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ACIONAMENTO REMOTO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS ATRAVÉS
DO APARELHO TELEFÔNICO
Felipe Chagas Barreto Lins1
Jener Toscano Lins e Silva2
RESUMO:
Nos dias de hoje, o acionamento remoto de circuitos elétricos por telefone é de grande
importância onde o tempo é cada vez mais valioso. Em muitos casos, a falta deste tipo de
equipamento resulta em gastos desnecessários. Neste artigo apresentamos um projeto para a
ativação e desativação de circuitos elétricos com apenas uma ligação. Para o desenvolvimento
deste circuito, será necessário embasamento teórico sobre telefonia fixa. Antes da
implementação do protótipo, cada componente eletrônico será estudado para o entendimento
do seu funcionamento.
Palavras-chave: Acionamento remoto; Circuitos elétricos; Telefone.
ABSTRACT:
Nowadays, the remote triggering of electric circuits by phone is extremely useful
where time is increasingly valuable. In many cases, the lack of such equipment results in
unnecessary expenses. In this article we present a project for the activation and deactivation of
electrical circuits with only one call. For the development of this circuit will require
theoretical basis on fixed telephony. Before the implementation of the prototype, each
electronic component will be studied for the understanding of its functioning.
Keywords: Remote Trigger; Electrical Circuits; Phone.
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Graduando em Engenharia Eletrônica na UPE – Escola Politécnica de Pernambuco.
Mestre em Engenharia Eletrônica na UFPE.
2
INTRODUÇÃO
Atualmente, a mobilidade é imprescindível para vários tipos de aplicações, como o
acionamento de dispositivos eletro-eletrônicos por telefone. Além da facilidade de poder
controlá-los à distância, podem-se também agregar valores relacionados à segurança,
praticidade e agilidade.
A versatilidade de ser possível ativar ou desativar qualquer tipo de equipamento, seja
elétrico ou eletrônico, abrange uma enorme gama de aplicações, como por exemplo, a
automação predial, responsável pelo controle de todo um edifício. Este tipo de gerenciamento
gera para os proprietários segurança, conforto, praticidade, economia e valorização do imóvel.
A motivação para a elaboração deste trabalho foi justamente a escassez de material
acadêmico sobre acionamento de equipamentos à distância por telefone.
Existem várias maneiras de se acionar dispositivos eletro-eletrônicos à distância, são
algumas: via linha telefônica fixa, móvel e rádio transceptor. Se for escolhida a linha
telefônica, seja ela fixa ou móvel, pode-se efetuar uma ligação para o número do telefone, e
com uma simples digitação no teclado, será acionado qualquer dispositivo previamente
conectado ao sistema. O rádio transceptor geralmente é utilizado quando não existe telefone
no local onde é necessário gerenciar os equipamentos, um exemplo disso é a reinicialização a
distância de provedores de internet sem fio que geralmente são instalados em edifícios e
morros, este último com um acesso mais difícil.
Independente da forma escolhida para o gerenciamento remoto de dispositivos, este
tipo de sistema fará com que problemas com viagens, gastos desnecessários de tempo e
dinheiro sejam eliminados. Neste trabalho, será abordado o acionamento por telefone.
Objetivos
Este trabalho propõe a confecção de uma placa destinada a acionar/desacionar
equipamentos à distância facilitando muitas situações que hoje são bastante complicadas de se
resolver. Quando determinado usuário ligar para uma linha telefônica, esta estará conectada
ao circuito onde o mesmo se encarregará de ligar/desligar determinado dispositivo
eletro/eletrônico quando houver um comando do emissor.
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Metodologia utilizada
Para o desenvolvimento deste projeto, será necessário embasamento teórico sobre
telefonia móvel e fixa. Da mesma forma, a utilização de softwares será primordial para
simulação e elaboração do projeto do circuito integrado antes de ser iniciada a prática do
projeto.
Será necessária a compra de componentes como resistores, capacitores, diodos,
transistores e circuitos integrados para a confecção do protótipo. A placa de circuito será
montada e testada no laboratório da POLI - Escola Politécnica de Pernambuco.
COMUNICAÇÃO TELEFÔNICA
Em uma comunicação telefônica é necessário conhecimento do som, da voz e da
audição. O emissor telefônico converte as ondas sonoras da voz em impulsos elétricos que são
transmitidos através das linhas de fios até o receptor do telefone distante. Por outro lado, o
receptor deve conter estes impulsos elétricos de ondas sonoras capazes de serem reconhecidas
pelo ouvinte. Além disso, devem ser considerados os ruídos ambientais que podem penetrar
no emissor ou interferir na audição do ouvinte.
