E-Radiocontrol
Circuitos Electronicos de Radio Control








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Transmisor

Despues de aclarar varias veces lo mismo a los correos de los lectores que confunden "equipo transmisor" con "transmisor" creo que es conveniente repasarlo aqui mismo.

Un equipo transmisor es aquel que esta formado por varios circuitos o etapas, como puede ser en aeromodelismo el equipo del piloto, donde se transmiten los movimientos de las palancas de control hacia el equipo receptor que se encuentra en el avion. Uno de estos circuitos que conforma este sistema o equipo transmisor es el generador o modulador de señal base de radiocontrol y el otro es el transmisor propiamente dicho. Es decir, el transmisor es parte del equipo transmisor y es la ultima etapa del proceso de la señal en el equipo transmisor.
Lo mismo se aplica para el equipo receptor. Para mas informacion, vea la documentacion del receptor.

Modulos que componen un equipo transmisor de R/C

Que es un Transmisor?
Un transmisor no es otra cosa que un circuito encargado de enviar de alguna manera la informacion que es aplicada en su entrada a traves de un medio hacia un receptor remoto.  No hace ninguna interpretacion de la señal que tiene en la entrada, solo se encarga de enviarla de manera eficiente a traves del medio para el cual fue diseñado.

Por si en mi burda definicion de mas arriba no queda claro que hace el circuito transmisor en un radiocontrol, lo explicamos en terminos de la electronica del radiocontrol.

En un equipo de radiocontrol el transmisor recibe informacion de una etapa anterior llamada codificador o generador de señal base de r/c, a partir de ahora lo llamaremos simplemente codificador ya que es mas simple :) . Esta señal electronicamente modula la salida de radiofrecuencia que es propia del transmisor. El transmisor consta generalmente de un osculador, unas etapas amplificadoras de señal y por ultimo un filtro.

Esquema simplificado donde no se aclara si es AM o FM

El transmisor de un radiocontrol lo que hace siempre es elevar de frecuencia la señal con el proposito de aprovechar las caracteristicas de las ondas de radio de alta frecuencia (HF) y de muy alta frecuencia (VHF), las cuales se propagan con una muy buena eficiencia y con antenas pequeñas a traves del medio ambiente conocido.  Por esto mismo no varia en nada de un transmisor de radio comun como el de un handy de VHF o el de un telefono inalambrico.

Es el transmisor de radio el que decide si la señal que aparece en su entrada la envia en AM o FM. El diseño del circuito hace que la señal module en frecuencia o en amplitud, sin importar su origen, es decir que no importa si son datos de computadora, voz, señal de R/C, etc etc.

Oscilador

Informacion sobre osciladores esta plagado en internet, hay muchas mejores publicaciones que esta sobre el tema. Solo voy a hacer incapie en los que se usan normalmente en los circuitos de radiocontrol.

Basicamente un oscilador es un circuito que genera altas frecuencias que luego seran utilizadas en las etapas posteriores. No son solo utilizado en los transmisores, sino tambien en los receptores (Ver seccion de receptores); y los mas usados en nuestros circuitos son los que usan un cristal de cuarzo como elemento principal. De ahi que veremos que los equipos comerciales usan un par de cristales, uno para el transmisor y el otro para el receptor.



Estos cristales tienen como caracteristica principal brindar una exelente estabilidad en frecuencia, es decir que si el cristal dice 27.175 MHz seguramente sera esta la frecuencia de oscilacion con un error de alrededor de mucho menos del 1% o 2%.
Esta estabilidad nos permite tener un equipo receptor que solo "escuchara" al transmisor ese y no uno que esta 20KHz mas arriba o mas abajo en la frecuencia.
Algo muy comun entre los radioaficionados es diseñar circuitos que permitan cambiarse de frecuencia con un dial para poder aumentar las posibilidades de hablar con varias estaciones lejanas con un solo transmisor. Bueno en nuestro caso es totalmente lo contrario, nosotros queremos solamente escuchar a nuestro transmisor! ya que cualquier otra señal de R/C es considerada peligrosa por su posible interaccion con nuestro receptor.

Los aeromodelistas no quieren que alguien vaya a meterse en su frecuencia de transmision por eso varios equipos de R/C tienen la posibilidad de cambiar sus cristales y de esta forma no interferir en ese canal a alguien que lo este usando.

Si quieres saber mas sobre cristales de cuarzo no dejes de leer este documento

Los osciladores usados para poder transmitir en el rango de 72MHz son siempre de sobretono, un oscilador de sobretono es un circuito que aprovecha la capacidad del cristal de oscilar en una frecuencia armonica a la fundamenta segun sus caracteristicas de tallado.

Cristal de transmision en 72.010MHz, frecuencia fundamental en 14.402MHz

Los cristales por su diseño generalmente oscilan en su frecuencia fundamental hasta 25MHz, luego de esta frecuencia son usados cristales de menor frecuencia en circuitos osciladores de sobretono para sus armonicos impares, tipicamente el 3º, 5º y 7º armonico. En pocas palabras si tenemos que hacer que un oscilador a cristal nos entregue una frecuencia de 72.100 MHz hay que tener en cuenta que no vamos a encontrar un cristal que oscile naturalmente en esta frecuencia, hay que acompañarlo de un circuito para que lo haga oscilar en una frecuencia armonica o sobretono, por ejemplo; para esta frecuencia necesitamos un cristal de 72.100/5 = 14.42 MHz (fundamental) o tambien podriamos usar uno de 10,3 MHz haciendolo oscilar en su 7º armonico en vez del 5º.

