Muitas vezes encontramos aqueles carrinhos de controle remoto de brinquedo com funções bastante simples: frente, trás, direita e esquerda.
Apesar de existirem inúmeros modelos, marcas e formatos de carrinhos, internamente muitos desses brinquedos utilizam uma arquitetura eletrônica muito parecida. Isso é particularmente interessante para quem gosta de eletrônica, porque compreender o funcionamento de um deles ajuda bastante na hora de fazer manutenção, identificar defeitos ou até modificar outros carrinhos semelhantes.
Quando comecei a estudar essas placas, percebi que elas são também uma excelente maneira de aprender sobre transmissão e recepção de sinais, transistores, motores e pontes H.
O controle remoto possui dois circuitos principais
Podemos começar dividindo o sistema de rádio controle em duas partes:
Transmissor: fica no controle que temos nas mãos.
Receptor: fica dentro do carrinho.
Quando pressionamos o botão para o carrinho andar para frente, por exemplo, o transmissor precisa transformar esse comando em um sinal que possa ser enviado pelo rádio.
No carrinho ocorre o processo inverso. O receptor recebe a transmissão, identifica qual comando foi enviado e aciona o circuito correspondente.
Portanto, existe uma sequência:
botão → transmissor → sinal de rádio → receptor → circuito de controle → motor
Entender esse caminho já torna muito mais fácil analisar o circuito.
O circuito integrado do transmissor
No transmissor existe um circuito integrado responsável pela codificação dos comandos.
Quando pressionamos frente, trás, direita ou esquerda, o circuito precisa transformar essa informação em um sinal codificado.
Esse sinal é então utilizado pela etapa de transmissão.
É interessante observar que diferentes brinquedos podem utilizar circuitos integrados com numerações diferentes, embora a estrutura e a lógica de funcionamento possam ser muito semelhantes. Foi justamente isso que encontrei ao pesquisar os componentes utilizados nesses pequenos rádios.
Isso significa que não devemos olhar apenas para o número escrito sobre o componente. É interessante procurar seu datasheet ou documentação e descobrir quais funções existem internamente.
O circuito integrado do receptor
Dentro do carrinho encontramos o circuito que realiza o processo complementar.
O sinal recebido é levado ao circuito integrado decodificador, que interpreta a informação enviada pelo transmissor.
Podemos pensar nesse componente como o cérebro da parte de controle.
Ele precisa descobrir:
O usuário pressionou frente? Trás? Direita? Esquerda?
Depois de identificar o comando, o circuito integrado altera a saída correspondente.
Mas existe um detalhe importante: o circuito integrado não necessariamente possui capacidade para alimentar diretamente os motores do carrinho.
Precisamos de uma etapa de potência.
É aí que entram os transistores.
Por que existem tantos transistores na placa?
Quando abrimos um carrinho de brinquedo, podemos encontrar uma quantidade relativamente grande de transistores próximos aos motores.
Eles não estão ali por acaso.
Os motores precisam girar nos dois sentidos.
No motor responsável pela propulsão, precisamos de uma direção para o carrinho andar para frente e da direção contrária para andar para trás.
Algo semelhante acontece com o motor responsável pela direção.
Precisamos fazê-lo girar para um lado para virar as rodas e para o outro para produzir o movimento contrário.
Uma maneira clássica de conseguir isso é utilizar um circuito conhecido como Ponte H.
O que é uma Ponte H?
Uma Ponte H permite inverter a polaridade aplicada a um motor DC.
Se aplicarmos:
+ no terminal A e – no terminal B
o motor gira em um sentido.
Se invertermos:
– no terminal A e + no terminal B
o motor gira no sentido contrário.
O problema é que não queremos ficar fisicamente trocando os fios.
A Ponte H realiza eletronicamente essa inversão.
Em sua configuração clássica, ela utiliza quatro elementos de chaveamento ao redor do motor. Nos carrinhos simples que analisei, esses elementos são transistores.
O circuito escolhe quais transistores serão acionados e, dessa maneira, determina o sentido da corrente através do motor.
Por que são utilizados seis transistores para cada motor?
