Uso de osciloscópios

É o instrumento que permite a verificação da forma de onda de sinais elétricos assim como medir a tensão pico a pico (Vpp), a freqüência e fase destes sinais. A principal característica de um osciloscópio que se leva em consideração na hora de comprar é: a máxima freqüência que ele pode medir com precisão. Desta forma temos osciloscópios de 10, 20, 40, 60, 100 ou mais MHz. Veja abaixo dois exemplos de osciloscópio, um de 20 e outro de 60 MHz:

Este instrumento pode ser usado para verificar as formas de onda em televisores, aparelhos de som, CDs e DVD players, videocassetes, etc. É um grande auxiliar na pesquisa de determinados defeitos como em circuitos de croma e vídeo de televisores, calibração de CD player e várias outras. Porém seu preço é um grande problema na aquisição de tal ferramenta. Um osciloscópio novo custa a partir de R$ 700,00 e não é um aparelho tão usado como um multitester na bancada de consertos.
Classificação dos osciloscópios
Por tipo - Analógicos, cujas funções são controladas por chaves e potenciômetros e os digitais, controlados por teclas. Alguns têm saída para ligação no PC. Assim podemos guardar no computador as formas de ondas obtidas em determinados circuitos e também imprimi-las;
Por traço - Traço simples, com um único canal ou duplo traço com dois canais (CH1 e CH2) que permitem a verificação de dois sinais ao mesmo tempo e até sobrepor um ao outro. Atualmente é o tipo de osciloscópio que mais se encontra no mercado;
Por visor - TRC, usa um tubo de imagem redondo ou quadrado com fósforo verde que têm dentro dois pares de placas de deflexão (a deflexão do tubo de TV é magnética) e o LCD, que usa uma tela de cristal líquido. Estes últimos modelos são bem mais caros que os de TRC.
Quem pensa em adquirir um aparelho deste eu recomendo para aplicações em aparelhos de som, TV, CD e DVD um de pelo menos 10 MHz podendo ser de traço simples. Agora para outras aplicações depende das freqüências envolvidas.

CONTROLES DO OSCILOSCÓPIO

AJUSTE DA ONDA QUADRADA

MEDIDA E LEITURA DE TENSÃO

MEDIDA E LEITURA DE FREQÜÊNCIA

CONTROLES DE UM OSCILOSCÓPIO

Os osciloscópios têm vários ajustes, porém a quantidade varia de um modelo para o outro. Mas os ajustes básicos são os mesmos e para esta explicação usaremos um osciloscópio básico representado no desenho abaixo:

ON/OFF - FOCO - BRILHO

SELETOR DO CANAL

SELETOR DE ENTRADA AC/DC

ESCALAS DE TENSÃO

ESCALAS DE FREQÜÊNCIA (TIME)

POSICIONAMENTO DO SINAL NA TELA

TRIGGER

ON/OFF - FOCO - BRILHO

Liga e desliga o osciloscópio;

Também chamado de focus, deve tornar o traço mais fino e nítido possível. Veja a atuação dele abaixo:

Também chamado de bright, ajusta a luminosidade do traço na tela. Veja a atuação dele abaixo:

SELETOR DO CANAL

Esta chave permite selecionar qual o canal será visualizado na tela. Na posição A ou CH1 observaremos os sinal aplicado ao canal 1 do osciloscópio. Na posição B ou CH2 observaremos os sinal aplicado ao canal 2 do osciloscópio. Na posição DUAL podemos visualizar os sinais aplicados nos dois canais ao mesmo tempo. Na posição ADD podemos obter a soma dos dois sinais aplicados no osciloscópio. Veja abaixo:

SELETOR DE ENTRADA AC/DC

Seleciona o tipo de tensão a ser aplicada à entrada do osciloscópio. Na posição GND a entrada do canal fica desligada e aparece apenas um traço no meio da tela. Em AC podemos visualizar uma tensão alternada aplicada e em DC podemos visualizar uma tensão contínua ou um sinal que varie porém mantenha um eixo de CC como referência. Veja abaixo:

ESCALAS DE TENSÃO

Para cada canal do osciloscópio há uma chave seletora de tensão. A tensão é lida no eixo vertical da tela (Y). Veja o exemplo de uma chave de tensão abaixo:

Como vemos na figura, a escolha da escala de tensão funciona de forma semelhante à do multitester. Cada posição da chave indica o valor de cada divisão (1cm) para cima ou para baixo do eixo central. Observe que cada divisão possui 5 subdivisões. O valor máximo de tensão que o osciloscópio pode medir é indicado da seguinte forma: a maior escala multiplicada por 8 (número de divisões total) x10 (fator de redução máximo da ponta de prova). Exemplo: Se a maior escala do osciloscópio é de 5 V fica 5 x 8 x 10 = 400 V. Aqui vale a seguinte observação: Se não se sabe o valor da tensão do sinal que vai ser medida, comece com a maior escala e use o fator x10 da ponta de prova. Após vá abaixando a escala até se conseguir uma leitura precisa do valor. Se a tensão for muito maior que a escala pode danificar o osciloscópio. Veja alguns exemplos abaixo:

