SISTEMA DE RADIOCONTROL MONOCANAL

En esta nota describimos la construcción completa de un sistema de radiocontrol monocanal modulado en tono que puede ser empleado en muchas aplicaciones, como ser: abertura de puerta de garajes, comando de dispositivos electrónicos, control remoto de juguetes, etc. Posee un alcance de unos 50 metros, de tamaño reducido, su montaje es sencillo y el costo de los componentes es bajo. Por todo ésto, resulta un equipo ideal para ser armado hasta por principiantes en electrónica.

INTRODUCCION

Este sistema es, esencialmente, un proyecto simple que está al alcance de todos.

En la figura 1 tenemos un diagrama de bloques que representa tanto el transmisor como el receptor.

El transmisor será totalmente descripto en esta revista, el receptor queda para el próximo número.

El transmisor está formado por dos etapas: una es de alta frecuencia y emite su señal en una frecuencia alrededor de los 72MHz, la otra, de baja frecuencia, modula esta señal con un tono de audio de aproximadamente 1.000Hz. La utilización de un sistema modulado en tono es interesante, pues evita que señales extrañas vengan a disparar el control y así, inducir un funcionamiento errático.

El receptor es del tipo más sencillo posible, con una etapa detectora superregenerativa y dos etapas de amplificación de baja frecuencia que, en el eslabón final de la cadena, tienen un relé donde se conecta el circuito que se desea controlar.

El transmisor opera con una tensión de 9V que le permite alcanzar distancias de hasta 50 m y el receptor opera con una tensión de 9V, provista también de una única batería.

 
EL TRANSMISOR

El transmisor puede ser montado en una pequeña placa de circuito impreso y alojado con facilidad en un gabinete de dimensiones reducidas.

Los lectores que no posean habilidad para hacer montajes en placas de circuito impreso o que no tengan lo necesario, pueden utilizar la técnica de puente de terminales, pero en ese caso la caja que alojará el conjunto deberá ser un poco mayor.

El único control del transmisor es un interruptor de presión que hace la conexión de su fuente. Cuando este interruptor es presionado, el aparato emite la señal que dispara entonces el relé del receptor, para accionar el dispositivo deseado.

Tomando como base su circuito completo que aparece en la figura 2, el funcionamiento del transmisor puede ser descripto de la siguiente manera.

El transistor Q1 de alta frecuencia, opera como oscilador de RF en una frecuencia alrededor de 72MHz. Note que no es preciso hacer que el transmisor opere exactamente en esta frecuencia para que el sistema funcione. Para que haya un funcionamiento perfecto es preciso solamente que el transmisor y el receptor estén ajustados para la misma frecuencia, cualquiera sea su valor. Así, la confección de las bobinas es el punto más crítico de montaje en vista de la necesidad de que haya concordancia de funcionamiento entre la usada en el transmisor y la usada en el receptor.

Para Q1 se puede usar prácticamente cualquier transistor de RF de uso general, como el BF494, 2N2218, BF254, etc. Nuestro proyecto será descripto en función del BF494 y, por lo tanto, los diseños ilustrativos serán hechos en función de la disposición de las terminales de este componente.

Para Q2 y Q3 se usan transistores NPN de silicio de uso general como el BC237, BC238, BC239, BC547, BC548, BC549, etc.

Q2 y Q3 forman un multivibrador inestable que es responsable de la producción de la señal de audio moduladora. Este circuito no es crítico porque no hay necesidad de que el mismo produzca una frecuencia exacta de audio. Lo único importante es que oscile produciendo una señal de audio entre 200Hz y 2.000Hz.

Los capacitares de este multivibrador son los que básicamente determinan su frecuencia de operación.

 
MONTAJE DEL TRANSMISOR

El montaje puede ser hecho tanto en puente de terminales como en placa de circuito impreso. Entonces, partiendo del diagrama dado en la figura 2, tenemos el montaje en placa de circuito impreso en la figura 3.

