Con el sistema que describimos es posible transmitir sonido, a través de la red de alimentación, para cajas acústicas amplificadas que se diseminan por su casa, oficinas, hotel, etc. Además de la posibilidad de difundir música ambiental también se pueden hacer llamados y avisos, o bien transmitir reuniones para departamentos de una empresa cuyo persona! No puede abandonar su área de trabajo. El sistema es simple y su señal de potencia limitada no irá mucho mas Allá de su residencia o oficina.
la utilización de la propia red de alimentación eléctrica como medio para transmisión de señales no es novedad ya que existen diversos sistemas de intercomunicadores sin cable que hacen uso de esta técnica.
Los cables de la red local transmiten una corriente de baja frecuencia (50 o 60Hz) de modo que, si se superpone a ella una señal de frecuencia más alta modulada con el sonido que se desea transmitir, resultará muy fácil recibir esta señal en una toma más distante y separaría del zumbido de la red con un simple filtro.
Existen diversas posibilidades tanto de modulación como de utilización de filtros que caracterizan los sistemas usados de comunicación via la red eléctrica.
Podemos usar en el receptor un filtro sintonizado en la frecuencia del transmisor, un pasa altos o bien un rechazador sintonizado en la frecuencia de la red, rechazándola completamente. Las curvas típicas de acción de estos filtros se muestran en la figura 1.
Para la modulación, también existen diversas técnicas. La más simple consiste en la modulación en amplitud de la serial de alta frecuencia y puede simplificar el proyecto de un receptor. Sin embargo, las señales moduladas en amplitud están bastante sujetas a las interferencias y ruidos que existen en gran cantidad superpuestos a la corriente alterna de la red local.
Otra técnica consiste en la modulación en frecuencia, que exige un proyecto mas elaborado tanto en la transmisión como en la recepción, pero, por otro lado, os menos sensible a las interferencias y ruidos.
Como la red de alimentación posee muchas inductancias y capacidades parásitas, existe un limite para la frecuencia mas alta que podemos usar en un sistema de este tipo. Este, para los casos más comunes, está en la banda de 50 a 200 kHz, cuando se obtiene el mejor desempeño del circuito.
Nuestro proyecto usa el sistema de modulación en frecuencia, bastante inmune a los ruidos y de buen rendimiento, que logra mejor calidad de sonido pero que también exige un proyecto especial en la decodificación. Lo importante es, en primer lugar, conocer sus posibles utilidades:
- Sistema de avisos y música ambiental en empresas y residencias. Una estación central transmite la señal y otras diversas la captan.
- Ninera electrónica: en este caso el transmisor se instala en el cuarto del bebé y el receptor es llevado a cualquier punto de la casa. Cuando la criatura llora, podemos oírla a distancia con facilidad.
- Espionaje: en esta aplicación, el transmisor queda oculto en un lugar y el receptor en otro. Podemos oír las conversaciones alrededor del transmisor a distancia y hasta grabarlas (atención: en ciertas circunstancias puede ser ilegal. Sea sensato).
En todos los casos, la ventaja principal es que se evitan los cables de conexión entre las estaciones
Las caracteristicas eléctricas del aparato son:
- Frecuencia de transmisión: 80 a 120kHz
- Tipo de modulación: frecuencia modulada (FM)
- Alcance: entre 20 y 100 m dependiendo de la red.
Tipo de decodificación: PLL (lazo enganchado en fase)
Cómo funciona
La idea básica del proyecto es generar una serial de alta frecuencia (entre 80 y 120kHz) que es introducirla en la red de alimentación y se propaga por una instalación eléctrica, siendo recibida por uno o más aparatos conectados a las tomas de esta instalación (figura 2).
Para generar la serial de alta frecuencia tenemos un transmisor, que será analizado en primer lugar.
El transmisor
Las señales de alta frecuencia son producidas por un 555 que funciona como astable y su valor está dado por R5, R6 y C6 la amplificación de la sena] para aplicación en la red es realizada por un BD136 que proporciona una potencia excelente para la aplicación.
El acoplamiento ala red se obtiene por medio de dos capacitores (C1 y C2) que deben tener una tensión de aislación de por lo menos 400V. Se usan capacitores de poliéster para esta finalidad.
