Codificador y Decodificador: TX-2B y RX-2B (parte 1)

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".

 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.

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  este ejemplo de diagrama 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 Rosc (pin 11 y 12) establece la frecuencia del oscilador interno del TX-2B a 128 kHz y suele ser un valor entre 160K a 220K.

Esta resistencia puede ser usaba para que funcionen a la vez dos coches en modo TDMA (acceso múltiple por división de tiempo) aunque se suelen producir interferencias entre ellos.

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:

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.

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:

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.

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.

.... sigue en la Parte 2 .....

Fuentes: http://www.doole.net/project/Design_for_a_Radio_Controlled_Car.html
Datasheet de Silan Semiconductors
http://sejii.blog.fc2.com/blog-entry-223.html