Rádio Controle de 4 a 10 Canais (ART1858)

Monte um controle remoto para carrinhos, barcos, robôs e outros brinquedos, usando poucos componentes com um alcance que superará os 50 metros na versão básica e que pode ser estendido com o aumento da potência do transmissor. Você também pode adaptar este controle remoto em aparelhos de som e eletrodomésticos, controlando-os à distância. O circuito na versão básica tem 4 canais, mas pode ser facilmente expandido até 10 canais.

O controle remoto é um dos ramos da eletrônica mais interessantes, havendo muitas possibilidades de exploração com projetos que usam desde som, luz e radiação infravermelha até ondas de rádio moduladas das mais diversas maneiras.

Isso significa que não podemos falar simplesmente em um projeto de controle remoto sem especificar suas características, já que elas podem variar muito e delas depende o tipo de aplicação que podemos ter para o aparelho.

Já publicamos muitos projetos de controle remoto explorando quase todas as possibilidades que os componentes disponíveis e os próprios recursos de ajuste do leitor permitem.

No entanto, ainda resta muito por fazer, e atendendo a pedidos descrevemos neste artigo mais um projeto com características que podem ser muito interessantes para nosso público.

Esta características permitem seu uso em:

Controle de brinquedos como carrinhos, barcos e robôs;

Controle de eletrodomésticos como, por exemplo, aparelhos de som;

Automatismos como a abertura de portas de garagem, acendimento de luzes a distância;

Acionamento de armadilhas ou de dispositivos de aviso à distância e outros;

As características de nosso alarme de uma maneira simples, já que pelo seu funcionamento o leitor as entenderá melhor são:

a) Modulação em tom: permite a expansão fácil do número de canais.

b) Acionamento de relé: possibilita segurança no isolamento do circuito e no controle de carga.

c) Operação entre 60 e 100 MHz: que garante bom alcance;

d) Receptor super-regenerativo: tem poucos ajustes e grande sensibilidade.

A faixa larga de recepção também é importante, pois dificulta a fuga do sinal.

Alimentação do transistor e do receptor: tensão de 6 V ou 9 V com baixo consumo de corrente elétrica.

CARACTERÍSTICAS

a) Transmissor

Tensão de alimentação: 6 a 9 V

Corrente de consumo: 50 mA (tip)

Freqüência: 70 a 100 MHz

Número de canais: 4 ou mais

b) Receptor

Tensão de alimentação: 6 V (ou 12 V com a troca dos relés)

Corrente de consumo em repouso: 15 mA (tip)

Freqüência de operação: 70 a 100 MHZ

Tipo de decodificação: PLL (Phase Locked Loop)

Freqüência de tons: 400 a 2000 Hz

Número de canais: 4 ou mais (até 10)

Ajustes: 1 por canal e 2 do 'receptor

COMO FUNCIONA

Na figura 1 temos um diagrama de blocos do transmissor.

Figura 1 – Diagrama de blocos do transmissor

Para produzir o tom de áudio, um para cada canal, usamos um 555 na configuração astável onde temos um trimpot em série com cada interruptor de acionamento do canal correspondente.

Este trimpot é ajustado de modo a produzir uma freqüência entre -400 e 2000 Hz.

Cada freqüência corresponde a um dos filtros que será usado no receptor.

Neste ponto devemos ter um certo cuidado com a escolha das freqüências dos canais que serão usados.

Os decodificadores do receptor (filtros) possuem uma certa tendência a responder também às freqüências múltiplas dos sinais gerados, principalmente quando na operação a curta distância.

Isso significa que se tivermos um filtro ajustado para 500 Hz, não podemos ter no mesmo aparelho outro em 1000, 1500 ou 2000 Hz.

Acionando 500 Hz, os filtros das freqüências múltiplas podem também responder de maneira errada aos comandos.

Assim, na figura 2 temos uma distribuição interessante de freqüências para 4 canais, onde os múltiplos de cada canal de modo algum coincidem em freqüências.