La modulación del transmisor se hace por una etapa de amplificación con un integrado 741 que es conectada directamente al pin 5 del 555.
Internamente, este pin está conectado al comparador, alterando la tensión de disparo que es de 2/3 en función de la tensión de entrada. Esto provoca una alteración de la frecuencia producida, que es ló que se desea.
En la entrada del amplificador operacional tenemos una llave (S3) que permite conmutar dos fuentes de seriales. Una de ellas puede ser un sistema de audio, como por ejemplo un receptor o pasacintas que tiene por función generar el programa de música ambiental. Esta función es opcional, ya que en las aplicaciones de ninera electrónica y de espionaje no se la usa.
La otra fuente es un micrófono de electret común que es polarizado por R1. El valor de este resistor eventualmente puede ser alterado para mejor rendimiento del circuito.
La ganancia de amplificación del 741 también puede alterarse a través de R4. Una opción interesante para el caso de espionaje o ninera es sustituir este resistor por un potenciômetro de ganancia de 1M ó 1,5M.
La alimentación del circuito viene de una fuente convencional sin regulación con un transformador de 9+9V . La falta de regulación de la fuente puede influir un poco en la estabilidad de frecuencia del sistema, pero como la banda de detección es ancha, esto no influye mucho en el desempeño del sistema. Una posibilidad de perfeccionar el sistema será usar un estabilizador después de la fuente.
El receptór
El receptor tiene por base un PL del tipo 567 que es conectado como detector de FM. La senal que viene a través de la red pasa al circuito de entrada por los capacitores C1 y C2 que, como en el caso del transmisor, son de poliéster con una tensión de trabajo de por lo menos 400V.
Luego en la entrada del circuito tenemos un filtro pasa altos a la entrada del transistor BC548. La finalidad de este filtro es dejar pasar con buena amplificación solamente la serial de alta frecuencia (entre 80 y 120kHz), bloqueando la frecuencia de la red de comente alterna de 50 (ó 60) Hz.
La serial que obtenemos en la salida del filtro es aplicada a la entrada del PLL que está conectado como detector de FM.
P1 y C8 determinan la frecuencia que el PLL va a "captar" lo que será indicado por el accionamiento del led conectado al pin 8. En atención de los componentes usados, pueden ser necesarias pequeñas alteraciones en el valor de C8 para llegar a la frecuencia exacta de la señal emitida por el transmisor.
Cuando el PLL agarra la señal, obtenemos en su salida una tensión proporcional a la diferencia de frecuencias entre la serial de entrada propiamente dicha y la serial sintonizada.
Así, cuando no hay modulación en el transmisor y la frecuencia de la serial emitida coincide exactamente con la frecuencia de la señal sintonizada tenemos una tensión nula. Sin embargo, con la modulación, al variar la frecuencia de la serial emitida. la tensión de salida también varia en la misma proporción, lo que corresponde justamente al sonido original e la profundidad de la modulación constatada hace que tengamos variaciones de hasta 5kHz en la frecuencia de la señal con los sonidos más fuertes (figura 4).
El capacitor C7 y C11 ayuda a eliminar lo que resta de la portadora de alta-frecuencia con una buena pureza en el sonido transmitido.
La salida del PLL, que consiste en un serial de audio, es aplicada a un amplificador. Para cajas pequeñas, que serán instaladas en una oficina 0 residencia; sugerimos un circuito con el TBA820M, pero existen otras posibilidades como los amplificadores de poder.
Montaje
Comenzamos por dar el diagrama del transmisor en la figura 5.
Como no se trata de un circuito crítico, pues la frecuencia no es tan alta, sugerimos el montaje en una matriz de contactos para hacer las primeras experiencias, y después en una placa universal, como muestra la figura 6.
Los resistores son todos de 1/8W excepto R8 que debe ser de 2W. El transistor Q1 deberá ser dotado de un pequeño disipador de calor y los integrados pueden ser montados en zócalos. Los capacitores C1 y C2 deben ser de poliéster con una tensión de trabajo de por lo menos 600V. El electrolitico de la fuente es para 16V y lós demás capacitores pueden ser tanto cerâmicos como de poliéster.