 ESCALAS DE FREQÜÊNCIA

No osciloscópio, a freqüência é lida no eixo horizontal (x). Porém não é a freqüência que vem indicada e sim o período do sinal. Freqüência é o número de vezes que um sinal muda de sentido (ciclo completo) por segundo. Período é o tempo necessário para o sinal completar um ciclo. Estas grandezas são inversamente proporcionais: F = 1/T. Por exemplo a freqüência da rede elétrica é 60 Hz e o seu período é: T = 1/60 = 0,016 s ou 16,6 ms. Veja abaixo o botão que seleciona o tempo para cada divisão no eixo horizontal:

Observe como a chave é divida em tempos de milissegundos (ms) para freqüências mais baixas e microssegundos (µs) para freqüências mais altas. Para facilitar, fazemos o seguinte: Quando a chave estiver em ms, dividimos o número 1.000 pela indicação para sabermos a freqüência e quando a chave estiver em µs, dividimos 1.000.000 pela indicação para sabermos a freqüência.
A escolha da escala de tempos do osciloscópio pode começar nos ms ou µs e ir girando a chave para um lado ou outro até obtermos uma boa visualização do sinal (dois ou três ciclos do mesmo). A seguir contamos quantas divisões (e subdivisões) ocupa um ciclo completo do sinal e multiplicamos pela escala que estiver a chave do tempo, obtendo um tempo T. Se a chave estiver em ms, fazemos 1.000/T e se a chave estiver em µs, fazemos 1.000.000/T e teremos a freqüência. Veja abaixo um exemplo:

POSICIONAMENTO DO SINAL NA TELA

O osciloscópio dispõe de dois controles para movimentar o sinal indicado na tela. Um deles movimenta para cima e para baixo, sendo útil para posicionar o sinal numa divisão inteira para a leitura da tensão. O outro movimenta para os lados, sendo útil para posicionar o o ciclo do sinal no início de uma divisão horizontal para a leitura do período e por conseqüência, da freqüência do mesmo. Veja abaixo:

TRIGGER (GATILHAMENTO)

O trigger ou gatilhamento é um sinal usado para sincronizar o osciloscópio de modo a mostrar a forma de onda estável na tela. O sinal de trigger pode ser aplicado por um cabo externo ou pode ser usado o próprio sinal a ser medido para sincronizar o osciloscópio. Normalmente há duas chaves no painel do osciloscópio que escolhe o tipo e a fonte de trigger para sincronizar a imagem. Veja abaixo:

Auto - O osciloscópio mostra o traço mesmo quando não há sinal aplicado no canal selecionado. Produz imagens estáveis quando o sinal aplicado varia entre 50 Hz e 20 MHz. Este modo é um dos mais usados;
Normal - Não aparece o traço na tela. Apenas acende a tela quando for aplicado o sinal a ser verificado. Este modo também oferece uma boa estabilidade para o sinal mostrado na tela;
H TV - Usa o sincronismo horizontal de TV para gatilhar a forma de onda mostrada na tela;
V TV - Usa o sincronismo vertical de TV para gatilhar a onda mostrada na tela;
A - Seleciona o próprio sinal aplicado no canal 1 (CH1) para o trigger. Deve ficar na mesma posição da chave que seleciona o canal do osciloscópio a ser usado para visualizar o sinal;
B - Seleciona o próprio sinal aplicado no canal 2 (CH2) para o trigger. Deve ficar na mesma posição da chave que seleciona o canal do osciloscópio a ser usado para visualizar o sinal;
EXT - Seleciona um sinal externo (extra) para o trigger;
Potenciômetro LEVEL - Ajusta o melhor ponto de sincronismo para imagem mostrada na tela. Ao girar todo para um lado a forma de onda começa no meio ciclo positivo e para o outro lado o meio ciclo negativo. Deve ficar na posição na qual a forma de onda mostrada na tela fique parada para uma correta leitura. Na maioria dos osciloscópios há outro potenciômetro para ajuste fino desta função.
Se o potenciômetro estiver desajustado ou a entrada do sinal trigger selecionada não for adequada ao sinal a ser mostrado, a imagem ficará "rolando" na tela, como visto abaixo:

AJUSTE DA ONDA QUADRADA

Na extremidade da ponteira que vai conectada na entrada do canal do osciloscópio há um trimmer que deve ser ajustado para apresentar imagens sem distorções. O ajuste é feito da seguinte forma: Encoste a ponteira no terminal de ajuste. Gire a chave de tensão e de time até aparecer uma onda quadrada na tela. Se esta onda estiver distorcida em cima e em baixo, gire o trimmer até a onda ficar perfeitamente quadrada. Veja abaixo:

MEDIDA E LEITURA DE TENSÃO COM O OSCILOSCÓPIO

Conforme já explicado, a leitura de tensão no osciloscópio é feita no eixo vertical (y). O procedimento para a medida de tensão basicamente é o seguinte:

a - Selecione o canal a ser usado (CH1 ou CH2). A ponteira deve estar ligada na entrada do canal escolhido;

b - Coloque a chave seletora em DC ou AC dependendo se a tensão a ser medida é contínua ou alternada;

c - Ligue o osciloscópio e ajuste o brilho e o foco para melhor visualização do traço;

d - Coloque a chave "time" na posição de ms (se a freqüência da tensão for até 1 KHz) ou em µs (se a freqüência for maior que 1 KHz). Esta chave pode ser ajustada depois para melhor visualização;

e - Coloque a chave seletora de entrada do trigger em CH1 ou CH2 de acordo com o canal selecionado;