Particularmente me gustan mucho los osciladores de sobretono porque algunos son muy faciles de hacer andar, aquellos que usan un circuito con el cristal en serie con un tanque sintonizado, podemos ajustarlo reemplazando el cristal por un cable y ajustando la bobina del tanque mientras que observamos en un frecuencimetro la salida. Cuando tenemos en el frecuencimetro la frecuencia deseada, conectamos el cristal como corresponde y ya tenemos el oscilador ajustado.

En los circuitos de radiocontrol, es muy comun encontrar osciladores con cristal, pero ya modulados en frecuencia mediante un diodo varactor o varicap, que al estar en paralelo con el cristal, las pequeñas variaciones de frecuencia inducidas por la variacion de la reactancia capacitiva del varicap hacen que se genere una señal modulada en frecuencia o FM. Para el caso de AM lo que se usa es un oscilador permanente y la señal en vez de ir a parar a un diodo varicap es aplicada a la base de un transistor que hace de switch, este transistor hace las veces de llave telegrafica haciendo interrupciones en la emision de la señal generada hacia las siguientes etapas amplificadoras. La forma de onda es una secuencia de estados altos y bajos exactamente iguales a los de una señal radiotelegrafica, por esto mismo es AM, pero un AM modulando de 0 a 100% en tiempos muy cortos. En las siguientes secciones de AM y FM esta mejor explicado.

Por ultimo podrias ver algunos ciruitos osciladores aqui

Amplificador


Un amplificador es un elemento encargado de aumentar la amplitud de la onda idealmente sin modificarla en absoluto, en su entrada tenemos una señal con ciertas caracteristicas electricas y a la salida deberiamos tener una señal con las mismas caracteristicas exepto en su amplitud.

Los amplificadores usados en circuitos de radiocontrol, se encargan de llevar la señal hasta que pueda ser captada alrededor de 1,5Km sin distorsion. Para ello a veces se usan 2 o 3 etapas amplificadoras de RF una vez que la señal fue generada en el oscilador.

Los circuitos amplificadores solo se encargan de elevar la potencia de salida del transmisor como dijimos y solo hasta un nivel apropiado por varias razones.
  1. Un amplificador es la etapa que mas corriente consume, mientras mas potencia queremos a la salida menos tiempo de bateria tendremos, asi que hay que encontrar un punto de equilibrio.
  2. El amplificador debe ser lo mas lineal posible para evitar la generacion de armonicos y provocar interferencias hacia los demas receptores circundantes. Lineal nos referimos a que no debe introducir en absoluto una deformacion en la señal amplificada.
  3. Tiene que tener potencia suficiente como para poder recepcionarlo a 1,5Km, normalmente alrededor de los 750mW
Los circuitos de amplificacion constan de un solo transistor por etapa, normalmente uno pequeño al principio (2SC2009, 2SC2026, 2N2369, 2SC1815, MMPS2369) para elevar la debil señal del oscilador y luego los demas transistores amplificando con mayor nivel en su entrada (2SC1957, 2N4427, 2SC1589, 2N3724, 2SC1675, 2SC1970, 40081, 40290)

Las etapas se acoplan mediante transformador, de esta manera se adaptan bien las impedancias.

Filtros

El filtro es la ultima etapa en el transmisor de radiocontrol donde el objetivo es limpiar la señal de radio de cualquier espurea y de esta manera reducir las posibles interferencias hacia los demas equipos de R/C. Un filtro tipico de radiofrecuencia consiste en una red de bobinas y capacitores.


Filtros Pasa Altos y sus formulas


Filtro Pasa Bajos y sus formulas


Filtros Pasa Bandas y sus formulas


Filtro tipico usado en los transmisores comerciales de r/c

Los filtros como este, son los mas usados por los transmisores, Futaba, Airtronics, etc. Las bobinas son variables ya que siempre es necesario hacerle algunos ajustes y dejarlo lo mas exacto posible. Los valores de los componentes varian entre las diferentes marcas. Para verlos fijate los circuitos comerciales aqui

Ultimas consideraciones

Por ultimo vale aclarar que todas las transmisiones radiales estan legisladas para cada pais y todos los gobiernos tienen asignado un espacio de frecuencias y una potencia maxima de radiacion para cada actividad radial. El radiocontrol no escapa a esta situacion y en algunos paises la ley es diferente a otros.

En cualquier caso, debes tratar de informarte cuales son las frecuencias asignadas en tu pais para esta actividad y las potencias permitidas. El radiocontrol no requiere licenciamiento, pero tampoco puedes hacer un transmisor de 50W porque seria un abuso del espacio radioelectrico y seguramente estara penado por la ley.

Lo mejor para empezar a buscar informacion es en un club o grupo  de aeromodelismo, sutomodelismo, etc, tambien puedes consultar directamente al gobierno.

Aqui en la Argentina el organismo de control es la Comision Nacional de Comunicaciones (CNC).
Para mas informacion, podes entrar a su web desde aqui.

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