Tijekom godina sakupilo se nekoliko uglavnom rashodovanih RC daljinskih upravljača za razne RC igračke, a zajedničko im je da svi rade na nosećoj frekvenciji od 27 MHz. Ovdje ćemo malo proučiti te radio upravljače i vidjeti na kojoj tehnologiji zapravo rade.
RC TX primjer 01
Za početak smo odabrali dimenzijama najveći RC upravljač koji je opremljen i LCD-om. Displej više nije u funkciji no po obrisu segmenata vidi se da isti prikazuje trkaču stazu za automobil. Moguće da je riječ o nekoj jednostavnoj elektroničkoj igrici za automobilske trke ili pak se samo registriraju pritisnute upravljačke kontrole na osnovu čega se na displeju iscrtavaju odgovarajuće animacije i računa pređeni put, brzina i slično.
Ovaj uređaj je očito bio izložen vlazi koja je prilično korodirala metalne dijelove u unutrašnjosti.
Čitava upravljačka elektronika je sadržana u jednom COB integriranom krugu, a sam radio-predajnik na 27 MHz je izveden u tranzistorskoj tehnici.
Iz samog COB čipa bez ikakvih oznaka ne možemo saznati ništa konkretno (vjerojatno je riječ o specijaliziranom mikrokontroleru) no vidi se da je folija sa kontaktima koja povezuje PCB i LCD u većem dijelu odvojena. Odvojeni su vjerojatno i zajednički (COM) pinovi pa LCD ne pokazuje niti jedan segment.
Radio predajnik je kontroliran kristalom na 27, 145 MHz. Jedan tranzistor je ovdje obično oscilator koji se amplitudno modulira upravljačkim pulsnim (digitalnim) signalima iz kontrolera, a drugi radi kao izlazno VF pojačalo.
Osciloskopom smo pronašli izlazni pin COB čipa na kojem se pojavljuje upravljački signal. Snimili smo signale za dva različita upravljačka kanala (dvije različite funkcije).
Kao što se vidi na snimkama, upravljački signali se sastoje iz dva dijela: jedan kraći dio niže frekvencije (četiri impulsa) je startni kod koji se pojavljuje na početku svake sekvence i označava početak novog kodiranog signala. To je pravokutni signal frekvencije 2 kHz sa duty-cycle omjerom 75:25. Sama informacija pak se prenosi nakon startnog koda i sadrži određeni broj impulsa dvostruko više frekvencije 1 kHz sa duty-cycle omjerom 50:50. Različit broj impulsa između dva startna paketa, označava aktivaciju različitih kanala. Ovo je standardni sistem kodiranja kanala kod jednostavnih RC odašiljača.
Noseća frekvencija 27 MHz snimljena na antenskom izlazu predajnika.
Amplitudna modulacija noseće frekvencije 27 MHz snimljena na antenskom izlazu predajnika. Ovdje se zapravo koristi amplitudna modulacija slična nemoduliranoj telegrafiji (CW). U pravilu, kod niske razine digitalnog signala (logička nula) nema odašiljanja noseće frekvencije 27 MHz, on se aktivira samo u trenucima visoke razine digitalnog signala (logička jedinica). Time se maksimalno štedi baterijsko napajanje i postiže se najbolji omjer signal/šum.
Na našem oscilogramu se vidi da se i tijekom logičke nule odašilje noseća frekvencija niže amplitude. Razlog ovome može biti loše podešena razina signala za upravljanje prednaponom baze izlaznog VF tranzistora.
Elektronička shema predajnika 27,145 MHz. Na shemi su naznačene stvarne vrijednosti ugrađenih komponenti koje se djelomično razlikuju od onih ispisanih na tiskanoj pločici. Oznake na tranzistorima nisu čitljive no moguće da radi o 2SC1815 kako je i naznačeno na pločici.
Ovdje smo nacrtali shemu kristalom kontroliranog predajnika za 27,145 MHz kakav je ugrađen u predmetni RC kontroler. Vidimo da se modulacijskim signalom djeluje na prednapon baze tranzistora u izlaznom VF pojačalu. On mora biti tako ugođen da se kod izostanka signala ili kod njegove niske razine tranzistor uopće ne uključuje, odnodno uključuje se samo kod dovoljno visoke razine pravokutnog signala koji predstavlja logičku jedinicu.
RC TX primjer 02
Ovaj RC upravljač je 4-kanalni, a kao dodatak ima LED osvjetljenje glavnih kontrola ispod prozirnih plastičnih prozorčića koje se pali sa uključenjem napajanja. Crvena LED u sredini pak se pali samo onda kad se pritisne neka od kontrola.
Kod ovakvih jeftinih RC upravljača, glavne kontrole koje djeluju kao klizni potenciometri zapravo su samo sklopke. U svakom od krajnjih položaja uključuje se po jedna sklopka za aktivaciju dva različita kanala. Tako svaka ta klizna kontrola zapravo “troši” dva kanala.
Dodatne dvije pločice su samo LED osvjetljenje upravljačkih kontrola.
Oscilator na 27 MHz je ovdje RC tipa i izveden je u SMD tehnici sa dva tranzistora.