f - Coloque a chave seletora do trigger em Normal (não aparecerá o traço até que o sinal a ser medido seja aplicado) ou H TV (aparece o traço mesmo quando não há sinal aplicado na ponta de prova);

g - Selecione a tensão V/cm: Divida a tensão a ser medida por 8 e coloque na escala mais próxima acima até a maior escala que normalmente é 5 . Por exemplo: Se for medir 6 V: 6/8 = 0,75; colocamos na escala de 1 V/cm. Podemos começar com a maior escala (5 V/cm) e ir reduzindo até chegar numa leitura mais precisa. A maior tensão a ser medida é 40 V. Para maiores (até 400 V) usamos o fator de redução (x10) da ponta de prova;

h - Coloque a ponta preta no terra do aparelho a ser medida a tensão. Pode ser usado o terra que sai da própria ponta viva do osciloscópio ou um fio separado ligado no terminal de terra do osciloscópio;

i - Coloque aponta viva no local onde vai ser medida a tensão. Assim que aparecer a forma de onda na tela, atue nos controles: time, V/cm, posição H e V até obter uma leitura mais precisa possível. Ajuste a posição V até colocar a forma de onda começando numa divisão maior  no eixo y para uma leitura mais fácil da tensão. Os procedimentos descritos acima podem variar um pouco de acordo com a marca e modelo do osciloscópio usado. Veja abaixo alguns exemplo de leitura de tensão com o osciloscópio:

  

MEDIDA E LEITURA DE FREQÜÊNCIA COM O OSCILOSCÓPIO

O procedimento para os ajustes são os mesmos explicados na medida de tensão. Porém a leitura da freqüência é diferente. O osciloscópio tem uma chave chamada "time" que indica os períodos dos sinais. Tempo necessário para ele completar um ciclo. Posicionamos a chave time de forma a aparecer um ou dois ciclos apenas do sinal. Contamos quantas divisões no eixo x um ciclo do sinal ocupa e multiplicamos pela escala que estiver a chave time obtendo um período T. Se a chave estiver em ms, fazemos 1.000/T e se estiver em µs fazemos 1.000.000/T para termos a freqüência em Hz. Veja alguns exemplos abaixo:

USO DO PROTO-BOARD OU MATRIZ DE CONTATOS

O pessoal  não sabe como montar os circuitos, então irei dar uma sugestão, o uso de proto-boards ou matriz de contatos. Já avisando não é algo barato, um bom custa em torno de 30 reais, e outros mais profissionais 90.

Uma fonte  regulável é indispensável para um laboratório.

Esse é um proto-board e a forma de seus contatos.

Um exemplo de ligação paralela e em serie .

Espero que ajudem vocês .  Abraços tony

Princípios de Transmissão 3

Transmissor de pequena potência de AM

Este transmissor de AM funciona como uma espécie de microfone sem fio de curto alcance, sendo modulado por um microfone de cristal. Seu sinal pode ser captado por qualquer rádio de ondas médias, dando-se preferência a freqüências livres em torno de 1600 kHz.

A alimentação pode ser feita com 4 pilhas pequenas ou uma bateria de 9 V.

Uma montagem numa pequena caixa permite o uso portátil, sendo ideal para demonstrações ou brincadeiras. Com uma antena externa o alcance pode ser ligeiramente aumentado, mas isso não é recomendado pelas instabilidades de funcionamento, que podem ocorrer.

Damos diversas opções para os transistores osciladores e, com modificações podemos ter a operação na faixa de ondas curtas. Nesta faixa, o alcance poderá se estender até algumas centenas de metros e com antena própria muito mais.

O circuito

A base do circuito é um oscilador Hartley, cuja freqüência é determinada basicamente por L1 e CV. Para a faixa de ondas médias L.1 terá de 80 a 100 espiras de fio esmaltado 28 ou 30 num bastão de ferrite de 1 cm de diâmetro e de 10 a 15 cm de comprimento. Para a faixa de ondas curtas, entre 7 e 14 MHz, a bobina terá de 20 a 25 voltas do mesmo fio no bastão de ferrite com tomada central.

O microfone de cristal fornece um sinal de intensidade suficiente para modular a rádio-freqüência e, assim, possibilitar a emissão da palavra falada.

O resisto r R1 e o transistor 01, juntamente com a tensão de alimentação, determinam a potência do sinal. Para 6 V e o transistor 2N2218, R1 pode ser reduzido até 4K7 para se aumentar um pouco mais a potência. Para 9 V a redução pode chegar aos 6K8. Verifique apenas se o transistor não tende ao aquecimento.

Para a faixa de ondas médias podem ser testados transistores como o TIP31, que admite então, uma alimentação de até 12 V. No entanto, dada as características deste tipo de onda, o aumento do alcance não será grande.

Para aplicações experimentais a antena pode ser do tipo telescópico, ou um pedaço de fio de 1 a 5 metros de comprimento. Não se recomenda antena maior para não haver instabilidade  no funcionamento.

A ligação da antena numa tomada da bobina permite um casamento melhor de impedância e, com isso, menor instabilida- de e maior rendimento na transmissão.

Montagem

Na figura 11 temos o diagrama completo deste sim transmissor de amplitude modulada para a voz.

A sugestão de montagem em ponte de terminais que temos é mostrada na figura 12.

Para os que desejarem uma montagem em placa de circuito impresso, temos um desenho em tamanho natural na figura 13.

