Este relatório descreve um projeto de uma tomada com controle remoto infravermelho desenvolvido por dois alunos. O projeto consiste em um controle remoto que envia sinais infravermelhos e uma base que recebe os sinais e liga ou desliga uma tomada. O controle usa um circuito oscilador para gerar os sinais e um LED infravermelho para transmiti-los. A base contém um receptor de sinal, amplificador, circuitos lógicos e um relé para controlar a tomada. Uma fonte sem transformador é usada

1. Instituto Federal Sul Rio-Grandense
Curso de Eletrônica
Disciplina: Eletrônica Geral II
Professor: Sylvio Coelho
Relatório de Projeto
Tomada com Controle Remoto IR
Nomes: Gustavo Fernandes, Luis Eslabão
Turma: 4AMi
Pelotas, 14 de Dezembro de 2010

2. Introdução:
O projeto desenvolvido este semestre consiste em uma tomada com controle remoto
infravermelho. A idéia do projeto surgiu da curiosidade de como funcionam as
transmissões remotas de dados e da possibilidade de comandar eletrodomésticos à
distância. Ao pesquisar na internet percebeu-se que não era algo tão complexo, porém
nenhum dos circuitos encontrados funcionou. Portanto tivemos que projetá-lo com base
em datasheets e ajuda de colegas e professores. Todas as fontes foram devidamente
citadas no diário de projeto.
A tomada com controle remoto desenvolvida tem como principal função diminuir o
consumo de energia elétrica, à distância, de aparelhos que não possuem standby. Com
um consumo de 0,022 Kw.h (fixos) pode definir qualquer aparelho cuja corrente não
ultrapasse 5 A como ligado ou desligado. Suas aplicações vão desde a automação
residencial, comando de eletrodomésticos à automação industrial*, comando de
máquinas e motores.
O protótipo é formado por dois elementos: Controle (emissor) e Base (receptor).
O controle é o dispositivo que envia um feixe infravermelho modulado na faixa de
recepção da Base. Ao receber este feixe a Base inverte o seu estado de funcionamento,
ligando ou desligando o aparelho conectado à sua saída.
* O relé e os fios condutores devem ser substituídos em função da corrente e tensão de
trabalho.

3. Desenvolvimento:
1-Controle.
O controle consiste em um multivibrador astável modulado em freqüência em
relação à Base e um led infravermelho que transforma esta freqüência em onda
luminosa
O multivibrador foi projetado com base no temporizador CI 555. Ao ligar um
capacitor de 100nF do pino 2 a massa, curto circuitar os pinos 2 e 6, ligar um resistor de
6k8 do pino 6 ao pino 7 e deste um resistor de 0,82k ao VCC obtêm-se uma onda
quadrada de aproximadamente 1Khz, uma tensão de pico igual a 1/3VCC e uma
simetria quase que perfeita em relação ao tamanho dos pulso de nível lógico alto e nível
lógico baixo. Desta forma obtêm-se uma onda praticamente idêntica a da freqüência de
corte do PLL (Phase Loop Locker) usado na Base.
O pino 3 do CI 555 é a saída do circuito.Nele é conectado o circuito emissor de
pulsos infravermelhos que consiste em um resistor de 0,15k, que limita a corrente de
forma que os pulsos sejam reconhecidos e um led infravermelho que tem a função de
transformar em radiação infravermelha os pulsos de corrente que recebe.
A freqüência utilizada foi obtida experimentalmente com base na distancia de
transmissão.
Abaixo têm-se o diagrama esquemático do circuito emissor, desenhado no
simulador de circuitos Multisim da National Instruments:
Uma pilha de 12 V (especial para controles) esta sendo usada para a alimentação
do circuito e uma chave de pressão para comandar quando o circuito emitirá o sinal.
Para passar o circuito para a placa foi necessário utilizar o programa Eagle, que auxilia
no desenho de trilhas estreitas. A placa em que o circuito foi impresso era de 5x5cm,
porém para adaptar-se a caixa utilizada como controle a placa foi moldada de forma
que ocupasse apenas 3x4cm.Desse modo têm-se proteção para o circuito e suporte para
a bateria e chave de pressão.

