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Capítulo 4: Desenvolvimento de um sistema de transmissão via rede elétrica

Este capítulo trata do projeto e implementação de um sistema de transmissão de dados, utilizando a rede elétrica doméstica como meio físico. Neste capítulo serão tratados os problemas enfrentados na criação de um dispositivo eletrônico capaz de realizar tal tarefa, bem como as soluções encontradas.

A idéia inicial deste trabalho é desenvolver um sistema eletrônico base, sob a forma e um módulo independente que poderá ser adaptado e expandido para a criação de produtos para automação e segurança residencial. Este módulo irá codificar as informações a serem transmitidas em um sinal elétrico de baixa freqüência, que servirá de modulação a uma portadora de alta freqüência, introduzida através de filtros isoladores na rede elétrica.

A portadora, por ter freqüência elevada, não se confunde com os sinais da rede elétrica. Em seu destino esta será sintonizada e detectada, e o sinal modulador recuperado juntamente com as informações que carrega, um princípio de transmissão amplamente estudado e utilizado em telecomunicações.

Adicionalmente, pretende-se desenvolver estes módulos com capacidade de implementar detecção de erros e protocolos de rede, utilizando microcontroladores, que irão executar o máximo possível de processamento de sinais via software, simplificando e barateando o sistema. O produto final foi denominado sistema TaT (Tomada a Tomada), e a sigla será utilizada em referência ao módulo completo desenvolvido até o fim do trabalho.

4.1: A transmissão de uma portadora

O primeiro passo para iniciar o projeto foi verificar na prática a permissividade da rede à passagem de sinais, e para isso foi necessário confeccionar um oscilador para gerar um sinal, no caso uma simples senoide, um amplificador que elevasse o nível deste sinal a um patamar que pudesse ser detectado e finalmente uma maneira de injetá-lo na rede. Para que o sinal possa ser diferenciado da fundamental de 25 60Hz, suas harmônicas e principais ruídos, era necessário que o sinal tivesse elevada freqüência sem, no entanto, sofrer os efeitos da indutância dos fios.

Transformadores de ferrite toroidais foram construídos para isolar as elevadas tensões da rede dos circuitos de geração e detecção de sinal, assim como filtrar uma faixa de freqüências. O esquemático abaixo exibe esse circuito de acoplamento:

Figura 3:  Desacoplador de rede

O baixo acoplamento magnético do transformador de ferrite praticamente bloqueia freqüências abaixo de 5kHz, e sua indutância (10mH) barra freqüências acima de 500kHz. O capacitor impede que a componente de 60Hz da rede danifique o toróide. Assim foi possível realizar testes de transmissão, atenuação de sinal e verificar que o propósito desejado neste projeto era factível.