O resistor usado pode ser de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores são todos cerâmicos (disco ou plate). CV é um variável pequeno para rádios transistorizados de ondas médias. Eventualmente, podemos usar um trimer, mas a faixa de freqüências cobertas, neste caso será bem menor.

A alimentação pode ser feita com pilhas pequenas. Não recomendamos o uso de bateria de 9 V, pois a corrente elevada de consumo a esgota rapidamente. Se for usada fonte externa, devemos cuidar para que sua filtragem seja boa. Uma filtragem ruim induz roncos na transmissão, o que é prejudicial a qualidade do som.

Ajuste e utilização

Para provar este transmissor ligue nas suas proximidades (2 a 5 metros) um rádio que sintonize a freqüência na qual ele opere. Coloque as pilhas no suporte do transmissor e acione S1.

Em seguida, ajuste CV para captar o sinal mais forte ao mesmo tempo em que fala diante do microfone. Dizemos sinal mais forte, pois podemos captar sinais em mais de um ponto do ajuste.

Se um sinal potente não for conseguido, tente mudar a freqüência do receptor.

Para ondas médias tente entre 800 e 1200 kHz. Para ondas curtas experimente em primeiro lugar entre 5 e 7 MHz, e de- pois entre 10 e 14 MHz.

Não use outro tipo de microfone que não seja o de cristal, pois o aparelho não funcionará. Se tiver dúvida quanto ao tipo de microfone e o transmissor não funcionar, retire-o. Se o transmissor funcionar é sinal que o microfone usado é de cristal.

Lista de material

01 - 2N2218- transistor de comutação (ver texto)

L 1, CV -ver texto

B1 - 6 ou 9 V -4 ou 6 pilhas ou fonte

S1 - Interruptor simples

MIC - microfone de cristal

C1 - 10 nF - capacito r cerâmico

C2 - 100 n F - capacitor cerâmico

R1 - 10 K - resistor (marrom, preto, laranja)

Diversos: ponte de terminais ou placa de circuito impresso, suporte para pilhas, antena, caixa para montagem, fios, solda etc.

 Transmissor transistorizado potente de FM

Com uma alimentação de 9 Veste transmissor de duas etapas de RF de FM pode facilmente superar os 300 metros em campo aberto. Com a utilização de bobina apropriada podemos operá-lo na faixa de 2 m de rádio-amadores, utilizando assim, na sua recepção receptores de comunicações do tipo profissional com maior sensibilidade.

A alimentação pode ser feita tanto com 6 como com 9 V e como todos os componentes são pequenos, uma montagem compacta permite sua realização em pequenos volumes.

Usamos microfones de eletreto na modulação que, pela sua sensibilidade, permite a utilização do aparelho na escuta de conversas ou como microfone volante, em uma festa, por exemplo.

Uma característica importante deste circuito é a separação do estágio de saída do estágio oscilador. Isso permite que o aparelho tenha grande estabilidade. Podemos então segurar a própria antena durante a transmissão, sem que isso cause desvios da freqüência com a perda da sintonia.

O circuito

A etapa osciladora e moduladora leva por base um transistor BF494, ou BF495, gerando um sinal de pequena intensidade cuja freqüência é determinada por L1/CV. Para a faixa de FM o trimer CV é comum de base plástica ou porcelana e L1 consta de 3 ou 4 voltas de fio 20 ou 22 em forma sem núcleo de 1 cm de diâmetro. Para a faixa de VHF entre 120 e 150 MHz a bobina terá de 20 a 3 espiras em fôrma de 1 cm com o mesmo fio.

O sinal gerado é retirado de uma tomada central da bobina para a etapa seguinte, de modo a minimizar os problemas de casamento de impedância que levam o circuito a instabilidade.

A modulação vem de um microfone de eletreto diretamente ligado na base do transistor. Como o microfone de eletreto já possui um transistor de efeito de campo interno, seu ganho é suficiente para uma ótima modulação sem a necessidade de qual- quer etapa adicional de amplificação.

O sinal desta etapa é aplicado a uma etapa amplificadora de alta freqüência com o transistor 2N2218. Este transistor opera como etapa aperiódica onde a carga vem de um choque de RF cujo valor não é critico, podendo ficar entre 10 e 100 uH. Uma bobina "caseira" formada por 40 ou 50 voltas de fio esmaltado fino (30 ou 32) num resistor de 100 K resulta num choque de funcionamento normal para esta função.

Além de um bom isolamento, esta etapa provê uma amplificação de potência para o sinal e, com isso, um maior alcance para o transmissor. O sinal é aplicado a uma antena telescópica de 10 a 40 cm de comprimento.

Se o leitor tiver condições de ajustes de etapas sintoniza- das, com grid-dip ou outro instrumento (medidor de campo) pode substituir XRF por um circuito sintonizado e ajustá-lo para o máximo rendimento. Nestas condições o alcance do transmissor poderá ser aumentado, passando dos 500 metros em campo aberto.

Montagem

Na figura 14 temos o diagrama completo deste transmissor.

A placa de circuito impresso sugerida é mostrada na figura 15.

Os resistores podem ser de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores são todos cerâmicos tipo disco ou plate.

O microfone de eletreto deve ser do tipo de dois fios dê ligação e, preferivelmente, as bobinas L1 e XRF devem ficar em ângulo reto ou afastadas uma da outra.

