Os sistemas de controle remoto alternativos — como controles sônicos, ópticos (luz visível) e infravermelho (IR) — são excelentes soluções de curto alcance para automação, robótica e aeromodelismo. Embora a radiofrequência (RF) domine o mercado de modelos rádio-controlados, explorar transmissões acústicas por ultrassom ou feixes de luz permite criar circuitos receptores e transmissores simples, econômicos e imunes a diversas interferências. Neste artigo, analisamos o funcionamento prático e a arquitetura desses controles remotos não convencionais.
Obs. Este artigo é de 1979 quando ainda não existiam os sistemas digitais.
Os sistemas de controle remoto que utilizam ondas de rádio apresentam vantagens e também desvantagens. As vantagens estão no seu maior alcance, a não influência acentuada de obstáculos tais como pessoas ou árvores que fiquem na trajetória de comando, e a relativa facilidade com que receptores podem ser montados assim como transmissores.
Entre as desvantagens citamos o maior grau de complexidade exigido quando se deseja maior confiabilidade, e o limite para a simplicidade quando se deseja um modelo cujo controle não precise ultrapassar a linha visual e nem ir além de alguns metros.
Na verdade, quando se trata de um brinquedo em que se exige simplicidade e que o controle deva ser feito somente a curta distância como, por exemplo, um carrinho ou um barquinho, o sistema via rádio nem sempre é compensador, entrando em cena outros sistemas que podem até oferecer melhor desempenho, tanto no que se refere a simplicidade como à facilidade de ajuste e manuseio. (figura 1).
Os sistemas de que falaremos podem basicamente ser de 3 tipos que serão abordados separadamente.
O primeiro usa como meio de transporte para a informação, ou seja, para o comando, uma onda sonora que pode ser audível ou inaudível (ultrassônica).
Este sistema pode ser ainda hoje (1979) visto em alguns modelos de televisores em que um oscilador emite um som para controlar o aparelho de TV.
O segundo usa como meio de transporte para o comando um raio de luz, como por exemplo produzido por uma lanterna, sendo visto em sistemas de abertura de portas de garagem (comandadas pelo farol do carro), etc.
O terceiro consiste na utilização de um tipo de luz invisível que é o infravermelho, sendo encontrado em sistemas de controle remoto de muitos aparelhos de TV modernos.
Comecemos pelo primeiro:
SISTEMAS SÔNICOS
O sistema sônico mais simples consiste num simples apito usado como transmissor e um microfone usado como transdutor no receptor, o qual fornece sinais elétricos os quais depois de amplificados podem servir para acionar um relê. (figura 2).
Instalado num carrinho de brinquedo um sistema de controle sônico pode servir como excelente distração para os pequenos: o carrinho que normalmente tem movimento tendendo a virar numa direção muda bruscamente de direção ao ser soado o apito (figura 3).
É relativamente simples a instalação de um sistema deste tipo no carrinho devendo apenas serem observadas algumas regras que permitem o seu bom funcionamento.
A primeira refere-se a escolha de uma frequência para o apito que seja produzida com dificuldade no meio ambiente, para que ruídos ambientes não venham disparar o comando.
Para dificultar o disparo do sistema por qualquer outro ruído que não seja do apito escolhido, costuma-se utilizar um filtro entre o microfone e o circuito de disparo o qual deve ser sintonizado de modo a deixar passar ou reforçar somente os sinais da frequência correspondente ao comando.
Na figura 4 temos em diagrama de bloco um sistema de comando deste tipo.
O solenoide é instalado no carrinho de tal modo a acionar um sistema de direção quando o circuito é disparado pelo som. Tanto a alimentação do solenoide como do circuito receptor é feita pelo mesmo conjunto de pilhas, que no caso a montagem do circuito é facilitada pelo fato do mesmo constituir-se simplesmente num amplificador de áudio.
Se o circuito a ser disparado tiver de ser alimentado por corrente alternada, sua configuração fica simplificada com o uso de um SCR.
E claro que em lugar do apito mecânico, este pode ser substituído por um oscilador eletrônico. Um oscilador de um transistor que seja ajustada para a frequência de operação do receptor fornecerá excelentes resultados práticos.
Na figura 5 temos uma sugestão de um simples circuito transmissor para esta finalidade.
Outra possibilidade, esta mais sofisticada consiste na utilização de sinais ultrassônicos para o controle. O ouvido humano só pode ouvir sons até a frequência limite de aproximadamente 20 kHz.