Na placa que analisei, além dos quatro transistores que formam a Ponte H, existem outros dois associados ao seu acionamento.
Assim, podemos chegar a seis transistores associados ao controle de cada motor.
Como o carrinho possui normalmente um motor para propulsão e outro para direção, encontramos um conjunto relativamente grande de transistores na placa.
Isso ajuda a entender por que uma placa aparentemente simples pode possuir tantos componentes discretos.
Não significa que todos estejam desempenhando exatamente a mesma função.
Como identificar a Ponte H do motor principal?
Existe uma pista visual interessante.
O motor responsável por movimentar o carrinho normalmente exige mais corrente que o pequeno motor utilizado no mecanismo de direção.
Além disso, o motor de propulsão tende a permanecer acionado durante períodos maiores.
Consequentemente, os transistores utilizados nessa etapa precisam lidar com uma condição diferente.
Na placa que mostro no vídeo, podemos identificar a Ponte H associada ao motor de propulsão justamente porque seus transistores apresentam características físicas diferentes daqueles utilizados no controle da direção.
Essa observação é muito útil quando estamos tentando compreender uma placa sem possuir seu esquema elétrico.
Como começar a analisar uma placa de carrinho?
Em vez de olhar para todos os componentes ao mesmo tempo, gosto de pensar no circuito em blocos funcionais.
Podemos procurar:
1. Alimentação
Onde entram as pilhas ou bateria?
2. Recepção
Onde está a antena e qual região recebe o sinal de rádio?
3. Decodificação
Qual é o circuito integrado responsável por interpretar os comandos?
4. Potência
Onde estão os transistores que acionam os motores?
5. Motores
Quais fios vão para propulsão e quais vão para direção?
Quando começamos a seguir essas conexões, aquela placa cheia de componentes começa a fazer muito mais sentido.
A etapa receptora também é interessante
Antes de chegar ao circuito integrado decodificador, o sinal precisa ser recebido.
Na placa que analisei existe uma etapa regenerativa de recepção utilizando apenas um transistor. Depois dela, o sinal segue para o circuito integrado responsável pela interpretação dos comandos.
Essa região da placa é particularmente interessante para quem deseja estudar radiofrequência.
Inclusive, em outra experiência, aproveitei justamente a etapa receptora de uma dessas placas e fiz uma modificação para utilizá-la como receptor de rádio FM.
Isso mostra que uma placa retirada de um brinquedo pode servir para muito mais do que simplesmente consertar aquele carrinho.
Existem funções que o fabricante pode não utilizar
Outra descoberta interessante aparece quando estudamos o circuito integrado utilizado no sistema.
Nem todas as funções disponíveis no CI precisam necessariamente ter sido implementadas pelo fabricante do brinquedo.
Um exemplo que encontrei foi a função Turbo. Ela estava prevista no circuito integrado, embora o carrinho não utilizasse essa possibilidade.
Isso abre uma possibilidade muito interessante para quem gosta de modificar circuitos.
Se existe uma saída disponível que não está sendo utilizada, podemos estudar a possibilidade de aproveitá-la.
É possível adicionar uma nova função ao carrinho?
Dependendo do circuito integrado utilizado e de como a placa foi construída, sim.
Uma saída não utilizada poderia, por exemplo, servir como ponto de partida para acrescentar alguma função ao brinquedo.
No artigo original dei um exemplo simples: acionar uma sirene.
Mas o conceito é mais interessante do que a aplicação específica.
Estamos pegando uma função que já existe dentro do sistema de codificação e decodificação e procurando uma maneira de utilizá-la para controlar alguma coisa que não fazia parte do brinquedo original.
É exatamente aí que começamos a passar de simples usuários para experimentadores.
O datasheet ajuda muito nessas modificações
Se você encontrar a identificação dos circuitos integrados utilizados no transmissor e receptor, vale procurar sua documentação técnica.
Um datasheet pode revelar informações que não conseguimos descobrir apenas olhando para a placa.
Podemos encontrar a função dos pinos, alimentação, entradas de comando, saídas e outras características.
Assim conseguimos relacionar aquilo que vemos fisicamente no circuito com a estrutura interna do componente.