Para as pilhas ou bateria deve ser usado suporte ou conector apropriado. Eventualmente, o resistor R7 pode ser altera- do para maior rendimento ou se houver tendência do transistor se aquecer. Não o reduza, entretanto, a menos de 5,6 ohms.

Ajuste e utilização

Para ajustar basta ligar a unidade a uns 3 ou 4 metros de rádio de FM sintonizado em freqüência livre e ajustar o trimer CV até que o sinal mais forte seja captado. Pode haver a ocorrência de sinais mais fracos que logo somem quando nos afastamos um pouco mais do transmissor.

Se não for possível captar o sinal mais forte, tente alterar o número de voltas da bobina L 1, ou então, mudar a freqüência de recepção do rádio.

A antena deve ser um fio rígido de 10 a 40 cm para melhor desempenho. Sugerimos uma antena telescópica.

Ao operar o aparelho, mantenha sempre a antena em posição vertical e evite movimentações bruscas.

Se notar o aquecimento do transistor 2N2218 aumente o valor de R7.

Para modificar o desempenho, caso note rendimento abaixo do esperado, experimente mudar de posição a ligação da tomada em L1.

O rendimento na modulação também pode ser alterado pela mudança de R1. Este componente poderá ter valores na faixa de 2K2 a 15 K. Faça experiências.

Lista de material

01 - BF494 ou BF495 - transistor de RF

02 - 2N2218 - transistor NPN de comutação

L1, CV - ver texto

XRF - 100uH -ver texto

Sl - interruptor simples

Bl - 6 a 9 V -pilhas ou bateria

MIC - microfone de eletreto de dois terminais

R1 -10 K - resistor (marrom, preto, laranja)

R2 -15 K - resistor (marrom, verde, laranja)

R3 -10 K - resistor (marrom, preto, laranja)

R4 -100 Ohms - resistor (marrom, preto, marrom)

R5 - 47 K - resistor (amarelo, violeta, laranja)

R6 - 22 K - resistor (vermelho, vermelho, laranja)

R7 -10 a 15 Ohms - resistor (marrom, preto, preto)



C1, C5 - 100 nF - capacito r cerâmico

C2 - 4n7 - capacitor cerâmico

C3 - 5p6 - capacito r cerâmico

C4 -100 pF - capacitor cerâmico

Diversos: caixa para montagem, placa de circuito impresso, suporte para pilhas ou conector, antena, fios, solda etc.

Princípios de Transmissão 2

Transmissor de FM ultra-miniatura

 Nosso primeiro projeto é de um transmissor que pode ser instalado numa caixa tão pequena quanto um maço de cigarros, e com ajuda de pilhas ainda menores, numa caixa de fósforos. Usamos microfone de eletreto para maior sensibilidade e seu alcance em campo aberto pode ser maior que 100 metros
 Seu sinal poderá ser captado em qualquer rádio de FM, de carro ou portátil, com ótima qualidade de som.

O circuito

Temos um único transistor oscilador do tipo BF494 ou BF495, que é modulado em base pelo microfone de eletreto. A alimentação pode ser feita por 3 V (duas pilhas) e para maior alcance, com 6 V (4 pilhas) ou até mesmo com 9 V (Bateria).

A freqüência é determinada por L1 e CV. L1 é uma bobina com 3 ou 4 voltas de fio comum ou esmaltado grosso (18 ou 20) enroladas num lápis como referência (depois o lápis é retirado). O trimer pode ser de qualquer tipo, com base de plástico ou porcelana.

Nele será ajustada a freqüência do transmissor e se não for possível captar o sinal na faixa de FM devemos alterar o número de voltas da bobina.

A modulação é feita através do capacitor C1, que transfe- re para o transistor o sinal de áudio.

Muito importante neste circuito é C3, que pode ter valores entre 3p3 e 6p8. Este capacitor, de certo modo, influi na freqüência, pois é responsável pela realimentação.

A antena é ligada no coletor do transistor na versão básica, mas para se evitar instabilidade e melhorar o desempenho, o leitor pode experimentar fazer sua ligação numa tomada de L1.

Montagem

O diagrama do aparelho é mostrado com os valores de todos os componentes na figura 6. 

Na figura 7 mostramos a placa de circuito impresso em que deve ser feita a montagem.

Os resistores são de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores devem ser todos cerâmicos. Em especial atenção com C3, que deve ser cerâmico, plate, ou equivalente de disco e de boa qualidade.

O microfone de eletreto usado é de 2 terminais, devendo ser observada sua polaridade: o fio vermelho corresponde ao (+).

Para as pilhas deveremos usar um pequeno suporte e o interruptor geral S1 pode ser omitido. Neste caso, para desligar o aparelho bastará tirar as pilhas do suporte.

 Na figura 8 damos uma sugestão de caixa em que este transmissor pode ser montado.

A antena consiste num pedaço de fio rígido de 20 a 40 cm de comprimento, mas também pode ser usada uma antena telescópica comum.

A caixa não deve ser metálica, para se evitar instabilidades e, ao usar o aparelho, o operador deve evitar qualquer movimento brusco, de modo a não fazer fugir a freqüência.

Ajuste e operação

Para ajustar o transmissor ligue a uma distância de 3 a 5 metros um rádio FM fora de estação (numa freqüência livre). Em seguida, coloque as pilhas no transmissor e ajuste vagarosamente com uma chave de fendas o trimer CV até ouvir o sinal na for- ma de uma espécie de sopro. Quando isso acontecer fale no microfone e veja se sua voz sai claramente. Se houver fuga da freqüência, ou então, quando você se afastar, o sinal sumir, logo é sinal que não é este ainda o sinal principal (fundamental). Continue ajustando até "pegar" o sinal mais forte. Afaste-se do rádio falando no microfone, para verificar se o alcance satisfaz.

