Radio control
Control de radio (a menudo abreviado como RC) es el uso de señales de control transmitidas por radio para controlar de forma remota un dispositivo. Ejemplos de sistemas de control de radio simples son los abridores de puertas de garaje y los sistemas de entrada sin llave para vehículos, en los que un pequeño transmisor de radio portátil desbloquea o abre las puertas. El control por radio también se utiliza para el control de modelos de vehículos desde un transmisor de radio portátil. Las organizaciones industriales, militares y de investigación científica también utilizan vehículos controlados por radio. Una aplicación de rápido crecimiento es el control de vehículos aéreos no tripulados (UAV o drones) tanto para uso civil como militar, aunque estos tienen sistemas de control más sofisticados que las aplicaciones tradicionales.
Historia
La idea de controlar vehículos no tripulados (en su mayor parte en un intento de mejorar la precisión de los torpedos con fines militares) es anterior a la invención de la radio. La segunda mitad del siglo XIX vio el desarrollo de muchos de estos dispositivos, conectados a un operador por medio de cables, incluida la primera aplicación práctica inventada por el ingeniero alemán Werner von Siemens en 1870.
Deshacerse de los cables mediante el uso de una nueva tecnología inalámbrica, la radio, apareció a fines de la década de 1890. En 1897, el ingeniero británico Ernest Wilson y C. J. Evans patentaron un torpedo controlado por radio o hicieron una demostración de barcos controlados por radio en el río Támesis (los relatos de lo que hicieron varían). En una exhibición de 1898 en el Madison Square Garden, Nikola Tesla hizo una demostración de un pequeño bote que usaba un control de radio basado en un coheredor. Con miras a vender la idea al gobierno de los EE. UU. como un torpedo, la patente de Tesla de 1898 incluía un cambiador de frecuencia de relojería para que un enemigo no pudiera tomar el control del dispositivo.
En 1903, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo introdujo un sistema de control basado en radio llamado "Telekino" en la Academia de Ciencias de París. En el mismo año obtuvo una patente en Francia, España, Gran Bretaña y Estados Unidos. Fue pensado como una forma de probar un dirigible de su propio diseño sin arriesgar vidas humanas. Para evitar el gasto de posiblemente estrellar su prototipo de aeronave, construyó su dispositivo de demostración en un bote. A diferencia de los mecanismos anteriores, que realizaban acciones del tipo 'on/off' tipo, Torres desarrolló un sistema para controlar cualquier dispositivo mecánico o eléctrico con múltiples estados y palabras clave. El transmisor podía enviar hasta 19 comandos diferentes al receptor, que era capaz de memorizar las señales para realizar operaciones por sí mismo. En 1905, Torres optó por realizar las pruebas iniciales del Telekino en forma de vehículo terrestre de tres ruedas. En 1906, ante un público que incluía al Rey de España, Torres hizo una demostración del invento en el Puerto de Bilbao, guiando un barco desde la orilla con gente a bordo. Posteriormente intentaría aplicar el Telekino a proyectiles y torpedos pero tuvo que abandonar el proyecto por falta de financiación.
En 1904, Bat, una lancha de vapor de Windermere, fue controlada mediante control de radio experimental por su inventor, [Jack Kitchen]. En 1909, el inventor francés Gabet demostró lo que llamó su "Torpille Radio-Automatique", un torpedo controlado por radio.
En 1917, Archibald Low, como jefe de los trabajos experimentales secretos de RFC en Feltham, fue la primera persona en utilizar con éxito el control por radio en un avión, un 'objetivo aéreo'. Fue "pilotado" desde el suelo por el futuro poseedor del récord mundial de velocidad aérea Henry Segrave. Los sistemas de Low codificaron las transmisiones de comandos como una contramedida para evitar la intervención del enemigo. Para 1918, el secreto D.C.B. Sección de la Escuela de Señales de la Marina Real, Portsmouth, bajo el mando de Eric Robinson V.C. usó una variante del sistema de control de radio de Aerial Target para controlar desde el avión "madre" diferentes tipos de buques de guerra, incluido un submarino.
Durante la Primera Guerra Mundial, el inventor estadounidense John Hays Hammond, Jr. desarrolló muchas técnicas utilizadas en el control de radio subsiguiente, incluido el desarrollo de torpedos a control remoto, barcos, sistemas antiinterferencias e incluso un sistema que permite que su barco a control remoto apunte a un barco enemigo. 39; s reflectores. En 1922, instaló equipos de control por radio en el obsoleto acorazado USS Iowa de la Marina de los EE. UU. para que pudiera usarse como barco objetivo (hundido en un ejercicio de artillería en marzo de 1923).