Figura 2 – Distribuição recomendada de frequências

Veja que, por causa deste fato, quanto mais canais quisermos utilizar mais difícil fica encontrar "vagas" no espectro, pois teremos de considerar também a ocupação das harmônicas neste espaço.

Também não podemos ajustar filtros para freqüências muito próximas, pois sua seletividade não permite a separação.

Dois canais muito próximos "se misturam" e dois relés do receptor passam a ser acionados ao mesmo tempo quando ativarmos um ou outro botão do transmissor.

Para o ajuste, de modo a se evitar estes problemas sem a necessidade de instrumentos, ensinaremos ao leitor como proceder.

O sinal do oscilador de tom é aplicado a segunda etapa do circuito que consiste num transmissor que opera entre 70 e 100 MHz, freqüência determinada pela bobina L1 e ajustada pelo trimmer CV.

Usamos na versão básica um transistor BF494 que alimentado com 6 V chega a fornecer em torno de 50 metros de alcance.

Com 9 V em campo aberto este alcance pode superar os 100 metros, mas se o leitor precisar de mais distância, pode usar um transistor 2N2222B alimentando o circuito com 12 V e assim superar os 500 metros.

Lembramos que o ajuste do receptor, a antena e as próprias condições do local de uso, influem bastante no alcance de qualquer tipo de controle remoto.

O receptor tem o diagrama de blocos mostrado na figura 3.

Figura 3 – Diagrama de blocos do receptor

Na entrada temos um detector super regenerativo que é do tipo de receptor mais utilizado em rádio controle pela sua simplicidade, boa sensibilidade, poucos ajustes e pela faixa larga de seletividade que 'amarra' bem o sinal, evitando que ele escape e o dispositivo controlado saia de controle.

Este circuito detecta o sinal de áudio que aparece na segunda etapa (base de Q2) para amplificação.

Os únicos ajustes que este circuito necessita é de freqüência feito no trimmer e de sensibilidade feito no trimpot P1.

O tom de áudio é amplificado no transistor Q2 e depois entregue às entradas dos 4 filtros ( ou mais) cada qual tendo um circuito integrado 567 que consiste num PLL (Phase Locked Loop).

Estes circuitos integrados, podem ser utilizados de modo a responderem sinais de uma única freqüência dada pelos trimpots de 47 k Ω pelo capacitor à terra no pino 6.

Quando o circuito integrado recebe a freqüência dos sinal para o qual está sintonizado, a sua saída (pino 8) que se apresentava com uma tensão positiva, cai a zero.

Desta forma, se ligarmos nesta saída um transistor PNP tendo por carga um relé, quando a saída do circuito integrado for a zero, o transistor satura e o relé fecha seus contatos "NA", ativando o canal correspondente.

Veja que o relé se mantém ativado no receptor apenas durante o tempo em que o tom estiver presente no receptor ou seja, enquanto estivermos pressionando o interruptor correspondente do transmissor.

Como o circuito integrado funciona bem com tensões entre 5 e 15 V, podemos alimentar o circuito com tensões de 6 a 12 V conforme o relé utilizado.

A única modificação no circuito geral que precisamos fazer é aumentar para 4,7 k Ω o resistor R4 do receptor no caso da alimentação com 12 V.

MONTAGEM

Na figura 4 damos o circuito completo do transmissor.

Figura 4 – Circuito completo do transmissor

Sua montagem numa pequena placa de circuito impresso que será alojada numa caixa plástica de tamanho que permita a inclusão das pilhas ou bateria é, mostrada na figura 5.

Figura 5 – Placa de circuito impresso do transmissor

S1 a S4 são interruptores de pressão que ficam no painel do transmissor e S5 é o interruptor geral que liga a unidade.

Um LED em série com um resistor de 1,5 k Ω pode ser utilizado para indicar que a bateria está ligada.

A bobina L1 consta de 4 ou 5 espiras de tio 22 ou mesmo comum rígido de capa plástica em forma de 1 cm de diâmetro sem núcleo, isto é, auto sustentável.

Os trimpots de ajuste são comuns e os resistores são todos de 1/8 W.