Uma vez comprovado o funcionamento é só usar o aparelho.

Você pode dar uma de espião, usá-lo como microfone volante ou para comunicados a curta distância. Numa viagem você pode usar este transmissor para falar de um carro para outro

Lista de material

A1 -8F494 ou 8F495 -transistor de RF

MIC - microfone de eletreto de 2 terminais

81 -2 ou 4 pilhas pequenas

CV, L1 – ver texto

R1 -10K (marrom, preto, laranja) - resistor

R2 -12K (marrom, vermelho, laranja) - resisto r

R3 - 8K2 (cinza, vermelho, vermelho) - resistor

R4 - 56 Ohms (verde, azul, preto) - resistor

C1, C4 -100 nF -capacitor cerâmico

C2 - 4n7 - capacitor cerâmico

C3 - 5p6 - capacitar cerâmico

S1- Interruptor simples

Diversos: suporte de duas ou quatro pilhas, caixa para montagem, placa de circuito impresso, fios etc.

Transmissor telegráfico de ondas médias e curtas

Este transmissor emite em CW (onda contínua) sinais telegráficos que são codificados em Morse. Neste código, um toque longo representa um traço, e um toque curto um ponto. Unindo pontos e traços formamos o código conforme o Código Morse mostrado nas parte final.

Para uma bobina de ondas médias o alcance será peque- no, da ordem de 10 metros, mas na faixa de ondas curtas, com antena externa podemos chegar a algumas centenas de metros. Trata-se de um transmissor experimental interessante e simples. A alimentação será feita com tensões entre 6 e 9 V vinda de fonte.

O circuito

Temos, simplesmente, um oscilador Hartley onde a freqüência de operação é determinada por L1 e CV.

Para a faixa de ondas médias L1 é formada de 80 a 100 voltas de fio 28 num bastão de ferrite de 1 cm X 15 cm, aproximadamente. Para ondas curtas no mesmo bastão enrolamos 20 espiras para a faixa de 15 MHz e, aproximadamente, 30 espiras para a faixa de 7 MHz.

CV é um variável de ondas médias (200 a 400 pF para ajustar a freqüência de operação).

O transistor sugerido é 2N2218 ou 2N2222. Para 6 V deve ser usado o 2N2222 e para 9 V deve ser empregado o 2N2218, que possui maior potência. Na faixa de ondas médias podemos experimentar transistores como o TIP31 e 8035 alimentando o circuito com até 12 V.

A bobina L1 tem tomada central. Para ondas médias L2 consta de 10 voltas do mesmo fio de L1 enrolada no mesmo núcleo. Para ondas curtas esta bobina consta de 4 ou 5 voltas do mesmo fio.

Montagem

O circuito completo do transmissor com os valores dos componentes é mostrado na figura 9.

A montagem numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 10.

A antena consiste num pedaço de fio esticado de 1 metro a 20 metros, e para melhor desempenho o pólo negativo ou emissor do transistor devem ser ligados à terra.

Os resistores são de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores são cerâmicos, tipo disco ou plate. O manipulador pode ser do tipo telegráfico comum, ou então improvisado com um interruptor de pressão.

Não recomendamos o uso de bateria de 9 V dada a cor- rente relativamente alta exigida pelo circuito que a esgotaria rapidamente.

Se for usada, a fonte deve ter boa filtragem para que não ocorram zumbidos na transmissão.

O receptor usado deve ser capaz de sintonizar a faixa de sinais em que opera o transmissor.

Ajuste e utilização

Para verificar o funcionamento sintonize nas proximidades um receptor de rádio (se for de ondas curtas, certifique-se de que está operando corretamente com boa sensibilidade, procurando captar antes algumas estações distantes).

Ajuste então o variável para a freqüência desejada. Para isso, pressione o manipulador e procure ouvir no rádio o "sopro" que corresponde a sua omissão. Procure o sinal mais forte, o que pode ser verificado afastando-se do receptor.

Feito o ajuste é só usar o aparelho. Para isso, treine antes o código com uma transmissão compassada.

Se usar uma antena externa, não se esqueça da ligação à terra.

Lista de material

01 - 2N2218 ou 2N2222 - transistor NPN de comutação

L1, L2 - bobinas - ver texto

CV - variável de 190 a 410 pF

S1 - Manipulador telegráfico

V1 - 4 ou 6 pilhas, ou fonte de alimentação de 6 a 9 V

C1 -10 n F - capacitor cerâmico

C2 -100 n F - capacitor cerâmico

R1 - 4K7 a 10 K - resistor (amarelo, violeta, vermelho ou marrom, preto, vermelho)

Diversos: caixa para montagem, bastão de ferrite, fios esmaltados, suporte para pilhas, antena etc.

Princípios de Transmissão

INTRODUÇÃO

      Não temos nenhuma dúvida de que um dos assuntos mais empolgantes da eletrônica é o que trata da emissão de ondas de rádio. De que modo ondas invisíveis que se propagam a enorme velocidade, podem levar informações a distância? Sabemos do interesse que nossos leitores têm por transmissores de todos os tipos e que, não raro, os montam com as mais diversas finalidades, daí prepararmos este trabalho que visa divulgar alguns projetos simples, porém eficientes, de transmissores, além de dar infor- mações sobre seu funcionamento, operação e alcance. 