As interfaces entre o usuário e o sistema de transmissão são os aparelhos terminais, ou
seja, os aparelhos telefônicos. Eles representam as fontes e receptores da informação a ser
processada que, no caso da rede telefônica, é basicamente a voz.
Portanto, a telefonia tem por finalidade a transmissão da voz humana, que é
transformada em energia elétrica e, após sua devida amplificação é conduzida por meio de
linhas físicas ao ponto de destino, onde é novamente transformada em energia sonora [1].
Contudo, em todo o processo de comunicação podem existir os ruídos que são
compostos de ondas como muitos tipos de freqüências e envolvem mudanças aleatórias na
freqüência ou amplitude. O som é medido pela sua freqüência (alta ou baixa) e intensidade
(intensidade de som). Na prática, o ruído são ondas sonoras indesejáveis que é necessário
evitar para que não ocorram imperfeições na transmissão.
Aparelho Telefônico Eletrônico
No telefone eletrônico as funções de conversação, sinalização e toque são realizadas
por intermédio de circuitos eletrônicos de estado sólido. Foi justamente o desenvolvimento de
componentes eletrônicos de estado sólido, e posteriormente o desenvolvimento dos circuitos
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integrados que possibilitaram a implantação do telefone totalmente eletrônico a partir de
1970. Além destas funções básicas, o telefone eletrônico ainda pode apresentar outras
facilidades como a memorização de dígitos, teclas para serviços especiais, circuitos de
amplificação e recepção, de viva-voz, de toque diferenciado e outros, abrindo desta forma o
caminho para o telefone digital [1].
O Sistema DTMF
O DTMF é um sistema de sinalização muito utilizado em telefonia no mundo todo.
Para representá-lo, são utilizadas duas freqüências para cada dígito do teclado telefônico,
onde estes sinais são transmitidos no próprio canal da linha telefônica, fazendo com que a
faixa do conteúdo freqüencial siga o padrão de voz.
Antes do surgimento do DTMF, o padrão utilizado era a discagem por pulso. O
número telefônico era associado a uma série de clicks (interrupções) que eram enviados pela
linha. Cada interrupção significava o estabelecimento e a quebra de ligação entre dois pontos.
Este tipo de sinalização se mostrou bastante ineficiente, principalmente, no que se diz respeito
a ligações de longas distâncias (Discagem Direta à Distância - DDD e Discagem Direta
Internacional - DDI) pelo fato de ser necessária a intervenção de um operador. A discagem
por pulso também não conseguiu acompanhar a evolução dos equipamentos utilizados na
telefonia, por ser um sistema lento, ao contrário do DTMF, que se comporta de forma bastante
rápida.
O DTMF foi desenvolvido no Bell Labs com o intuito de conectar usuários muito
distantes um do outro. Na década de 50, a discagem por pulso e o comutador eletromecânico
– crossbar foi descontinuado e com o desenvolvimento do DTMF, ficava cada vez mais claro
que os sistemas telefônicos iriam se basear neste tipo de sinalização. Nos anos 60, o DTMF
também ficou conhecido vulgarmente como Touch Tone.
No teclado DTMF existem dezesseis teclas, porém contém apenas oito freqüências.
Todos os dígitos de uma mesma linha (baixas freqüências) ou coluna (altas freqüências)
possuem a mesma freqüência. Quando uma tecla é pressionada, obtém-se a combinação única
de duas freqüências.
Para se chegar à definição da disposição do teclado DTMF foram testados dezoito
tipos de layout. Um deles foi a configuração do teclado de uma máquina calculadora com o
número um no canto inferior esquerdo, porém poucas pessoas as utilizavam nesta época.
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O que definiu a disposição do teclado foi justamente a ordem numérica, da esquerda
para direita, ficando as letras A, B, C e D dispostas na coluna do lado direito e de cima para
baixo, respectivamente. Prevendo a total interação entre telefonia e computadores foram
adicionadas ao teclado as letras (A, B, C e D) e os símbolos libra (#) e estrela (*). As letras
eram utilizadas por militares norte-americanos antes de uma ligação para definir a ordem de
prioridade das chamadas realizadas [2].
A figura 1 mostra o teclado DTMF que é composto por quatro linhas e quatro colunas.
As linhas contêm freqüências baixas e as colunas, altas freqüências. Ao pressionar qualquer
tecla é realizada uma combinação única de duas freqüências.
A disposição destas foi projetada para que siga a razão 21/19. Se for dividido 770 Hz,
contido na 2ª linha, por 697 Hz, presente na 1ª linha, obtém-se um valor aproximado
correspondente a 21/19. A diferença entre quaisquer duas freqüências não é igual a nenhuma
das freqüências, bem como a soma de quaisquer duas freqüências não é igual a nenhuma das
freqüências. As freqüências foram inicialmente concebidas com uma relação de 21/19, que é
ligeiramente inferior a um tom inteiro. Nenhuma das oito freqüências é múltipla da outra
evitando assim possíveis harmônicos e freqüências que podem ser emitidos por nossa própria
voz.