Para el montaje, use un soldador de potencia pequeña de punta fina, soldadura (estaño) de buena calidad y como herramientas adicionales un alicate de corte lateral y un destornillador o desarmador. Recuerde que el montaje debe hacerse cuidadosamente, con los componentes bien próximos unos de otros, pero sin tocarse. En el montaje se deben observar los siguientes cuidados:

  • Al soldar los transistores, observe bien la posición que tienen, dada en función del lado chato de la cubierta. Evite el exceso de calor en esta operación, ya que los transistores son componentes delicados.

    Observe la polaridad del capacitor electrolítico, marcada en su propia cubierta. Este capacitor puede tener cualquier valor entre 47µF y 100µF con una tensión de trabajo a partir de los 12V, o sea, el valor mínimo marcado en la cubierta debe ser 12V.

  • Los resistores pueden ser de ¼ ó 1/8W, solamente debe observarse con cuidado el valor, dado por los anillos coloridos. No hay polaridad para su conexión y en el montaje corte sus terminales del lado adecuado para obtener una ubicación compacta.

  • Los capacitores de pequeño valor pueden ser cerámicos o de poliéster metalizado siguiendo los valores dados en la lista de materiales. En su soldadura evite el exceso de calor haciendo esta operación rápidamente.

  • El ajuste de frecuencia se hace mediante un capacitor ajustable "trimmer" de hasta 22pF (el valor no es muy importante). El lector puede elegir entre el tipo plástico o de base de porcelana, según desee. En el montaje del tipo de porcelana observe su posición de modo que la armadura móvil o externa quede conectada al polo positivo de la alimentación y la armadura interna al colector del transistor. Si esta colocación no es tenida en cuenta, el aparato funcionará de modo inestable.

  • La bobina es el último componente a instalar, puede y debe ser montada por el propio armador y hobbista. Esta bobina aparece en la figura 4 y está formada por 5 vueltas de alambre esmaltado 22AWG (o un grosor cercano a éste) sin forma y de diámetro 0,8 a 1 cm. Al soldar esta bobina ráspele bien las puntas para quitar la capa de esmalte que la recubre, ya que de lo contrario, la soldadura no "pegará" y el transistor no funcionará.

  • Si hace el montaje en puente de terminales (debe saber la técnica adecuada), complételo soldando los cables de interconexión y después los alambres que van al interruptor de presión, soporte de pilas y antena. Si hace el montaje en una placa de circuito impreso, haga solamente la soldadura del soporte de batería, antena e interruptor.

  • La fijación de los elementos en la caja pueden hacerse de diversos modos. La placa de circuito impreso puede ser atornillada, al igual que el puente de terminales y la batería mantenida en el lugar correspondiente por un trozo de espuma de nylon. Cuando se cierra la caja, la presión de la espuma mantiene fija la batería.
 
AJUSTES Y OPERACION
Terminado el montaje, el lector debe verificar todas las conexiones y, si todo estuviera en orden, aunque sin el receptor, podrá hacer una prueba de funcionamiento con una radio de FM común, aún sin haber montado el receptor. Para esto proceda del siguiente modo:

Coloque la batería en el soporte del transmisor y conecte en su cercanía una radio de FM, sintonizada en el extremo inferior de la gama, o sea, en 88MHz.

A continuación, al mismo tiempo que presiona el interruptor del transmisor con un destornillador, va abriendo el trimmer hasta que su señal sea captada en la radio. Esta señal está dada por un silbido continuo en la frecuencia de 1.000Hz, aproximadamente. Si nada se escucha, es porque el transmisor no está oscilando, deberá verificar la parte de RF del aparato, o sea: los componentes alredeor de Q1. Si se oye apenas un "soplo" en el receptor de FM es señal de que sólo la parte de RF está funcionando y no hay modulación. El lector debe verificar los transistores Q2 y Q3 y los componentes en sus proximidades, pues el multivibrador no está operando. La señal de audio, conforme vimos, está dada por los valores de los capacitores C2 y C3. Damos a continuación, una lista de valores para estos componentes y para las frecuencias de modulación que se obtienen.