El Ejército Rojo soviético usó teletanques controlados de forma remota durante la década de 1930 en la Guerra de Invierno contra Finlandia y desplegó al menos dos batallones de teletanques al comienzo de la Gran Guerra Patriótica. Un teletanque se controla por radio desde un tanque de control a una distancia de 500 a 1500 m, los dos constituyen un grupo telemecánico. También hubo cortadores controlados a distancia y aviones experimentales controlados a distancia en el Ejército Rojo.
El desarrollo de la Primera Guerra Mundial del Reino Unido de su 'Objetivo aéreo' controlado por radio de 1917; (AT) y 'Barco de control distante' de 1918; (DCB) utilizando los sistemas de control de Low's condujo finalmente a su flota de 'Queen Bee' de la década de 1930. Esta era una versión no tripulada controlada a distancia del de Havilland "Tiger Moth" aviones para la práctica de tiro de artillería de la flota de la Marina. La "abeja reina" fue reemplazado por el Queen Wasp de nombre similar, un avión objetivo especialmente diseñado de mayor rendimiento.
Segunda Guerra Mundial
El control por radio se desarrolló aún más durante la Segunda Guerra Mundial, principalmente por los alemanes que lo utilizaron en una serie de proyectos de misiles. Su principal esfuerzo fue el desarrollo de misiles controlados por radio y bombas deslizantes para usar contra el transporte marítimo, un objetivo que de otro modo sería difícil y peligroso de atacar. Sin embargo, al final de la guerra, la Luftwaffe estaba teniendo problemas similares al atacar a los bombarderos aliados y desarrolló una serie de misiles antiaéreos guiados por comando de radio, ninguno de los cuales entró en servicio.
La eficacia de los sistemas de la Luftwaffe, que comprende principalmente la serie de Telefunken Funk-Gerät (o FuG) 203 Kehl de doble eje, joystick único. transmisores equipados montados en el avión de despliegue, y el receptor FuG 230 Straßburg compañero de Telefunken colocado en la munición para ser controlado durante el despliegue y utilizado tanto por la bomba antibuque blindada sin motor Fritz X como la bomba guiada propulsada Henschel Hs 293, se redujo en gran medida por los esfuerzos británicos para bloquear sus señales de radio, finalmente con la ayuda estadounidense. Después de los éxitos iniciales, los británicos lanzaron una serie de incursiones de comandos para recoger los aparatos de radio de misiles. Luego se instalaron bloqueadores en los barcos británicos, y las armas básicamente "dejaron de funcionar". Luego, los equipos de desarrollo alemanes recurrieron a la guía por cable una vez que se dieron cuenta de lo que estaba sucediendo, pero los sistemas no estaban listos para el despliegue hasta que la guerra ya se había trasladado a Francia.
La Kriegsmarine alemana operaba FL-Boote (ferngelenkte Sprengboote), que eran lanchas a motor controladas por radio llenas de explosivos para atacar barcos enemigos desde 1944..
Tanto los británicos como los estadounidenses también desarrollaron sistemas de control por radio para tareas similares, a fin de evitar las enormes baterías antiaéreas instaladas alrededor de los objetivos alemanes. Sin embargo, ningún sistema demostró ser utilizable en la práctica, y el principal esfuerzo estadounidense, la Operación Afrodita, demostró ser mucho más peligroso para sus usuarios que para el objetivo. Sin embargo, la artillería de caída libre guiada American Azon resultó útil tanto en el teatro europeo como en el CBI de la Segunda Guerra Mundial.
Los sistemas de control por radio de esta época eran generalmente de naturaleza electromecánica, utilizando pequeños "dedos" o "cañas" con diferentes frecuencias resonantes, cada una de las cuales operaría uno de varios relés diferentes cuando se recibiera una frecuencia particular. Los relés, a su vez, activarían varios actuadores que actúan sobre las superficies de control del misil. El transmisor de radio del controlador transmitiría las diferentes frecuencias en respuesta a los movimientos de una palanca de control; estas eran típicamente señales de encendido/apagado. El equipo de radio utilizado para controlar la función del timón en la artillería guiada Azon desarrollada en Estados Unidos, sin embargo, era un control completamente proporcional, con los 'alerones', únicamente bajo el control de un giroscopio a bordo, sirviendo simplemente para evitar que la artillería ruede.