Existem no entanto microfones que podem perceber “sons" acima desta frequência assim como transdutores que podem emiti-las.
O transdutor pode ser então ligado a um oscilador ultrassônico e o receptor dotado de um microfone capaz de receber sinais desta faixa de frequências.
Muitos controles remotos de TV usam este tipo de sinal.
SISTEMAS ÓPTICOS (Luz Visível)
Uma outra maneira de se enviar um sinal de comando a um modelo ou receptor é por meio de um raio de luz visível. No caso mais simples pode ser usado como transmissor uma lanterna comum de pilhas, conforme sugere a figura 6.
A cada toque do interruptor da lanterna teremos um comando para o carrinho de brinquedo que poderá servir para mudar de direção ou então inverter a rotação do motor.
Um dos cuidados mais importantes que um sistema deste tipo necessita é o referente a eliminação das interferências externas. A montagem do sensor deve ser feita de tal modo que somente a luz vinda do transmissor possa atingi-lo.
No caso de um modelo de carrinho por exemplo, isso pode ser feito montando-se o sensor em posição horizontal de modo que a luz ambiente, geralmente vinda de cima não possa atuar sobre o sistema, mas a luz da lanterna focalizada também em posição quase horizontal em relação ao modelo possa atingir o elemento sensível.
A modulação do sinal luminoso por meio de tom ou por pulsos só é possível em frequências muito baixas no caso de lâmpadas incandescentes comuns o que elimina praticamente a possibilidade de se fazer um sistema multicanal com um transmissor tipo “lanterna".
No entanto, com a utilização de outras fontes de luz que possam ser mais facilmente modula- das, a possibilidade de uma emissão multicanal não só existe como realmente é aproveitada em muitos casos.
As lâmpadas fluorescentes por exemplo admitem uma modulação em frequências de até 10 kHz aproximadamente, enquanto que os LEDs admitem frequências de bem mais de 1 MHz de modulação.
Os LEDs se bem que possam ser modula dos facilmente apresentam uma desvantagem que é a sua baixa potência luminosa.
Obs. Hoje temos LEDs potentes que podem ser usados.
Na figura 7 temos uma sugestão de circuito modulador para diodos emissores de LUZ (LEDs) que permite a obtenção de uma boa potência com sua associação em série.
Esta configuração é bastante usada no caso de alguns controles remotos de TV, caso entretanto em que os diodos são do tipo emissor de infravermelhos.
Na figura 8 temos um circuito prático de controle remoto por meio de luz visível, podendo o transmissor consistir numa lanterna de mão.
O receptor é mostrado então em toda a sua simplicidade. Vejamos quais são as características deste receptor:
Ao receber um pulso de luz da lanterna o LDR que é o elemento sensível usado tem sua resistência reduzida, podendo então circular uma corrente maior pela base do transistor.
O transistor que até então se encontrava polarizado para que sua condução fosse insuficiente para excitar o relê, com esta corrente adicional, tem a corrente de coletor aumentada até o ponto em que o relê fecha seus contatos.
Os contatos do relé podem então ser usados para alimentar um motor, para a reverter a rotação de um motor ou então para acionar um solenoide.
Pela simplicidade do circuito ele pode ser facilmente instalado num carrinho de brinquedo de motor elétrico (do tipo bate-e-volta, por exemplo) sendo usado para mover um solenoide que altera a sua direção.
As rodas móveis deste tipo de carrinho permitem uma adaptação do sistema com facilidade. Uma pequena mola mantém a roda dianteira voltada para a esquerda.
O solenoide deve ser colocado de modo a virar a roda para a direita ao receber o comando. (figura 9).
Outra possibilidade consiste na reversão do sentido de rotação do motor, caso em que nos comandos luminosos o carrinho que la para frente passa a voltar a ré.
O potenciômetro serve para ajustar a sensibilidade do circuito em função da iluminação ambiente. É a seguinte a lista de material para o receptor:
K1 - Relê para 6 V com corrente de disparo de no máximo 20 mA
D1 - Diodo 1N4001 ou equivalente
LDR - Foto-resistor LDR comum
B1 - Bateria de 9 V
P1 - Potenciômetro ou trimpot de 47 k
Na figura 10 é mostrada a montagem em ponte de terminais para este simples receptor de controle óptico.
Observe bem a disposição dos terminais do transistor e na sua soldagem evite o excesso de calor.
Observe também que o relê usado não precisa ser obrigatoriamente para a tensão da bateria, já que na condução do transistor não será esta a tensão total que aparecerá no mesmo.