697 Hz
1
2
3
A
770 Hz
4
5
6
B
852 Hz
7
8
9
C
941 Hz
*
0
#
D
1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633Hz
Figura 1 – Teclado DTMF.
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A tabela 3.1 mostra os valores binários da saída digital e o valor correspondente em
decimal para cada dígito pressionado pelo usuário, bem como as dezesseis combinações de
todas as freqüências presentes no teclado DTMF.
Tabela 1 – Freqüências DTMF.
Saída Digital
Tecla
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
*
#
A
B
C
D
D3
D2
D1
D0
Valor
Decimal
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
Baixa
Freqüência
(Hz)
697
697
697
770
770
770
852
852
852
941
941
941
697
770
852
941
Alta
Freqüência
(Hz)
1209
1336
1477
1209
1336
1477
1209
1336
1477
1336
1209
1477
1633
1633
1633
1633
A ITU – International Telecommunication Union é uma das organizações que fornece
normas e sugestões para a utilização do DTMF. Variação de uma freqüência, duração mínima
de um tom e pausa mínima entre dois tons são parâmetros definidos pela ITU [3].
IMPLEMENTAÇÃO PRÁTICA
O laboratório de eletrônica da Escola Politécnica de Pernambuco será usado como
local de estudo e montagem do circuito em Protoboard.
Descrição do Cenário Atual
A linha telefônica tem um grande papel no processo de comunicação, sem ela não se
teria como efetuar uma discagem e, consequentemente não seria possível a comunicação com
outra pessoa ou equipamento.
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Tomando com base a automação industrial em geral, pode-se ligar uma máquina que
precisa operar durante toda a noite já que, nos dias de hoje, uma madrugada sem operação das
máquinas de uma determinada indústria resulta num enorme prejuízo para os empresários.
Outro bom exemplo seria a reinicialização à distância de um servidor de Internet, de
banco de dados ou de arquivos. Caso ocorra a falta de energia numa sala de servidores, não
será preciso o deslocamento de um funcionário ao local para a reativação da máquina
responsável por esta atividade, evitando assim o gasto de tempo e dinheiro. Um exemplo bem
claro disso é um hotel que possui um servidor de Internet no qual os hóspedes precisam ter o
acesso vinte e quatro horas por dia. Neste caso, seria necessária apenas uma ligação e acionar
novamente a máquina responsável por esse servidor.
Saindo um pouco do âmbito industrial e empresarial, consegue-se também ter a
facilidade de controlar qualquer tipo de equipamento à distância que estiver em nossas casas.
Pode-se dar como exemplo o acionamento de um ar-condicionado quando uma pessoa ainda
estiver a quilômetros de distância. Assim, quando chegar a sua residência, o ambiente já
estará devidamente resfriado.
Solução
O cenário descrito nos parágrafos anteriores mostra as dificuldades e as conseqüências
decorrentes da falta de um protótipo que ativem dispositivos remotamente.
Para a resolução deste tipo de situação, será utilizado um circuito que terá a
incumbência de minimizar bastante o prejuízo que uma determinada máquina ocasiona
quando fica desligada. Indústrias e fábricas serão diretamente beneficiadas, tendo em vista
que a produção não pode parar [4].
A figura 2 mostra, através de diagrama de fluxo, todo o processo que ocorrerá no
receptor. Ao efetuar uma ligação, o sinal de Ring chegará ao receptor, onde existirá uma parte
do circuito responsável pelo atendimento automático [5]. Feito isso, o usuário digitará uma
tecla (Tom DTMF), onde o sinal será convertido em sinais digitais pelo circuito integrado
MT8870. Finalmente, o demultiplexador HEF4514BP 4X16 [6] acionará a saída
correspondente ao dígito pressionado pelo emissor.
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Início
Sinal de ring
Atendimento
Automático após
três toques
Número digitado
Conversão e
demultiplexação
Sinal Controlador
Equipamento
Ligado/Desligado
Fim
EMBED CorelDRAW.Graphic.14
Figura 2 – Diagrama de Fluxo do Processo de Acionamento de um Equipamento.
Inicialmente, será necessário o atendimento automático de uma ligação recebida pelo
equipamento telefônico. É importante ressaltar que após o falso atendimento, a alimentação
do restante do projeto será feita pela própria linha telefônica através de um regulador de
tensão LM7805[7].