4. 2-Base:
A Base é constituída por dois circuitos:Receptor e Fonte.
O circuito receptor é responsável por captar, amplificar, filtrar e utilizar o pulso
emitido pelo Controle. A fonte tem como funções alimentar o circuito com o menor
gasto financeiro, ocupar o mínimo de espaço possível e possibilitar a ligação direta na
rede de energia.
2.1 Receptor:
O receptor é constituído de um circuito fotossensível, um amplificador, um
reconhecedor de tom (PLL), um multivibrador monoestável, um multivibrador
biestável, um transistor como chave e um relé.
2.1.1 Circuito Fotossensível:
O circuito fotossensível tem como finalidade captar variações de intensidade
luminosa bem como perturbações do meio, como é o caso da onda emitida pelo
Controle. É constituída por um fototransistor (til78), sua corrente de emissor é
proporcional à intensidade luminosa; um resistor de 10k, além de limitar a corrente no
ramo do fototransistor sua queda de tensão é proporcional ao sinal recebido e um
capacitor cerâmico de 22nF, que se comporta como um filtro passa altas tendo uma
resistência muito alta para sinais cuja freqüência sejam abaixo da freqüência de corte.
Não foi estabelecida uma freqüência de corte, mas apenas um circuito que rejeitasse os
sinais de interferência mais comuns.
2.1.2 Circuito Amplificador.
O circuito amplificador tem como finalidade manter o sinal recebido em uma
amplitude suficiente para ser reconhecido pelo PLL. Foi usado um AmpOp 741 na
configuração Amplificador Inversor. Apesar de o circuito ser conectado à primeira etapa
por um capacitor de filtro, o que caracteriza um diferenciador, a freqüência do sinal
utilizado (1kHz) esta acima da freqüência de corte(154Hz). Dessa forma o circuito se
comporta como amplificador inversor, daí a razão de utilizar resistores altos para o
ganho. Os pinos relativos a tensão de offset ficaram desconectados na placa, a entrada
não inversora foi conectada ao terra, foi usado um resistor de 220k junto ao capacitor e
um resistor de 8M2 como resistor de realimentação.O ganho total dá em torno de 37.A
alimentação foi feita por meio de uma fonte simples, a mesma utilizada no resto do
circuito.A configuração Inversora foi utilizada pois apresentou maior estabilidade nos
testes.
2.1.3 PLL
Um circuito reconhecedor de tom PLL (Phase Loop Locker) tem a função de mudar o
estado de sua saída quando recebe uma onda idêntica a da sua freqüência de trabalho. O
PLL utilizado foi o CI 567. Este CI funciona da seguinte maneira: Dentro do 567 há um
oscilador interno que gera uma onda quadrada controlada pelas ligações dos pinos 5 e
6.Esta onda é comparada com a do sinal aplicado a sua entrada (pino 3). Quando a
freqüência da onda do sinal de entrada é igual a do oscilador interno sua saída (pino 8)
que estava em nível lógico alto passa a estar em nível lógico baixo.Dando um pulso de
nível baixo a cada seqüência de 14 pulsos de um sinal igual ao do seu oscilador interno.