Ovdje se koristi integrirani krug specijalno dizajniran za RC upravljače oznake TX-2G. Čip podržava pet kanala, pa 2×2 kanala obično otpadaju na glavne kontrole (naprijed-natrag, lijevo-desno, gore-dolje i slično), a preostali peti kanal se može iskoristiti za neku dodatnu funkciju ovisno o samoj igrački. Također, za prijem i dekodiranje signala razvijen je kompatibilni integrirani krug RX-2G. Ova dva čipa naći ćemo u većini jeftinijih igračaka na RC upravljanje.
Evo kako izgleda kompletna elektronika 5-kanalnog RC upravljača u SMD tehnici.
Kod od 10 impulsa odgovara funkciji (kanalu) – FORWARD (naprijed).
Kod od 40 impulsa odgovara funkciji (kanalu) – BACKWARD (nazad).
Snimci na osciloskopu pokazuju da su upravljački signali kodirani jednako kao i kod prethodno opisanog upravljača. Iako čip TX-2G podržava 5 zasebnih kanala, također su moguće i kombinacije pojedina dva kanala čime se zapravo dobiva 10 različitih kontrola.
Izvod iz tehničke dokumentacije za čipove TX-2B/RX-2B. Tablica prikazuje koliki broj impulsa kodira pojedini kanal, odnosno kombinaciju dva kanala.
Snimak RF signala pak pokazuje da se ovdje radi o signalu sličnom nemoduliranoj telegrafiji, odnodno modulacija je bolje podešena nego kod prethodno opisanog RC upravljača. Izlazno VF tranzistorsko pojačalo je ovdje podešeno tako da emitira samo kad je modulacijski puls pozitivan (logička 1), a kad je puls negativan (logička 0) tranzistor je zatvoren i ne emitira ništa.
Evo i sheme ovog RC upravljača. Kod čipa TX-2 iskorištena su samo četiri kanala. Prvi tranzistor je RC oscilator na 27 MHz gdje se frekvencija može fino ugoditi promjenjivim induktivitetom u titrajnom krugu oscilatora. Drugi tranzistor je VF pojačalo koje se otvara i radi samo u trenucima kada je na bazi tranzistora signal visoke razine (logička jedinica).
RC TX primjer 03
Ovaj mali RC upravljač se također bazira na čipu TX-2 serije i opet su iskorištena samo četiri kanala. Oscilator takta ovog čipa tipično radi na frekvenciji cca 128 kHz i može se u određenim granicama podesiti otpornikom na pinovima 11 i 12. Tipične vrijednosti tog otpornika su 160-250 kΩ.
U idealnom slučaju frekvencija takta bi trebala biti 128 kHz što odgovara periodi od 7,81 µs. Ukoliko se ta frekvencija podijeli sa 64 dobivamo 2 kHz ili 500 µs. Toliko traje jedna poluperioda frekvencije koda, što znači da je cijela perioda trajanja 1 ms što odgovara frekvenciji 1 kHz. To je osnovna frekvencija kodnih impulsa sa duty-cycle odnosom 50:50. Stop impuls traje dvostruko duže i duty-cycle odnos mu je 75:25.
U našem slučaju ugrađen je otpornik od 200 kΩ te smo izmjerili frekvenciju takta od cca 125 kHz. Čini se da sama frekvencija takta ovdje nije kritična jer koder i dekoder zapravo broje impulse, a ne mjere vrijeme njihovog trajanja. Širina impulsa mora biti samo u određenim granicama za njihovo ispravno prepoznavanje.
Ovdje smo snimili frekvenciju takta čipa TX-2 od 125 kHz (žuto) i generirane kodne impulse (crveno). Vidimo da jedan impuls informacije koda traje točno 64 periode frekvencije takta, a jednako toliko traje i pauza između impulsa (drugi dio periode). Sartni impuls je dvostruko duljeg trajanja.
Snimka startnih impulsa frekvencije 2 kHz (periode 2 ms) sa duty-cycle omjerom 75:25. U našem slučaju frekvencija takta je nešto niža (125 kHz) pa je trajanje startnih impulsa nešto duže 2,04 ms).
Snimka informacijskih impulsa frekvencije 1 kHz (periode 1 ms) sa duty-cycle omjerom 50:50. U našem slučaju frekvencija takta je nešto niža (125 kHz) pa je trajanje informacijskih impulsa nešto duže 1,02 ms).
Usporedni prikaz modulacijskih impulsa i izlaznog VF signala.
Elektronička shema je vrlo slična prethodno opisanom RC upravljaču, no ovdje je napajanje 3 V umjesto 9 V tako da otpada otpornik za napajanje čipa TX-2 kojemu je nominalni napon napajanja u rasponu 1,5 – 5 V. Također se uštedjelo na jednom filtarskom kondenzatoru za napajanje ali i na naponskoj sklopki. Naime, ovaj RC upravljač nema sklopku za uključenje/isključenje napajanja.
Integrirani krug TX-2 troši svega10 µA struje na čekanju (stand-by) što je zanemarivo za dvije AA baterije kojim se napaja. Što se tiče VF oscilatora (predajnika) ovdje su oba tranzistora zatvorena kada nema visoke razine signala na bazi prvog tranzistora tako da ni taj krug praktički ne troši struju. Ovdje je samo važno osigurati da se krug predajnika neželjeno ne aktivira na nekim slabim signalima (šumovi, smetnje, vanjska EM polja) pa je za uvođenje modulacijskog napona ugrađen otpornik relativno velike vrijednosti (91 kΩ).