 
C1, C2
FRECUENCIA
10nF
15nF
22nF
27nF
33nF
47nF
68nF
100nF
220nF
1.600Hz
1.000Hz
800Hz
550Hz
475Hz
325Hz
260Hz
150Hz
75Hz
 
Otro modo de verificar el funcionamiento del transmisor, para los que no poseen receptores de FM consiste en acercarlo a un televisor conectado (en cualquier canal). Si el transmisor está funcionando correctamente, al apretar el interruptor debe haber una fuerte interferencia en la imagen.

Completando, observamos que la antena telescópica usada en este transmisor para el mayor alcance posible debe tener un largo de aproximadamente 1 metro.

Si se observara inestabilidad de funcionamiento en el transmisor, o sea, que su frecuencia sufre variaciones cuando nos aproximamos a la antena o cuando movemos el aparto, podemos hacer una alteración en el acoplamiento de la antena, como muestra la figura 5. Este acoplamiento se hace mediante una segunda bobina de aproximadamente 2 ó 3 espiras colocadas paralelamente a la bobina oscilador. Con este recurso se evita la inestabilidad de funcionamiento que puede ser notada con el uso de una antena muy larga.

Para los casos en que el aparato deba funcionar en distancia pequeñas (hasta 20 metros), la utilización de una antena más corta permite mayor estabilidad sin comprometer el alcance.

 
EL RECEPTOR
El sistema que estamos describiendo opera con un único canal modulado en tono y tiene un alcance de aproximadamente 50 metros en campo abierto, pudiendo usárselo para diversos fines, como por ejemplo la abertura de puertas de garaje, disparo a distancia de máquinas fotográficas, proyectores de slides, sistemas de aviso y también para controlar juguetes sencillos como barcos y autos. El uso de este sistema en aviones no es conveniente, en vista de que solamente dispone de un canal. Con limitaciones se puede adaptar el sistema a planeadores con control por el sistema a planeadores con control por el sistema de escape (figura 6).

La primera etapa del circuito receptor (vea nuevamente el diafragma en bloques de la figura 1) es el detector superregenerativo de gran sensiblilidad que tiene como responsabilidad captar la señal de audio que es modulada (vea el circuito del receptor en la figura 7). La parte más importante de este circuito es la de sintonía formada por el capacitor ajustable y por la bobina que debe ser resonante en la frecuencia del transmisor. El capacitor ajustable consiste, por lo tanto, en el primer ajuste del receptor; el ajuste de la frecuencia de recepción y la bobina, para un funcionamiento perfecto, debe tener exactamente las mismas características recomendadas en el texto.

La señal de audio, de aproximadamente 1kHz obtenido de la etapa super-regenerativa se aplica a la primera etapa de amplificación de baja frecuencia que lleva apenas un transistor NPN de uso general.

En la salida de esta etapa, tenemos conectado un jack para audífono de cristal, por donde se puede oír la señal de 1kHz cuando el receptor se encuentra funcionando en armonía perfecta con el transmisor. Por medio de este sonido se puede hacer el ajuste de la sintonía del receptor y también de la sensibilidad de la primera etapa por medio de un trim-pot.

La señal de audio amplificada después de pasar por un diodo que la rectifica, es llevada a la última etapa de amplificación del receptor formada por dos transistores, adquiriendo entonces intensidad suficiente para accionar un relé o una lámpara indicadora.

En esta etapa tenemos el último ajuste, que es el menos crítico de todos. Este ajuste permite que el relé sea colocado en el límite de su disparo obteniéndose con esto el máximo de sensibilidad para el circuito. Los transistores usados en esta etapa también son del tipo para uso general NPN, conectados de modo de formar un amplificador Darlington.

Estos transistores permiten obtener una corriente de accionamiento del orden de 50mA de modo que ésta debe ser la sensibilidad mínima para el relé o circuito de carga.

Relés de 6V con corrientes máximas de 50mA podrán entonces ser disparados por el sistema, lo que nos da una resistencia mínima de bobinado de 120 ohm para este componente. Oportunamente enseñaremos cómo hacer la prueba de accionamiento del relé y verificación de su posibilidad de operación en el sistema. La alimentación del circuito se hace con una única batería de 9V, que permite una buena autonomía de funcionamiento en vista de su consumo relativamente bajo.