Para a confecção da placa de circuito, será utilizado como principal componente o
circuito integrado MT8870, bastante popular e muito usado em circuitos de telefonia. Este CI
tem como primordial função a demodulação do sinal DTMF e a conversão em sinais digitais
compostos por quatro bits (nibble). Para alimentação deste chip será preciso uma tensão
contínua de 5V.
A figura 3 mostra o circuito integrado MT8870, responsável pela demodulação e
conversão de um sinal DTMF [8].
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Figura 3 – Circuito Integrado MT 8870.
O demultiplexador HEF4514BP 4X16, mostrado na figura 4, receberá nas entradas
A0, A1, A2 e A3 os sinais que estão virão do MT 8870. O demultiplexador seleciona apenas
uma saída (de Q0 a Q15) de acordo com os dados de entrada. Esta saída será a responsável
por ativar o equipamento conectado à mesma. A entrada E habilita as entradas do
demultiplexador. Veja que este pino tem a entrada barrada, podendo habilitá-lo conectando-o
ao terra. O pino EL habilita, quando em nível alto, a utilização do CI [13].
Figura 4 – Circuito Integrado HEF4514BP 4X16.
O Flip-Flop 74LS74 [9] receberá um sinal digital do HEF4514BP 4X16, que funcionará
como clock. A saída do Flip-Flop irá, dependendo do seu estado atual, para nível alto ou nível
baixo. A figura 5 mostra o 74LS74. O pino 3 será o clock do Flip-Flop.
Figura 5 – Circuito Integrado 74LS74
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A Tabela a seguir mostra a lógica do funcionamento do Flip-Flop HEF 4508BP.
Inputs
PR
CLR
CLK
D
Outputs
___
Q
Q
L
H
L
H
H
H
L
L
H
H
X
X
X
↑
↑
X
X
X
H
L
H
L
H
H
L
H
H
L
X
Q0
L
H
H
L
H
___
Q0
A figura 6 mostra o diagrama de blocos do processo de todo o projeto. Além do DTMF
Receiver MT8870, serão utilizados na confecção da placa o demultiplexador 74HC/HCT4514,
o latch HEF4508B. É possível também que sejam necessários outros componentes ao longo
do processo de montagem do protótipo.
Atendimento
Automático
DTMF receiver
CM8870
Latch HEF4508B
Demultiplexador
74HC/HCT4514
Dispositivo
Eletro-Eletrônico
Figura 6 – Diagrama de Blocos do Processo de Acionamento de um Equipamento.
A figura 7 mostra a montagem de todo o protótipo. Foram realizados diversos testes
com este projeto e todos eles com resultados positivos mostrando-se com muita estabilidade e
sem aquecimento indevido de nenhum componente.
Figura 7 – Placa de Protoboard com todo o circuito montado.
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CONCLUSÃO
Este trabalho mostrou de forma objetiva como implementar um dispositivo para ativar
ou desativar um circuito eletrônico. No caso de um circuito de potência será necessário
acrescentar um drive afim de que a corrente seja necessária para acionar o circuito em
questão. Para evitar ação indevida de pessoas não autorizadas, poderá acrescentar um circuito
microcontrolador para fazer tal controle, através de senhas.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] DE ALCÂNTARA NETO; Pedro. Telefonia – A Central Telefônica. Recife, 2008.
Apostila.
[2] BANDEIRA LIMA, Juliano. Decodificações de Sinais DTMF Via Transformada
Aritmética de Fourier, Recife – 2004. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia Elétrica)
– Universidade Federal de Pernambuco.
[3] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Agência das Nações Unidas
para
tecnologias
de
informação
e
comunicação.
Disponível
em
http://www.itu.int/net/about/index.aspx. Acesso em: 22 out 2008.
[4] ALVES WAYAR, William et. al.. Módulo de Acionamento Remoto Via DTMF,
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – 2006.
[5] ROGERCOM. Pesquisa e Desenvolvimento de Circuitos Eletro-Eletrônicos.
Disponível em http://www.rogercom.com/pparalela/Lpt-ID.htm. Acesso em: 05 set 2008.
[6] DATASHEETCATALOG. Datasheet para componentes eletrônicos. Disponível em:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/74HCT4514.pdf. Acesso em: 08 nov 2008.
[7] DATASHEETCATALOG. Datasheet para componentes eletrônicos. Disponível em:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/LM7805.pdf. Acesso em: 06 set 2008.
[8] DATASHEETCATALOG. Datasheet para componentes eletrônicos. Disponível em:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/700/268108_DS.pdf. Acesso em: 08 set 2008.
[9] DATASHEETCATALOG. Datasheet para componentes eletrônicos. Disponível em:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/70/375703_DS.pdf. Acesso em: 08 nov 2008.