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 por 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 vehículos modelo desde un transmisor de radio portátil . Las organizaciones industriales , militares y de investigación científica también utilizan vehículos controlados por radio. Una aplicación en rápido crecimiento es el control de vehículos aéreos no tripulados (UAV o drones) tanto para usos civiles como militares, aunque estos tienen 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. En la segunda mitad del siglo XIX se desarrollaron 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 controlado por radio o demostraron barcos controlados por radio en el río Támesis (los relatos de lo que hicieron varían). [2] [3] En una exposición de 1898 en el Madison Square Garden , Nikola Tesla demostró un pequeño barco que usaba un control de radio basado en coherer . [4] Con la intención de 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. [5]
En 1903, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo introdujo en la Academia de Ciencias de París un sistema de control basado en radio llamado " Telekino " [6] . Ese mismo año, solicitó varias patentes en otros países. [7] [8] Se pretendía que fuera una forma de probar el dirigible Astra-Torres , un dirigible de su propio diseño, sin arriesgar vidas humanas. [9] A diferencia de los mecanismos anteriores, que realizaban acciones del tipo "on/off", Torres estableció 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 palabras clave diferentes mediante una señal telegráfica binaria clave , y un receptor, que fuera capaz de establecer un estado de funcionamiento diferente en el dispositivo que se estuviera utilizando, dependiendo de la palabra clave. Podía seleccionar distintas posiciones para el motor de gobierno y distintas velocidades para el motor de propulsión de forma independiente, y también actuar sobre otros mecanismos como una luz eléctrica , para encenderla, y una bandera , para izarla o bajarla, al mismo tiempo, [10] y así hasta 19 acciones diferentes. [11] En 1904, Torres optó por realizar la primera prueba en un vehículo terrestre de tres ruedas con un alcance de 20 a 30 metros. [12] En 1906, en presencia de una audiencia que incluía al rey Alfonso XIII de España, Torres demostró la invención en el puerto de Bilbao , guiando la lancha eléctrica Vizcaya desde la orilla con personas a bordo, que era controlada a una distancia de más de 2 km. [13]
En 1904, el Bat , un barco de vapor de Windermere , fue controlado mediante un sistema de radiocontrol 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. [14]
En 1917, Archibald Low , como jefe de los trabajos experimentales secretos del Royal Flying Corps (RFC) en Feltham , fue la primera persona en utilizar el control por radio con éxito en un avión, un Aerial Target de 1917. Fue "pilotado" desde el suelo por el futuro poseedor del récord mundial de velocidad aérea Henry Segrave . [15] Los sistemas de Low codificaban las transmisiones de comandos como una contramedida para evitar la intervención enemiga. [16] En 1918, la Sección secreta DCB de la Escuela de Señales de la Marina Real, Portsmouth, bajo el mando de Eric Robinson VC, utilizó una variante del sistema de control por radio del Aerial Target para controlar desde el avión "madre" diferentes tipos de buques de guerra, incluido un submarino. [17]
Durante la Primera Guerra Mundial, el inventor estadounidense John Hays Hammond, Jr. desarrolló muchas técnicas utilizadas en el control por radio posterior, incluido el desarrollo de torpedos, barcos y sistemas antiinterferencias controlados a distancia e incluso un sistema que permitía a su barco controlado a distancia apuntar los reflectores de un barco enemigo. [18] En 1922, instaló un equipo de control por radio en el obsoleto acorazado de la Armada de los EE. UU. USS Iowa para que pudiera usarse como barco objetivo [19] (hundido en un ejercicio de artillería en marzo de 1923).
El Ejército Rojo soviético utilizó teletanques teledirigidos 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 a una distancia de 500 a 1500 m, y los dos constituyen un grupo telemecánico . También hubo cortadores teledirigidos y aviones experimentales teledirigidos en el Ejército Rojo.
El desarrollo por parte del Reino Unido durante la Primera Guerra Mundial de su "Aerial Target" (AT) de 1917 y su "Distant Control Boat" (DCB) de 1918 controlados por radio utilizando los sistemas de control de Low condujo finalmente a su flota de "Queen Bee" de la década de 1930. Esta era una versión no tripulada controlada a distancia 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 , un avión objetivo construido específicamente para este fin y de mayor rendimiento.
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 y bombas planeadoras controlados por radio para su uso contra barcos, un objetivo que de otro modo sería difícil y peligroso de atacar. Sin embargo, hacia el final de la guerra, la Luftwaffe estaba teniendo 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 eficacia de los sistemas de la Luftwaffe , que comprendían principalmente la serie de transmisores Telefunken Funk-Gerät (o FuG) 203 Kehl de dos ejes y equipados con un solo joystick montados en el avión que se desplegaba, y el receptor FuG 230 Straßburg complementario 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 por la bomba guiada con motor Henschel Hs 293 , se vio muy reducida por los esfuerzos británicos para interferir 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 equipos de radio de los misiles. Luego se instalaron bloqueadores en los barcos británicos y las armas básicamente "dejaron de funcionar". Los equipos de desarrollo alemanes luego recurrieron a los misiles guiados por cable una vez que se dieron cuenta de lo que estaba sucediendo, 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 barcos a motor controlados por radio llenos de explosivos para atacar barcos enemigos a partir de 1944.
Tanto los británicos como los estadounidenses desarrollaron sistemas de control por radio para tareas similares, con el fin de evitar las enormes baterías antiaéreas instaladas alrededor de los objetivos alemanes. Sin embargo, ningún sistema resultó útil en la práctica, y el único gran esfuerzo estadounidense, la Operación Afrodita , resultó ser mucho más peligroso para sus usuarios que para el objetivo. Sin embargo, la munición de caída libre guiada estadounidense Azon resultó útil tanto en el teatro europeo como en el teatro de operaciones de la CBI de la Segunda Guerra Mundial.