5. Para o correto funcionamento do 567 neste caso, foi necessário ligar capacitores
eletrolíticos de 1uF aos seus pinos 1 e 2(informação obtida no datasheet); O pino
3(entrada) foi ligado à saída do AmpOp, assim recebe o sinal já amplificado.O pino 4
vai ao VCC; O resistor de 220k é ligado entre os pinos 5 e 6 e o capacitor (4,7nF) entre
o 6 e a massa com a finalidade de controlar a freqüência do oscilador interno; O pino 7
vai à massa; O pino 8 é saída porém para funcionar é necessário por um resistor de pullup, ligado ao VCC. Desta forma quando o CI este inativo seu nível lógico permanece
alto.
2.1.4 Multivibrador Monoestável
O uso de um multivibrador monoestável foi necessário devido ao PLL mudar o
estado de sua saída a cada 14 ciclos da freqüência de entrada.Com isso o 567 manda
cerca de 70 pulsos de clock ao Flip-Flop a cada segundo. Estes 70 pulsos de clock
fazem o flip flop mudar o seu estado várias vezes deixando o relé batendo e sem um
estado de funcionamento definido.A função do monoestável é simplesmente manter o
clock do Flip Flop em um nível lógico fixo, durante um tempo, independente das
variações posteriores ao primeiro pulso.Desta forma só é possível obter uma nova
subida de borda na saída do monoestável depois que passar o tempo para o qual foi
programado.
O multivibrador monoestável foi projetado com base no temporizador CI 555.A
entrada do circuito (pino 2), ativa em nível lógico baixo, foi conectada ao pino 8 do CI
567 e ao VCC por um resistor (10k) de pull up. Os pinos 6 e 7 foram curto circuitados e
conectados a um capacitor de 100uF à massa e um resistor de 10k ao VCC. Este circuito
RC é quem comanda o tempo que a saída permanecerá em nível lógico alto após o pulso
de entrada. Estes componentes foram calculados para o tempo de 1s. O pino 8 e o pino 4
foram conectados ao VCC e o pino 1 à massa. O pino 3 é a saída do circuito.
Sempre que o 555 receber um pulso de nível lógico baixo do 567 levará sua saída ao
nível lógico alto por um tempo de 1s. Nesta parte do circuito foi ligado um led
indicador. Este tem a função de permanecer aceso enquanto a saída permanece em nível
lógico alto, o qual foi ligado à massa por um resistor de 1k.
2.1.5 Multivibrador Biestável
Um multivibrador biestável foi usado devido a necessidade de manter um estado de
funcionamento fixo, a menos que receba um estimulo para mudar.O principio de
trabalho deste multivibrador é o mesmo de um flip flop T (toogle).Quando sua entrada
esta em nível lógico alto a cada pulso de clock inverte o estado de sua saída.
Para o projeto do Circuito Biestável foi usado o CI 4013, que possui dois flip flops D
independentes. Utilizamos apenas um. No flip flop D a saída principal(Q) mudará para
o nível lógico da entrada D a cada pulso de clock. Ligando D em (Q - ) a cada pulso de
clock a saída principal inveterará seu estado de funcionamento. Desta forma o flip flop
só mudará seu estado quando receber uma subida de borda, oriunda do 555 monostavel.
Para o correto funcionamento do circuito foi necessário conectar um resistor de pull
down no clock (pino 3). Foi necessário também aterrar os pinos 4, 6, 7 ,
respectivamente Preset, Clear e VSS(massa). A alimentação é feita pelo pino 14(VDD)
e o pino 2 (Q- ) foi conectado ao pino 5( D).

6. 2.1.6 Chaveamento do relé.
Devido as limitações da saída do flip flop em drenar corrente para o chaveamento do
relé foi necessário utilizar um transistor NPN na configuração EC (emissor comum)
como chave.O circuito foi projetado de forma que o transistor fique na região de
Saturação quando receber um nível lógico alto em sua entrada (Base) e no Corte quando
receber nível lógico baixo. Para a polarização do transistor utilizou-se um resistor de
base de valor 2,2k e um resistor de emissor no valor de 51Ω com dupla função:erradicar
as conseqüências das variações do βcc e limitar a corrente de coletor máxima para
40mA.Esta corrente é suficiente para ativar um relé de 5v. Entre o coletor e o VCC é
ligado um relé de 5V, cuja corrente de funcionamento é acima de 40 mA. Quando uma
corrente de valor próximo a este passa na bobina de um relé gera um campo magnético
suficiente para fechar os contatos da chave NA(normalmente aberto). Em paralelo com
o relé é ligado um diodo reversamente polarizado (freewheeling) que tem a função de
proteger o transistor da corrente originada pela força contra-eletromotriz armazenada
em cargas indutivas, neste caso o relé. O comum do relé é ligado à rede e o NA, à
entrada para aparelhos externos.A outra entrada é ligada direto à rede.Desta forma
quando o transistor estiver na saturação fluirá corrente no relé que fechará os contatos
da chave NA e haverá uma diferença de potencial igual a da rede nos terminais de
entrada para aparelhos externos.
Abaixo este representado o diagrama esquemático do receptor
Para a montagem do receptor também foi utilizado o programa Eagle que auxiliou
em fazer trilhas finas para passar em baixo dos CI´s, além de diminuir o tamanho da
placa.
A parte do receptor foi montada em uma caixa patola 12x7x4 cm, junto à fonte sem
transformador. Foi feito furos na caixa para o fio de entrada, orifícios para os led´s e
suporte para entrada de aparelhos.