RC TX primjer 04
Na prvi pogled se činilo da je i ovo 4-kanalni RC upravljač kojem je potrgana jedna dvokanalna sklopka. No sada vidimo da je ovo zapravo najjednostavniji tip jednokanalnog RC upravljača na 27 MHz zamaskiranog u neko univerzalno kućište (jedna upravljačka ručkica je vjerojatno tvornički uklonjena).
Elektronički je to klasičan tranzistorski kristalni oscilator na 27,145 MHz gdje se VF signal izdvaja induktivno preko transformatora, a zatim se filtrira preko antenskog Pi-filtra. Kristal je vjerojatno overtonski gdje se viši harmonik na 27,145 MHz izdvaja titrajnim krugom u kolektroskom krugu tranzistora.
Ovaj RC upravljač ne šalje nikakve kodirane signale nego prijemnik jednostavno reagira na samo prisutvo nosioca 27,145 MHz iznad određene amplitude. Sve ovo bez problema funkcionira u sobnim uvjetima gdje nema drugih jačih radio signala na toj frekvenciji. Frekvencija od 27,145 je namjerno izabrana da se nalazi između dva CB kanala komercijalnih radio postaja (15. kanal na 27,135 MHz i 16. kanal na 27,155 MHz) kako tu ne bi došlo do neželjenih aktivacija prijemnika RC igračke.
Snimak VF nosioca 27,135 MHz na antenskom izlazu iz RC upravljača. Signal je stabilne amplitude i frekvencije.
RC TX primjer 05
Ovaj mali RC upravljač također je jednokanalni. Međutim, konstrukcija je nešto složenija od prethodnog primjera i uključuje tri tranzistora.
Nakon što smo nacrtali elektroničku shemu jasno se uočavaju dva sklopa: jedan je kristalni oscilator sa PNP tranzistorom A733, a drugi je astabilni multivibrator sa NPN tranzistorima C945. Ovaj multivibrator radi na frekvenciji cca 1,5 kHz i u tom ritmu vrši prekidanje i uključivanje rada kristalnog oscilatora. Tako iz antene ne dobivamo kontinuirani VF nosioc, nego isprekidano emitiranje nosioca 27 MHz u ritmu frekvencije 1,5 kHz.
Ovdje vidimo pravokutni signal frekvencije 1,5 kHz iz astabilnog multivibratora (žuto), te signal na kolektoru oscilatorskog tranzistora (crveno). Treba uočiti da se VF signal emitira, odnosno da je sadržan samo za vrijeme donjih poluperioda.
Ako povećamo te široke donje poluperiode vidimo da je u njima sadržan VF signal frekvencije samo cca 9 MHz. To je iz razloga što je ugrađeni kristal overtonski, odnosno temeljna frekvencija mu je 9 MHz, a podešenim izlaznim titrajnim krugom se izdvaja treći overton na 27 mHz.
Ovo je snimak signala na antenskom izlazu. Vidimo kako je sada VF komponenta signala frekvencije 27 MHz.
Jasno je da ovaj naš predajnik odašilje dvije frekvencije, jednu na 1,5 kHz i drugu na 27 MHz što onda uključuje i sve harmonike tih frekvencija. Međutim, ovo je odašiljač vrlo male snage i zahvaljujući izlaznom filtru praktično se izračuje samo signal frekvencije 27 MHz.
Ovdje je snimljen RF signal koji odašilje naš RC upravljač te se lijepo vidi da su svi harmonici izvan 27 MHz vrlo niskih, praktično zanemarivih razina na -80 dBm, odnosno 40 dBm ispod razine osnovnog signala. Marker 2 označava osnovnu frekvenciju overtonskog kristala na 9 MHz, a markeri 3 i 4 označavaju drugi i treći viši harmonik signala od 27 MHz.
Šteta što nemamo prijemnik koji ide uz ovaj predajnik. Isprekidano odašiljanje VF nosioca frekvencijom 1,5 kHz je moguće kodiranje upravljačkog kanala tako da prijemnik reagira samo na takav signal.
RC TX primjer 06
Ovaj RC upravljač ima četiri kanala, nema sklopke za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je kristalni oscilator na 27,145 MHz, a za kodiranje se koristi integrirani krug oznake PT8A977BWE (Pericom).
Integrirani krugovi PT8A977B (enkoder) i PT8A978B (dekoder) su vrlo slični integriranim krugovima TX-2/RX-2 koje smo do sada susretali kod RC TX primjer 02 i RC TX primjer 03. Imaju isti raspored pinova i gotovo jednake električne karakteristike i internu shemu. Tvornički podaci za PT8A977B su nešto detaljniji pa sada znamo da oscilator može raditi u rasponu 102-154 kHz (tipično 128 kHz) uz moguće fluktuacije do 15 kHz. Već smo rekli da stabilnost frekvencije oscilatora takta ovdje nije kritična jer enkoder i dekoder rade na principu brojanja impulsa, a ne mjerenja njihove duljine trajanja.
