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Duas Campainhas Residenciais sem Fio (ART1840)

O acionamento remoto de campainhas residenciais não é apenas uma comodidade, mas também solução que evita a instalação de fios por locais nem sempre fáceis. Os dois projetos de naturezas diferentes que apresentamos a seguir podem consistir em comodidade e solução para casos que podem ajudar os leitores.

Existem diversas condições em que precisamos fazer o acionamento de uma campainha de chamada residencial sem o uso de fios próprios de interligação entre o ponto de chamada e o dispositivo de aviso.

Estas condições geraram então dois projetos que descrevemos neste artigo e que tem as seguintes características:

 

a) O primeiro projeto é para o caso de haver dificuldades de instalação de um fio de conexão entre o interruptor e a campainha, caso em que se aproveita a rede local. Se os fios de uma rede de energia estiverem próximos, eles podem ser aproveitados para levar o sinal de um portão, por exemplo, até o interior de urna residência, conforme sugere a figura 1.

 

Figura 1 – Usando a rede de energia
Figura 1 – Usando a rede de energia

 

 

Trata-se, pois, de um acionador via-rede ou uma campainha por controle remoto via rede de energia.

 

b) O segundo projeto é para uso a partir do carro ou mesmo de um ponto distante por meio de infravermelho.

O uso deste sistema pode ser avaliado na seguinte situação: chegamos na nossa casa num dia de chuva e o portão da garagem está fechado. Não precisamos descer do carro para pedir ajuda, molhando-nos ao tocar a campainha, ela poderá ser acionada de dentro do carro por controle remoto!

Com isso, não só seremos atendidos, como também poderemos acender as luzes de entrada e outras comodidades. A figura 2 mostra isso. É claro que o mesmo comando também pode ser usado para destravar uma fechadura elétrica e acionar a própria luz de entrada temporizada.

 

Figura 2 – Acionamento a partir do carro
Figura 2 – Acionamento a partir do carro

 

 

Os dois projetos são de montagem relativamente simples, já que usam apenas componentes de fácil obtenção em nosso mercado e os ajustes não requerem equipamentos especiais.

Nos dois circuitos a imunidade a interferências externas, assim como a sensibilidade, são boas, e os alcances atendem às necessidades das aplicações comuns.

 

CARACTERÍSTICAS:

 

Projeto 1 - via rede

Tensão de alimentação: 110/220 V

Alcance: até 100 rn (depende da instalação)

Freqüência de operação: 15 a 40 kHz (ajustável)

Tipo de detecção de sinal: PLL

Consumo em repouso da unidade receptora: 5 W (tip.)

Carga máxima acionada: 10 A

 

Projeto 2 - infravermelho

Tensão de alimentação do transmissor: 6 ou 9 V

Alcance: 10 m (típico)

Frequência de operação: 15 a 40 kHz

Tensão de alimentação do receptor: 110/220 V

Consumo em repouso do receptor: 5 W (tip.)

Carga máxima acionada: 10 A

Tipo de detecção de sinal: PLL

 

 

PROJETO 1

Começamos pelo sistema via rede. Seu desempenho está condicionado só à não existência de dispositivos indutivos no trajeto do sinal, como transformadores, que podem atenuar o sinal, como também ao fato do receptor e transmissor estarem na mesma linha de distribuição de energia, conforme sugere a figura 3.

 

Fig. 3 - Transmissor e receptor devem ficar na mesma fase para melhor desempenho do sistema.
Fig. 3 - Transmissor e receptor devem ficar na mesma fase para melhor desempenho do sistema.

 

 

Se os dois estiverem em linhas diferentes, o trajeto para o sinal pode aumentar sensivelmente e até encontrar obstáculos que dificultariam sua recepção.

Este sistema é usado simplesmente conectando-se o transmissor na rede de energia no ponto mais próximo do acionamento, e o receptor, na mesma rede, próxima da campainha.

Como o receptor usa relé, campainhas de qualquer tipo podem ser usadas.

 

COMO FUNCIONA

O transmissor consiste num oscilador com base num astável 555 que opera numa frequência entre 20 kHz e 40 kHz, determinada pelos resistores R1 e R2 e pelo capacitor C4.

O sinal deste transmissor é levado a um transistor de potência TlP31C e depois de chegar a mais de 1 W de potência de saída é jogado na rede de energia, via capacitores C1 e C2.