Foi justamente pesquisando a estrutura dos componentes e o circuito do sistema que consegui compreender melhor o funcionamento do transmissor e receptor utilizados nesses brinquedos.
E quando o carrinho não funciona?
Compreender os blocos também ajuda na manutenção.
Se o carrinho não responde a nenhum comando, podemos começar investigando alimentação, transmissor e recepção.
Se ele anda para frente e para trás normalmente, mas não vira para um dos lados, já sabemos que uma grande parte do sistema está funcionando.
Nesse caso, podemos concentrar a investigação no comando correspondente, na etapa de acionamento e no motor da direção.
Da mesma maneira, se o motor funciona em um sentido e não no outro, a própria estrutura da Ponte H nos dá uma pista importante: o problema pode estar em uma das partes responsáveis por estabelecer o caminho da corrente naquela direção.
Isso é muito mais eficiente do que simplesmente trocar componentes aleatoriamente.
Antes de trocar um transistor, descubra sua função
Encontrar um transistor na placa e substituí-lo porque “parece queimado” não é a melhor abordagem.
Primeiro precisamos descobrir o que ele está fazendo no circuito.
Ele pertence à Ponte H?
Está acionando outro transistor?
Faz parte da etapa receptora?
Depois podemos realizar medições e comparar seu comportamento com componentes equivalentes existentes na própria placa.
Em circuitos simétricos, como algumas pontes H, essa comparação pode ser particularmente útil durante o diagnóstico.
O objetivo da manutenção não deveria ser apenas descobrir qual componente trocar, mas compreender por que aquele componente poderia produzir o defeito observado.
Carrinhos de brinquedo são ótimos para aprender eletrônica
Esses pequenos carrinhos são uma excelente fonte de circuitos para estudo.
Eles reúnem em um único equipamento vários conceitos:
- transmissão e recepção de radiofrequência;
- codificação e decodificação;
- circuitos integrados;
- transistores trabalhando como chaves;
- Ponte H;
- motores DC;
- inversão de polaridade;
- alimentação por pilhas ou bateria.
E existe uma grande vantagem: conseguimos observar imediatamente o resultado.
Pressionamos um botão no transmissor e um motor gira.
Mudamos o comando e o motor inverte.
A eletrônica deixa de ser apenas um diagrama sobre o papel e passa a produzir um efeito que conseguimos ver.
Antes de jogar um carrinho quebrado fora, abra e estude
Mesmo um carrinho que não funciona mais pode ser interessante.
Podemos retirar a placa, identificar os componentes e tentar acompanhar as trilhas.
Podemos procurar os transistores das pontes H, localizar o circuito integrado e descobrir onde chegam os fios dos motores.
Depois, com instrumentos adequados, podemos fazer medições e tentar descobrir o defeito.
E mesmo que o carrinho nunca volte a funcionar, a placa ainda pode servir para experiências e reaproveitamento de componentes.
Foi justamente esse tipo de exploração que me permitiu, por exemplo, transformar a etapa receptora de uma dessas placas em uma experiência de recepção de FM.
Veja no vídeo como funciona o rádio controle do carrinho
No vídeo abaixo mostro com mais detalhes o circuito do transmissor e do receptor, os circuitos integrados utilizados, as tensões de alimentação e a estrutura dos transistores responsáveis pelo acionamento dos motores.
Quer ir além de simplesmente consertar o carrinho?
Abrir um carrinho e descobrir que existem transistores, uma Ponte H, um receptor e circuitos de controle é um ótimo começo. Mas a grande mudança acontece quando você consegue olhar para aquela placa e entender por que cada bloco está ali e o que deveria acontecer em cada ponto do circuito.
É esse conhecimento que permite não apenas consertar, mas também modificar, reaproveitar circuitos e criar suas próprias soluções.
No Método 7H RC, a proposta é justamente aprender a elétrica e a eletrônica aplicadas ao rádio controle de maneira prática, relacionando os componentes aos sistemas encontrados nos modelos.
Se você quer deixar de apenas seguir ligações prontas e começar a entender realmente a eletrônica dos seus modelos, conheça o Método 7H RC.