El control por radio (a menudo abreviado como RC ) es el uso de señales de control transmitidas por radio para operar un dispositivo de forma remota. 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 controlar modelos de vehículos desde un transmisor de radio portátil . Las organizaciones industriales , militares y de investigación científica también utilizan vehículos radiocontrolados. Una aplicación en rápido crecimiento es el control de vehículos aéreos no tripulados (UAV o drones) para usos tanto civiles como militares, aunque estos cuentan con sistemas de control más sofisticados que las aplicaciones tradicionales.
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 mediante cables, incluida la primera aplicación práctica inventada por el ingeniero alemán Werner von Siemens en 1870. [1]
La eliminación de los cables mediante el uso de una nueva tecnología inalámbrica, la radio, apareció a finales de la década de 1890. En 1897, el ingeniero británico Ernest Wilson y CJ Evans patentaron un torpedo radiocontrolado o hicieron demostraciones de barcos radiocontrolados en el río Támesis (las versiones de lo que hicieron varían). [2] [3] En una exposición de 1898 en el Madison Square Garden , Nikola Tesla demostró un pequeño barco que utilizaba un control de radio basado en cohesores . [4] Con miras a vender la idea al gobierno de EE. UU. como un torpedo, la patente de Tesla de 1898 incluía un cambiador de frecuencia de mecanismo de relojería para que un enemigo no pudiera tomar el control del dispositivo. [5]
En 1903, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo introdujo un sistema de control por radio llamado " Telekino " [6] en la Academia de Ciencias de París . Ese mismo año solicitó varias patentes en otros países. [7] Estaba pensado como una forma de probar el dirigible Astra-Torres , un dirigible de diseño propio, sin poner en riesgo vidas humanas. [8] A diferencia de los mecanismos anteriores, que realizaban acciones del tipo 'on/off', Torres desarrolló un sistema para controlar cualquier dispositivo mecánico o eléctrico con diferentes estados de funcionamiento. Este método requería un transmisor capaz de enviar una familia de diferentes palabras de código mediante una señal de clave telegráfica binaria , y un receptor, que fuera capaz de configurar un estado de funcionamiento diferente en el dispositivo utilizado, dependiendo de la palabra de código. Era capaz de seleccionar diferentes posiciones para el motor de dirección y diferentes velocidades para el motor propulsor de forma independiente, y también actuar sobre otros mecanismos como una luz eléctrica , para encenderla o no, y una bandera , para izarla o bajarla, al mismo tiempo. mismo tiempo, [9] y así hasta 19 acciones diferentes. [10] En 1904, Torres optó por realizar la primera prueba en un vehículo terrestre de tres ruedas con un alcance de 20 a 30 metros. [11] En 1906, en presencia de un público que incluía al rey Alfonso XIII de España, Torres demostró el invento en el Puerto de Bilbao , guiando desde la orilla con personas a bordo la lancha eléctrica Vizcaya , que era controlada a distancia. más de 2 kilómetros. [12]
En 1904, Bat , una lancha a vapor de Windermere , fue controlada mediante radiocontrol experimental por su inventor, [Jack Kitchen]. En 1909, el inventor francés Gabet demostró lo que llamó su " Torpille Radio-Automatique ", un torpedo radiocontrolado. [13]
En 1917, Archibald Low , como jefe de los trabajos experimentales secretos del Royal Flying Corps (RFC) en Feltham , fue la primera persona en utilizar con éxito el control por radio en un avión, un 1917 Aerial Target . Fue "pilotado" desde tierra por el futuro poseedor del récord mundial de velocidad aérea, Henry Segrave . [14] Los sistemas de Low codificaron las transmisiones de comando como una contramedida para evitar la intervención enemiga. [15] En 1918, la sección secreta DCB de la Escuela de Señales de la Royal Navy, Portsmouth, bajo el mando de Eric Robinson VC, utilizó una variante del sistema de control de radio del Aerial Target para controlar desde aviones 'nodriza' diferentes tipos de buques de guerra, incluido un submarino. [dieciséis]
Durante la Primera Guerra Mundial, el inventor estadounidense John Hays Hammond, Jr. desarrolló muchas técnicas utilizadas en el control de radio posterior, incluido el desarrollo de torpedos, barcos, sistemas antiinterferencias controlados a distancia e incluso un sistema que permitía a su barco controlado a distancia apuntar a los reflectores de un barco enemigo. [17] En 1922 instaló equipo de control de radio en el obsoleto acorazado USS Iowa de la Armada de los EE. UU . para que pudiera usarse como barco objetivo [18] (hundido en un ejercicio de artillería en marzo de 1923).