Veja que o transmissor só entra em funcionamento quando o interruptor de acionamento S1 é pressionado.

A frequência elevada foi escolhida para evitar outros ruídos que possam estar presentes na rede de energia e para obter uma boa separação dos 60 Hz que ela transmite.

O receptor consiste basicamente num filtro PLL 567 que é sintonizado na frequência do transmissor por meio de P1.

O sinal da rede amplificado por Q1 entra no PLL via pino 3.

Na condição em que não há reconhecimento de sinal, o pino 8 de saída permanece no nível alto e o transistor Q2 cortado.

Nestas condições o relé permanece desenergizado.

Com o reconhecimento do sinal do transmissor, a saída 8 do PLL vai ao nível baixo e o transistor O2 satura, ativando o relé.

Entre os contatos do relé é ligada a campainha.

Como este circuito deve permanecer constantemente ligado temos uma fonte regulada de baixo consumo com um transformador.

Os sinais da rede passam para a entrada do circuito via dois capacitores de alta tensão de isolamento.

 

MONTAGEM

O diagrama completo do transmissor para o sistema 1 - via rede, é mostrado na figura 4.

 

   Figura 4 – Diagrama do transmissor 1
Figura 4 – Diagrama do transmissor 1

 

 

Este transmissor deve ser montado numa placa de circuito impresso pequena e instalado em caixa bem vedada, pois deve ficar normalmente

em local sujeito à ação do tempo.

Esta placa é mostrada na figura 5.

 

   Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

 

O transistor de potência TlP31C deve ser dotado de um pequeno radiador de calor, se bem que normalmente ele será solicitado por curtos intervalos de tempo.

O resistor R4 é de 2 W enquanto que os demais são de 1/8 W com 5%.

Os capacitores C1 e C2 devem ser de poliéster com uma tensão máxima de trabalho de 400 V.

Para a rede de 110 V aceita-se o uso de capacitores de 250 V.

O transformador tem primário conforme a rede local e secundário de 9 + 9 V ou 12 + 12 V com 500 mA.

Os diodos admitem equivalentes e o eletrolítico C3 deve ter uma tensão de trabalho a partir de 25 V.

O interruptor S1 é de pressão, da própria campainha residencial.

O receptor tem seu diagrama completo mostrado na figura 6.

 

  Figura 6 – Diagrama do receptor
Figura 6 – Diagrama do receptor

 

 

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

 

   Figura 7 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 7 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

 

Os resistores são todos de 1/8 W e as tensões de trabalho mínimas dos capacitores eletrolíticos são as indicadas na relação de material.

O relé admite equivalente, mas eventualmente deve ser modificado o layout da placa para sua colocação.

Q1 não precisa de radiador de calor.

O transformador tem enrolamento primário conforme a rede local e secundário de 12 + 12 V ou 9 +9 V com corrente de 300 a 500 mA.

 

PROVA E USO

O único ajuste a ser feito é o da freqüência do PLL em P1 do receptor. Ligue os dois aparelhos na mesma rede de energia e aperte S1.

Ligue como carga em A e B uma lâmpada e ajuste P, até que o relé atraque.

Coloque então o transmissor mais longe, em outra tomada e retoque o ajuste, no sentido de obter a máxima sensibilidade.

Depois de instalar, faça novo retoque para levar o aparelho ao funcionamento ideal.

Na figura 8 temos o modo de fazer a instalação do aparelho.

 

   Figura 8 – Modo de instalar
Figura 8 – Modo de instalar

 

 

Um LED em série com um resistor de 1 k ohms pode ser ligado do positivo

da alimentação (6 V) ao pino 8, para indicar o atracamento do PLL.

Na dificuldade em obter o Cl 7806, substitua-o por um 7805 com dois diodos no terminal de ajuste, conforme mostra o diagrama da figura 9.

 

   Figura 9 – Usando um 7805
Figura 9 – Usando um 7805

 

 

PROJETO 2

Nosso segundo projeto tem um controle remoto de pequeno porte, para ser levado no carro ou no bolso e permite o acionamento a uma distância de até aproximadamente 10 metros, de uma campainha.

Juntamente com a campainha podem ser acionados outros dispositivos como uma luz de tempo, ou uma fechadura.