Estos sistemas se utilizaron ampliamente hasta la década de 1960, cuando el uso cada vez mayor de sistemas de estado sólido simplificó enormemente el control por radio. Los sistemas electromecánicos que usaban relés de láminas fueron reemplazados por otros electrónicos similares, y la continua miniaturización de la electrónica permitió que más señales, denominadas canales de control, se empaquetaran en el mismo paquete. Mientras que los primeros sistemas de control podían tener dos o tres canales que usaban modulación de amplitud, los sistemas modernos incluyen veinte o más que usaban modulación de frecuencia.
Modelos radiocontrolados
El primer uso general de los sistemas de control de radio en modelos comenzó a principios de la década de 1950 con equipos autoconstruidos de un solo canal; el equipo comercial vino después. La llegada de los transistores redujo en gran medida los requisitos de la batería, ya que los requisitos de corriente a bajo voltaje se redujeron considerablemente y se eliminó la batería de alto voltaje. Tanto en los conjuntos de válvulas como en los primeros transistores, las superficies de control del modelo solían operarse mediante un 'escape' electromagnético. controlar la energía almacenada en un bucle de banda elástica, lo que permite un control simple del timón de encendido/apagado (derecha, izquierda y neutral) y, a veces, otras funciones como la velocidad del motor.
Los receptores superheterodinos controlados por cristal con mejor selectividad y estabilidad hicieron que los equipos de control fueran más capaces y a un menor costo. Los desarrollos multicanal fueron especialmente útiles para las aeronaves, que realmente necesitaban un mínimo de tres dimensiones de control (guiñada, cabeceo y velocidad del motor), a diferencia de los barcos, que solo requerían dos o una.
A medida que despegaba la revolución electrónica, el diseño de circuitos de canal de señal única se volvió redundante y, en su lugar, las radios proporcionaban flujos de señales codificadas proporcionalmente que un servomecanismo podía interpretar mediante modulación de ancho de pulso (PWM).
Más recientemente, han aparecido en el mercado sistemas de hobby de gama alta que utilizan funciones de modulación de código de pulso (PCM) que proporcionan una señal de flujo de bits digital computarizada al dispositivo receptor, en lugar del tipo de codificación PWM anterior. Sin embargo, incluso con esta codificación, la pérdida de transmisión durante el vuelo se ha vuelto más común, en parte debido a la sociedad cada vez más inalámbrica. Algunos receptores de señal FM más modernos que todavía usan "PWM" en cambio, la codificación puede, gracias al uso de chips de computadora más avanzados en ellos, bloquearse y usar las características de la señal individual de las emisiones de un transmisor RC de tipo PWM en particular solo, sin necesita un "código" especial transmitido junto con la información de control como siempre ha requerido la codificación PCM.
A principios del siglo XXI, los sistemas de control RC de espectro ensanchado de 2,4 gigahercios se utilizaron cada vez más en el control de modelos de vehículos y aeronaves. Ahora, estos sistemas de 2,4 GHz los fabrican la mayoría de los fabricantes de radios. Estos sistemas de radio varían en precio desde un par de miles de dólares hasta menos de US$30 para algunos. Algunos fabricantes incluso ofrecen kits de conversión para receptores y radios digitales más antiguos de 72 MHz o 35 MHz. Dado que la multitud emergente de sistemas RC de espectro ensanchado de banda de 2,4 GHz suele utilizar un sistema "frecuencia ágil" modo de operaciones, como FHSS que ya no permanece en una frecuencia establecida mientras está en uso, el antiguo "uso exclusivo" provisiones en los sitios de vuelo modelo necesarios para los sistemas de control RC de banda VHF' control de frecuencia, para los sistemas RC de banda VHF que solo usaban una frecuencia establecida a menos que se reparara para cambiarla, no son tan obligatorios como antes.
Aplicaciones militares y aeroespaciales modernas
Las aplicaciones militares de control remoto generalmente no son control de radio en el sentido directo, que operan directamente las superficies de control de vuelo y los ajustes de potencia de propulsión, sino que toman la forma de instrucciones enviadas a un piloto automático computarizado completamente autónomo. En lugar de "girar a la izquierda" señal que se aplica hasta que la aeronave está volando en la dirección correcta, el sistema envía una única instrucción que dice "vuela hasta este punto".
Algunos de los ejemplos más destacados de control remoto por radio de un vehículo son los Mars Exploration Rovers como Sojourner.
