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Controle remoto usando comunicação de linha de energia principal

O circuito proposto permitirá que você controle remotamente um aparelho operado por corrente alternada em todos os cômodos de sua casa por meio de comunicação por linha de alimentação ou conceito de PLC.

Na tecnologia PLC, um circuito eletrônico que funciona como um transmissor é conectado à fiação da rede (220 V ou 120 V) injeta um sinal de dados de alta frequência modulante na frequência CA da rede elétrica de 50 Hz ou 60 Hz. Outro circuito que atua como um receptor e acoplado na mesma fiação de rede CA, mas em algum outro local, detecta esses sinais modulados através do fio de rede e decodifica ou demodula os dados para os resultados finais especificados.

Imagine um dispositivo que pode ser conectado à tomada elétrica do seu quarto do corredor e, alternando seu botão, controla outro dispositivo operado pela rede elétrica na sala adjacente ou na sua cozinha. Isso soa incrível, sim, este é um conceito antigo que permite que o usuário se comunique entre as salas usando a fiação da rede elétrica existente da casa, através de unidades transmissoras/receptoras acopladas.

Neste artigo, discutimos alguns circuitos de controle remoto baseados em comunicação por linha de energia (PLC) simples, que podem ser usados ​​para controlar dispositivos em salas por meio de um par transmissor/receptor conectado.

O primeiro projeto abaixo é construído usando peças eletrônicas comuns como transistores, resistores, capacitores, diodos etc. Vamos primeiro aprender sobre o circuito transmissor e seus detalhes operacionais.

Transmissor de comunicação de linha de energia

O circuito transmissor simples pode ser visto no diagrama a seguir.

O circuito transmissor PLC inclui um estágio oscilador usando transistores T5/T6, sintonizados em 150 kHz. Esta frequência do oscilador é ligada através de um multivibrador monoestável construído em torno do transistor T4 BC557.

Este monoestável pode ser acionado usando o interruptor ON/OFF S1. Esta frequência de 150 kHz é então injetada na fiação de rede através do transformador T1 mostrado na parte inferior direita.

Agora, a frequência de 150 kHz passa pela frequência de 50 Hz ou 60 z da rede, que pode ser captada por uma unidade receptora PLC acoplada com a mesma fiação em um local distante ou em outra sala.

Receptor PLC

A imagem a seguir descreve o circuito do receptor de comunicação da linha de energia

O receptor é configurado em torno de um amplificador de dois estágios usando transistores T7/T8, um circuito retificador usando dois diodos 1N4148, que tem uma constante de tempo bastante longa.

O atraso de tempo ajuda a cancelar os pulsos de interferência momentâneos. A frequência de 150 kHz é extraída através de um transformador T2 acoplado e, após estágios de filtragem adequados, o amplificador detecta e responde à frequência de 150 kHz e começa a oscilar na mesma taxa.

O estágio retificador usando os dois 1N4148 e o capacitor de filtro subsequente de 10 uF estabiliza a frequência em uma CC estável para ligar o próximo transistor do driver do relé.

O estágio do driver do relé liga o relé e a carga conectada e permanece LIGADO enquanto o interruptor S1 do transmissor permanecer LIGADO, e vice-versa.

Caso seu vizinho também tenha um sistema semelhante instalado em sua casa, para evitar interferência cruzada, você pode ajustar a sensibilidade do receptor para uma configuração mais baixa possível, que pode ser suficiente para funcionar com seu próprio sistema. Essa sensibilidade pode ser ajustada com a predefinição de 1 k.

Os transformadores de acoplamento que são usados ​​para injetar e extrair a frequência de 150 kHz através da fiação da rede são construídos sobre núcleo de potenciômetro de 20 mm de diâmetro. O enrolamento “b” que está voltado para a fiação da rede tem 20 voltas usando fio de cobre super esmaltado 31 SWG, e o lado “a” que está voltado para o lado do circuito tem 40 voltas usando o mesmo fio.

O projeto acima usa um circuito simples que pode ser alternado com alguma frequência próxima, como 140 kHz ou 155 kHz, o que pode não parecer muito desejável. Para obter uma precisão pontual com a resposta de frequência, para que a unidade responda com precisão aos sinais específicos do transmissor, pode ser necessário um IC baseado em PLL, conforme explicado abaixo.

Circuito PLC usando IC LM567

A ideia foi publicada no datasheet do IC LM567 como um dos circuitos de aplicação, entre muitos outros de destaque.

Esquema do Receptor

O IC LM 567 é na verdade um decodificador de tom especializado usando a tecnologia PLL que permite que o dispositivo detecte e responda apenas a uma frequência específica determinada por valores de rede RC externa e rejeite todas as outras frequências irrelevantes no espectro.

Circuito transmissor de comunicação de linha de energia

O circuito de controle remoto proposto usando comunicação de linha de energia pode ser visto no diagrama acima, os detalhes de funcionamento do circuito podem ser aprendidos a partir dos seguintes pontos:

Como funciona

R1 e C1 são os componentes RC externos que decidem a frequência de detecção do dispositivo, e o pino 3 se torna a pinagem de detecção do IC.

Ou seja, o pino 3 detectará e reconhecerá apenas essa frequência específica definida usando a rede R1/C1. Por exemplo, se os valores R1, C1 forem selecionados para atribuir uma frequência de 100kHz, o pino 3 escolherá apenas essa frequência para ativar sua saída e ignorar tudo o que pode ser diferente dessa faixa.

A característica acima permite que o IC separe a frequência específica da frequência AC 50 ou 60 Hz sobreposta e dispare a saída apenas em resposta a esta frequência definida predeterminada.

Na figura podemos ver um pequeno transformador de isolamento que está incluído para isolar o circuito eletrônico da corrente letal da rede.

A baixa frequência CA da rede elétrica atua como a frequência portadora, sobre a qual a alta frequência de disparo se desloca para alcançar o destino pretendido através da linha de transmissão.

No projeto do receptor acima, o IC é designado para responder a uma frequência de 100 kHz que deve ser injetada na linha principal de um local próximo, que pode ser uma sala ou local adjacente.

A frequência de 100kHz pode ser injetada através de qualquer circuito oscilador, como um circuito IC 555 ou IC 4047 ou outro circuito IC LM567 instalado como unidade transmissora.

Em um evento quando um sinal é injetado na rede elétrica a partir de um local relevante, o circuito receptor mostrado acima detecta a frequência específica na linha de energia elétrica conectada e responde a ela produzindo uma lógica baixa em seu pino 8.

O pino 8 sendo conectado ao circuito flip-flop 4017 alterna o relé de saída e a carga LIGADO ou DESLIGADO dependendo da situação anterior do relé.

O estágio do transmissor

O transmissor que deve injetar os 100 kHz ou a frequência de disparo desejada na linha de energia pode ser idealmente construído usando um circuito oscilador de meia ponte, conforme mostrado abaixo:

Esquema do Transmissor

Circuito Receptor de Comunicação de Linha de Energia

A entrada de 12V para o circuito deve ser comutada através de um arranjo de botão de pressão para que o circuito seja acionado somente quando necessário para ligar o aparelho pretendido através da linha de energia.

O componente RC no pino 2/3 do IC não é calculado para gerar 100kHz. A seguinte fórmula pode ser usada para determinar a frequência correta do oscilador:

f = 1/1.453× Rt x Ct

Ct está em Farads, Rt está em Ohms. e f em Hz
Alternativamente o mesmo pode ser avaliado usando um frequencímetro e com alguma experimentação.

Este é um circuito não testado projetado de acordo com as sugestões apresentadas na folha de dados do IC LM567.

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FONTE


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