O transmissor é alimentado por pilha ou bateria e o receptor fica permanentemente ligado na rede de energia, com um baixo consumo.

A frequência de operação é suficientemente alta para impedir a atuação por ruídos ,ou mesmo a possibilidade de acionamento por algum outro dispositivo semelhante.

 

COMO FUNCIONA

O transmissor tem por base um oscilador com um circuito integrado 555 que opera em frequência determinada por R1, R2 e C2, algo entre 15 kHz e 40 kHz.

O sinal retangular obtido no pino 3 do Cl, excita diretamente um transistor de média potência que tem por carga dois LEDs infravermelhos ligados em paralelo.

Obtemos desta forma um sinal infravermelho de boa intensidade.

O receptor é alimentado por uma tensão de 6 V obtida da retificação de 9 ou 12 V de um transformador e posteriormente sua filtragem, passando pelo circuito regulador de tensão.

Os sinais infravermelhos do transmissor são captados por um foto-diodo BPW41 ou equivalente e levados à entrada de um comparador de tensão que opera como amplificador operacional de altíssimo ganho e alta impedância de entrada.

Obtemos na saída deste circuito um tom suficientemente intenso para excitar diretamente a entrada de um PLL NE567.

Este circuito é sintonizado na freqüência do sinal emitido, de modo que sua saída (pino 8) normalmente no nível alto, vai ao nível baixo quando o sinal é reconhecido.

Quando isso ocorre O1 é saturado e o relé fecha seus contatos acionando a campainha ou outros circuitos que o leitor deseje ativar.

O sistema não é temporizado, mas a saída do pino 8 do 567 pode ser empregada para ativar diretamente um 555 monoestável.

O único ajuste que este circuito precisa é em P1, para se obter a sintonia da frequência do transmissor.

 

MONTAGEM

Na figura 10 temos o diagrama completo do transmissor infravermelho.

 

   Figura 10 – Diagrama do aparelho transmissor
Figura 10 – Diagrama do aparelho transmissor

 

 

A disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso é mostrada na figura 11.

 

Figura 11 – Placa de circuito impresso para a montagem do transmissor
Figura 11 – Placa de circuito impresso para a montagem do transmissor

 

 

Os LEDs podem ser de qualquer tipo infravermelho, usados em controles remotos de TV.

O transistor O, admite equivalentes como os BD136 ou BF138, e os resistores são de 1/8 W.

C1 é para 12 V e C2 pode ser de poliéster ou cerâmico.

Uma pequena caixa de controle remoto de TV pode ser usada para alojar este circuito, que tem apenas um botão de comando.

O receptor tem o diagrama completo mostrado na figura 12.

 

   Figura 12 – Diagrama do receptor
Figura 12 – Diagrama do receptor

 

 

A placa de circuito impresso para este receptor é mostrada na figura 13.

 

Figura 13 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 13 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

 

Os circuitos integrados Cl2 e Cl3 devem ser dotados de soquetes e Cl, não precisa de radiador.

O único eletrolítico é C1, para uma tensão de trabalho de 25 V.

Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.

O fotodiodo tem polaridade certa para conexão, observando-se que sua superfície sensível deve ficar apontada para a direção de onde vem o sinal, este componente é mostrado na figura 14.

 

Figura 14 – O foto-diodo
Figura 14 – O foto-diodo

 

 

O transformador não é crítico, devendo ter primário conforme a rede local e secundário de 9 a 12 V com corrente a partir de 300 mA.

O relé também admite equivalente, mas o layout da placa deve ser alterado dependendo da base deste componente.

 

AJUSTE E USO

Para ajustar, ligue o receptor, um LED em série com um resistor de 1 k ohms pode ser ligado entre o positivo da alimentação (+6 V) e o pino 8 de saída do PLL / CI2, para detectar seu travamento.

Transmitindo então o sinal infravermelho na direção do sensor, ajuste P1 para obter sua captura.

Quando conseguir, afaste-se o máximo possível com o transmissor e faça o ajuste fino.

Se o sensor tiver que ficar longe do aparelho, sua conexão ao circuito deve ser feita com fio duplo blindado.

A malha deve ser ligada à terra do circuito.

Feito o ajuste, posicione o aparelho da forma que permita receber os sinais do controle remoto e faça a ligação da campainha, o uso de um tubo com uma lente convergente melhora a diretividade e a sensibilidade, conforme mostra a figura 15.