El microfone de electret de dos terminales debe tener su polaridad bien colocada, y es conectado al circuito por medio de un cable blindado. Los diodos 1N4002 pueden ser sustituidos por equivalentes de mayor tension como los 1N4004 o incluso BY127.
En el pin 3 del 555 puede conectarse un frecuencímetro para la verificación del funcionamiento, con una frecuencia medida entre 80 y 120kHz. Si eventualmente la medición fuera inferior a 80kHz, reduzca el valor de R5, y si fuera superior a 120kHz, aumente su valor.
El transformador dado para esta versión es de baja corriente de secundado, suponiéndose la utilización de un amplificador externo de mayor potencia con fuente propia. Sin embargo, podemos agregar un amplificador más potente al proyecto, caso en el cual la tensión del transformador podrá estar entre 9 y 12V y su corriente de 1 a 2A dependiendo de la potencia de la unidad.
En el caso del TBA820M, el transformador indicado en el proyecto original también sirve.
Para el receptor los capacitores C1 y C2 son de poliéster con tension de trabajo de por lo menos 400V. Los demás capacitores pueden ser de poliéster o cerâmica, según el valor. Los resistores son de 1/8 ó 1/4W y el trimpot de 4k7 es común. El LED puede ser rojo o de otro color, instalado externamente en soporte apropiado para indicar la sintonia.
El cable de salida de audio, que debe ser blindado, puede terminar en enchufe macho o hembra, y en la versión con amplificador interno debe ir directamente al control de volumen del amplificador.
En la figura 8, tenemos un amplificador de aproximadamente 1/2W que puede ser alimentado por el transformador de 9+9V con corriente de por lo menos 500mA y que seria ideal para aplicaciones como ninera electrónica, música ambiental o escucha.
En este amplificador los resistores son de 1/8W y los electroliticos para 16V o mas. El capacitor C3 es de cerâmica y el parlante de 852 debe tener por lo menos 10 centímetros para mejor calidad de sonido.
Sugerimos la instalación de este parlante como el receptor y amplificador en una pequeña caja acústica. En la figura 9, sugerimos el montaje del receptor juntamente con el amplificador, utilizando la misma fuente de alimentación.
Prueba y uso
Conecte el transmisor y el receptor en tomas cercanas. Si es posible en la misma red.
Ajuste P1 del receptor hasta oir la serial del transmisor (que debe estar en la posición de microfone o sonido externo).
En la posición de micrófono, la recepción de la serial por el receptor es acompariada del silbido que corresponde a la microfonia. Reduzca el volumen del amplificador del receptor para eliminar este sonido.
Hable delante del microfono para ver si todo está em orden.
En el caso de usar una fuente de señal externa como la salida de audífono o monitor de un grabador o walk-man ajuste el volumen para que no haya distorsión.
En algunos casos será necesario colocar un resistor de carga de 22 ohm/2W, como muestra la figura 10.
Esto será necesario si la fuente de serial fuera un amplificador o cualquier circuito que tenga una etapa de potencia de audio, de donde se retira la serial y no existe un parlante como carga.
Para usarlo, basta instalar el transmisor y el receptor (o receptores) en los lugares deseados, ajustándolos para mejor rendimiento. Si hubiera ronquidos o bajo nivel de serial, invierta la toma.
Si esto no lo soluciona, tenemos dos posibilidades:
La primera es verificar el cableado, pues los cables blindados pueden tener problemas. Una eventual reducción de C4 y C5 del receptor hasta 1,5nF puede ayudar en algunos casos en la reducción del nivel de ronquido.
Otra posibilidad es que el transmisor y el receptor estén conectados a líneas de alimentación diferentes en la misma instalación, como muestra la figura 11.
En este caso, el recorrido de la serial seria muy largo, dificultando el funcionamiento de la unidad. Sugerimos entonces, en la “caja de fusibles", la instalación de un capacitor de 100nF (0,1 µF) con tensión de trabajo de 600V o más como muestra la misma figura.
Este capacitor debe ser de poliéster, aceite u otro tipo no inductivo, buscando dar paso a la serial de alta frecuencia de una misma red.