7. 2.2 Fonte.
A fonte tem como finalidade alimentar o circuito receptor. A tensão de
funcionamento de receptor é 6V e a corrente máxima exigida é 60mA. Desta forma o
circuito poderia ser perfeitamente alimentado por pilhas. Porém a alimentação por estas
apresenta algumas desvantagens como o espaço requerido e o curto tempo de vida útil
das mesmas. Sem falar que somando todos os gastos com substituições de pilhas em um
mês daria um valor maior do que simplesmente fazer e alimentar uma fonte.
A fonte projetada não utiliza transformador. Utiliza a reatância de um capacitor de
1uF/400V para rebaixar a corrente; um par de diodos retificadores(1N4007) para
transformar corrente alternada em unidirecional pulsante; e um par de diodos Zeners
(15v/5W) para regular a tensão continua em aproximadamente +8V por semiciclo.Para
regular a tensão em 6V foi utilizado um CI regulador 7806, com um capacitor de 470uF
em paralelo na entrada(pino1), uma ligação à massa no pino 2 e a saída +Vcc no pino 3.
Desta forma obtêm-se um fonte de baixo consumo 0,022kw.h e com tensão e corrente
suficientes para alimentar o circuito(6V /73mA).
Para a montagem da fonte não foi necessário usar o programa Eagle, as trilhas foram
desenhadas a mão com auxílio de uma régua. A fonte foi colocada na mesma caixa do
receptor ligada à rede, em paralelo com os fios da carga.
OBS: A fonte do protótipo foi desenvolvida para uma tensão de trabalho de 220v/60Hz.
Caso seja necessário utilizá-la em uma rede 50Hz não há problemas, a corrente não
aumentará consideravelmente. Porém para trabalhar com uma tensão de 110v é
necessária a troca do capacitor de 1uF/400v para 2,2uF/250v, assim a corrente fluirá
normalmente no circuito.

8. Conclusão:
Ao projetar e montar o protótipo conseguimos alcançar o principal objetivo
proposto: integrar os conteúdos das disciplinas do curso. O projeto exigiu
conhecimentos adquiridos nos semestres já concluídos e conhecimentos não abordados
no curso até agora. Desta forma desenvolvemos o senso de pesquisa e experimentação
com elementos, que até então eram conhecidos teoricamente ou não conhecidos. Apesar
de o circuito desenvolvido apresentar grandes aplicações práticas o mais importante
adquirido neste projeto foi o conhecimento teórico e prático. Conseguimos “costurar a
colcha”.
O projeto foi dado como terminado quando apresentou as características da proposta
inicial, porém sempre há algo que se possa melhorar.
Abaixo há uma tabela com as disciplinas envolvidas no projeto:
Multivibrador Astável
Propagação de Ondas
Circuito Fotossensível
Amplificador Operacional
PLL
Multivibrador Monoestável
Multivibrador Biestável
Transistor como Chave
Relé, filtro e queda capacitiva
Fonte de Alimentação
-----------------------Física III
Eletricidade I
Análise de Circuitos II
----------------------------------------------Eletrônica Digital II
Eletrônica Geral II
Eletricidade II e III
Eletrônica Geral I