O capacitor C1 pode ser cerâmico ou de poliéster, assim como C6, mas os demais capacitores do transmissor devem ser cerâmicos.

O trimmer CV é de 3-30 pF ou próximo disso, e o circuito integrado deverá ser instalado num soquete para maior segurança.

Uma antena maior também significa maior alcance até o tamanho máximo de 120 cm, pois acima disso podem ocorrer instabilidades de funcionamento do circuito.

Na figura 6 temos o diagrama completo do receptor, com a versão de 4 canais.

Figura 6 – Diagrama do receptor

Para mais canais basta repetir os blocos de filtro com o 567 e transistor acionando o relé correspondente.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 7.

Figura 7 – Placa para o receptor

Uma possibilidade interessante para o montador que deseja fazer experiências ou tem problemas de espaço é separar o receptor numa placa e montar cada canal em uma placa diferente, obtendo assim módulos.

A bobina L1 consta de 4 ou 5 voltas de fio comum ou 22 em forma de 1 cm de diâmetro.

XRF é um microchoque de 47 µF ou se o leitor tiver dificuldade em obtê-lo pode enrolar umas 50 espiras de fio bem fino esmaltado num resistor de 100 K Ω x 1/8 W ou mesmo num palito de dentes ou de fósforos.

Para os circuitos integrados e os relés sugerimos a utilização de soquetes. Os diodos bem como os transistores podem ser substituídos por equivalentes.

Para os diodos temos o 1N914 e para os transistores PNP temos os BC557 como equivalentes.

Os resistores são todos de 1/8 W e os capacitores menores podem ser tanto cerâmicos como de poliéster sempre de acordo com a lista de material

A antena pode ser telescópica de até 1 metro de comprimento ou ainda um pedaço de filtro rígido de 30 a 50 cm de comprimento.

No receptor a antena tem às vezes limitação de espaço, mas uma antena maior significa também maior sensibilidade até os limites indicados.

PROVA E USO

Para provar e ajustar o aparelho o leitor precisa de um amplificador ou então uma fonte de cristal que serão ligados junto a C7 conforme mostra a figura 8.

Figura 8 – Arranjo para a prova

Inicialmente ligamos o receptor e ajustamos CV e P1 de modo a obtermos um chiado no fone ou amplificador.

Neste ajuste poderemos captar sinais de estações de TV (som e roncos) e mesmo estações de FM.

Devemos escolher uma freqüência livre.

Em seguida vamos ao transmissor, desligando por um momento o receptor.

Para ajustar inicialmente o transmissor e verificar seu funcionamento ligamos nas suas proximidades um rádio de FM fora de estação.

Apertando S1 depois de ligar S5 atuamos sobre CV até ouvir som no alto-falante.

Ajustamos P1 para ter um som grave quando apertamos S1.

Passamos agora ao receptor. Desligando o rádio FM.

Apertamos S1 do transmissor novamente e ajustamos agora CV do transmissor até captar o seu tom no receptor de rádio controle.

Quando isso ocorrer, retocamos o ajuste de P1 do receptor para que este tom seja-mais forte e em seguida ajustamos P2 para que o relé atue com o sinal do transmissor.

O relé K1 deve fechar sempre que apertamos S1 do transmissor.

Em seguida fazemos o mesmo com o segundo canal, mas sem mexer em P1 do receptor e CV, pois este ajuste já está completo.

Apertamos então S2 do transmissor e ajustamos P2 para ter um tom um pouco diferente do obtido com S1 apertado.

Usamos o rádio de FM para verificar isso.

Passamos então ao receptor e agora ajustamos somente P3 para que o relé K2 responda a este sinal.

Procedemos da mesma forma com S3 e P3 do transmissor e também P4 do receptor.

Se mais de um relé responder ao acionarmos uma chave devemos procurar outro tom no trimpot correspondente do transmissor, pois provavelmente ele caiu em freqüência harmônica de outro canal.

Faça isso com todos os canais e o aparelho estará pronto para uso.

Verifique seu alcance retocando o ajuste de P1 no receptor e de CV.