Os projetos são todos realizados com componentes facilmente encontrados em nosso comércio e sua operação deve estar condicionada às exigências legais no caso em que o alcance suplantar o âmbito domiciliar. Em especial, alertamos que a emissão de ondas em faixas destinadas a serviços de telecomunicações públicas que lhes cause interferência está sujeita a sanções legais. Cuidado, pois, para não violar as leis de telecomunicações em nosso país. Será conveniente, antes de iniciar a montagem de qualquer destes circuitos, efetuar uma consulta quanto a legislação em vigor. 

1. O que são ondas de rádio? 

A primeira pergunta que se faz ao se tentar explicar o funcionamento de um transmissor é essa. Sua resposta é simples: a movimentação de corrente elétrica em fios condutores produz perturbações de natureza eletromagnética que podem se propagar pelo espaço. 

Estas ondas se propagam com a mesma velocidade da luz (que também é uma onda eletromagnética), ou seja, 300.000 quilômetros por segundo. 

Estas ondas se propagam em linha reta, mas podem mudar de trajetória ligeiramente quando passam de um meio de maior densidade para outro de menor densidade (refração), ou quando se refletem em objetos de porte. Veja a figura 1. 

2. Todas as ondas de rádio são iguais? 

O que diferencia as ondas eletromagnéticas usadas nos serviços de comunicações é a sua freqüência, que é medida em Hertz (Hz). Temos, então, ondas de menores freqüências, como por exemplo, de 500.000 a 2.000.000 Hz (dizemos 500 quilohertz, onde quilo é milhares; e mega, milhões), até as de maiores freqüências como as que têm valores entre 100.000.000 e 200.000.000 Hz ou entre 100 MHz e 200 MHz (M = Megahertz). 

Dadas as diferentes propriedades destas ondas, sua utilização na prática é diferente. 

3. O que determina o alcance de uma onda de rádio? 

Na prática, quanto mais alta for a freqüência, maior será a sua penetração, no sentido de que, com menor potência (quantidade de energia irradiada) podemos alcançar mais longe. No entanto, existem alguns "senões" que impedem que isso seja totalmente real. 

Um deles é a existência de uma camada na atmosfera dá Terra que reflete somente determinadas ondas, e o outro é a própria curvatura da Terra. 

Assim, as ondas de determinada faixa (ondas curtas) entre 2 MHz e 30 MHz tipicamente podem refletir-se na camada ionizada da atmosfera, chamada ionosfera e, assim, alcançar grandes distâncias, enquanto que outras ondas de maior freqüência, acima de 50 MHz não conseguem fazê-lo e têm alcance limitado pela linha visual. 

Assim, conforme mostra a figura 2, um sinal de onda curta relativamente fraco, pode "dar a volta ao mundo" em reflexões sucessivas, possibilitando que uma emissora do Japão seja ouvida no Brasil, enquanto que um potente transmissor de FM não alcança mais do que 200 km, que é limitado pela linha do horizonte. Por outro lado, o mesmo transmissor de FM, se dirigido para cima, pode ser captado na Lua, ou mesmo em Marte, a milhões de quilômetros de distância, porque não existe obstáculo algum entre eles! 

Não é só a potência que determina o alcance de uma onda, mas também a sua freqüência em função da presença da ionosfera, obstáculos e a própria curvatura da Terra! 

Para curtas distâncias, entretanto, podemos ter maior alcance com um transmissor de alta freqüência (VHF ou FM) do que um de AM. 

4. O que significa VHF, FM e AM? 

Estas siglas designam modos de transmissão. AM significa Amplitude Modulada e é um processo usado nas transmissões de rádio locais (550 a 1600 kHz) e nas transmissões de ondas curtas (1.600 a 30.000 kHz). 

Por outro lado, FM significa Freqüência Modulada que é um processo de transmissão usado na emissão de música com fidelidade e menos sujeita a interferências, com freqüências muito altas. Estas freqüências estão entre 88 e 108 MHz, que está dentro da faixa de VHF. VHF é a abreviação correspondente em português de Freqüência Muito Alta e esta faixa se estende de 30.000 kHz (50 MHz) até 300.000.000 Hz ou 300 MHz. 

5. Como são divididas as faixas de emissão? 

Para haver um uso disciplinado das ondas eletromagnéticas existe uma legislação internacional bem definida que diz onde cada tipo de emissão deve ocorrer. É então feita uma divisão por faixas, ou seja, valores de freqüências que são usados para cada tipo de serviço. 

Assim, de 100 kHz a 500 kHz as ondas são usadas em comunicação militar e aviação; de 550 a 1600 kHz temos a radiodi- fusão de ondas médias; de 1600 kHz a 50.000 kHz temos a divisão em faixas que são destinadas a serviços públicos, radioamadores, comunicação rural, empresas privadas, aviação e radiodifusão de longa distância; de 50.000 kHz a 300.000.000 Hz (VHF) temos a utilização em serviços públicos, policia, FM, aviação, bombeiros, comunicação naval etc. 

A legislação sobre as transmissões em cada freqüência é bem rígida e determinam a freqüência que cada um pode operar, a potência e as condições. 

