Visando comprovar a potencialidade da técnica de modulação por contagem de pulsos, explorada e apresentada no artigo "Controle Remoto Digital de 8 canais", apresentamos agora um projeto que dobra o número de canais disponíveis. Aproveitando toda a infraestrutura montada para o projeto de 8 canais (módulos transmissor, receptor e de potência) o par codificador/decodificador mostrado neste artigo permitirá a montagem de um controle remoto para acionamento não simultâneo de até 16 funções diferentes. Os dois novos módulos utilizam também CI's CMOS, que asseguram um baixo consumo de energia, e incluem um canal de controle, de acionamento permanente, para detecção visual de funcionamento.
Nota: artigo publicado na Revista Saber Eletrônica 226 de 1991.
INTRODUÇÃO
Conforme havíamos proposto quando da apresentação do projeto para um controle remoto digital de 8 canais, a modularidade iria representar um significativo ganho de tempo e trabalho na implementação de novos projetos, pois permitiria ao projetista combinar os módulos de acordo com suas necessidades e desenvolver novos projetos usando partes comuns do anterior.
Como comprovação dessas possibilidades, este artigo apresenta um novo par de módulos codificador e decodificador com o dobro de funções dos originais, permitindo o acionamento não simultâneo de até 16 canais.
Em condições normais, dobrar o número de canais de um controle remoto significaria aumentar, e murta, o trabalho de construção, implementação e ajustes dos circuitos.
Utilizando, no entanto, o processo de codificação digital e a modularidade propostas, isso não ocorre.
Se o projeto de 8 canais tiver sido montado, ampliá-lo agora para 16 canais significará bem menos trabalho que a montagem original e, caso não se tenha montado ainda o de 8 canais, poder-se-á optar entre um ou outro, de acordo com as necessidades, pois o esforço necessário para implementá-los é praticamente o mesmo.
Obviamente, por permitirem o acionamento de um número bem maior de canais, os módulos codificador e decodificador para 16 canais são mais complexos e usam um número maior de CI’s.
No entanto, comoveremos a seguir, essa maior complexidade não é proporcional ao ganho obtido em número de canais.
MÓDULO CODIFICADOR
O princípio de funcionamento deste módulo é o mesmo do codificador de 8 canais, pois ambos se baseiam na facilidade apresentada pelo contador CMOS 4017 que conta e decodifica simultaneamente, acionando sequencialmente as saídas "0" a "9" na medida em que a contagem evolui.
O circuito completo do Módulo Codificador de 16 canais pode ser visto na figura 1 e o diagrama dos pulsos encontrados nos vários pontos do circuito na figura 2.
Por eles percebe-se que as saídas decodificadas dos contadores 4017 foram usadas para identificar qual canal está sendo acionado, interligando cada uma delas às entradas "reset' dos contadores via teclado.
Assim, pressionando-se uma das teclas, faz-se com que a contagem seja interrompida e reiniciada no momento em que a saída a ela correspondente for ativada (colocada a nível lógico 1), pois esse pulso positivo será levado às entradas "reset”.
A ativação das entradas "reset” faz com que as saídas “0” dos contadores sejam ativadas. Para o primeiro contador, essa saída está ligada à entrada 'enable', através de um monoestável, fazendo com que sua ativação (nível lógico 1) gere um pulso que bloqueia a contagem pelo período de tempo controlado por R2/C2. Durante o tempo em que a contagem estiver bloqueada, a saída "0”' permanecerá ativada. Como essa saída está ligada, também, na porta NOR que controla a passagem dos pulsos de clock para a saída OUT, enquanto ela estiver ativada os pulsos de clock não estarão sendo passados para a saída OUT, que permanecerá a nível lógico 0. Estará sendo gerado, então, o pulso de sincronismo.
Ao contrário, durante o processo de contagem, a saída '0' estará desativada (nível lógico O), deixando que os pulsos de clock sejam levados à saída OUT. O número de pulsos de clock que irão passar para a saída OUT dependerá de quantos passos de contagem serão dados até que ocorra o "reset”; ou seja, dependerá de qual das teclas (e, consequentemente, qual o canal) está ativada.
Os contadores 4017 foram ligados de forma a permitir uma contagem sequencial de 0 a 19, usando-se 2 portas AND para controlar a entrada do sinal "clock*. O primeiro contador só irá ser acionado pelo "clock" quando o segundo contador estiver resetado (saída “0” a nível 1) evoluindo a contagem até que a saída "9" seja ativada. A saída "9' do primeiro contador habilita a entrada do "clock" para o segundo contador que desativa, então, a saída "0", inibindo o sinal de "clock" para o primeiro. A contagem só voltará a ser feita pelo primeiro contador quando a saída "0” do segundo for ativada novamente.
A frequência de 'clock' é dada pela fórmula:
Com essa frequência, de aproximadamente 200 Hz, os pulsos que identificam o canal terão duração aproximada de 5 ms (2,5 ms a parte ativa). Dessa forma, para o canal 1 a duração dos pulsos de identificação será 2,5 ms (só a parte ativa do primeiro pulso é enviada) e para o canal 17, a duração será de 82,5 ms.