Moguće da je kod čipa PT8A977B dodatno reducirana potrošnja struje tako da ona u stand-by modu iznosi svega 5 µA, a maksimalna struja koju može dati čip na svom izlazu je 20 mA. Vrlo mala potrošnja na čekanju (stand-by) je iz razloga što čip automatski isključuje sve krugove osim naravno wake-up kruga ukoliko nije pritisnuta niti jedna kanalna sklopka.
Međutim, za razliku od sheme koju smo imali u RC TX primjer 03 ovdje ne možemo pravokutnim kodnim signalom automatski isključivati i uključivati kristalni oscilator predajnika jer se modulacija vrši tek iza njega. Stoga je ugradnja baterijske sklopke svakako potrebna bez obzira na vrlo malu potrošnju samog čipa jer bi oscilator bio neprekidno u radu.
Pa ipak, ovdje je napravljen jedan mali trik koji ipak isključuje potrebu za posebnom baterijskom sklopkom. Kao što se vidi na shemi, elektronički krug je napravljen tako da se negativni pol napajanja (masa) dovodi na sklopovlje samo onda kada se ta masa dovodi i na neku od kanalnih sklopki. Tako se pritiskom neke kanalne sklopke minus pol (masa) preko otpornika dovodi na kanalni pin, a preko diode na ostatak sklopovlja. Dioda na svakom kanalu također sprječava spoj mase na ostale kanalne pinove koji u tom trenutku nisu pritisnuti.
S jedne strane moguće je da je ugradnja četiri diode i četiri otpornika jeftinija od ugradnje posebne baterijske sklopke, no najveća korist od ovakvog rješenja je zapravo ta što se ne može dogoditi da RC upravljač ostane stalno uključen, odnosno da se zaboravi isključiti baterijska sklopka što bi brzo istrošilo bateriju.
Signal za kodiranje i izlazni VF signal isti su kao i kod RC upravljača sa čipom TX-2 serije.
RC TX primjer 07
Ova dva modela su vrlo slična, uočavaju se neke male razlike u dizajnu kućišta, no male razlike su prisutne i u dizajnu tiskane pločice i upotrijebljenim elementima. Oba modela podržavaju četiri kanala, nemaju sklopke za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je RC oscilator 27 MHz, a za kodiranje se koriste integrirani krugovi serije TX-2. U jedan uređaj je ugrađena inačica čipa TX-2B (TXM) u DIP-14 kućištu, a u drugi inačica čipa TX-2E (TXM) u DIP-10 kućištu.
Kod inačice čipa TX-2B u DIP-14 kućištu neki pinovi nisu nužni za praktičnu upotrebu.
- pin 2 – izlazni testni signal
- pin 7 – izlazni kodirani signal sa moduliranim VF signalom
- pin 10 – daje logičku jedinicu svaki put kada se aktivira neki kanal (spajanje kontrolne LED)
- pin 13 – izlazni testni signal
Za inačicu u DIP-10 kućištu pak nismo našli nikakve tvorničke podatke, no testom smo utvrdili da nedostaju pinovi 2, 7, 13 i 6. Pin 6 je peti kanal (TURBO) koji se često ne koristi za male RC igračke pa je kod ove inačice čipa izostavljen. Time je TX-2E u DIP-10 kućištu zapravo 4-kanalni enkoder sa izostavljenim nepotrebnim pinovima. Pin 7 koji u našem slučaju nije iskorišten odgovara pinu 10 na DIP-14 kućištu (PC).
Shema RC daljinskog upravljača sa čipom TX-2B u DIP-14 kućištu. Shema je jednaka već opisanima RC TX primjer 02 i RC TX primjer 03 s tom razlikom što su upotrijebljeni drugi tipovi tranzistora pa ase razlikuju i vrijednosti pojedinih elemenata. Također, ovdje izostavljena LED indikacija rada predajnika (aktivacije kanala) sa pina10 integriranog kruga.
Shema RC daljinskog upravljača sa čipom TX-2E u DIP-10 kućištu. Ovdje uočavamo jednu malu modifikaciju elektroničke sheme. Naime, kod spomenutih prethodnih primjera predajnika sa LC oscilatorom, pravokutnim signalom se djeluje samo na bazu prvog oscilatorskog tranzistora. Ovdje pak se paralelno djeluje na prednapon baza oba tranzistora, oscilatorskog i pojačala. Time je poboljšano okidanje (keying) kompletnog VF kruga.
Snimak izlaznog kodnog signala sa nosećom frekvencijom (pin-7) i čistog pravokutnog izlaznog kodnog signala (pin-8).
Modulacija kodnog signala na pinu-7 vrši se pravokutnim VF signalom na 57 kHz.
Snimak testnih signala na pinu-2 i pinu-13. Ovo su različiti oblici kodnog signala, u jednom slučaju da visokim DC offsetom (žuto) i u drugom slučaju sa VF nosiocem (crveno).
U prijašnjim snimcima izlaznog VF signala osciloskopom sa visokom ulaznom impedancijom uočljive su EM smetnje uglavnom mrežne frekvencije 50 Hz koje prilično izobličavaju oblik signala. Stoga smo ovdje napravili snimak antenskog signala na opterećenju niske impedancije (50 Ω). Ovdje su slabi signali induciranih smetnji prigušeni te vidimo čist oblik okidanog VF nosioca na 27 MHz u ritmu kodnog pravokutnog signala.
