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Caracteristicas Generales
El transmisor de radio control puede dividirse en dos grandes bloques: el primer gran bloque es el que se encarga de generar la señal que codifica los comandos llamado codificador, generador de señal base o modulador y el segundo bloque es el que se encarga de transmitir por radio lo que el codificador le "dice". Conocido como etapa de RF o transmisor de radio.
Codificador o generador de señal base
El codificador tiene la funcion de tomar la informacion que le proveen la posicion de las palancas de control o botones de control y producir una señal codificada.
La interpretacion de los datos se puede hacer de distintas formas, antiguamente en los primeros radio controles no se codificaban los controles; hoy por hoy es necesario controlar varios servos y esto debe ser ocupando una sola frecuencia de transmision para llevar la informacion de 3,4,6 o mas canales al "mismo tiempo"; por eso es necesario codificar la posicion de cada uno de estos servos. El metodo de codificacion debe ser tal que el servo debe imitar la posicion de la palanca de mando lo mas fielmente posible y con un retardo minimo.
La posicion es una variable analogica, esto quiere decir que entre un punto y otro hay infinitos puntos intermedios, entonces el codificador del radio control debe utilizar un metodo para que ademas de llevar la informacion de 6 canales, esta debe ser analogica y enviada en "tiempo real" hasta los servos (imaginense un retardo de tiempo entre que movimos la palanca hasta que "reacciona" el servo) seria catastrofico.
Los metodos de codificacion mas usados son "Pulse Width Modulation" (PWM) que significa Modulacion en el Ancho del Pulso tambien conocido como "Pulse Position Modulation" (PPM) que significa Modulacion por Posicion del Pulso, siendo este el mas usado por la mayoria de los equipos de radio, y es el que se usa en nuestro caso.
En la imagen se puede ver como se mueve un servo estandard cuando varia el ancho del pulso.
Mas info en la seccion de RF
El estandar utilizado en R/C es que el servo tenga la posicion maxima en un extremo cuando el ancho del pulso que recibe es de una duracion de 1ms, el punto medio esta ubicado en 1.5ms y el maximo opuesto esta cuando el pulso tiene una duracion de 2ms. Este pulso debe repetirse en un tiempo de entre 20 a 30 ms sin ser este un valor muy critico. De esta informacion es de donde se hacen los circuitos que sirven de tester para servos y todos los circiutos de e-radiocontrol utilizan este estandard.
El otro metodo de codificacion mas ultimamente utilizado es el conocido como "Pulse Code Modulation" (PCM) el cual soluciona algunos problemas del metodo de modulacion PPM y fue desarrollado por Futaba; la principal caracteristica de este es que utiliza un microcontrolador para generar un codigo en especial similar a una comunicacion de computadoras.
Hay que aclarar que estos metodos de codificacion de los datos sirven para generar la señal base y no son un metodo de modulacion de RF, los cuales siguen siendo AM o FM, es decir que la denominacion correcta de la modulacion deberia ser AM/PPM o FM/PCM (por ejemplo).
Decodificador
El decodificador debe poder entender a la perfeccion la señal que le envia el codificador que luego a su vez como producto final es enviada a los servos en el tiempo y forma que ellos entienden.
En la figura de arriba se observa como al decodificador entra una señal con la informacion de cada canal en serie y a la salida se obtiene cada una por separado o en paralelo para cada servo independientemente. En este grafico se ven que se transmiten 6 canales pero solo se ven la salida de 2 de ellos, (canal 1 y 2)
Señal base de radio control
La señal base de radio control es la señal que nos permitira luego modular una señal de radio frecuencia en la proxima etapa ya sea en FM o AM y los metodos mas conocidos son PPM y PCM, siendo PPM el mas utilizado comercialmente por su relacion precio/producto.
En los proyectos publicados aqui en e-radiocontrol se eligio PPM o PWM para la señal base dada la relativa sencillez electronica con respecto a PCM.
PPM o PCM ??
Anteriormente se dijo que PCM surgio para darle solucion a algunos problemas que se hicieron evidentes ante el uso de PPM. Ambos tienen ventajas y desventajas.
PPM ventajas y desventajas
Esta es una señal base de PPM o PWM
En la figura de mas arriba se puede observar que se transmiten 7 canales y el tiempo de sincronismo todo en una trama de 20ms, respecto a la cantidad maxima de canales que se pueden transmitir en este tipo de señal es de 10 canales para un tiepo total de 30ms, la trama nunca debe ser mayor de 30ms porque luego en la reconstruccion para que la entienda el servo.
La señal de mas arriba tiene unos estados altos con menos duracion que los estados bajos, en cambio la segunda señal (tambien en PPM) tiene los estados altos mas duraderos; es como si una fuera el "negativo" de la otra, y estas dos señales son ambas validas para la transmision de PPM ya que todo depende del receptor que se encarga de decodificar del otro lado. Algunos circuitos utilizan una y otros utilizan la otra, ambos tienen las mismas ventajas y desventajas exepto que la segunda señal consume mas bateria del transmisor debido a que pasa mas tiempo en estado alto que la otra.
