Transmitindo Sinais Modulados em Tom para Controle Remoto (TEL173)

Como modular um sinal de RF com um tom de baixa frequência para um sistema de rádio controle multicanal? Se o leitor tem este tipo de problema, daremos neste artigo alguns circuitos simples de modulação para diversas potências podendo ser aplicados em praticamente qualquer tipo de transmissor.

Um transmissor produz sinais de altas frequências que aplicados a uma antena podem ser irradiados, ou seja, dão origem a ondas eletromagnéticas.

Na sua forma pura, um sinal de rádio frequência do tipo produzido por um transmissor de rádio controle pode ser representado por uma senóide, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Sinal senoidal

Este sinal consiste numa “onda portadora" já que ele não transporta nenhuma informação. Num sistema de radiocontrole simples a presença do sinal é suficiente para acionar o mecanismo do receptor e com isso obter-se os efeitos desejados.

Assim funcionam os sistemas de um único canal em que ao se ligar o transmissor a incidência da onda no receptor já realiza a ação que faz o objeto controlado funcionar.

Quando se deseja realizar mais de uma função no receptor, ou quando se deseja transmitir mais de uma informação pelo sinal de alta frequência, sua simples presença não é suficiente.

O que se faz então é aplicara informação no sinal transmitido sob a forma de um outro sinal de frequência mais baixa. O processo de combinação dos dois sinais recebe então o nome de “modulação".

O que a modulação faz então é “deformar” de determinado modo o sinal de alta frequência, levando deste modo a informação correspondente ao sina! de baixa frequência, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – Um sinal modulado

Em rádio controle utiliza-se um sistema de diversos canais em que o sinal do transmissor é modulado por sinais de frequências mais baixas porém diferentes.

Cada sinal corresponde então a um tom, geralmente entre 100 e 2000 Hz, que depois de recebido no objeto controlado pode ser separado para acionar dispositivos diferentes.

A figura 3 mostra um sistema de 3 canais modulado em tom, o qual pode ter seu funcionamento estendido para mais canais.

Figura 3 – Sistema de 3 canais

A montagem dos transmissores de rádio controle em geral nãoy oferece muitas dificuldades, pois sempre bons projetos podem ser encontrados.

A modulação em tom, entretanto, pode ser um pouco mais difícil, muito mais pela variedade de circuitos, que podem ser usados, do que pela própria elaboração destes.

Como fazer a modulação em baixa frequência e quais são os circuitos que podem ser usados é o que veremos a seguir.

A MODULAÇÃO

Para que um sistema multicanal funcione apropriadamente existem certas regras que devem ser obedecidas. Estas são as seguintes:

1. As frequências de modulação devem ser escolhidas de tal modo que dois canais quaisquer não as tenha em valor múltiplo. Por exemplo, se um canal operar em 250 Hz, não podemos ter no mesmo sistema um outro canal operando em 500 Hz ou mesmo 750 Hz.

O que ocorre neste caso é que os filtros nem sempre são capazes de rejeitar os valores múltiplos de uma frequência havendo então a confusão de comandos.

2. A separação das frequências deve estar de acordo com a seletividade dos filtros usados no receptor. Se os filtros não tiverem a capacidade de separar sinais afastados de menos de 100 Hz, por exemplo, não devemos usar um canal em 500 Hz e outro em 550 Hz. (figura 4)

Figura 4 – Problema de seletividade

3. O circuito oscilador do sistema modulador deve ter boa estabilidade para que o sinal não escape.

4. A potência do sinal modulador deve estar de acordo com a potência do transmissor. Se o sinal modulador for fraco, o sinal do transmissor chega ao objeto controlado, mas a modulação não. O resultado é a perda completa do controle.

Para isso, se tivermos um transmissor com uma potência de 100 mW, por exemplo, o circuito modulador deve também aplicar 100 mW de baixa frequência na sua modulação.

O circuito modulador com transistor unijunção mostrado na figura 5 caracteriza-se por sua simplicidade, mas por outro lado, sua potência é relativamente pequena sendo recomendado apenas para os transmissores de curto alcance (até 100 metros) de até 50 mW.

Figura 5 – Modulador com unijunção

A frequência deste transmissor é determinada basicamente pelo capacitor C1. Os trimpots permitem ajustar a frequência de cada canal de acordo com os filtros.