RC TX primjer 08
Ovaj model podržavaju četiri kanala, ima sklopku za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je kristalni oscilator 27,145 MHz, a za kodiranje se koristi COB čip bez oznaka.
Osim COB čipa na pločici su još tri tranzistora. Dva su standardno u krugu kristalnog oscilatora i izlaznog VF pojačala, a jedan tranzistor sa još nekoliko elemenata tvori pomoćne vanjske krugove za COB čip. Kristalni predajnik sa dva tranzistora ima vrlo sličnu elektroničku shemu kao što smo vidjeli u RC TX primjer 01 i RC TX primjer 06.
Razlika je u tome što ovdje izlazni antenski filtar 27 MHz nema podešavajuću već fiksnu zavojnicu, te se vrši paralelno okidanje oba tranzistora kao što smo vidjeli u RC TX primjer 07. Međutim, ovdje je okidanje (keying) tranzistora stavljeno na još malo višu razinu. COB čip naime generira poseban kodni signal za okidanje oscilatorskog tranzistora i poseban sinkronizirani pravokutni signal za okidanje izlaznog tranzistora.
Ovaj signal za okidanje izlaznog tranzistora je vrlo vjerojatno onaj isti signal kojeg imamo na čipu TX-2 na pinu 10. Na tom pinu se pojavi visoka razina napona svaki put kada se pritisne neka kanalna tipka. Taj signal se onda može koristiti za LED indikaciju aktiviranog kanala ili pak kao u ovom slučaju za upravljanje naponom izlaznog tranzistora čime se poboljšava keying.
Paketni kodnih impulsa kojima se okida oscilatorski tranzistor (žuto) i pravokutni impulsi kojima se okida izlazni tranzistor (crveno).
Vidimo da se izlazni tranzistor otvara cca 5 ms prije nego krene paket sa kodnim impulsima i drži se otvorenim sve dok ne završi zadnji impuls u paketu kodnih impulsa. Razmak između dva paketa je 50 ms, odnosno ako se stalno drži pritisnuta neka kontrola ona se automatski ponavlja svakih 50 ms.
Na slijedeća četiri oscilograma snimili smo izgled kodnog signala za svaki od četiri kanala (žuto) i izlazni antenski VF signal (crveno).
Možemo primijetiti da na početku svakog paketa postoje “start” impulsi (tri kratka impulsa), dok je kodirana informacija sadržana osam impulsa smještenih između dva široka impulsa. Od tih osam impulsa, ovisno o aktivnom kanalu, jedan impuls će biti širok, a svi ostali uski. Tako se za naša četiri kanala široki impulsi nalaze na petom, šestom, sedmom ili osmom mjestu.
Kodiranje je dakle ovdje posve različito od čipova TX-2 ili PT8A977B i ugrađeni COB čip omogućuje nešto bolju kontrolu keyinga VF predajnika sa kristalnim oscilatorom.
Praktična realizacija moderne elektronike sve više podrazumijeva SMD elektroničke komponente manje od kvadratnog milimetra te najmanje moguće dimenzije tiskanih pločica. Međutim, takva minijaturizacija vrlo često nije uvjetovana što manjim konačnim dimenzijama gotovog uređaja, nego se ista forsira zbog uštede na materijalu i cijeni komponenti kao i zbog što brže i jeftinije automatizirane strojne (robotske) izrade elektroničkih pločica.
Ovakva pretjerana minijaturizacija jako otežava kasnije testiranje i servisiranje elektroničkih pločica. Bez dobrog mikroskopa ovdje ne bi mogli napraviti obrnuti inženjering i nacrtati elektroničke sheme ovih sklopova. Naravno, oznake vrijednosti na SMD komponentama često izostaju, posebice na kondenzatorima, tako da bi za to bilo potrebno odlemiti i izmjeriti svaku komponentu posebno. Nama je ovdje cilj samo shvatiti princip rada pojedinog sklopa, tako da utvrđivanje vrijednosti svake komponente sigurno nećemo raditi.
Što se tiče same sheme zanimljivo je primijetiti kako su za filtriranje VF smetnji iz linije napajanja (decoupling / bypass) vezana po dva SMD kondenzatora u seriju što do sada još nisam vidio u praksi. Vrlo vjerojatno su upotrijebljeni minijaturni kondenzatori za napone do 5 V pa je bilo potrebno spojiti dva u seriju da mogu izdržati 9 V baterijskog napajanja. Netko je moguće izračunao da je jeftinije ugraditi dva manja kondenzatora nego jedan veći, moguće zbog same cijene komponenti no jednako tako moguće i zato jer stroj za montažu komponenti brže i bolje radi sa što više komponenti istih dimenzija (jednake fizičke dimenzije otpornik i kondenzatora).
Ipak, postoji mogućnost da dva kondenzatora spojena u seriju efikasnije uklanjanju EMI i slične VF smetnje iz zajedničke linije napajanja, no za to nisam nigdje našao potvrdu. Kada se koristi više kondenzatora za decoupling / bypass oni su obično spojeni paralelno te mogu biti istih ili različitih vrijednosti kako bi se postigla željena impedancija na pojedinoj frekvenciji ili frekvencijama. Na serijski spoj kondenzatora pak sam do sada nailazio samo u kapacitivnim djeliteljima napona i visokonaponskim filtarskim krugovima gdje se ukupni napon razdjeljuje na više kondenzatora u serijskom spoju. Iako se serijskim spojem kondenzatora ukupni kapacitet smanjuje (ne može biti veći od kapaciteta najmanjeg kondenzatora u serijskom spoju), ovo je ipak često praktično isplativo jer cijena kondenzatora više raste što im je veći napon nego što im je veći kapacitet.
