
R9 - 820 ohms x 1/8 W - resistor (cinza, vermelho, marrom)
R10 - 10 ohms x 1/8 W - resistor (marrom, preto, preto
R11 - 100 ohms x 1/8 W - resistor (marrom, preto, marrom)
R12- 10 k x 1/8 W- resistor (marrom, preto, laranja)
R13- 47 ohms x 1/8 W - resistor ( amarelo, violeta, preto)
R14 - 47 ohms x 1/8 W - resistor ( amarelo, violeta, preto)
C1 - 0,33 ,uF - capacitor
C2 - 0,1 ,uF - capacitor cerâmico
C3 - 4,7 uF x 16 V- capacitor eletrolítico
C4 - 4,7 ,uF x 16 V- capacitor eletrolítico
C5 - 47 ,uF x 16 V- capacitor eletrolítico
C6 - 10 nF- capacitor
C7 - 100 pF - capacitor cerâmico
C8 - 33 pF - capacitor cerâmico
C9 - 15 pF - capacitor cerâmico
C10 - 47 nF - capacitor de poliéster
C11 - 47 nF - capacitor de poliéster
C12 - 4,7 nF - capacitar cerâmico
C13 - 33 pF - capacitar cerâmico
C14 - 100 pF - capacitar cerâmico
C15 - 10 pF - capacitar cerâmico
C16 - 0,1 ,uF - capacitor
T1 - transformador (ver texto)
XRF1 - choque de 27 uH
L1 , L2, L3, L4 e L5 - bobinas (ver texto)
S1 a S4 - interruptores de pressão
B1 - bateria de 12 V
Diversos: placa de circuito impresso, caixa para a montagem soquetes para as bobinas e formas, núcleos de ferrite fios, solda, antena telescópica, etc.
