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Construindo um Transmissor Infravermelho Para o seu PC com Um controle remoto


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#1

Andrea77

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Postado 29 Jun 2011 - 04:34

Primeiramente queremos ressaltar que esse tutorial é para nível Avançado. Por isso cuidado na hora de executar.

LISTA DE MATERIAL

a) Transmissor:

Semicondutores:

  • CI-1 - 555 - circuito integrado, timer
  • Q1 - BC558 ou equivalente - transistor PNP uso geral ou de média potência como o BD136
  • LED1, LED2 - LEDs infravermelhos comuns
  • Resistores: (1/8 W, 5%)
  • R1 - 10 k ohms
  • R2 - 2,2 k ohms
  • R3 - 1 k ohms
  • R4 - 47 ohms
  • P1 - 100 k ohms
  • Capacitores:
  • C1 - 4,7 nF - poliéster ou cerâmico
  • C2 - 470 uF/ 12 V - eletrolítico
  • Diversos:
  • S1 - Interruptor de pressão NA
  • B1 - 9 V - bateria
  • Placa de circuito impresso, conector de bateria, caixa para montagem, fios, solda, etc.

B) Receptor

Semicondutores:

  • CI-1 - LM193 - circuito integrado, amplificador operacional
  • CI-2 - NE567 ou LM567 - circuito integrado, PLL
  • CI-3, CI-4 - 555 - circuito integrado, timer
  • CI-5 - 4013 - circuito integrado CMOS
  • CI-6 - 7806 - circuito integrado, regulador de tensão
  • FD - Foto-diodo ou foto-transistor
  • LED1 - LED vermelho comum
  • Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
  • D1 - 1N4148 ou equivalente - diodo de silício
  • D2, D3 - 1N4002 ou equivalentes - diodos retificadores
  • Resistores: (1/8 W, 5%)
  • R1, R2 - 4,7 M ohms
  • R3 - 1 k ohms
  • R4, R5, R6, R10 - 10 k ohms
  • R7 - 2,2 k ohms
  • R8, R9 - 47 k ohms
  • P1 - 10 M ohms - trimpot
  • P2 - 100 k ohms - trimpot
  • P3 - 1 M ohms – trimpot
  • Capacitores:
  • C1, C2, C6 - 100 nF - cerâmicos ou poliéster
  • C3, C9 - 47 nF - cerâmico ou poliéster
  • C4, C7 - 4,7 uF/12 V - eletrolíticos
  • C5, C11 - 1 000 uF/12 V - eletrolítico
  • C8 - 10 nF - cerâmico ou poliéster
  • C10 - 100 uF/12 V - eletrolítico
  • Diversos:
  • S1 - Chave de 2 pólos x 2 posições (HH)
  • S2 - Interruptor simples
  • T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 6 + 6 V x 500 mA
  • F1 - Fusível de 1 A
  • Placa de circuito impresso, caixa para montagem, tomada ou terminais de saída, cabo de força, suporte de fusível, fios, solda, radiador de calor para CI-6, etc.

Vamos ao Tutorial


Um controle remoto de pequeno alcance que utilize radiação infravermelha pode ser usado numa infinidade de aplicações interessantes. Dentre elas destacamos o acionamento de eletrodomésticos, abertura de portas, controle de experiências de laboratório, disparo de foguetes experimentais e muitas outras.

O controle que descrevemos pode operar tanto na configuração temporizada como biestável de pode ser montado com componentes comuns não críticos.

Muitos dos equipamentos eletrônicos de uso comum como televisores, aparelhos de som, videocassetes possuem controles remotos que operam com raios infravermelhos.

No entanto, existem pequenos automatismos e dispositivos de uso domésticos ou mesmo experimental que poderiam ser controlados da mesma forma caso em que seu desempenho seria sensivelmente melhorado, como os que citamos na introdução.

Assim, atendendo ao pedido de muitos leitores, publicamos um projeto de um controle remoto monocanal (que pode ser ampliado para operar com até 4 canais) de uso geral que tanto pode funcionar na versão temporizada como biestável, funções selecionadas por uma simples chavinha.

Na versão temporizada ou monoestável ao se ativar o transmissor do controle remoto, o dispositivo controlado pode ligar ou ser desligado por um intervalo de tempo pré-ajustado. Esta seria a aplicação recomendada para os seguintes casos:


* Alarmes, onde o controle pode ser usado para desligar o sistema pelo tempo que a pessoa precisa para sair ou entrar numa residência sem provocar o seu disparo.

* Fechaduras eletrônicas, onde o sistema abriria a porta por um tempo determinado.

* Luzes de varanda onde o sistema manteria a luz acesa por um tempo determinado, suficiente para as pessoas saírem ou entrarem.

* Eletrodomésticos como ventiladores que ficariam acionados por apenas alguns minutos, bastando para isso dar um toque no transmissor.

