Codificador y Decodificador: TX-2B y RX-2B
Existen dos circuitos integrados (codificador para la emisora y decodificador para el receptor) muy utilizados en coches de juguete: TX-2B y RX-2B.
La codificación es para cinco funciones de control e independientes: adelante, atrás, izquierda, derecha, y turbo; el control es en modo "Todo-Nada". A esto también se denomina "Full function".
La codificación es para cinco funciones de control e independientes: adelante, atrás, izquierda, derecha, y turbo; el control es en modo "Todo-Nada". A esto también se denomina "Full function".
Cuando se pulsa un botón de la emisora, un código digital en serie que representa a cada una de estas funciones es enviado a pin 8 del circuito. La frecuencia de esta señal de datos es de aproximadamente 1 kHz.
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| Codificador TX-2B |
El código es una serie de pulsos con un comienzo de 4 pulsos (W2, sincronización) y otros pulsos W1 cuyo número determinan la función (adelante 10 pulsos, atrás 40, adelante y derecha 34,..). Hay que destacar que la función turbo no funciona a la vez con derecha o izquierda y se codifica como adelante.
Todas las demás funciones de transmisión y recepción (27Mhz o 40Mhz), se realizan mediante circuitos de transistores discretos en modo modulación digital por pulsos. El fabricante recomienda un modelo de circuito para radio control:
Sin entrar de lleno en la eléctrica del circuito, el integrado se alimenta con un simple regulador Zener de 3V usando D1 y R5. Las funciones de adelante, atrás,.etc, se envian por un nivel bajo (0 lógico) a través de pulsadores. La resistencia R osc (pin 11 y 12) establece la frecuencia del oscilador interno del TX-2B a 128 kHz.
La señal portadora de 27 MHz se genera por el circuito de oscilador formado con el cristal X1, transistor Q1, y la bobina L1. La resistencia R1 polariza al transistor Q1, mientras que R2 proporciona una protección del límite de corriente. La señal de datos codificada de salida en el pin 8 del TX-2B se acopla entonces con la señal portadora a través del condensador C1 .La señal acoplada se muestra a continuación:
La señal portadora de 27 MHz se genera por el circuito de oscilador formado con el cristal X1, transistor Q1, y la bobina L1. La resistencia R1 polariza al transistor Q1, mientras que R2 proporciona una protección del límite de corriente. La señal de datos codificada de salida en el pin 8 del TX-2B se acopla entonces con la señal portadora a través del condensador C1 .La señal acoplada se muestra a continuación:
Esta señal se introduce en la etapa de ganancia AC formado por Q2 y L2 en modo digital (conmutación corte-saturación). Debido a la gran magnitud de la señal de datos de esta etapa de ganancia sólo se activa cuando la línea de datos es nivel alto (1 lógico); entonces, la señal portadora de 27 MHz se amplifica, pero cuando la línea de datos es nivel bajo (0 lógico), la etapa de ganancia Q2 conmuta a "corte". La forma de onda resultante en el colector del transistor Q2 es la señal portadora amplificada como modulación AM digital de pulsos, una cosa parecida a un código Morse:
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| Se puede ver bien la señal modulada para la función "Forward" |
La señal modulada está acoplada en alterna a través de C2 a eliminar cualquier componente continua restante. La red "pi" que hacen L3, C3, y C4, junto con L4, se utiliza para la adaptación de la impedancia con la antena. La adecuada adaptación de impedancia es crítica para la buscar la mejor eficiencia de la antena.
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| placa real de una emisora con TX-2B |
Para el receptor se usa el integrado RX-2B donde la señal demodulada y codificada de 1 KHz entra por el pin 3 y se amplifica y decodifica internamente. Una vez que la función correspondiente se ha determinado a partir de la señal decodificada, el pin de salida se activa para adelante, atrás, derecha, izquierda o turbo:
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| Decodificador RX-2B |
El esquema completo para el circuito receptor que recomienda el fabricante es este:
Este tipo de receptor se conoce como un receptor regenerativo, ya que utiliza retroalimentación positiva para el transistor Q1. El circuito LC sintonizado por L2 y C3 proporciona retroalimentación positiva pero sólo a la frecuencia sintonizada (27 MHz). Así que esto significa que sólo la señal deseada se amplifica por la retroalimentación positiva. Una desventaja de este tipo de receptor es que la bobina L2 debe ser fabricada y enrollada con el fin de sintonizar con precisión el receptor.