 
MONTAJE DEL RECEPTOR
Ningún componente de este montaje es crítico, pero el lector debe tener cuidado con su obtención de modo que las características sean las exigidas por el proyecto, pues los desvíos acentuados de lo indicado pueden perjudicar totalmente su funcionamiento.

Como muchos lectores que se proponen la realización de este proyecto no tienen mucha experiencia en la compra de componentes electrónicos, daremos algunas indicaciones básicas de cómo proceder a su adquisición:

  • Los resistores pueden ser de ¼ o 1/8W, lo que es determinado por su tamaño (los de 1/4W son un poco mayores que deben ser seguidos rigurosamente y son dados por los anillos de colores. Estos anillos son 3 ó 4 conforme a la tolerancia. Lo importante es que el lector observe solamente que los tres primeros anillos sigan los colores pedidos en la lista de material.

  • Se usan dos tipos de capacitares en este montaje: electrolíticos y de cerámica.

    Los electrolíticos tienen dos marcaciones: valor y tensión de trabajo.

    El valor es el punto principal que el lector debe observar en su compra, siendo dado en µF (microfarads) o en algunos casos "mfd". La tensión debe apenas tener un valor mínimo a partir de 16V (volt).

    Los capacitores cerámicos son del tipo para 50V con valores dados en µF o pF. La marcación de estos componentes puede variar según la procedencia, y el lector debe tener mucho cuidado a la hora de la compra.

  • Los transistores son el tipo BF494 para Q1 y BC548 o BC238 para los otros. Para el BF no recomendamos la utilización de cualquier equivalente, a no ser que el lector sepa identificar sus terminales.

  • Los trim-pots son componentes de ajuste de valores comunes. El valor recomendado es 47kOhm pero si no lo consigue el lector puede usar inclusive trim-pots de 39kOhm o 100kOhm, sin problemas.

  • El diodo debe ser de germanio como el 1N60 o 1N34. Como este componente no es crítico, se pueden usar equivalentes sin problemas.

  • Trimmer: es el componente de ajuste. En principio, los tipos comunes de base de porcelana o plástico son adecuados, no importando el valor, ya que la mayoría abarcan una gama de capacitancias de 1:10.

  • Bobina: debe ser enrollada por el lector. En la fase siguiente se darán los pormenores. El lector debe conseguir alambre barnizado 18 AWG (diámetro 1,024 mm.) o bien usar alambre rígido común de conexión con capa plástica.

  • Choque de RF: éste es otro componente que debe ser realizado por el lector. Como muestra la figura 8 este componente se hace con un resistor de 100kOhmx 1/2W en el cual se enrollan 40 a 60 vueltas de alambre barnizado fino. Las puntas del alambre son peladas y soldadas en los terminales de los resistores.

    El alambre barnizado para hacer este choque puede ser obtenido de bobinas o transformadores viejos siempre que no estén quemados (en este último caso, el alambre en lugar de su apecto marrón brillante estará ennegrecido).

  • El relé es el componente más crítico del montaje, debiendo, de preferencia, ser adquirido solamente después de montado el aparato y probado. Sólo así el lector podrá verificar con facilidad su funcionamiento si no usa uno de los tipos recomendados en la lista. Para el tipo recomendado en la lista no habrá problemas. En suma, cuidado con este componente ya que no cualquiera funciona en esta función.

Los demás componentes como soporte de pilas, batería, antena telescópica, puente de terminales, caja para el montaje, etc. pueden conseguirse de la manera que le resulte más conveniente.

En la figura 8 tenemos la versión en placa de circuito impreso.

Los principales cuidados que se deben tener en el montaje son los siguientes:

  1. Si optó por el montaje en placa de circuito impreso, prepárela como hace siempre.

  2. Suelde el trimmer observando la posición de sus armaduras. Observe que la placa móvil queda conectada al terminal de la punta del puente de terminales.

  3. Suelde la bobina L1 que consiste en 5 vueltas de alambre barnizado con un diámetro entre 0,8 y 1 cm, separadas por una distancia entre 1 y 2 mm. Use un lápiz común para enrollar esta bobina. Raspe bien las puntas del alambre, si fuera barnizado, para soldarlo en el puente.

