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Simples link por fibra óptica (TEL033)

O circuito prático que apresentamos consiste numa idéia simples para se implementar um link para comunicação de voz através de fibra óptica. Pode-se aproveitar dois condutores ópticos ou fibras de um cabo para se implementar um sistema bilateral e dependendo da montagem, isso pode ser feito com uma única fibra. Com alterações, o mesmo circuito pode ser usado para transmitir dados ou vídeo. Veja nesse artigo como fazer isso.

A idéia prática que pode ser melhorada ou adaptada em função das necessidades da aplicação, usa componentes comuns e pode servir como uma solução simples para um sistema de comunicação de voz usando fibra óptica.

O sistema pode ser implementado em locais ruidosos, onde o uso de fios comuns é problemático ou apresenta outros tipos de dificuldades técnicas.

O que temos é simplesmente um circuito modulador para um LED emissor que deve ter o espectro de emissão que mais se adapte ás características da fibra que vai ser usada. O circuito, faz uso de um amplificador operacional comum, com o ganho dado pela realimentação. Esse circuito, que não necessita de fonte simétrica é mostrado na figura 1.

 

Circuito elétrico do transmissor para o link.
Circuito elétrico do transmissor para o link.

 

Ajusta-se a realimentação para que se obtenha a melhor modulação sem distorção. O microfone usado é comum de eletreto e para alimentar o circuito podem-se usar pilhas comuns. As mesmas pilhas podem ser usadas para alimentar o receptor, se o sistema for bilateral.

O transistor modulador é um BC548 ou equivalente, já que não se necessita de potência elevada e o resistor em série com o LED determina a sua corrente de pico. Eventualmente, se o leitor desejar maior potência pode reduzir esse resistor e usar um BD135 dotado de um pequeno radiador na modulação. Nesse caso, a alimentação poderá ser feita com uma tensão de 9 V ou mesmo 12 V. Apenas observe para que a corrente de pico no LED não ultrapasse os valores admitidos pelo componente.

Observamos que a modulação é em amplitude e que portanto, não há possibilidade de se multiplexar no mesmo sentido dois ou mais sinais de áudio.

Uma idéia para um projeto mais avançado seria operar em PWM, modulando-se, por exemplo, osciladores que operem em freqüências diferentes e depois, separando os sinais no receptor, conforme sugere a figura 2.

 

Idéia para operação do link em PWM.
Idéia para operação do link em PWM.

 

O mesmo circuito transmissor também pode ser usado como um link para sinais de um amplificador de áudio ou de um televisor, num sistema de distribuição à prova de captação de ruídos.

Para a recepção, o circuito também não apresenta maiores dificuldades para o entendimento de seu princípio de funcionamento. Esse circuito é mostrado na figura 3.

 

Circuito elétrico do receptor para o link
Circuito elétrico do receptor para o link

 

O sensor é um foto-transistor que deve ter os recursos para acoplamento no final da fibra. Os pares que constam de emissor e sensor podem ser obtidos no mercado especializado, facilitando a elaboração do sistema.

No entanto, uma solução " caseira" para o acoplamento do sensor e do emissor é a mostrada na figura 4.

 

Acoplamento do sensor ao emissor.
Acoplamento do sensor ao emissor.

 

Um pequeno furo, é feito com broca fina e muito cuidado tanto no transmissor como no receptor, onde a fibra óptica é encaixada e colada.

Para o circuito amplificador usamos um amplificador operacional como o 741 com o ganho ajustado no circuito de realimentação. A alimentação é feita com 6 V e o amplificador de potência pode ser qualquer de uso geral como o TDA7052, LM386 ou equivalente.

Até mesmo um amplificador transistorizado simples pode ser usado se o transdutor for um fone de ouvido.

Quanto ao alcance, vai depender das características da fibra usada, mas certamente pode ser da ordem de centenas de metros, nos casos comuns.

 

Outras Possibilidades

O mesmo princípio descrito nesse projeto pode ser usado para a elaboração de um link de dados. A velocidade de resposta do LED emissor e do foto-transistor é bastante boa para admitir uma boa taxa de envio de dados.

Apenas o circuito modulador e o amplificador devem ser adequados para responder aos sinais que devem ser enviados. O uso de um modulador digital e de um receptor com base num comparador pode possibilitar o desenvolvimento de projetos que alcancem algumas centenas de kbits por segundo ou mesmo alguns Mbits por segundo.

Também é possível transmitir sinais de vídeo, já que a faixa desses sinais não é tão elevada a ponto de passar da capacidade dos sensores. Evidentemente moduladores e receptores apropriados também devem ser usados nesse caso.

 

a) Transmissor

CI-1 - 741 - circuito integrado - amplificador operacional

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

LED - LED emissor (vermelho ou infravermelho)

MIC - Microfone de eletreto de dois terminais

B1 - 6 V - 4 pilhas pequenas ou fonte

R1 - 10 k ? x 1/8 w - resistor - marrom, preto, laranja

R2 - 560 k ? x 1/8 W - resistor - verde, azul, amarelo

R3 - 220 k ? x 1/8 w - resistor - vermelho, vermelho, amarelo

R4 - 220 ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, marrom

R5 - 2,2 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, vermelho

R6 - 100 ? x 1/8 w - resistor - marrom, preto, marrom

P1 - 1 M ? - trimpot

C1 - 470 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C2 - 10 µF - capacitor eletrolítico

C3 - 100 µF - capacitor eletrolítico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas, fibra óptica, fios, solda, etc.

 

b) Receptor

CI-1 - 741 - circuito integrado - amplificador operacional

CI-2 - LM386 - circuito integrado - amplificador de áudio

Q1 - foto-transistor

B1 - 6 V - 4 pilhas pequenas ou fonte

FTE - Alto-falante de 8 ?

R1- 220 k ? x 1/8 w - resistor - vermelho, vermelho, amarelo

R2, R3 - 120 k ? x 1/8 w - resistores - marrom, vermelho, amarelo

R4, R6 - 10 k ? x 1/8 W - resistores - marrom, preto, laranja

R5 - 1 M ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, verde

P1 - 100 k ? - trimpot

C1 - 470 uf x 12 v - capacitor eletrolítico

C2 - 220 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C3 - 150 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C4 - 220 µF - capacitor eletrolítico

C5 - 100 µF - capacitor eletrolítico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, pilhas ou fonte de alimentação, caixa para montagem, fibras ópticas, etc.

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