RC TX primjer 09
Ispod naljepnice ROHS (EU direktiva o ograničenju uporabe određenih opasnih tvari u električnoj i elektroničkoj opremi) je oznaka još jedne inačice čipa TX-2B.
Ovaj model podržava četiri kanala, ima sklopku za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je kristalni oscilator 27,145 MHz, a za kodiranje se koristi opet dobro poznati čip TX-2B.
Elektronička shema je najsličnija onoj kod RC TX primjer 06 te se i ovdje keying ostvaruje prednaponom baze samo izlaznog tranzistora. Razlika je u tome što je kod ovog modela pojednostavljena shema izlaznog antenskog filtra i nema podešavajućih zavojnica. Također, ovdje se koristi zasebna sklopka za uključenje baterijskog napajanja pa izostaju diode na izlaznim kanalima, no umjesto njih su ugrađeni kondenzatori.
Ovdje prvi put vidimo kondenzatore spojene paralelno kanalnim sklopkama. Moguće da se isti koriste kako bi se smanjio efekt višestrukih spojeva kod aktivacije tipkala (debounce). Naime, ukoliko su kontakti tipkala loši onda se prilikom pritiska istih može dogoditi “podrhtavanje” istih, tako da se ne ostvari jedan stabilan spoj nego spoj sa jednim ili više kratkotrajnih prekida. Zanimljivo je da je kondenzator ugrađen i na neiskorišteni 5. kanal (pin-6). Moguće je da ova inačica čipa TX-2B traži vanjske kondenzatore na pinovima za kanalne sklopke.
S obzirom da je ovdje maksimalno pojednostavljen izlazni antenski LC filtar snimili smo izlazni signal na analizatoru spektra. Kao što se vidi, predajnik ne zrači nikakve harmonike.
Zahvaljujući kvarcnom oscilatoru signal je vrlo točne frekvencije (27,145 MHz) i širine nešto više od 25 kHz.
Keying signal na antenskom izlazu je stabilne amplitude kao i kod svih do sada opisanih RC daljinskih upravljača bez obzira na konstrukciju.
RC TX primjer 10
Ovo je jednokanalni model sličan kao RC TX primjer 06. Tako i ovdje, bez obzira što se koristi samo jedan kanal, VF signal 27 MHz ipak nije kontinuiran nego je također okidan (keying) posebnim oscilatorom frekvencije cca 770 Hz.
Ovdje je shema nešto jednostavnija nego u RC TX primjeru 06 i uključuje samo jedan tranzistor u krugu oscilatora za okidanje.
Na ovom snimku se vide okidni impulsi iz relaksacijskog oscilatora frekvencije cca 770 kHz sa PNP tranzistorom A733 (žuto) i izlazni VF signal frekvencije 27,145 MHz koji se pojavljuje u intervalima kako je okidan (crveno).
Trapezasti oblik izlaznog VF signala kakav se vidi na snimku je posljedica samog mjerenja, odnosno spajanja osciloskopske sonde sa njenom internom impedancijom i kapacitetom na oscilatorski krug.
Kada se oscilatorski krug ne opterećuje mjernom sondom izlaz iz predajnika je i ovdje konstantne amplitude.
RC TX primjer 11
Ovaj RC daljinski upravljač podržava 3 x 4 kanala, nema sklopku za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je kristalni oscilator 27,145 MHz, a za kodiranje se koristi namjenski mikrokontroler u COB izvedbi.
Shema samog predajnika sa dva tranzistora je slična kao i kod RC TX primjera 6, 8 i 9. Okidanje (keying) se vrši na bazi izlaznog tranzistora (VF pojačalo).
Ovdje ponovno vidimo serijski spoj dva kondenzatora od 22 nF za decoupling / bypass, a gotovo sigurno to ovdje nije napravljeno jer kondenzatori pojedinačno ne bi mogli izdržati baterijski napon od 9 V. Čini se da se ovakvim serijskim spojem moguće bolje potiskuju (kratko spajaju) VF smetnje određene frekvencije iz zajedničke linije napajanja, no do sada smo uvijek susretali samo paralelne spojeve kondenzatora za tu namjenu.
Sklop za automatsko uključenje napona napajanja sa pritiskom neke od kanalnih tipki ovdje je izveden sa PNP tranzistorom A733. On je serijski spojen u liniju napajanja te radi kao tranzistorska sklopka. Pritiskom na neku kanalnu tipku baza tranzistora dobiva spoj na masu (minus pol) čime se zatvara krug za prednapon baze kojim se otvara tranzistor. Elektrolitski kondenzator zadržava taj prednapon i neko vrijeme nakon što se kanalna tipka otpusti kako bi se prenio čitav upravljački kod koji je trajanja oko 6 ms. Diode sprječavaju spajanje na masu i time aktivaciju ostala tri kanala kada je pritisnut jedan određeni kanal.
