SISTEMA
DE RADIOCONTROL MONOCANAL
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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. |
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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. |
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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.
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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.
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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. |
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10nF
15nF
22nF
27nF
33nF
47nF
68nF
100nF
220nF |
1.600Hz
1.000Hz
800Hz
550Hz
475Hz
325Hz
260Hz
150Hz
75Hz
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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. |
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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. |
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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:
-
Si optó por el montaje
en placa de circuito impreso, prepárela
como hace siempre.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Suelde los trim-pots en las
posiciones correspondientes, asegurándose
que estos componentes queden firmes para que
no se salgan durante los ajustes.
-
Al soldar el diodo, observe
su polaridad dada por el anillo en su cuerpo.
-
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.
-
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. |
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PRUEBA
Y AJUSTES DEL RECEPTOR |
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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:
-
Coloque la batería
de 9V en el conector y gire el trim-pot 2 (VR2)
hasta que la lámpara o led se apaque
completamente.
-
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.
-
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.
-
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. |
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De
la Redacción de Saber Electrónica |
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