  4. Suelde enseguida los transistores, observando el tipo y la posición de cada uno. Al soldar estos componentes, haga la operación rápidamente para que el calor no los afecte.

  5. Suelde el choque de RF (XRF - vea pormenores de su construcción en la figura 8) teniendo cuidado que sus terminales sólo queden en contacto con el puente.

  6. Suelde los capacitores, observando en el caso de los electrolíticos su polaridad, marcada en la cubierta (+ o -) y también los resistores, observando sus valores dados por los anillos de colores.

  7. Suelde los trim-pots en las posiciones correspondientes, asegurándose que estos componentes queden firmes para que no se salgan durante los ajustes.

  8. Al soldar el diodo, observe su polaridad dada por el anillo en su cuerpo.

  9. Complete esta fase del montaje interconectando los diversos puntos del puente con alambre rígido. Vea que estos alambres sean cortos y en disposición ordenada. Siga al máximo la disposición de la figura. Para el montaje en puente, estos alambres no son necesarios.

  10. Termine esta parte del montaje con la conexión a la batería y a la antena. Esta antena puede ser telescópica, como las usadas en radios portátiles o simplemente un trozo de alambre grueso rígido de unos 30 o 40 cm. de largo (no precisa pelarlo).

Con el montaje completo, el lector precisará algunos componentes adicionales de prueba, antes de hacer la conexión del relé.

 
PRUEBA Y AJUSTES DEL RECEPTOR
Se usan dos componentes de prueba para poner el receptor a punto de funcionamienteo: un audífono de cristal y un led común y un resistor de 100 ohms. En la figura 10 se da el modo de hacer la conexión de estos componentes para el ajuste del receptor, el cual se hace del siguiente modo:
  1. Coloque la batería de 9V en el conector y gire el trim-pot 2 (VR2) hasta que la lámpara o led se apaque completamente.

  2. Seguidamente coloque el audífono en el oído y ajuste el primer trimpot hasta oír solamente un silbido. Si vive en una ciudad con gran cantidad de estaciones en la banda de VHF puede, incluso, sintonizar una de ellas oyendo sus señales.

  3. Con el trim-pot VR2 ajustado, conecte el transmisor en las proximidades accionando su interruptor de presión y al mismo tiempo con un destornillador ajuste el trimmer hasta sintonizar su sonido.

    Haga el ajuste para la máxima intensidad del sonido. Si no consigue nada, vuelva a ajustar el trim-pot 1 (VR1) para obtener otro punto de sensibilidad.

    Obtenida la sintonía de la señal, reajuste el trim-pot 1 con cuidado hasta obtener el máximo de sensibilidad. Vaya alejando el transmisor, hasta que pueda oír su señal a varios metros de distancia.

  4. Hecho este ajuste ya podrá notar que la lámpara o led se encienden con el accionamiento del transisor. Mueva el trim-pot 2 hasta obtener el máximo de sensibilidad al accionar del led o lámpara.

Con el aparato ajustado y probado puede experimentar el relé conectándolo en lugar de la lámpara o led.

Al accionar el transmisor, el relé debe cerrar sus contactos, lo que se notará por el ruido que hace. Si esto no ocurre es porque el relé no tiene sensibilidad, debiendo sustituírselo.

Los lectores pueden experimentar con "reed-relés" (relés de lengüeta) que además de pequeños, son muy sensibles. Recuerden que la bobina debe tener por lo menos 120 ohm de resistencia y la tensión de accionamiento debe ser como máximo de 6V.

Las diversas posibilidades de utilización del par transmisor-receptor que describimos serán explicadas en futuros artículos de esta serie. Mientras tanto, el lector puede ir conectando algunos aparatos al relé para su accionamiento remoto.

 
De la Redacción de Saber Electrónica
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
FIGURA 3
 
FIGURA 4
 
FIGURA 5
 
FIGURA 6
 
FIGURA 7
 
FIGURA 8
 
FIGURA 9
 
FIGURA 10
 
MATERIALES - TRANSMISOR
 
MATERIALES - RECEPTOR
 
 
 
 
 
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