Čip u COB izvedbi je vrlo vjerojatno namjenski mikrokontroler koji radi sa vanjskim kristalom na taktu od 1 MHz.
Čip generira kodni signal duljine 42 bita, od čega je prvih 16 bita jednako za sve kanale. Ovdje smo snimili izgled kodnog signala za svaki od 3 x 4 kanala, no mikrokontroler se sasvim sigurno može programirati i za bilo koje druge kodove. Time je primjena ovog RC daljinskog upravljača pogodna za primjerice trke modelima automobila jer je moguće selektirati zasebne kodove za svaki pojedinačni model.
RC TX primjer 12
Ovaj RC daljinski upravljač podržava 4 kanala, nema sklopku za uključenje/isključenje baterijskog napajanja, ugrađen je kristalni oscilator 27,145 MHz, a za kodiranje se koristi integrirani krug PT 8A977P. Ovaj čip smo već imali kod RC TX primjera 6 s time što je tamo bio u SMD izvedbi.
Općenito gledano, čitava elektronička shema je vrlo slična onoj u RC TX primjera 6 ali se uočavaju i dvije male modifikacije. Prva se odnosi na prednapon baze za okidanje izlaznog tranzistora pravokutnim kodnim signalom gdje je prednaponski krug ovdje izveden pomoću djelitelja napona kojeg čini otpornik od 33 kΩ vezan prema masi i pozitivna razina napona u obliku kodnog pravokutnog signala generirana iz čipa PT 8A977P. Ovdje prvi put vidimo da je upotrijebljen djelitelj napona za prednapon baze tranzistora.
Druga modifikacija se odnosi na način spajanja kanalnih sklopki. Ovdje se ne koriste jednostavna jednopolna tipkala za uključenje svakog kanala nego nešto složenije klizne sklopke sa srednjim položajem kako smo i nacrtali na shemi. Takvim sklopkama je moguće razdvojiti parove kanala, tako da se korištenjem jednog para kanala isključuje mogućnost uključenja drugog para kanala. Ovo se koristi za kontrolu nekih specifičnih igrački gdje bi istovremena upotreba sva četiri kanala (odnosno kombinacije parova kanala) mogla dovesti do nekih oštećenja ili je igračka jednostavno zamišljena da se sve kontrole ne mogu koristiti istovremeno.
Kad je gornja sklopka u središnjem (neutralnom) položaju, masa je proslijeđena samo na donju sklopku te radi samo donja sklopka. Kad se gornja sklopka pomakne u neki aktivni položaj, automatski se isključuje masa za donju sklopku, tako da sada radi samo gornja sklopka. U našem slučaju su ugrađene dioda D5 i D6 preko kojih je masa stalno premoštena također i na donju sklopku tako da ovdje rade sve kombinacije kanala (vidi RC TX primjer 2). Ukoliko se te dvije diode uklone, onda istovremeno može raditi samo jedan par kontrola. Očito je ovo univerzalna pločica za više modela igračaka tako da se lako može setirati željena kombinacija ovisno o potrebama.
Preko dioda D1-D4 uključuje se masa napajanja svih sklopova, tako da se aktivacijom bilo kojeg kanala automatski aktivira i napajanje sklopova. Diode također sprječavaju istovremeno zatvaranje mase na neaktivirane kanale.
Izgled kodova i antenskog signala je isti kao i kod svih drugih primjera sa čipovima serije PT 8A977P ili TX-2.
RC TX primjer 13
Ovaj RC daljinski upravljač se bazira na kristalnom oscilatoru i integriranom krugu TX-2S što je inačica TX-2 čipa u SOP-8 kućištu. Upravljač ima sklopke za pet kanala, no peti kanal je zapravo kombinacija dva kanala.
Do sada smo susretali TX-2 čipove u DIP/SOP 14 i 10 kućištima, a ovdje je broj pinova dodatno reduciran na samo osam. To je izvedeno tako što sada na jednom pinu imamo dva kanala, a razliku između njih definira vanjski otpornik. Tako, ukoliko se pin spoji izravno na masu prepoznaje se jedan kanal, a ako se isti na masu spoji preko otpornika (47 kΩ) onda se prepoznaje drugi kanal. U našem slučaju otpornik ima vrijednost 47 kΩ, no prema nekim podacima vrijednost tog otpornika može biti u rasponu 56 – 82 kΩ s time da je preporučena niža vrijednost od 56 kΩ. Čini se da vrijednost ovog otpornika nije kritična i kreće se oko 50 kΩ. Također, otpornik za određivanje frekvencije internog oscilatora takta ovdje ne koristi dva zasebna pina nego je jedan pin zajednički za pinom napajanja.
Peti kanal (pin-4) ovdje nije u upotrebi, no postoji mogućnost istovremene aktivacije dva kanala preko dvostruke diode BAT54A. Ovo je naravno prilagođeno samom uređaju koji se kontrolira.