La señal de salida del circuito receptor va al pin 14 en el RX-2B. Se filtra para eliminar la señal portadora y se pasa a través de dos inversores internos. A continuación llega a la entrada del pin 3 ya que se ha filtrado y limpiado lo suficiente para que sólo llegue la señal de datos de 1 kHz. Al igual que con el TX-2B, un circuito regulador zener 3V se utiliza para alimentar el RX-2B. La resistencia R osc (pines 4 y 5) establece la frecuencia del oscilador interno de 128 kHz.
Los pines de salida 6, 7, 10, 11, 12 se activan para controlar dos circuitos de puente en H que mandan corriente a los motores de propulsión y de dirección. En cada sentido de la corriente del motor, solo están activados dos transistores de potencia (pares Q7-Q10, Q8-Q9, Q2-Q6 y Q4-Q5) envian corriente de la alimentación Vdd2. La función turbo aumenta la corriente a través del motor de propulsión (a través de par Q3-Q5), puesto que tiene una alimentación Vdd1 de mayor voltaje.
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| placa real de un receptor con RX-2B |
Por último, muchos fabricantes de juguetes de radio de control como Nikko o New Bright, tienen unos circuitos integrados codificadores y decodificadores de fabricación propia (C1069C, C1059C, C1045CA, 8A977bp, KA2310, KA2309, ..) que siguen un esquema parecido aunque la codificación o números de pulsos es distinta y una emisora con el TX-2B no hará funcionar un juguete de esos fabricantes.
Una vez que hemos visto como funcionan estos circuitos integrados, vamos a probar si variamos la resistencia Rosc, podemos manejar dos coches a la vez. La resistencia Rosc controla la frecuencia del oscilador interno y establece el ancho de los pulsos. En la imagen se ve la señal de marcha adelante (Forward) con los 4 pulsos de sincronización y los 10 pulsos de la función adelante:
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| Forward en TX-2B (pin 8) |
Rosc suele estar entre 150 ohm a 300 ohm en los coches que usan TX-2B y RX-2B; la datasheet del fabricante dice que la frecuencia de oscilación puede tener una toleracia de 20% y es normal que Rosc sea distinta en el emisor y el receptor para tener la misma frecuencia debido a ese error. En dos emisoras, he analizado la señal en el pin 8 del TX-2B con diferentes valores de Rosc:
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| TX-2B (pin 8) con Rosc = 276 ohm |
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| TX-2B (pin 8) con Rosc = 240 ohm |
Vemos la diferencia de anchura del pulso o periodo de frecuencia (1,875 ms y 2,78 ms); haciendo la prueba práctica, un mando no puede controlar el coche del otro mando y viceversa. Pero si tenemos el coche encendido y pulsamos al mismo tiempo un botón de cada mando, tampoco se activa la función del coche del mando original o hace una función mal o rara puesto que el decodificador RX-2B recibe a la vez pulsos que se superponen o suman.
En el receptor RX-2B dentro del coche, las señales a cada patilla del integrado son:
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| Señal Forward en el pin 16 del RX-2B |
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| Señal Forward en el pin 15 del RX-2B |
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| Señal Forward en el pin 14 del RX-2B |
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| Señal Forward en el pin 3 del RX-2B |
Cuando se manda una señal con distinta Rosc, el integrado no la decodifica pero si la capta a la entrada:
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| Señal Forward en el pin 14 del RX-2B que no es decodificada |
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| Señal Forward mezclada de dos mandos en el pin 14 del RX-2B |
Quizás, con valores muy distintos de Rosc se pueda manejar con coches a la vez sin que se interfieran pero esto no es seguro hasta que se pruebe.
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