El Ejército Rojo soviético utilizó teletanques controlados remotamente 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 Patria . Un teletanque se controla por radio desde un tanque de control situado a una distancia de 500 a 1500 m, constituyendo los dos un grupo telemecánico . En el Ejército Rojo también había cortadores controlados remotamente y aviones experimentales controlados remotamente.
El desarrollo por parte del Reino Unido en la Primera Guerra Mundial de su 'Objetivo aéreo' (AT) de 1917 controlado por radio y su 'Bote de control distante' (DCB) de 1918 utilizando sistemas de control de Low condujo finalmente a su flota de la década de 1930 de "Queen Bee" . Esta era una versión no tripulada controlada remotamente del avión de Havilland " Tiger Moth " para prácticas de tiro de artillería de la flota de la Armada . El "Queen Bee" fue reemplazado por el Airspeed Queen Wasp de nombre similar , un avión objetivo de mayor rendimiento especialmente diseñado.
El control por radio se desarrolló aún más durante la Segunda Guerra Mundial, principalmente por los alemanes, que lo utilizaron en varios proyectos de misiles . Su principal esfuerzo fue el desarrollo de misiles radiocontrolados y bombas planeadoras para su uso 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 tenía problemas similares al atacar a los bombarderos aliados y desarrolló una serie de misiles antiaéreos tierra-aire guiados por radiocomando , ninguno de los cuales entró en servicio.
La efectividad de los sistemas de la Luftwaffe , que comprenden principalmente la serie de transmisores Telefunken Funk-Gerät (o FuG) 203 Kehl de doble eje equipados con un solo joystick montados en el avión de despliegue, y el receptor FuG 230 Straßburg complementario de Telefunken colocado en la artillería. que debía ser controlado durante el despliegue y utilizado tanto por la bomba antibuque blindada sin motor Fritz X como por la bomba guiada Henschel Hs 293 con motor, se redujo en gran medida por los esfuerzos británicos por interferir sus señales de radio, eventualmente con 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". Los equipos de desarrollo alemanes recurrieron entonces a los misiles guiados por cable una vez que se dieron cuenta de lo que estaba pasando, pero los sistemas no estuvieron listos para su despliegue hasta que la guerra ya se había trasladado a Francia.
La Kriegsmarine alemana operó 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 de radio para tareas similares, para evitar las enormes baterías antiaéreas instaladas alrededor de los objetivos alemanes. Sin embargo, ningún sistema resultó utilizable en la práctica, y el principal esfuerzo estadounidense, la Operación Afrodita , resultó ser mucho más peligroso para sus usuarios que para el objetivo. Sin embargo, la artillería estadounidense de caída libre guiada Azon resultó útil tanto en el teatro europeo como en el CBI de la Segunda Guerra Mundial.
Los sistemas de control de radio de esta época eran generalmente de naturaleza electromecánica y utilizaban pequeños "dedos" o " cañas " de metal con diferentes frecuencias de resonancia , cada una de las cuales operaba uno de varios relés diferentes cuando se recibía 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; normalmente eran señales de encendido/apagado. Sin embargo , el equipo de radio utilizado para controlar la función del timón en la artillería guiada Azon desarrollada en Estados Unidos era un control totalmente proporcional, con los "alerones", únicamente bajo el control de un giroscopio a bordo, que servían simplemente para evitar que la artillería laminación.
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 utilizaban relés de láminas fueron reemplazados por sistemas electrónicos similares, y la continua miniaturización de la electrónica permitió empaquetar más señales, denominadas canales de control , 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 .
