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5.4.1: Diagrama esquemático do decodificador

Para exemplificar este trabalho, este item trata do esquemático do circuito de decodificação já discutido, lembrando que a simplicidade e clareza deste foi fruto de muitos ciclos de reconstrução e reconstrução do projeto.

[Figura omitida: Produto pronto aguardando patrocínio para ser lançado no mercado]

Figura 15: Circuito esquemático do decodificador

Logo na saída do desacoplador foi colocado um circuito de saturação, que garante que a intensidade do sinal seja constante para qualquer atenuação da rede,
até certo limite, garantindo um funcionamento estável em diferentes pontos da casa.
O circuito do transmissor tem complexidade análoga, e como o objetivo é realizar transmissões bidirecionais, ambos foram combinados no projeto final.

5.4.2: Simplificação do receptor

Como a utilização de um amplificador operacional implica em um circuito integrado extra no sistema, a um custo extra também, e o microcontrolador escolhido possui comparadores internos, o receptor foi redesenhado para retirar o bloco ‘comparador com histerese’ do circuito anterior.
O sinal passou então a trafegar do retificador diretamente para o microcontrolador, tornando o TaT mais compacto.

5.5: Determinação da velocidade de transmissão

Para uma portadora de 104kHz (freqüência média da modulação escolhida) o limite teórico, com detectores analógicos passivos como é o caso, para uma boa recepção do chaveamento entre freqüências é de 10kHz, o que corresponde a uma taxa de transmissão de 20kbps.

Técnicas especiais de modulação podem atingir taxas mais elevadas como foi citado, mas o foco do trabalho está na transmissão de informação discreta, como comandos de acionamento, sem grandes restrições temporais.

Para uma taxa de transmissão muito baixa, como 50 bytes por segundo, o tempo entre o pressionamento de um interruptor e o acendimento da lâmpada correspondente é, considerando que 5 bytes tenham que ser enviados, de 1/10 de segundo, um tempo satisfatório. Assim utilizar técnicas avançadas de modulação para atingir taxas elevadas de transferência para esta finalidade seria um desperdício.

Claro que outras aplicações, como transmissão de áudio (digital) e vídeo, para câmeras de segurança e Home Teathers necessitam de taxas elevadas, mas este é outro mercado.

5.5.1: Testes de velocidade

A modulação implementada utiliza freqüências bem separadas para sinalizar os níveis lógicos, e o circuito de detecção não é tão eficiente assim, logo testes empíricos para determinar a taxa máxima de transferência são bem mais simples concretos que a teoria.

Dois sistemas foram implementados para avaliar as taxas de transmissão, um programa de computador capaz de gerar na porta paralela do PC um sinal retangular de freqüência e número de ciclos definido, e um contador de pulsos com três displays de 7 segmentos (000 - 999).

 medição da qualidade da transmissão é simples, o computador gerava pulsos retangulares em uma freqüência definida e um número múltiplo de 1500, que eram transmitidos pela rede. Após a transmissão da seqüência de pulsos o display, ligado ao receptor, deveria estar marcando 500, caso nenhuma informação fosse
perdida. Números menores correspondem a bits perdidos e maiores à captação de ruído.

Várias baterias de testes foram realizadas com este sistema, para fazer uma sintonia fina de ressonadores, constante de tempo dos retificadores, ganho e fator de histerese do comparador e circuitos de desacoplamento e amplificação de sinal.

O resultado de uma bateria de testes típica encontra-se abaixo:

Figura 16: Tabela e histograma de testes de transmissão

Ainda que o histograma seja pouco detalhado, é possível perceber o comportamento exponencial da quantidade de erros versus taxa de transmissão.

Com o mesmo sistema de medição foi possível avaliar perdas de informação frente a fontes de ruído e cargas pesadas na rede elétrica.

Boa parte da perda de bits ocorre pelo fato de que estes testes foram realizados sem sincronia com o zero, ou seja, o sinal era contínuo e não apenas durante as ‘janelas de transmissão’ próximas da passagem por zero. Assim após testes com diferentes pontos da rede, em ambientes diferentes (instalação elétrica diferente), escolheu-se a taxa de 4kbps para a transmissão.

5.5.2: Limitação da detecção

Tanto a detecção implementada com amplificadores operacionais quanto a que utiliza os comparadores internos do microcontrolador possuíam desvantagens.

A implementação com amplificador operacional implica no uso de mais componentes, maior custo e complexidade, lembrando que se deseja desenvolver um produto comercial, barato, de fácil manufatura e pequeno, esta desvantagem tem seu peso.

A implementação usando os comparadores do microcontrolador possui problemas com a velocidade, a 4kbps cada bit tem duração de apenas 250ms, muito próxima da taxa de amostragem dos comparadores (que envolve manipulação de registradores), causando perda de bits.

Após uma nova análise do problema, e uma busca por outra solução que levou certo tempo, chegou-se ao desenvolvimento de um circuito de detecção bem mais robusto, tanto a ruídos quanto perda de bits, quase insensível a variações de amplitude de sinal causadas pela atenuação da rede.

Este foi implementado utilizando transistores e componentes discretos, bem mais baratos que o amplificador operacional e com construção mais simples, que realizam o condicionamento do sinal para níveis TTL.