Los sistemas de control por radio de esta época eran generalmente de naturaleza electromecánica, utilizando pequeños "dedos" o " lengüetas " 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 activaban varios actuadores que actuaban sobre las superficies de control del misil. El transmisor de radio del controlador transmitía las diferentes frecuencias en respuesta a los movimientos de una palanca de control; estas eran típicamente señales de encendido/apagado. Sin embargo, el equipo de radio utilizado para controlar la función del timón en el armamento guiado Azon desarrollado en Estados Unidos era un control completamente proporcional, con los "alerones", únicamente bajo el control de un giroscopio a bordo, sirviendo simplemente para evitar que el armamento se balanceara.
Estos sistemas se utilizaron ampliamente hasta la década de 1960, cuando el uso creciente de sistemas de estado sólido simplificó enormemente el control por radio. Los sistemas electromecánicos que utilizaban relés de lengüeta fueron reemplazados por otros electrónicos similares, y la continua miniaturización de la electrónica permitió que se pudieran incluir más señales, denominadas canales de control , en el mismo paquete. Si bien los primeros sistemas de control podían tener dos o tres canales que utilizaban modulación de amplitud , los sistemas modernos incluyen veinte o más que utilizan modulación de frecuencia .
El primer uso generalizado de los sistemas de control por radio en maquetas se inició a principios de los años 50 con equipos de un solo canal fabricados por los propios fabricantes; los equipos comerciales llegaron más tarde. La llegada de los transistores redujo en gran medida los requisitos de 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 modelos a válvulas como en los de transistores, las superficies de control del modelo solían funcionar mediante un " escape " electromagnético que controlaba la energía almacenada en un bucle de banda elástica, lo que permitía un control sencillo del timón de encendido y apagado (derecha, izquierda y punto muerto) y, a veces, otras funciones como la velocidad del motor. [20]
Los receptores superheterodinos controlados por cristales, con una mejor selectividad y estabilidad, hicieron que los equipos de control fueran más capaces y a menor costo. Los desarrollos multicanal fueron de particular utilidad 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 solo dos o una.
A medida que despegó la revolución electrónica, el diseño de circuitos de un solo canal de señal se volvió redundante y, en su lugar, las radios proporcionaban flujos de señales codificados proporcionalmente que un servomecanismo podía interpretar mediante modulación de ancho de pulso (PWM).
Más recientemente, han aparecido en el mercado sistemas de alta gama para aficionados que utilizan funciones de modulación por código de pulsos (PCM) que proporcionan una señal de flujo de bits de datos digitales informatizada 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 [ cita requerida ] , en parte debido a la sociedad cada vez más inalámbrica. Algunos receptores de señales FM más modernos que todavía utilizan la codificación "PWM" en su lugar pueden, gracias al uso de chips informáticos más avanzados en ellos, bloquear y utilizar las características de señal individuales de las emisiones de un transmisor RC de tipo PWM en particular, sin necesidad de 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 han utilizado cada vez más para controlar modelos de vehículos y aviones. Ahora, la mayoría de los fabricantes de radio fabrican estos sistemas de 2,4 GHz. El precio de estos sistemas de radio varía desde un par de miles de dólares hasta menos de 30 dólares estadounidenses para algunos. Algunos fabricantes incluso ofrecen kits de conversión para receptores y radios digitales más antiguos de 72 MHz o 35 MHz. Como la multitud emergente de sistemas RC de espectro ensanchado de banda de 2,4 GHz generalmente utilizan un modo de operaciones "ágil en frecuencia" , como FHSS que ya no se mantiene en una frecuencia establecida mientras está en uso, las antiguas disposiciones de "uso exclusivo" en los sitios de vuelo de modelos necesarias 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 se les hiciera un mantenimiento para cambiarla, ya no son tan obligatorias como antes.
Las aplicaciones militares de control remoto no suelen ser un control por radio en el sentido directo, es decir, que controle directamente las superficies de control de vuelo y los ajustes de potencia de propulsión, sino que adoptan la forma de instrucciones enviadas a un piloto automático computarizado y completamente autónomo . En lugar de una señal de "girar a la izquierda" que se aplica hasta que la aeronave vuela en la dirección correcta, el sistema envía una única instrucción que dice "volar hasta este punto".
Algunos de los ejemplos más destacados de control remoto por radio de un vehículo son los Rovers de exploración de Marte como el Sojourner .
En la actualidad, el control por radio se utiliza en la industria para dispositivos como grúas aéreas y locomotoras de maniobras . Los teleoperadores controlados por radio se utilizan para fines como inspecciones y vehículos especiales para desactivar bombas . Algunos dispositivos controlados a distancia se denominan, de manera general, robots , pero se los clasifica 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 informático en un modo de máquina a máquina (M2M). Por ejemplo, un almacén automatizado puede utilizar una grúa controlada por radio que es 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 la maquinaria de elevación, tengan un diseño a prueba de fallas. [21]
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 comprobar que sea la frecuencia correcta y que coincidan los códigos de seguridad. 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 del transmisor. Esto podría ser para activar un motor direccional eléctrico en una grúa aérea . En un receptor suele haber varios relés, y en algo tan complejo como una grúa aérea, tal vez se requieran hasta doce o más relés para controlar todas las direcciones. En un receptor que abre una puerta, dos relés suelen ser suficientes. [22]
Los controles remotos industriales están sujetos a requisitos de seguridad cada vez más estrictos. Por ejemplo, un control remoto no debe perder la funcionalidad de seguridad en caso de mal funcionamiento. [23] Esto se puede evitar utilizando relés redundantes con contactos forzados.