Okidanje se vrši na oba tranzistora. Na bazu oscilatorskog tranzistora se dovodi kodni pravokutni signal, a na bazu izlaznog tranzistora dolazi pravokutni signal kojem visoka razina traje sve vrijeme dok traje generiranje koda. Time se osigurava da izlazni tranzistor bude otvoren samo za vrijeme slanja kanalnog koda. Ovu mogućnost smo do sada vidjeli iskorištenu samo u RC TX primjeru 8. Međutim, tamo se ne koristi čip serije TX-2 već specijalni čip u COB izvedbi. Razlika je u tome što TX-2 generira kodove slijedno bez vremenskog razmaka, odnosno čim završi posljednji bit jedne kodne informacije odmah slijedi prvi bit nove (ili iste) kodne informacije. Tako je pin-10 na seriji TX-2 stalno na visokoj razini sve vrijeme dok je pritisnuta bilo koja kanalna tipka. Kod COB čipa u RC TX primjeru 8 pojedinačni kodovi se šalju u paketima sa vremenskim odmakom.
Kod svih drugih RC upravljača koje smo do sada vidjeli ovaj pin se koristi za indikacijsku LED ili se uopće ne koristi. Na snimkama izlaznih antenskih signala nismo uočili neke velike razlike između predajnika sa ovakvim dvostrukim okidanjem i onih koji se okidaju samo kodnim signalom.
Slijedno slanje kodova bez vremenskog odmaka kod čipova serije TX-2 (žuto) i visoka naponska razina na pinu-10 koja traje sve vrijeme u kojem se generira kod (crveno).
Izlazni VF signal je čist bez obzira što se koristi vrlo jednostavan izlazni filtar i praktično je isti kao i svih drugih RC upravljača sa kristalnim oscilatorima.
RC TX primjer 14
Ovdje imamo tri međusobno slična RC daljinska upravljača koja podržavaju dva kanala. Svi se baziraju na tri tranzistora pa pretpostavljamo da imaju i slične elektroničke sheme.
Elektroničke pločice se razlikuju u tehnologiji izrade pa tako u prvom primjeru imamo kombinaciju SMD i klasičnih komponenti, drugi primjer je pretežno SMD tehnika, a treći primjer je čista klasična izvedba sa standardnim komponentama. Bez obzira na tehnologiju izrade sve tri pločice su sličnih dimenzija tako da upotreba SMD komponenti zapravo ima prednost samo u jeftinijem procesu proizvodnje.
Kod sva tri primjera blok shema je ista. Slično kao u RC TX primjeru 05 koristi se relaksacijski NF oscilator (astabilni multivibrator) sa dva NPN tranzistora. Isti upravlja naponom na emiteru NPN tranzistora u VF oscilatoru. Kad je napon nula (masa) tranzistor VF oscilatora radi, a kadje napon visoke razine oscilatorski tranzistor je zatvoren. Frekvencijom rada astabilnog multivibratora je dakle određen ritam okidanja VF tranziostora i time ritam odašiljanja VF nosioca na 27 MHz. Za svaki kanal koristi se različita frekvencija rada astabila.
S obzirom da RC upravljač nema posebnu baterijsku sklopku za uključenje i isključenje napajanja, ono se uključuje istovremeno sa pritiskom na neku kanalnu tipku. Pritiskom na tipku dovodi se pozitivni napon napajanja na kolektore tranzistora u krugu astabila te on proradi. Iako je napon stalno (izravno ili preko otpornika) doveden na baze tranzistora u krugu astabila te bazu i kolektor VF tranzistora, tu je potrošnja struje odnosno curenje struje vrlo malo jer su kolektori u astabilu i emiter u VF oscilatoru bez napajanja. Ipak, na slikama tiskanih pločica vidimo da se kao kanalne sklopke koriste dvostruka mini tipkala pa se jedan segment svakog tipkala mogao iskoristiti za potpuno uključenje i isključenje napajanja.
Ovdje smo snimili signal iz astabilnog multivibratora (žuto) i izlazni VF signal za svaki od dva kanala. Vidimo da jedan kanal radi na frekvenciji okidanja od 286 Hz, a drugi na frekvenciji 856 Hz. Također se može primijetiti kako je VF nosioc prisutan samo u trenutku kad je izlaz iz astabila nula (potencijam mase) što je i za očekivati jer signal astabila zapravo napaja emiter VF tranzistora te tranzistor provodi samo kad je signal na potenciju mase (nula volti).
U ovom primjeru vidimo sličnu shemu, međutim ovdje je nešto drugačije konfiguriran krug za promjenu otpornika koji određuje RC konstantu, a time i frekvenciju rada astabilnog multivibratora. Tipkala koja ovdje uključuju određeni kanal (frekvenciju) također istovremeno i u potpunosti isključuju ili uključuju napajanje svih sklopova što je svakako nešto bolji dizajn od prethodno opisanog.
Signal iz astabilnog multivibratora (žuto) i izlazni VF signal za svaki od dva kanala. Ovdje jedan kanal radi na frekvenciji okidanja od 426 Hz, a drugi na frekvenciji 1000 Hz.
Treći primjer je isti kao i prethodni primjer s time što je ovdje izostavljenja izlasna antenska zavojnica (zavojnica za skraćivanje) i dodana je LED indikacija prisutnosti napona, odnodno aktiviranog kanala.
Signal iz astabilnog multivibratora (žuto) i izlazni VF signal za svaki od dva kanala. Ovdje jedan kanal radi na frekvenciji okidanja od 270 Hz, a drugi na frekvenciji 890 Hz.
nastavit će se….