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Capítulo 3: O desafio encontrado

Este capítulo visa listar os principais obstáculos a serem vencidos a fim de implementar a passagem de informação digital entre as tomadas e pontos de acesso à rede de uma residência.
A rede elétrica foi projetada para transmitir energia, e não dados. Esta simples afirmação resume uma longa lista de características que diferem uma rede de transmissão de dados do meio físico que se pretende utilizar. Estas características são exploradas a seguir.

3.1: Tensões elevadas

Utilizar eletrônica de tratamento de sinais que incorpora microcontroladores e circuitos de detecção, juntamente com a rede elétrica, requer muito cuidado com isolamento. Adicionalmente, se o dispositivo transceptor tiver contato direto com o usuário, as devidas normas de segurança deverão ser respeitadas.
A rede elétrica residencial de 220V corresponde a uma tensão de pico a picode 600V, e por estar ligada diretamente às linhas de transmissão da rua, é suscetível a picos de tensão provocados por descargas atmosféricas, variações de demanda e desligamento de indutores (motores) na mesma rede. Isso exige que o transceptor seja capaz de injetar e detectar o sinal de transmissão através de um circuito de
isolamento (desacoplador), em meio a tais níveis de tensão.

3.2: Interferência com eletrodomésticos

A solução mais natural para que o sinal injetado seja capaz de atravessar um meio físico que carrega potências elevadas é injeta-lo com grande amplitude.
No entanto alguns eletrodomésticos desenvolvidos até então, ainda que projetados considerando ruídos de rede, podem sofrer interferência e malfuncionamento na presença de portadoras de freqüência elevada.
Televisores, rádios, aparelhos controlados por tiristores e outros que incorporam eletrônica sensível a interferência são exemplos de eletrodomésticos que exigem que os níveis de sinal da transmissão sejam baixos. Imposição conflitante com os requerimentos do circuito de detecção.

3.3: Meio de transmissão ruidoso

As normas que regulamentam a geração de ruídos por parte de eletrodomésticos são vagas e a forma como a energia é distribuída não considera restrições à propagação do mesmo.
Ruídos esporádicos, gerados por descargas atmosféricas e no instante de acionamento/desligamento de cargas são bastante intensos, mas são pouco importantes frente a ruídos contínuos ou intermitentes gerados por certos
eletrodomésticos. Esses aparelhos produzem ruídos que se estendem por um amplo espectro de freqüências, chegando à faixa dos megahertz.
São apresentadas aqui as principais fontes de ruído intermitente ou contínuo.

3.3.1: Motores com escovas

Motores universais, usados em aspiradores de pó, liquidificadores, furadeiras e máquinas de lavar entre outros possuem escovas que geram faíscas constantemente, provenientes do contínuo ligamento e desligamento do rotor,
gerando ruído intenso que se estende até alguns kilohertz.

3.3.2: Fontes chaveadas

Fontes chaveadas operam com freqüências de chaveamento de 20kHz a 1MHz, e este chaveamento produz harmônicas em um amplo espectro.
Atualmente, devido a seu pequeno volume em relação à potência são amplamente utilizadas em aparelhos eletrônicos como televisores, videocassetes, computadores e aparelhos de som.
Além disso, o fato de possuírem um retificador de entrada com um capacitor de grande valor faz com que sua impedância varie em função da senoide da rede elétrica, produzindo ruídos de baixa freqüência muito fortes.

3.3.3: Dimmers

Dimmers são controladores de potência baseados em chaveamento a tiristor, em aplicações residenciais são utilizados para controle de intensidade luminosa normalmente, mas algumas máquinas de lavar e mesmo chuveiros e aquecedores fazem uso deste tipo de controle.
Estes aparelhos geram ruídos continuamente, numa faixa de freqüências de 120Hz com harmônicas até alguns kilohertz.

3.3.4: Fluorescentes compactas

Cada vez mais esse tipo de lâmpada é encontrado nas residências e prédios, devido a seu baixo consumo (alta eficiência) e por não apresentarem os inconvenientes das fluorescentes comuns. No entanto estas lâmpadas não possuem um reator indutivo, como as convencionais, e sim uma fonte chaveada que opera a alta freqüência, dispensando o starter, mas injetando ruído da ordem de alguns kilohertz na rede elétrica.

3.4: Atenuação de Sinal

Este é talvez o principal obstáculo à implementação de transmissões via rede elétrica, a forte atenuação de sinal que ela impõe a altas freqüências.
O histograma da Figura 1 Histograma de atenuação é resultado de um teste de atenuação [ 4 ] onde 1889 pares de transmissor-receptor foram testados em 169 casas e apartamentos, de 5 países diferentes, escolhidos aleatoriamente. Figura 1 Histograma de atenuação

Figura 1: Histograma de atenuação

Podemos ver por ele que 95% dos pares apresentaram atenuação inferior a 54bB e 99% apresentaram atenuação inferior a 78dB. Isso significa dizer que uma transmissão de sinal que visa atender com sucesso 95% das aplicações precisa suportar uma atenuação de 54dB, ou 150.000 vezes.
Os itens a seguir explicam as principais fontes de atenuação de sinal em uma rede residencial.