A largura do pulso de sincronismo é determinada pelos valores de R2 e C2 e é dada pela fórmula:
Dessa forma, considerando-se o pulso de sincronismo com 12,5 ms de largura, o acionamento do canal 1 será feito em aproximadamente 15 ms e do canal 17 em aproximadamente 85 ms; ou seja, consegue-se acionar um máximo de 66 e um mínimo de 11 canais por segundo, velocidade suficiente para a grande maioria das aplicações.
A figura 3 apresenta, em tamanho natural, a placa de circuito impresso do Módulo Codificador. Deve-se notar que na saída OUT os pulsos de sincronismo e de canal, aparecem invertidos, estando, portanto, ativos em nível "0". Isso foi feito assumindo que o processo de transmissão/recepção utilizado irá provocar uma inversão de fase no sinal (como é o caso do transmissor e receptor de 27 MHz que apresentamos junto com o projeto de 8 canais), pois o módulo decodificador necessita dos sinais ativos em nível "1". Caso se necessite do sinal OUT não invertido, deve-se usar a porta restante do CI-3 (4001) para invertê-lo.
MÓDULO DECODIFICADOR
A figura 4 apresenta o circuito completo do módulo decodificador de 16 canais e a figura 5 um diagrama de blocos de seu funcionamento. Pelo diagrama, percebemos que o sinal de entrada (IN), recebido do módulo receptor, passa inicialmente por um estágio destinado a eliminar eventuais ruídos e/ou distorções introduzidos no processo de transmissão e recepção ou mesmo gerados pelos dispositivos eletromecânicos que estiverem sendo acionados.
Este estágio é implementado por uma porta AND (4081) transformada em Schimitt-Trigger pela adição de R1 e R2. Essa configuração só permite que a saída da porta mude de estado (O para 1 ou 1 para O) quando a entrada atingir um determinado nível de tensão - normalmente, a porta CMOS chavearia sempre que a tensão passasse por VCC/2 - criando com isso uma faixa de segurança ao redor de VCC/2 onde as variações de entrada não são repassadas para a saída. Essa faixa de imunidade é dada pela fórmula:
R1 / R2 * Vcc
Após esse estágio, o sinal é enviado ao estágio de contagem, onde é usado como “clock” dos contadores 4017, ligados de forma a contar de O a 19, como os contadores do módulo codificador. Simultaneamente, o sinal de entrada é levado a duas configurações monoestáveis, responsáveis pela geração dos pulsos para memorização da contagem na saída e para “reset” dos contadores.
A saída dos monoestáveis é mantida a nível "0" pelos pulsos que identificam o canal, já que não ficam ativos (nível "1") tempo suficiente para que os monoestáveis atinjam seu ponto de recuperação. O tempo de recuperação dos monoestáveis é dado pelas fórmulas:
Durante o pulso de sincronismo, no entanto, os dois monoestáveis atingem o ponto de recuperação e voltam a nível “1”. O primeiro a atingir essa condição é o monoestável ligado aos sinais de “clock” dos integrados 40174, fazendo com que as saídas dos contadores sejam armazenadas nos flip-flops; ou seja, registrando o canal que estiver acionado na saída correspondente. Após isso, o monoestável responsável pelo “reset” dos contadores 4017 também vai a nível '1', resetando os dois contadores e preparando-os para receber uma nova sequência de pulsos.
Após a contagem, decodificação e memorização do canal, a saída correspondente ao canal ativado ficará a nível "1" até o pulso de sincronismo da próxima sequência.
O módulo codificador, quando sem tecla acionada, fica gerando a sequência de pulsos correspondente ao canal 17, indicando a condição de repouso. O envio constante dessa sequência permite que se possa perceber, com facilidade, se a comunicação entre o codificador e o decodificador está sendo feita corretamente, já que o canal 17 deverá estar sendo recebido e decodificado de forma permanente. No circuito apresentado, ligamos um LED comum à saída do canal 17, que permanecerá aceso enquanto essa saída estiver ativada. Dessa forma, a correta recepção e decodificação poderá ser verificada visualmente, facilitando ajustes e/ou detecção de problemas.
Na figura 6 apresentamos a placa do módulo decodificador, em tamanho natural.
CONCLUSÃO:
Como dissemos, esse novo par de módulos poderá ser utilizado junto com os módulos Transmissor e Receptor de 27 MHz e módulos de potência apresentados junto com os módulos de 8 canais. Dessa forma, para montar um sistema completo de rádio controle para 16 canais, operando a 27 MHz, bastará substituir os módulos codificador e decodificador de 8 canais por estes de 16, seguindo as mesmas recomendações de montagem e alimentação fornecidas no projeto de 8 canais.
Outros módulos de transmissão e recepção poderão ser usados, podendo-se, inclusive, estabelecer a ligação direta, por fio, entre os dois módulos (interligando-se as linhas 0V e os sinais OUT/IN - usar, neste caso, a saída OUT não invertida, com sinais ativos a nível “1”).
Esta possibilidade de ligação direta poderá ser utilizada para testes de funcionamento, antes da montagem definitiva.
Evidentemente, neste sistema de 16 canais, deve ser montado um módulo de potência para cada saída do decodificador.