Para cada interruptor de pressão S, temos um trimpot que faz o oscilador produzir uma frequência diferente de acordo com os filtros do receptor. Para este circuito e praticamente ilimitado o número de canais e a sua alimentação pode ser feita com tensões entre 6 e 18 V, ou seja, de acordo com o transmissor.

Para os pequenos transmissores de rádio controle que operam em 27 MHz ou ainda na faixa de FM, a modulação pode ser feita segundo mostra a figura 6 com o acoplamento via capacitor na própria base do transistor oscilador.

Figura 6 – O acoplamento do modulador

Observamos que a forma de onda obtida deste modulador não corresponde exatamente a uma senóide pelo que deve-se ter cuidado com as oscilações harmônicas que podem ser captadas pelos filtros ocasionando funcionamentos erráticos nos casos de maior sensibilidade.

CIRCUITO 2

O segundo circuito que mostramos é também bastante simples consistindo num multivibrador astável com dois transistores.

Na figura 7 temos o modulador completo que pode ser usado com transmissores de até aproximadamente 200 mW o que corresponde a alcances de até mais de 500 metros.

Figura 7 - Circuito 2

A frequência central de operação deste circuito é determinada basicamente pelos capacitores C1 e C2.

Um trimpot colocado no circuito de tempo do multivibrador permite alterar sua frequência numa boa faixa ajustando-se assim cada um para o canal correspondente do receptor.

Este circuito produz um sinal cuja forma de onda é retangular, rica em harmônicas, portanto, caso em que o máximo de cuidado deve ser tomado para que frequências múltiplas ou próximas de valores múltiplos não sejam usadas.

A alimentação do circuito pode ser feita com tensões entre 6 e 12 V ajustando-se assim a disponibilidade de energia do transmissor.

Nos circuitos de rádio controle simples, a modulação pode ser feita diretamente na base do transistor, como mostra a figura 8, e como opção para maior potência temos a modulação direta da corrente de alimentação do transmissor conforme mostra a figura 9.

Figura 8 – Modulação pela base

Figura 9 – Modulação pelo emissor

Neste último circuito, temos uma modulação praticamente de 100% já que a condução da corrente do transmissor pelo seu emissor passa antes por um dos transistores do multivibrador.

CIRCUITO 3

O circuito 3 mostrado na figura 10 consiste basicamente num oscilador Hartley com um pequeno transformador cuja indutância do enrolamento primário determina a frequência central de operação.

Figura 10 – O circuito 3

Os trimpots colocados no circuito de realimentação permitem ajustar a frequência para o acionamento dos diferentes canais do sistema numa boa faixa.

Em função das características do enrolamento primário do transformador usado, deve-se compensar a frequência de operação com a ligação em paralelo de um capacitor cujo valor deve estar entre 10 nF e 56 nF para os casos mais comuns.

A maior vantagem deste circuito é a sua potência relativamente elevada que permite modular transmissores de até 500 mW com certa facilidade.

O transistor usado para as aplicações de menor potência (até 100 mW) pode ser do tipo BC237 ou BC547, enquanto que para maiores potências, a impedância do transformador deve ser um pouco menor do que no caso anterior (na faixa dos 500 aos 1000 Ω) e o transistor deve ser o BD135 ou ainda o TIP29.

Na figura 11 temos o modo de se fazer a ligação deste modulador num transmissor comum de pequena potência com acoplamento capacitivo.

Figura 11 – Modulação com acoplamento capacitivo

Neste caso temos uma pequena potência de saída da ordem de até 50 mW.

Para modular transmissores de maior potência temos o circuito da figura 12.

Figura 12 – Modulador de potência

Em alguns casos, em lugar do transformador de saída comum com uma impedância de secundário de 8 Ω, podem ser experimentados transformadores driver.

Este circuito pode funcionar satisfatoriamente com tensões entre 3 e 12 V, mas alguns componentes eventualmente devem ter seus valores alterados em função desta tensão de modo a se obter o melhor ponto de oscilação.

MONTAGEM

A montagem de todos os osciladores descritos é simples não havendo problemas de tamanhos de conexões ou da disposição especial de componentes, pois todos são circuitos de baixas frequências.

O leitor que quiser fazer experiências pode então utilizar tanto placas de circuito impresso como pontes de terminais em todos os três casos mostrados.

Artigo publicado originalmente em 1981