Como ventaja se puede nombrar su facil implementacion en electronica, es decir que para lograr una señal de este tipo es muy facil debido a la sencillez de su naturaleza entonces lo convierte en un metodo economico. Otra ventaja es el ancho de banda efectivo en la transmision, dado que con solo 3KHz de separacion y unos buenos filtros se puede lograr que las interferencias se eliminen casi en su totalidad.
Como desventaja podemos decir que es facil de interferir y que se produzcan errores en la interpretacion de los datos cuando la señal se torna un poco mas debil. Los servos pueden dañarse ante pulsos mal interpretados o demasiado largos o demasiado cortos.
Esta es la señal de PCM
Segun tengo entendido este tipo de modulacion fue desarrollado por Futaba para mejorar el problema de las interferencias y la calidad de interpretacion por parte del receptor. La misma consiste en enviar la informacion codificada al receptor.
Hay mas informacion sobre PCM aqui:
Ventajas de PCM
Se obtiene una presicion mayor en la posicion del servo y un movimiento sin interrupciones, incluso si el modelo se encuentra muy alejado. Mantiene al servo en una posicion dirante cortos pulsos de mantenimiento (Hold). Mueve al servo hasta la posicion que se quiere incluso durante una interrupcion momentanea de la señal o incluso durante una falla del transmisor (modo seguro). Transmisiones rapidas si se usa SPCM20 o PCM 1024, señal parecida a PPM.
Los servos no se dañan si los pulsos son demasiado cortos o demasiado largos como puede pasar con PPM.
Desventajas de PCM
Los equipos que utilizan PCM son mas caros que los que usan PPM. Esto es porque generalmente los receptores tambien siempre vienen equipados con circuitos de doble conversion de muy buena calidad. Tambien una desventaja para nombrar es que son un poco mas sencibles a transmisiones cercanas debido a que utilizan un poco mas de ancho de banda en funcion de la informacion.
Se tiene que tener especial cuidado cuando se vuela sobre otro transmisor que este transmitiendo en un canal adyacente, debido a que las diferencias entre protocolos pueden ocurrir graves interferencias eliminando la posibilidad de encontrar una frecuencia libre automaticamente (SCAN-PLL)
Es un poco mas complicado saber exactamente la calidad de la transmision porque se utiliza el modo en espera enviando pequeños paquetes de datos. Tambien los retardos que se producen en las señales de advertencia causan algunos problemas.
Los problemas de control cuando se interrumpe la señal completamente crecen gradualmente sin que el piloto se entere hasta que se produce la caida del modelo.
Consideraciones para un generador de señal base
Una señal base debe tratar de lograr los siguientes objetivos:
Codificar la posicion de un potenciometro en periodos de tiempo.
En una transmision de 30ms (max) controlar varios canales independientes.
Lograr que sea lo mas eficiente en la informacion que lleva.
Enviar una señal de sincronismo para que sea interpretado en el decodificador.
Modular una etapa en RF tanto en AM como FM sin producir señales espureas ni ocupar mucho ancho de banda.
Circuito simple y de bajo costo.
Que sea facil introducirle señales de control preprogramadas.
Etapa de RF o transmisor de radio
En la etapa de RF la señal base es la que entra para ser elevada en frecuencia del orden de los KHz al orden de los MHz, esto se hace para poder ser transmitida hasta el receptor.
Elevar de frecuencia la señal tiene 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.
Es el transmisor de radio el que decide si la señal que recibe 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.
Mas info en la seccion de RF
Transmisor de AM
Esta es una señal de R/C mudulada en amplitud:
El primer grafico (a) nos muestra un detalle de una señal base en PPM, mas especificamente mostrando un canal de los 4 que se transmiten en este caso (b).
En el ultimo grafico se puede apreciar como es la señal transmitida al aire modulada en amplitud, en este caso con un 100% de modulacion, es decir que se comporta como una señal de portadora interrumpida ya que puede ser interptratada como un tren secuencial de presencia y ausencia de RF.
Esta forma de onda (R/C en AM modulando al 100%) es igual que una transmision de CW mas conocida como Radio Telegrafia.
Esta misma forma de onda es la que debemos encontrar luego si vemos despues del amplificador de RF en el receptor de radio control.
Transmisor de FM
Esta es la forma de onda de R/C en FM
La transmision en FM tiene algunas ventajas sobre la transmision en AM, las mismas son:
Los circuitos de salida tienen mayor rendimiento porque no deperdician potencia en armonicos como pasa en AM
En el transmisor los circuitos que generan FM son mas simples
En el receptor es muy simple evitar interferencias, AM es "muy" suseptible al ruido.
La mayoria de los equipos comerciales de R/C desde hace tiempo que eligen FM combinado con PPM o PCM para sus productos.
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