Por toda parte do mundo os avanços tecnológicos têm feito um grande impacto social, econômico e porque não dizer visual. Porém o que proporcionou e ainda proporciona essa expansão da tecnologia foi e é a comunicação à distância. É com esse intuito que o presente trabalho visa demonstrar o “poder” da informação sem fio, desenvolvendo um circuito de controle remoto ASK.
I. Desenvolvimento
Como proposta para a aquisição de tal benefício, foi desenvolvido o circuito eletrônico do controle remoto ASK completo. O controle é composto por um par de circuitos, de um lado tem-se o transmissor, responsável por emitir os dados a serem enviados, de outro tem-se o receptor, capaz de detectar os dados enviados pelo transmissor. E em ambos lados possuem um circuito de tratamento dos dados, que são o que gera o sinal e o que o interpreta.
O circuito transmissor pode ser visto através da figura 1. O terminal TX é terminal de entrada de dados (informação) do circuito. Antes de enviarmos os dados para a atmosfera, deve-se fazer alguns ajustes a fim de que o sinal seja o mais adequado a situação de trabalho, uma vez que a forma de modulação utilizada é o chaveamento da amplitude. Logo o primeiro passo é inserir um filtro passivo passa altas, com o intuito de remover os sinais alta frequência. Em seguida é inserido no sinal da informação, um sinal senoidal de frequência fixa através de um cristal ressonador Q1. Esse sinal é de extrema importância, pois ele é responsável por indicar a faixa de frequência de operação do transmissor, o alcance máximo do sinal e principalmente o tamanho da antena do dispositivo. Esse sinal é tão importante que recebe o nome de Portadora.
Fig. 1
Após a adição da portadora ao sinal da informação, o sinal passa pela etapa de amplificação. É essa etapa que faz o chaveamento da amplitude do sinal. Ela se baseia em um circuito tanque composto pelo transistor, os capacitores C7 e C6 e pelo indutor L3. Esse oscilador é uma variação do circuito oscilador Hartley. Ao sair dessa etapa, o sinal da informação que possui a frequência do sinal da portadora, está modulado devido ao sinal modulante do circuito tanque. Em seguida o sinal passa por mais uma etapa de filtragem através do filtro passa baixas LC composto por L4 e C9, responsável por sintonizar o sinal. É nesse ponto que se insere a antena.
A antena é inserida no terminal ANT. Ela possui o comprimento de acordo com a frequência de trabalho. Foi por isso que inseriu-se no circuito a frequência da portadora, pois a frequência do sinal é da ordem de kHz, o que deixaria o comprimento da antena da ordem de km. A frequência da portadora é de 433MHz, padrão normalizado pela ANATEL para esses fins. O comprimento da antena deve ser ¼ do comprimento de onda do sinal. Com esses dados em mãos, basta calcular o tamanho de acordo com a fórmula:
Como C é a velocidade da onda e ela é eletromagnética sua velocidade é constante, C = 300.000 km/s . Logo o tamanho é de 17,28 cm.
Assim o sinal de saída pode ser visto na figura 2.
Fig. 2
Resumidamente o circuito transmissor pode ser visto como um sistema representado em forma de diagrama de blocos, figura 3.
Fig. 3
Já o circuito do Receptor é mostrado na figura 4. A entrada do sinal ao circuito se dá por meio do terminal ANT, onde é inserida outra antena do mesmo tamanho que a do circuito transmissor. Uma vez que o sinal é uma onda eletromagnética, a variação do campo elétrico da onda gera uma tensão induzida na antena, porém esta em baixíssima amplitude, da ordem de mili-ampéres. Esta tensão é alternada, pois varia conforme a frequência da portadora. Nesse caso para amplificarmos um sinal AC(Corrente Alternada) é necessário inserir um capacitor de acoplamento, C1 e C4, pois esse componente permite o bloqueio da tensão contínua e a passagem do sinal AC. O capacitor C2 possui a função de desvio, pois ele equivale a um curto circuito na frequência de trabalho, aterrando assim o emissor do transistor.
Os resistores R1, R2, R3 e R4 são os resistores de polarização do transistor Q1. Nesta configuração, por divisor de tensão na base do transistor, o ganho de tensão se mostra estável em meio a variações térmicas.
Fig. 4
O respectivo diagrama de bloco do receptor segue o seguinte fluxo, figura 5:
Fig. 5
Após o sinal ser recebido pelo circuito receptor, o mesmo é direcionado para outro circuito, o Circuito de decisão. Tal circuito é constituido por dois amplificadores operacionais (AmpOp)LM358. O primeiro AmpOp está configurado como amplificador integrador com um filtro passa baixas R8-C5, permite amplificar, integrar e filtrar o sinal para os padrões corretos de comparação parao próximo AmpOp. O segundo AmpOp é responsável por apenas comparar o sinal recebido com o nível lógico existente na entrada não inversora, portanto sendo configurado como comparador inversor. Os resistores R6, R7, R9 e R10 servem para ajustar os níveis de Offset do operacional, figura 6.
Fig. 6
O circuito demodulador pode ser representado da seguinte forma, figura 7:
Fig. 7
O sinal de saída do circuito receptor após passar por todos processos de filtragem e amplificação se torna como o visto na figura 8, onde é mostrado um trem e pulsos emitidos pelo transmissor e recebido pelo receptor.
Fig. 8
Portanto o processo de modulação por chaviamento de amplitude ASK, ou modulação em amplitude digital pode ser implementado em qualquer circuito eletrônico que necessite de ser monitorado remotamente.