Na versão biestável, com um toque liga-se o aparelho controlado e com o toque seguinte desliga-se. Este sistema poderia ser usado nos seguintes casos:

* Controle de televisores e equipamentos de som.

* Controle de lâmpadas.

* Controle de eletrodomésticos diversos.

* Controle de alarmes, para ligá-los ou desligá-los à distância.


O alcance do aparelho pode superar os 10 metros dependendo dos recursos ópticos agregados e da iluminação ambiente e ele não é influenciado por controles de outros aparelhos como televisores e videocassetes que possam funcionar no mesmo local.


O aparelho tem ainda uma opção interessante que é a de poder ser usado com um PC para o disparo de dispositivos remotos sem fio a partir de um programa de controle, conforme sugere a figura 1.


[ATTACH]24306.vB[/ATTACH]


COMO FUNCIONA


Na figura 2 temos o diagrama de blocos do sistema de controle remoto por infravermelho na versão básica de um canal.


[ATTACH]24307.vB[/ATTACH]



A partir deste diagrama analisaremos o seu princípio de funcionamento.

O transmissor é formado por um oscilador que opera entre 2 kHz e 10 kHz tendo por base o conhecido 555 que é a solução mais econômica para este tipo de aplicação.

O ajuste da frequência é feito pelo trimpot e em princípio, qualquer frequência pode ser escolhida, desde que não exista outro aparelho que funcione na mesma frequência e segundo o mesmo princípio no local.

O 555 tem um ciclo ativo pequeno de modo a produzir pulsos negativos de curta duração que são aplicados a um transistor PNP de potência. Desta forma, o transistor conduz com os pulsos alimentado dois (ou mais) LEDs infravermelhos com uma boa potência.

O uso de pulsos de curta duração possibilita o aumento da potência de pico e com isso obtém-se maior alcance para o transmissor.

Os sinais infravermelhos modulados são captados por um sensor que tanto pode ser um foto-diodo de grande superfície para maior sensibilidade como um foto-transistor. Recursos ópticos como a montagem num tubo com lente aumentam ainda mais sua sensibilidade e o alcance do sistema.

Os sinais do foto-sensor são aplicados à entrada de um amplificador operacional de altíssimo ganho. O ganho é ajustado pelo trimpot.

Da saída do amplificador os sinais são levados a um circuito de reconhecimento de frequência que tem por base um PLL (Phase Locked Loop) do tipo 567.

Este circuito é sintonizado pelo trimpot P2 na frequência do transmissor, de modo que ao reconhecer o sinal ele "atraca" levando sua saída que se encontrava no nível alto para o nível baixo.

A partir deste ponto os sinais podem tomar dois rumos diferentes.

Com a chave seletora na função temporizada, aplicamos o pulso de nível baixo na entrada de um 555 ligado na configuração monoestável.

Nesta configuração o circuito dispara levando sua saída ao nível alto por um tempo que ajustado no trimpot P3. Para os valores dados no circuito o tempo pode ficar entre alguns segundos até mais de 15 minutos. Os valores limites para P3 e C1 são 2,2 M ohms e 2 200 uF caso em que obtemos uma temporização máxima de uma hora aproximadamente. Influi muito na precisão do tempo máximo a qualidade do capacitor que não deve ter fugas.

O sinal que permanece no nível alto é levado a uma etapa de excitação com um transistor que tem por carga de coletor um relé. Este relé é que vai controlar a carga externa.

Com a chave na posição biestável, o sinal é inicialmente aplicado à entrada de um 555 monoestável com um curto período de temporização. A finalidade deste circuito é produzir um pulso de duração constante independentemente do tempo que se pressiona o interruptor do transmissor.

Sem este circuito corre-se o perigo de produzir vários pulsos aleatórios ao mesmo tempo confundindo o circuito de acionamento.

O sinal de saída do 555 é aplicado a um flip-flop CMOS do tipo 4013. Este circuito comuta a cada pulso do 555 mudando de estado sua saída.

A saída do 4013 é levada à mesma etapa de acionamento de relé que tem um transistor impulsor.

O circuito é alimentado por uma tensão de 6 V que é justamente a que determina o tipo de relé usado. lembramos que a tensão máxima de alimentação do 567 é de 10 V o que impede o uso desta configuração na forma direta para 12 V.

Para usar o mesmo circuito com diversos canais as alterações podem ser feitas pelo próprio leitor e consistem no seguinte.

No transmissor, conforme mostra a figura 3, colocamos diversos trimpots e botões de acionamento que levam à produção de sinais de frequências diferentes.



[ATTACH]24308.vB[/ATTACH]



No receptor colocamos um bloco receptor e amplificador operacional, mas usamos um 567 sintonizado em cada frequência que vai ser transmitida, ou seja, um para cada canal, com a etapa de acionamento do relé correspondente,.

