Bips para Pesquisa de Hábitos Animais (ART2130)

Um pequeno transmissor preso ao animal que se pretende estudar, facilita sua localização e o acompanhamento de sua movimentação quando se faz o estudo de seus hábitos. O pequeno transmissor descrito neste artigo tem alcances que variam entre 100 e 800 metros, dependendo da frequência escolhida para operação e das condições do local de operação.

Obs. Tecnologias mais modernas que fazem uso de chips wi-fi podem ser utilizadas em nossos dias. O artigo em uma versão elementar tendo sido escrito em 1991.

Uma maneira muito empregada para se estudar os hábitos de animais selvagens de médio e grande porte consiste em se prender no animal, um pequeno transmissor de alta frequência que irradia sinais para localização.

O receptor é então dotado de uma antena direcional que facilita a localização e pela intensidade do sinal, uma avaliação da distância em que ele se encontra.

A faixa de operação mais conveniente para este tipo de equipamento é situada entre 50 e 500 MHz o que corresponde a parte do espectro de VHF e parte do de UHF.

Estes sinais têm boa penetração com antenas pequenas e baixas potências e podem ser recebidos com mais facilidade com antenas direcionais.

De fato, uma antena de maior diretividade pode ser projetada e transportada se for de frequências mais altas.

Conforme a bobina o nosso pequeno transmissor pode operar entre 50 e 200 MHz o que significa que até mesmo um rádio comercial de FM pode ser usado para operar como receptor.

Montado numa pequena caixa , ele será alimentado com baterias de longa duração ou mesmo pilhas alcalinas possibilitando assim que se tenha uma autonomia de alguns dias.

Lembramos que a potência influi diretamente na autonomia da fonte de alimentação, isto significa dizer que podemos sacrificar o alcance se quisermos maior autonomia.

É claro que, para um animal de grande porte, a bateria pode ter um tamanho maior, o que também implicará num alcance e autonomia maior.

Na figura 1 damos a sugestão básica de montagem que consiste no uso de coleira com a antena envolvendo este elemento.

 

   Figura 1 – Instalando o transmissor numa coleira
Figura 1 – Instalando o transmissor numa coleira

 

As características básicas do nosso transmissor (que podem ser alteradas sensivelmente) são:

 

CARACTERÍSTICAS:

Tensão de alimentação: 6 ou 9 V

frequências de operação: 50 a 200 MHz

Alcance: 100 a 800 metros (depende de condições locais)

Autonomia: depende da alimentação usada

Receptor usado: VHF ou FM

Tipo de emissão: bips

 

COMO FUNCIONA

Para a produção dos sinais de alta frequência temos um oscilador de tipo bastante conhecido, com um único transistor operando na configuração de base comum (Q1).

Neste circuito C5 tem por finalidade realimentar o sinal entre o coletor (saída) e o emissor (entrada), mantendo assim as oscilações.

L1 e CV determinam a frequência de operação enquanto que os resistores R3 e R4 proporcionam a polarização da base do transistor.

O capacitor C4 faz o desacoplamento da base, e C3 proporciona um caminho para o sinal de áudio que vem da etapa moduladora.

O modulador consiste num duplo oscilador baseado nas 4 portas de um circuito integrado CMOS do tipo 4093.

Uma porta (Cl-1a) é usada como um oscilador lento que determinará por meio de R1 e C1 o intervalo entre os bips.

A saída desta porta vai ao nível alto com um ciclo ativo de aproximadamente 50% em intervalos que variam entre 0,5 e 2 segundos.

Este intervalo poderá ser facilmente alterado pela escolha apropriada de C1.

A outra porta (CI-1b) é usada como um oscilador de áudio determinando a tonalidade- dos bips produzidos. Esta tonalidade também pode ser alterada, quer seja com a troca de R2 quer seja com a troca de C2.

Não recomendamos que R2 seja menor que 10 k ohms.

Os sinais dos dois osciladores são combinados nas duas portas restantes (Cl-1c e Cl-1d).

Desta forma, temos na saída das duas portas e na entrada de modulação do transmissor bips intervalados com a forma de onda mostrada na figura 2.

 

Figura 2 – Sinal produzido pelo sistema
Figura 2 – Sinal produzido pelo sistema

 

O alcance deste tipo de aparelho está condicionado a diversos tipos de fatores que devem ser analisados em função da aplicação: o primeiro é a absorção mais alta que determinados tipos de ambientes podem ter como, por exemplo, florestas fechadas que então reduzem o alcance.

Outro fator é o próprio relevo já que atrás de um morro, o sinal pode ser totalmente impedido de chegar ao receptor.

Finalmente temos a própria potência, que conforme dissemos está condicionada a autonomia.

Para uma alimentação de 6 V temos uma corrente consumida de 10 a 20 mA e que pode ser alterada pelo aumento de R5 (o aumento deste componente até 150 ohms reduz o consumo, aumenta a autonomia das pilhas mas reduz o alcance).

