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Transmissor/Receptor Laser Modulado

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Créditos: Agradeço ao autor do projeto original, Andrés Esteban de la Plaza ( dlaplaza@alternex.com.br ) por disponibilizar os esquemas básicos do circuito, publicados em http://www.geocities.com/lemagicien_2000/ .
Agradeço também as sugestões e opiniões técnicas dadas por Fábio Henrique Cicuto Gonçalves
( fabiocicuto@terra.com.br ) no desenvolvimento desse artigo.

Objetivo
Construir um conjunto transmissor/receptor de um feixe laser modulador/demodulador. Transmitir 'sons' via feixe laser. Aprimorar-se na técnica de modulação e demodulação de um sinal. Exercitar-se em Eletrônica.
Este projeto procura esclarecer os princípios de funcionamento envolvidos em um modulador para feixe laser, semelhante aos usados para transmitir dados por fibras-ópticas, e os de um receptor demodulador de tal feixe.

Diagrama de blocos
A unidade transmissora consta de 3 blocos e a unidade receptora consta de 4 blocos distintos:

Descrição da Unidade Transmissora
O primeiro bloco dessa unidade é uma etapa pré-amplificadora de áudio, incorporando um transistor NPN de média potência tal qual o  BC548. O sinal amplificado colhido na saída dessa etapa será injetado no segundo bloco. Eis o diagrama elétrico do primeiro bloco:

O sinal amplificado proveniente do primeiro bloco é injetado no pino de controle do 555, fazendo com que esse 'module' o sinal de portadora (105 kHz) gerado pelo circuito oscilador desse segundo bloco. Assim, o segundo bloco é caracterizado como 'modulador' e 'drive de potência' constituídos pelo C.I. NE555 e pelo transistor BC548. A freqüência da portadora é definida por P3 e P4, assim como pelo capacitor de 1,56 nF (P4 faz o ajuste 'grosso' e P3 o ajuste 'fino' da freqüência). A função do P1 e a do P2 é ajuste do áudio; controle de tonalidade e offset do pré amplificador. Eles devem ser ajustados de modo que não haja distorção no sinal recebido.
Abaixo temos o circuito esquemático desse segundo bloco:

O terceiro bloco é a fonte de alimentação (idêntica à da unidade receptora). Consta de uma bateria para 9 VCC, um regulador linear 7805 e dos capacitores de filtragem. 
Eis o circuito esquemático:

A seguir apresentamos o diagrama elétrico completo da unidade transmissora:

Descrição da Unidade Receptora
O primeiro bloco dessa unidade é, como na transmissora, uma etapa de pré-amplificação. Todavia o sinal a ser amplificado não é mais de áudio de sim de 'luz', convertido em sinal elétrico via um foto-transistor.
Eis seu circuito esquemático:


Errata: Onde se lê "MCR300", leia-se "MRD300"

O segundo bloco é o do decodificador, composto pelo Tone Decoder NE567. O LED de captura somente acenderá quando o sinal do transmissor for detectado e travado em 105Khz. O sinal de áudio sai do pino 1 (também conectado ao filtro de saída) do NE567. 
Eis o circuito esquemático:

Para que tenha, desde já, a integração desses dois blocos, eis o circuito deles:


Errata: Onde se lê "MCR300", leia-se "MRD300"

O terceiro bloco é simplesmente uma etapa amplificadora de áudio, com o circuito integrado TDA 7052.
Eis o circuito:

O quarto bloco é a fonte de alimentação da unidade (réplica daquela do transmissor). Reproduzimos o circuito:

A seguir, o circuito completo da unidade receptora:


Errata: Onde se lê "MCR300", leia-se "MRD300"

Componentes das Unidades

Resistores Potenciômetros Capacitores Semicondutores Diversos

01 –  10R
01 –  390R
04 –  1K
01 –  2K2
01 –  9K84(*)
01 –  10K
01 –  22K
01 –  100K
01 –  220K
01 –  1M
01 –  2M2

01 –  1K
03 –  10K
01 –  47K

01 –  100pF
01 –  150pF
01 –  1nF
01 –  22nF
01 –  47nF
04 –  100nF
02 –  1000uF

01 – MRD300 
       (foto-transistor Motorola)
03 – Transistor BC548
02 – Diodo 1N4148
01 – LED vermelho
01 – C.I. NE555
01 – C.I. NE567
01 – C.I. TDA7052
02 – C.I. 7805  

Fios, 
PCI, 
bornes, 
baterias 
etc.

Montagem e detalhes 
Comentários
1. Dentre as mensagens por e-mail que recebo sobre esse projeto, esta resume várias delas:

"[ ... ] Quando fomos comprar os componentes, verificamos que o diodo laser modulado (42 mA @5v modo CW) e o MRD300 (foto-transistor Motorola), além de serem difícil de encontrar, são muito caros.
Nós procuramos um professor de eletrônica e esse muito brevemente nos disse que tais poderiam serem trocados por infra-vermelhos, mas não nos deu nenhum detalhe de como faze-lo. Portanto, eis as questões: Podemos realmente trocar esses aparelhos a laser por infra-vermelhos? Teremos que redimensionar alguma coisa no circuito? Prof., tem alguma sugestão quanto aos equipamentos? [ ... ]"

Respondemos:
Realmente o diodo laser não é muito barato, porém pode ser substituído pelo diodo dos 'ponteirinhos' laser (facilmente encontrado, até mesmo como chaveiros -- o meu foi comprado em lojas de Rodoviária). O MRD300, entretanto, não é tão caro assim!

Sobre trocar o sistema laser por sistema infra-vermelho, dá certo sim, mas vai diminuir substancialmente o
alcance. O interessante do laser, além do alcance, é que você terá o efeito visual da coisa; com o infra-vermelho não acontece isso. Para substituir o Laser por Infra Vermelho não precisa alterar nada extra no circuito; é só trocar o diodo laser pelo LED I.R. e o foto transistor pode ser qualquer um que seja sensível ao comprimento de onda do LED.

Eis outra mensagem:

2. O "01 - LED vermelho é apenas um LED mesmo?"

==> Sim, é apenas um LED colorido; serve apenas para indicar que o receptor está 'travado' (captando) no sinal do transmissor.

   "Falando a respeito da substituição do Diodo Laser Modulado por aquele ponteirinho laser, é aquele que geralmente é vendido como um chaveiro, em formato cilíndrico, amarelo, e que inclusive acompanha algumas lentes para que forme uma imagem diferente em vermelho? É aquele mesmo que em shows musicais, as pessoas ficam jogando nos cantores? Quais as perdas que eu tenho se eu utilizá-lo no lugar do diodo laser modulado?"

==> Qualidade do sinal, com o ponteiro podem ocorrer ruídos na transmissão. Os ponteiro laser (chaveirinhos) são fabricados com cristal de qualidade inferior, por isso são mais baratos. Se quiser um laser de verdade procure em www.lasermorgotron.com.br . Só que já avisamos, não assuste com o preço, laser de verdade é caro mesmo...  

3. O próprio autor do projeto original, numa mensagem muito amistosa, tece alguns comentários: possíveis equivalentes são foto-transístores NPN de 250 mW, 50-100 mA. Sobre o MDR300, há fotos na página do original do projeto: http://www.geocities.com/lemagicien_2000/elecpage/laslink/laslink.html.
Outras substituições possíveis (com certa queda de desempenho) são: TIL 78, TIL 81, BPW 40, MTD 6040, L14G2, OP 804, BPX43-3.

== continua em construção e aberto para sugestões ==

 


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