Dado a problemas de seletividade e sensibilidade à harmônicas que caracteriza o 567 não se recomenda o uso de mais de 5 canais. Acima disso torna-se difícil o ajuste sem que um canal interfira no outro.


MONTAGEM

Começamos por dar na figura 4 o diagrama completo do transmissor que é alimentado por uma bateria de 9 V.




[ATTACH]24309.vB[/ATTACH]




A disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.



[ATTACH]24310.vB[/ATTACH]



Observe que os dois LEDs ficam para fora da placa apontados para o receptor. Este tipo de colocação vai definir o modo como a pequena placa vai ser montada na caixinha do transmissor.

Qualquer LED infravermelho pode ser usado na montagem e não será difícil o leitor conseguir um par deles em algum controle remoto de TV ou outro aparelho fora de uso, desde que estes componentes não tenham sido a causa do abandono do aparelho.

O transmissor também poderá ser alimentado por 4 pilhas com uma tensão de 6 V portanto, mas seu alcance será um pouco menor.

Para o receptor temos o diagrama completo mostrado na figura 6.


[ATTACH]24311.vB[/ATTACH]



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


[ATTACH]24312.vB[/ATTACH]



Para a conexão do foto-sensor pode ser usado um pedaço de fio comum e se ele for curto (menos de 20 cm) não precisa ser blindado. A polaridade do sensor, principalmente se for um foto-diodo deve ser rigorosamente observada.

Se o sensor for montado num tubinho com uma lente convergente teremos um aumento considerável da sensibilidade. No entanto, a distância que o sensor deve ficar da lente dentro do tubo depende da sua distância focal e deve ser obtida experimentalmente.

Os trimpots de ajuste ficam todos na placa. dependendo da aplicação os controles de tempo, ganho e mesmo de frequência podem ser substituídos por potenciômetros que ficarão no painel do aparelho.

O relé indicado é o MCH2RC1 (blindado da Metaltex) mas equivalentes podem ser usados. Qualquer tipo para 6 V com uma corrente de bobina de até 100 mA (quanto menos e portanto mais sensível melhor) pode ser usado. Apenas tenha em mente que a disposição dos terminais pode ser diferente, exigindo alterações no desenho da placa.

O circuito integrado regulador de tensão da fonte deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

O transformador, que ficará fora de placa e deve ser fixado na caixa de montagem, tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 6+6 V com uma corrente na faixa de 500 mA a 1 A.

Para a conexão do circuito externo existem diversas possibilidades como por exemplo o uso de uma tomada ou ainda de uma barra de terminais com parafusos. Estas duas opções são mostradas na figura 8.



[ATTACH]24313.vB[/ATTACH]



As tensões dadas para os capacitores eletrolíticos na lista de material são mínimas e a montagem em placa é prevista para os tipos de terminais paralelos.

Os resistores podem ser de maior dissipação que os indicados na lista desde que haja espaço para sua montagem e os demais componentes não são críticos admitindo muitos equivalentes.

Todo o conjunto cabe numa caixa plástica de aproximadamente 20 x 25 cm que facilita seu transporte, instalação e uso.

Para ajustar coloque inicialmente a chave seletora de funções na posição biestável e ligue na saída algum tipo de aparelho que facilite a monitoração do funcionamento, por exemplo uma lâmpada comum para a rede de energia de 5 a 40 W.

Depois, posicione o trimpot de ajuste de sensibilidade para a posição de menor resistência.

Aproxime o transmissor do receptor, focalizando o LED infravermelho para o foto-sensor. Os dois devem ficar separados de uma distância de 30 a 50 cm para este teste conforme mostra a figura 9.


[ATTACH]24314.vB[/ATTACH]


Atue então sobre o trimpot de ajuste de frequência (P2) junto ao 567 até captar o sinal, ou seja, obter o acionamento da carga. No momento em que o PLL reconhece o sinal o LED acende.

Afaste-se com o transmissor e ao mesmo tempo retoque o ajuste para obter o ponto de máxima sensibilidade.

Se ao se afastar um pouco o sinal já não mais for reconhecido você pode estar captando uma harmônica. Tente outro ponto do ajuste e se isso não der certo, mude a frequência do transmissor ou ainda mude a posição do sensor dentro do tubinho com a lente (se estiver usando-o).

Uma vez obtido o ajuste aumente a sensibilidade no trimpot P1 até o máximo.

Passe agora a chave para a função monoestável e verifique o funcionamento ajustando o tempo em P3.



Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho.



Na figura 10 temos uma opção interessante que consiste no acionamento do transmissor por um sinal da porta paralela.


[ATTACH]24315.vB[/ATTACH]


Com este circuito é possível controlar algum equipamento externo a partir de algum programa do PC.

Este programa deve habilitar uma das saídas paralelas usada a partir de um comando.




Créditos Unicos e Totais a Newton C. Braga

Arquivo(s) anexado(s)


"Antes de me Criticar .... Tente me Superar!!!"