Existem viaturas de fiscalização que são dotadas de receptores sensíveis e que são capazes de localizar transmissores clandestinos e apreendê-los. A cada estação é dado um prefixo que deve ser usado como identificação para que se saiba se ela é registrada, ou não. 

6. Pode-se operar um transmissor experimental sem necessidade de licença? 

Sim, desde que sejam seguidas algumas normas que visam evitar que ele interfira nos serviços normais de telecomunicações. Uma delas é a limitação da potência, para evitar que os sinais possam ir muito longe e, assim, reduzir a probabilidade de chegarmos a um receptor que precise usar a mesma freqüência. 

Outra delas é a utilização de faixas destinadas a esta finalidade. 

Admite-se, por exemplo, a utilização de pequenos transmissores a pilhas na faixa de 27 MHz, ou então, de FM (88 a 108 MHz). 

Nos outros casos, o operador deve ser licenciado, ou então, radioamador que possua um prefixo e opere exclusivamente nas freqüências a ele destinadas. 

Quanto a recepção, não existe qualquer impedimento legal. 

7. O que é um transmissor? 

Um transmissor é um aparelho que produz ondas eletro- magnéticas ou ondas de rádio, agregando-lhes informações, como por exemplo, na forma de código telegráfico ou do som de um microfone. 

8. Qual a finalidade da antena? 

A antena tem por finalidade transferir o sinal gerado pelo transmissor para o espaço. 

Ao contrário do que se pensa, uma antena não é tanto mais eficiente quanto maior seja. A eficiência da antena depende de suas dimensões, que devem ser calculadas em função da freqüência. Quando as dimensões "casam" com a freqüência, toda a energia do transmissor é transferida para o espaço, e assim o sinal de rádio vai mais longe. Já se sabe (e é comum) casos em que com apenas 0,01 Watt de potência se consegue falar de um país para outro com uma boa antena! 

9. Que tipo de transmissor vamos montar? 

A finalidade deste trabalho é experimental e recreativo, mas mesmo assim, alguns transmissores podem ser adaptados para a faixa de radioamadorismo pelos que sejam licenciados. Assim, na operação normal, os transmissores mais potentes de- vem ser usados de forma limitada, sem antenas externas para que não ocorram problemas locais. 

Daremos, então, alguns projetos de pequena potência, outros de média e eventualmente um de maior potência, isso na faixa de ondas médias, e FM com possível adaptação para onda curta. 

Como funcionam os transmissores 

A base de um transmissor, normalmente, é um oscilador de rádio-freqüência que pode ter por componente básico um transistor, ou válvula, conforme mostra a figura 3. 

Neste circuito observamos a realimentação de sinal necessária a manutenção das oscilações e o circuito sintonizado. E o circuito sintonizado formado por uma bobina e um capacitor que determinam a freqüência de sua operação. 

Quanto maior for o número de voltas da bobina mais baixa será a freqüência de operação. O ajuste da freqüência pode ser feito tanto pela movimentação do núcleo da bobina, quando ele existir, quanto através de um capacitor variável ou trimer. 

Para a faixa de ondas médias enrolamos tipicamente de 90 a 100 voltas de fio 26 ou 28 em torno de um bastão de ferrite de 1 cm de diâmetro e de 10 a 20 cm de comprimento. Para a faixa de FM enrolamos de 3 a 4 voltas de fio 22 ou 20 sem fôrma com diâmetro de 1 cm. Para a faixa de VHF a bobina será igual a anterior com 1 ou 2 voltas a menos. 

Para as potências mais elevadas, o sinal tirado desta etapa osciladora é levado a um amplificador. 

Diversas são as formas, segundo as quais o sinal pode passar de uma etapa para outra. 

Na figura 4 temos duas formas que se distinguem pela eficiência. 

No primeiro caso, temos um acoplamento capacitivo em que o sinal passa para a etapa seguinte através de um capacitor. O casamento de impedância neste circuito não é o ideal, mas o circuito funciona, com rendimento razoável. O capacitor deve ter uma reatância baixa na freqüência de operação. Para AM temos valores entre 100 pF e 470 pF. Para FM entre 2 pF e 20 pF. 

O transmissor é ligado a uma antena que, para pequenos alcances pode ser uma simples vareta ou pedaço de fio. 

Quando o transmissor está perfeitamente "casado" com a antena, além de maior transferência de energia são evitados alguns inconvenientes, como por exemplo, a instabilidade pela aproximação de algum objeto ou mão, ou a movimentação do aparelho. 

Assim, é comum melhorar a ligação da antena como recursos que são mostrados na figura 5. 

O número de espiras ou a posição da derivação é obtida experimentalmente para os casos mais simples. 

A escolha dos transistores para um transmissor também é importante num projeto: para pequenas potências em VHF e FM usamos o BF494 ou BF495, que são relativamente baratos e oscilam bem. 

Para potências maiores, tanto em AM como VHF, pode- mos usar o 2N2218. 

Para a faixa de AM, até mesmo transistores de áudio, podem ser experimentados. Assim, para pequenas potências temos o BC237, BC547, BC548 etc. Para potências maiores experimentem o BD136, BD135, TIP31 etc. 

No caso das válvulas, pentodos de saída de áudio podem fornecer em AM (ondas médias e curtas) potências que vão de 1 a 10 Watts com facilidade, resultando assim em potentes transmissores, quando comparados com transistores que fornecem apenas de 0,01 a 0,2 Watts de potência!