Na verdade se o leitor tiver disponível qualquer relê sensível com bobina de pelo menos 50 ohms para baixas tensões ou baixa corrente pode experimentá-lo nesta montagem.
O LDR deverá ser instalado dentro de um tubinho opaco o qual deverá ser apontado para o local de onde deve vir a luz de comando.
Uma observação que precisa ser feita em relação ao funcionamento deste fotocomando é que sua ação só existe enquanto a luz incide no elemento sensível, ou seja, o relê mantém seus contatos fechados somente enquanto a luz incide no LDR. A ação do controle tem a mesma duração da luz que comanda.
Para uma montagem mais compacta pode ser usado um reed-relê e as peças montadas todas em placa de circuito impresso. Se o relê for suficientemente sensível a tensão de alimentação pode ser reduzida para 3 volts ou menos.
Na figura 11 temos um circuito que funciona ”ao contrário" isto é, em que o relê “desliga" ao incidir luz no elemento sensível.
Neste circuito o LDR é ligado de tal modo que, com a incidência de luz no mesmo diminui a corrente de base do transistor de modo que a corrente de coletor torne-se insuficiente para manter a bobina do relé excitada quando então o mesmo abre, desligando seu circuito de carga.
A montagem pode ser feita de maneira análoga ao circuito anterior, sendo a seguinte a lista de material recomendada:
K1 - Relê para 6 V - sensível
D1 - diodo 1N4001 ou equivalente
LDR - foto-resistor LDR comum
B1 - bateria de 9V
R1 - potenciômetro de 100 k
Na realização da montagem em ponte de terminais observe a posição dos terminais do transistor e evite o excesso de calor na sua soldagem.
Em lugar de um relê comum o leitor pode também usar um reed relê caso em que a montagem poderá ser mais compacta.
Observe na utilização de um reed relê se os contactos do mesmo suportam a corrente exigida pelo circuito de carga.
SISTEMAS INFRAVERMELHOS
Os diodos emissores de luz originalmente foram desenvolvidos como produtores de luz infravermelha e como tal usados em sistemas de controle remoto por meio dessas radiações.
O infravermelho nada mais é do que uma forma de luz que, no entanto, por ter um comprimento de onda maior do que aquele que nossa visão pode alcançar é para nós totalmente invisível. (figura 12).
Isso significa que, em funcionamento, os controles remotos deste tipo são semelhantes aos controles por luz visível.
Neste caso também o que se faz é utilizar na fonte emissora um conjunto de LEDs infravermelhos os quais permitem a obtenção de uma boa potência quando em funcionamento por pulsos.
A possibilidade de se modular o sinal emitido de diversas maneiras facilita a elaboração de sistemas multicanais de capacidade quase ilimitada, já que, conforme salientamos os LEDs admitem modulações numa faixa muito ampla de frequências. Até mesmo sinais de vídeo podem ser transmitidos por estes dispositivos.
No projeto de sistemas práticos usando infravermelhos dois pontos importantes devem ser observados:
O primeiro refere-se a necessidade de um emissor especial usando LEDs fornecendo potência de acordo com a finalidade a que se destinar o sistema. A modulação deve ser feita de acordo com o número de canais 0 que significa que em alguns casos o circuito emissor pode ter um grau de complexidade alto.
Nos controles remotos de televisores os LEDs são modulados em pulsos obtendo-se com isso sinal de intensidade suficiente para um funcionamento a distância de até mais de uma dezena de metros.
Veja o leitor que o sensor usado pode ser um foto-transistor, um foto diodo ou mesmo um LED já que do mesmo modo que estes dispositivos funcionam como emissores de luz também operam como sensores.
Na figura 13 temos em blocos representado o principio de funcionamento de um sistema deste tipo.
Do mesmo modo, o receptor deve ter sensibilidade suficiente para operar com os sinais emitidos, ser imune a interferência, e ser capaz de decodificar as informações de comando.
Para os sistemas de vários canais isso implica num certo grau de complexidade.
Na atualidade existem circuitos integrados específicos para controles remotos por infravermelhos.
Estes circuitos integrados reúnem num único invólucro todos os componentes necessários a obtenção de um eficiente transmissor com todos os canais de modulação, do mesmo modo que os receptores com todos os canais de decodificação.
O tamanho reduzido com que os controles remotos de TV são feitos atestam a facilidade que a utilização de circuitos integrados traz a este tipo de projeto.