El primer uso generalizado de sistemas de radiocontrol en modelos comenzó a principios de la década de 1950 con equipos de construcción propia de un solo canal; Los equipos comerciales llegaron más tarde. 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 primeros conjuntos de válvulas como en los de transistores, las superficies de control del modelo generalmente eran operadas por un " escape " electromagnético que controlaba la energía almacenada en un bucle de banda elástica, lo que permitía un control simple de encendido y apagado del timón (derecho, izquierdo y neutral) y, a veces, otras funciones. como la velocidad del motor. [19]
Los receptores superheterodinos controlados por cristal con mejor selectividad y estabilidad hicieron que los equipos de control fueran más capaces y a menor costo. Los desarrollos multicanal fueron especialmente útiles para los aviones, que realmente necesitaban un mínimo de tres dimensiones de control (guiñada, cabeceo y velocidad del motor), a diferencia de los barcos, que requerían sólo dos o una.
A medida que despegó la revolución electrónica, el diseño de circuitos de canales 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 alta gama que utilizan funciones de modulación de código de impulsos (PCM) que proporcionan una señal de flujo de bits de datos digitales computarizados al dispositivo receptor, en lugar del anterior tipo de codificación PWM. Sin embargo, incluso con esta codificación, la pérdida de transmisión durante el vuelo se ha vuelto más común [ cita necesaria ] , en parte debido a que la sociedad es cada vez más inalámbrica. Algunos receptores de señales FM más modernos que todavía usan codificación "PWM" pueden, gracias al uso de chips de computadora más avanzados, bloquear y usar las características de señal individuales de las emisiones de un transmisor RC de tipo PWM en particular únicamente. , sin necesidad de transmitir un "código" especial 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 utilizan cada vez más en el control de modelos de vehículos y aviones. Actualmente, la mayoría de los fabricantes de radio fabrican estos sistemas de 2,4 GHz. Estos sistemas de radio varían en precio desde un par de miles de dólares , hasta menos de 30 dólares para algunos. Algunos fabricantes incluso ofrecen kits de conversión para radios y receptores digitales más antiguos de 72 MHz o 35 MHz. Como la multitud emergente de sistemas RC de espectro ensanchado en la banda de 2,4 GHz generalmente utiliza un modo de operación "ágil en frecuencia" , como FHSS que ya no permanece en una frecuencia establecida mientras está en uso, las disposiciones más antiguas de "uso exclusivo" en el vuelo de modelos Los sitios necesarios para el control de frecuencia de los sistemas de control RC de banda VHF, para sistemas RC de banda VHF que solo usaban una frecuencia establecida a menos que tuvieran servicio para cambiarla, no son tan obligatorios como antes.
Las aplicaciones militares de control remoto generalmente no son control de radio en el sentido directo, operando directamente superficies de control de vuelo y configuraciones de potencia de propulsión, sino que toman la forma de instrucciones enviadas a un piloto automático computarizado completamente autónomo . En lugar de una señal de "girar a la izquierda" que se aplica hasta que el avión vuela 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 el Sojourner .
Hoy en día, el control por radio se utiliza en la industria para dispositivos como puentes grúa y locomotoras de maniobra . Los teleoperadores controlados por radio se utilizan para inspecciones y vehículos especiales para desactivar bombas . Algunos dispositivos controlados remotamente se denominan vagamente robots , pero se clasifican más adecuadamente como teleoperadores, ya que no funcionan de forma autónoma, sino sólo 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 por computadora en modo máquina a máquina (M2M). Por ejemplo, un almacén automatizado puede utilizar una grúa controlada por radio operada por una computadora para recuperar un artículo en particular. En muchas jurisdicciones se requiere que los controles de radio industriales para algunas aplicaciones, como maquinaria de elevación, tengan un diseño a prueba de fallas. [20]
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, verifica que sea la frecuencia correcta y que los códigos de seguridad coincidan. Una vez completada la verificación, el receptor envía una instrucción a un relé que se activa. El relé activa una función en la aplicación correspondiente al botón del transmisor. Esto podría consistir en acoplar un motor eléctrico direccional en una grúa puente . En un receptor suele haber varios relés, y en algo tan complejo como una grúa puente, quizás se requieran hasta doce o más relés para controlar todas las direcciones. En un receptor que abre una puerta, suelen ser suficientes dos relés. [21]
Los controles remotos industriales tienen cada vez mayores requisitos de seguridad. Por ejemplo: un mando a distancia no puede perder la funcionalidad de seguridad en caso de mal funcionamiento. [22] Esto se puede evitar utilizando relés redundantes con contactos forzados.