Control remoto por radio industrial
Hoy en día, el control por radio se utiliza en la industria para dispositivos tales como puentes grúa y locomotoras de maniobras. Los teleoperadores controlados por radio se utilizan para fines tales como inspecciones y vehículos especiales para desactivar bombas. Algunos dispositivos controlados de forma remota se denominan vagamente robots, pero se clasifican más correctamente como teleoperadores, ya que no funcionan de forma autónoma, sino solo bajo el control de un operador humano.
Un control remoto por radio industrial puede ser operado por una persona o por un sistema de control de computadora en un modo de máquina a máquina (M2M). Por ejemplo, un almacén automatizado puede usar una grúa controlada por radio que es operada por una computadora para recuperar un artículo en particular. Los controles de radio industriales para algunas aplicaciones, como la maquinaria de elevación, deben tener un diseño a prueba de fallas en muchas jurisdicciones.
Los controles remotos industriales funcionan de manera diferente a la mayoría de los productos de consumo. Cuando el receptor recibe la señal de radio que envió el transmisor, la verifica para que sea la frecuencia correcta y que los códigos de seguridad coincidan. Una vez que se completa la verificación, el receptor envía una instrucción a un relé que se activa. El relé activa una función en la aplicación correspondiente al botón de los transmisores. Esto podría ser para acoplar un motor direccional eléctrico en una grúa puente. En un receptor suele haber varios relés, y en algo tan complejo como un puente grúa, quizás se requieran hasta doce o más relés para controlar todas las direcciones. En un receptor que abre una puerta, dos relés suelen ser suficientes.
Los controles remotos industriales tienen cada vez más requisitos de seguridad. Por ejemplo: un mando a distancia no puede perder la funcionalidad de seguridad en caso de mal funcionamiento. Esto se puede evitar utilizando relés redundantes con contactos forzados.
Notas y referencias
- ^ H. R. Everett, Unmanned Systems of World Wars I and II, MIT Press - 2015, págs. 79 a 80
- ^ H. R. Everett, Unmanned Systems of World Wars I and II, MIT Press - 2015, pág. 87
- ^ Everett, H. R. (6 de noviembre de 2015). Sistemas no tripulados de las guerras mundiales I y II. ISBN 9780262029223.
- ^ Tapan K. Sarkar, Historia de la inalámbrica, John Wiley e Hijos, 2006, ISBN 0-471-71814-9, p. 276-278.
- ^ Sarkar 2006, página 97
- ^ H. R. Everett, Unmanned Systems of World Wars I and II, MIT Press - 2015, págs. 91 a 95
- ^ Everett, H. R. (6 de noviembre de 2015). Sistemas no tripulados de las guerras mundiales I y II. ISBN 9780262029223.
- ^ Naughton, Russell. "Remote Piloted Aerial Vehicles". www.ctie.monash.edu.au. Archivado desde el original el 24 de marzo de 2006. Retrieved 2006-12-30.
- ^ "Una breve historia de los Drones".
- ^ "El Amanecer del Drone" Steve Mills 2019 Casemate Publishers. Página 189 "Con el fin de salvaguardar más allá de la interferencia externa, puedo tener una serie de ruedas inercias de velocidad variable, sólo una que se ajusta correctamente para recoger las señales temporizadas y actuar el mecanismo."
- ^ UK National Archives ADM 1/8539/253 Capacidades de barcos de control remoto. Informes de los juicios en Dover 28 - 31 de mayo de 1918
- ^ "John Hays Hammond, Jr - Lemelson-MIT Program". lemelson.mit.edu. Archivado desde el original en 2017-08-24. Retrieved 2017-12-13.
- ^ "Coast Battleship No. 4 (ex-USS Iowa, Battleship # 4)... Como buque blanco, 1921-1923". Biblioteca en línea de imágenes seleccionadas: U.S. NAVY SHIPS. 13 de abril de 2003. Archivado desde el original el 2010-02-09. Retrieved 21 de mayo 2012.
- ^ http://www.rcmodelswiz.co.uk/users-basic-guide-to-radio-control-systems Archivado 2015-04-03 en los modelos Wayback Machine RC Wiz: Guía básica para sistemas de control de radio.
- ^ Autec Srl. "Radio Control remoto Seguridad" (PDF). Archivado (PDF) del original en 2015-03-10. Retrieved 18 de noviembre 2013.
- ^ Tele Radio AB. "Qué es el control remoto industrial". Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2012. Retrieved 14 de noviembre 2014.
- ^ "Redundant circuits ← Controles remotos industriales". Controles remotos industriales. 2016-05-03. Archivado desde el original en 2017-12-27. Retrieved 2017-06-12.