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Transmissores de RF

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

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Luis Miyoshi Baba

Mariana Pires Negrão

Rafael Fernandes Fialho

Rafael Lee

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Índice

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1. Proposta e Objetivos

A proposta do projeto é desenvolver um aparelho localizador de objetos

pessoais formado por um sistema de transmissão de Rádio Freqüência (RF), que

terá por objetivo auxiliar portadores de deficiência visual.

O aparelho é formado por um transmissor e dois receptores, ou seja, o

transmissor estará na mão do usuário que terá a possibilidade de procurar por

dois objetos pessoais que queira localizar. Ao apertar um dos botões, um dos

objetos (que terá o receptor acoplado) emitirá um som a fim de ser localizado, do

mesmo modo, o outro botão servirá para localização do outro objeto.

Esse projeto possui um vínculo com o programa Poli Cidadã, pois, através

de um projeto de engenharia, procura minimizar as dificuldades enfrentadas por

portadores de deficiência visual.

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2. Introdução teórica

O sistema consistirá principalmente nos seguintes elementos: um par

encoder/transmissor e dois pares decoder/receptor.

O encoder escolhido foi o MC 145026. Esse encoder possui nove entradas,

sendo 5 para endereçamento e 4 para dados ou endereçamento. Nesse projeto as

nove entradas serão utilizadas para endereçamento. A alimentação do encoder

pode variar de 2.5 a 18V.

O transmissor escolhido foi o TXA1-434-F11. Esse transmissor funciona

com uma freqüência de 434 MHz, podendo ser aplicada a ele uma tensão de 3 a

12 V.

O conjunto encoder/transmissor forma o controle localizador. O encoder

terá sua saída de dados (Dout) conectada ao transmissor que por sua vez enviará

todos os bits referentes ao endereço determinado. Dois botões serão utilizados

para alterar o endereçamento do encoder, para que dois receptores diferentes

possam ser implementados.

O decoder escolhido foi o MC 145028. Esse decoder possui 9 entradas

para endereçamento e funciona numa faixa de tensão que varia de –0,5 a 18V.

O receptor escolhido foi o RES-433 MHZ. Esse receptor funciona com uma

freqüência de 433 MHz, podendo ser aplicada a ele uma tensão de 4.9 a 5.1 V.

Quando reconhece um endereçamento correto, uma saída (VT) recebe o sinal

lógico 1.

Os conjuntos decoder/receptor formam os aparelhos a serem acoplados

aos objetos que serão localizados. O receptor irá receber o conjunto de bits do

transmissor. Caso os conjuntos de bits recebidos sejam os mesmos especificados

na entrada do decoder, um buzzer será acionado.

Para que o sistema funcione, o encoder deverá trabalhar na mesma

freqüência dos decoders. Para isso deveram ser escolhidos valores de resistores

e capacitores especificados pelo fabricante. Nesse projeto será usada a

freqüência de 1.171 KHz, por ser a única da tabela do fabricante que não excede

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o limite da banda passante do módulo receptor, que deve ser por volta de 2KHz. O

limite da banda do módulo receptor foi deduzido a partir de um módulo receptor

semelhante ao utilizado, porém de outro fabricante.

Para facilitar a aquisição dos componentes os valores tabelados foram

arredondados para valores de resistores e capacitores disponíveis no mercado.

O funcionamento final para o usuário deverá ser muito simples. Caso um

botão no controle seja acionado (endereço X enviado) o buzzer acoplado ao

decoder com mesmo endereço acionará, caso o outro botão seja acionado

(endereço Y enviado), o outro buzzer será acionado. Abaixo, um esquema

simplificado do dispositivo que será montado.

Figura 2.1 – Modelo simplificado do funcionamento dos transmissores e receptores.

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2.1. Aplicações da tecnologia empregada.

Atualmente, sistemas semelhantes a esse são utilizados como

componentes básicos para a construção de dispositivos como: sistema de alarme

para carros, sistema de segurança residencial, controle remoto para abertura e

fechamento de portões, controles para ligar e desligar luzes, dispositivos

sensores, aquisição de dados, robótica e controle em geral. Esse tipo de sistema

é, portanto, uma base muito empregada na construção de dispositivos domóticos

e robóticos.

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3. Metodologia

Inicialmente, foi apresentado o objetivo do projeto: utilizar transmissores de

rádio freqüência para criar um dispositivo que auxilie deficientes auditivos e/ou

deficientes visuais, objetivo esse que vinculou o projeto com o programa Poli

Cidadã.

Partindo dessa proposta o grupo preparou um cronograma (anexo), e listou

as seguintes possibilidades para o projeto: criar um dispositivo de sinal sonoro

para encontrar objetos para deficientes visuais; criar um dispositivo de campainha

luminosa que se acende ao telefone ou campainha da casa tocar para deficientes

auditivos.

Depois de um período de familiarização do projeto o grupo optou pela

criação do localizador de objetos para deficientes visuais. Esse localizador seria

um “controle remoto”, que ao apertar um botão emitiria um sinal via rádio

freqüência. Esse sinal seria recebido por outro aparelho. Esse, como um chaveiro,

estaria preso ao objeto que o usuário quer encontrar e emitiria um som.

Foi feita então uma pesquisa para projetar e entender melhor a teoria

envolvida para a concretização do projeto. A pesquisa se focou em dois pontos,

como funciona um transmissor de rádio freqüência e como seria feito o envio, o

recebimento do sinal e a sua modulação.