 

   Figura 15 – Usando uma lente e ajustando
Figura 15 – Usando uma lente e ajustando

 

 

Observe que a utilização deste sistema não impede o acionamento normal pelo interruptor na entrada da residência.

Temos simplesmente mais uma opção para ativar esta campainha com o controle infravermelho.

Se diversas pessoas tiverem que usar o sistema, monte vários transmissores,

mas neste caso substitua R1 de cada um por um trimpot de 47 k ohms em série com um resistor de 2,2 k ohms para fazer o ajuste individual destes aparelhos.

 

Projeto 1 - Via Rede

a) Transmissor

Semicondutores:

Cl1 - 555 - circuito integrado

Q1 - TlP31C -transistor NPN de potência

D1, D2 - 1N4002 - diodos de silício

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1, R2 - 4,7 k ohms

R3 - 1 k ohms

R4 - 100 ohms x 2 W

 

Capacitores:

C1, C2 - 10 nF 400 V - poliéster

C3 - 1 000 uF x 25 V - eletrolítico

C4 - 2,2 nF - cerâmico ou poliéster

 

Diversos:

S1 - Interruptor de pressão

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V x 500 mA ou mais, placa de circuito impresso, caixa para montagem, radiador de calor para Q1, fios, soquete para CI1, solda, etc.

 

 

b) Receptor:

 

Semicondutores:

Cl1 - 7806 - regulador de tensão de 6 V

Cl2 - NE567 - circuito integrado PLL

Q1 - BC548 ou equivalente – transistor PNP de uso geral

O2 - BC558 ou equivalente – transistor PNP de uso geral

D1. D2 - 1N4002 - diodos retificadores

D3 - 1N4148 - diodo de uso geral de silício

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 270 k ohms

R2 - 22 k ohms

R3 - 1 M ohms

R4, R5 - 10 k ohms

P1 - 100 k ohms - trimpot

 

Capacitores:

C1, C8 - 10 nF x 400 V - capacitores de poliéster

C2 - 1 000 uF. x 25 V - eletrolítico

C3 - 1 000 uF x 12 V - eletrolítico

C4 - C6 - 100 nF - poliéster ou cerâmico

C5 - C7 - 47 nF - poliéster ou cerâmico

 

Diversos:

F1 - 500 mA - fusível

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V x 300 mA ou mais.

K1 - relé de 6 V

Placa de circuito impresso, soquete para o integrado, caixa para montagem, fios, suporte de fusível, solda, etc.

 

 

Projeto 2

 

a) Transmissor infravermelho

 

Semicondutores:

Cl1 - 555 - circuito integrado

Q1 - BC636, BC638 ou BC640 - transistor PNP, de média potência

LED1, LED2 - qualquer LED infravermelho

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ohms

R2 - 4,7 k ohms

R3 - 1,5 K ohms

R4, R5 – 22 ohms

 

Capacitores

C1 - 100 uF x 12 V - eletrolítico

C2 - 4,7 nF - cerâmico ou poliéster

 

Diversos:

B1 - 4 pilhas pequenas ou bateria de 9 V

S1 - Interruptor de pressão

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o circuito integrado, fios, solda, suporte de pilhas ou conector de bateria, etc.

 

b) Receptor:

 

Semicondutores:

Cl1 - 7806 - circuito integrado regulador de tensão

Cl2 - NE567 - circuito integrado PLL

Cl3 - LM193 - circuito integrado – duplo comparador de tensão

Q1 - BC558 - transistor PNP de uso geral

D1, D2 - 1N4002 - diodos retificadores de silício

D3 - 1N4148 - diodo de uso geral de silício

D4 - BPW41 - Foto-diodo ou equivalente

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - R2 - 10 k ohms

R3 - 10 k ohms

R4, R5 - 4,7 M ohms

P1 - 100 k ohms - trimpot

 

Capacitores:

C1 - 1 000 uF X 25 V - eletrolítico

C2 - C5 - 100 nF - poliéster ou cerâmico

C3, C4, - 47 nF - poliéster ou cerâmico

C6 - 100 uF 12 V - eletrolítico

 

Diversos:

F1 - 500 mA - fusível

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V x 500 mA

K1 - relé de 6 V - ou equivalente

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquetes para os integrados, fios, solda, etc.

 

 

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