Para uma potência maior o transistor pode ser trocado pelo 2N2218 e a fonte de alimentação deve ser proporcionalmente mais potente, isso com uma. alimentação de 9 V ou mesmo 12V. No entanto, teremos um consumo que variará entre 50 e 200 mA.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do aparelho.

 

   Figura 3 – Diagrama do aparelho
Figura 3 – Diagrama do aparelho

 

Na figura 4 temos a disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso.

 

   Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem

 

Observe que podemos ter uma montagem bastante compacta que, com a fonte de alimentação poderá ser instalada numa caixa plástica robusta.

A robustez da caixa é muito importante, dada a possibilidade do animal estudado estar exposto a chuva ou mesmo entrar na água.

L1 terá número de espiras que depende da faixa de frequências de operação:

 


 

 

O diâmetro da bobina é 1 cm e o fio usado pode ser de 18 a 22 rígido comum ou esmaltado. O capacitor C5 deve ser reduzido para 2,2 pF na faixa de 130 a 150 MHz e para 1 pF na faixa de 150 a 200 MHz.

O trimmer é do tipo 2-20 pF e todos os capacitores devem ser cerâmicos de boa qualidade.

Os resistores são de 1/8 W ou 1/4 W com 5 a 20% de tolerância.

Para o transistor temos duas opções: podemos usar o BF494 ou mesmo o BF495 se a alimentação for feita com 6 V.

Para alimentação com 9 V ou mesmo 12 V o transistor deve ser o 2N2218.

A antena será um pedaço de fio que ficará enlaçado junto a coleira que prende o aparelho no animal.

Este fio deve ter de 20 a 80 cm de comprimento.

 

PROVA E USO

A prova de funcionamento pode ser feita com um receptor que sintonize a faixa visada.

Basta então ajustar CV para que a operação ocorra de maneira esperada.

Alterações de valores dos componentes que determinam o Bip podem ser feitas na bancada.

Comprovado o funcionamento devemos pensar na ligação de uma antena direcional ao receptor, conforme mostra a figura 5.

 

   Figura 5 – Ligando ao receptor uma antena direcional
Figura 5 – Ligando ao receptor uma antena direcional

 

Esta antena pode ser do tipo comercial de FM ou UHF ou ainda TV para os canais altos, de pequeno porte, na qual adaptamos um cabo para facilitar o manuseio.

Esta antena é ligada ao receptor preferivelmente por meio de cabo coaxial. Se o receptor não tiver entrada para esta antena, ela pode ser feita conforme mostra a figura 6.

 

Figura 6 – Adaptando um plugue para entrada da antena
Figura 6 – Adaptando um plugue para entrada da antena

 

Veja que um dos fios é ligado à entrada de antena normal (que deve ser desligada) e outra ao terra do circuito.

Comprovado o funcionamento é só passar ao tipo de fixação que se deseja no animal. Urna prova em campo aberto ou ainda nas condições normais de pesquisa pode ser feita para se verificar o alcance.

Com a antena direcional, o sinal recebido será mais forte na direção em que se encontrar o animal. Este tipo de aparelho também pode ser usado para encontrar estações de coleta de dados que estejam instaladas em locais difíceis, ou que facilmente podem ser "perdidos" como, por exemplo, no meio da mata.

O acréscimo de um temporizador permite ligar a alimentação e colocar o transmissor em funcionamento somente no horário em que se pretende recuperar o material.

 

CI-1 - 40933 - circuito integrado

Q1 - BF494 ou 2N2218 – transistor de RF - ver texto

L1 - bobina de antena - ver texto

CV - trimmer 3-30 pF

S1 - Interruptor simples

B1 - Bateria ou pilhas 6 a 12 V

A - antena - ver texto

R1 - 3,3 M ohms - resistor (laranja, laranja, verde)

R2 - 22 k ohms - resistor (vermelho, vermelho, laranja)

R3 - 8,2 k ohms - resistor (cinza, vermelho, vermelho)

R4 - 6,8 k ohms - resistor (azul, cinza, vermelho)

R5 - 47 ohms - resistor (amarelo, violeta, preto)

C1 - 470 nF - capacitor cerâmico (474 ou 0,47)

C2 - 47 nF - capacitor cerâmico (473 ou 0,47)

C3 - 100 nF - capacitor cerâmico (104 ou 0,1)

C4 - 4,7 nF - capacitor cerâmico (102 ou 4700 pF)

C5 - 4,7 nF - capacitor cerâmico (ver texto)

C6 - 100 nF - capacitor cerâmico (104 ou 0,1)

Diversos: placa de circuito impresso, soquete para o circuito integrado, suporte de pilhas, caixa para montagem, antena para o receptor, receptor, fios, solda, etc.

 

 


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