Nessa etapa, avaliou-se a idéia de usar o celular como transmissor de um

sinal via Bluetooth. Um pouco dessa tecnologia foi estudado, mas logo se

percebeu que essa idéia, apesar de ser possível, ultrapassaria os objetivos desse

trabalho. O grupo retornou, então, à idéia original dos transmissores de rádio

freqüência.

Constatou-se que seriam necessários encoders e decoders para modular o

sinal a ser transmitido e transmissores de rádio freqüência para enviar e receber o

sinal. Depois de algumas pesquisas e comparações o grupo optou por usar, como

encoder o MC245026, como decoder o MC245028 o módulo de transmissores

escolhidos foi o RT4 e o RR3 da Telecontrolli.

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A etapa que se seguiu foi a de aquisição dos componentes. O grupo não

conseguiu adquirir os módulos planejados, e, portanto, o transmissor adquirido foi

o TXA1-434-F11, e o receptor foi o RES-433 MHZ. Vale ressaltar que as

informações sobre esses componentes são bastante escassas, o que dificultou o

andamento do projeto.

Depois de comprados os componentes foi necessário fazer um teste para

ver se o encoder e o decoder funcionavam na mesma freqüência. O teste foi feito

como o esquema abaixo, ligando a saída do encoder diretamente a entrada do

decoder. Na saída Vt foi ligado um LED em série com um resistor de 470 ohm,

assim era possível verificar se os componentes funcionavam. Vários

endereçamentos diferentes foram testados e o projeto pôde ser continuado.

Figura 3.1 – Modelo do teste realizado para verificar se o encoder e o decoder funcionavam na mesma freqüência.

Em seguida, iniciou-se então a montagem do protótipo na protoboard.

Nessa etapa foram encontradas algumas dificuldades, como componentes que

não funcionavam, mas novos componentes foram adquiridos e, por fim, o protótipo

funcionou. Abaixo esquemas do dispositivos montado, ainda com um resistor e um

LED ligados na saída Vt do decoder.

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Figura 3.2 – Modelo das ligações do encoder/transmissor.

Figura 3.3 – Modelo das ligações do decoder/transmissor.

Feito isso, o grupo encontrou uma nova dificuldade: ajustar a tensão de

alimentação dentro da faixa de funcionamento do receptor de rádio freqüência

uma vez que a faixa de tensão do decoder é maior e inclui a do receptor que é 4,9

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V a 5,1V. Tendo isso em vista foi ligado um diodo zener com queda de tensão 5,1

V e um tripot em série com o diodo e em paralelo com a pilha escolhida de 12 V,

depois ligou-se o diodo em paralelo com o circuito.

A etapa seguinte foi montar o protótipo na placa, agora com um buzzer no

lugar do LED. Finalmente, depois de montados os receptores e o transmissor, foi

feito um teste para determinar o alcance do sinal enviado e do sinal sonoro

emitido.

Na tabela 3.1 tem-se um esquema das diversas etapas do projeto e seus

períodos de execução.

Cronograma do projeto:

Agosto Setembro Outubro Novembro Quinzena 1ª 2ª 1ª 2ª 1ª 2ª 1ª 2ª

Análise do projeto e possibilidades

X X

Decisão do escopo do projeto

X

Pesquisas de caráter técnico

X X X X X

Aquisição dos componentes

X X X X

Montagem do protótipo

X X

Alterações e possíveis correções

X X X

Análise de melhorias a ser feita no projeto

X X

Tabela 3.1 – Cronograma do projeto.

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4. Resultados

Depois dos três componentes montados, o controle e os dois receptores,

foram feitos diversos testes.

Foi feito um esquema do circuito no PSpice, para facilitar o entendimento do

circuito final. A resistência final do trimpot utilizado nos receptores foi ajustada

experimentalmente, a fim de se obter a tensão de 5V na alimentação do decoder e

do receptor.

Figura 4.1 – Esquema do circuito do transmissor.

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Figura 4.2 – Esquema do circuito do receptor endereçado em 000000000

Figura 4.3 – Esquema do circuito do receptor endereçado em 010000000

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Como mostrado nas fotos a seguir, os componentes foram colocados em

caixas para proteção das placas e melhor aparência do protótipo.

Figura 4.4 – Placa do circuito do receptor.

Figura 4.5 – Placa do circuito do transmissor.

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Figura 4.6 – Placas e caixas dos receptores e do transmissor.

Figura 4.7 – Caixas fechadas dos receptores e do transmissor, respectivamente e o modelo de bateria a ser

utilizado.

Constatou-se que o alcance, tanto do transmissor como do sinal sonoro foi

de 40 metros, aproximadamente.

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5. Conclusões

Os resultados alcançados foram os esperados. O grupo conseguiu montar

um dispositivo que, através de um sinal de Rádio Freqüência ajuda portadores de

deficiência visual a localizar objetos.

O aparelho montado “localiza” dois objetos diferentes, porém, seria possível

localizar mais de 19000 objetos diferentes, uma vez que o encoder codifica até 39

endereçamentos diferentes.

O alcance do dispositivo, de aproximadamente 40 metros, foi considerado

ótimo, pois não é necessário um alcance tão grande para o propósito do projeto.

Um ponto negativo de sua utilização é o seu tamanho. O “chaveiro” receptor

ficou muito grande para ser acoplado em objetos pequenos. Porém, o dispositivo

montado pelo grupo é um protótipo, podendo, portanto, ser reduzido se produzido

comercialmente.

Fica, ainda, como sugestão para futuros projetos, o desenvolvimento de um

celular como transmissor e o uso da tecnologia Bluetooth para esse mesmo

propósito.

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6. Anexos

5.1 Datasheet dos encoder/decoders

5.2 Datasheet dos transmissores e receptores.