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Radiocontrol

Barco grande a contreol remotoYa he comentado anteriormente en este blog que yo soy el de los juguetes. Me encantan. Y muchos de estos juguetes se manejan a distancia, porque supongo que de alguna forma tengo también una extraña fascinación por los vehículos. De todo tipo. Aviones, coches, motos, barcos, trineos y OVNIs. Todos,

En cualquier caso, este post no va de vehículos, sino de cómo controlar algo a distancia. Algo que es extraordinariamente útil, aunque yo, en mi línea, me limito a controlar juguetes, lo cual no tiene ninguna utilidad…

Debería haber llamado a este post Radiocontrol 01, porque si se entra a profundizar es un tema que se estira y se estira, por lo tanto diré simplemente que esto no es mas que una introducción al radiocontrol con unas cuantas nociones básicas.

 

 

 

Así que, si estamos pensando en controlar algo a distancia, las tres preguntas que hay que hacerse son: 1- A qué distancia 2- En qué condiciones 3- Qué tipo de control queremos

La distancia

Decir que la distancia es importante parece una verdad de perogrullo, pero la verdad es que con la telefonía 5G la distancia se difumina un poco, y es posible que en un futuro la distancia se borre por completo. Pero hoy por hoy, baste decir que la distancia es importante.

Mando a distanciaSi quiero encender la televisión en mi cuarto, con el mando de infrarrojos es suficiente. Si quiero subir el volumen de la música en mi salón, con el Bluetooth del teléfono me arreglo, si quisiera controlar algo que está situado en China, podría hacerlo a través de la web. Y ahora rizamos el rizo cuando para  encender la luz de mi cuarto utilizo internet y la señal pasa por China. Pero este post tampoco va de eso. Ni del 5G.

Qué pasa cuando queremos controlar algo a media distancia? Digamos desde unas cuantas decenas de metros hasta unos pocos kilómetros. Qué podemos hacer cuando no hay internet, ni wifi, o simplemente no podemos confiar en ningún medio externo, puesto que una caída del sistema (por ejemplo un apagón, por raro que éste sea) sería catastrófica.

Helicóptero RCLa solución, evidentemente, es el radiocontrol. Obviamente, tanto el wifi como el Bluetooth son formas de radiocontrol, puesto que emplean el espectro radioeléctrico, pero el combo utilizado de frecuencias /antenas / potencias no sirve para la comunicación a larga distancia.

Así pues, la distancia es importante, y este rango medio de distancias del que hablamos es en el que normalmente se mueven los juguetes de radiocontrol, y es por ello por lo que se trata de una tecnología muy madura y bien probada, pero sobra decir que el radiocontrol se puede utilizar para muchísimas más cosas que controlar juguetes.

Las condiciones de contorno

Cuando hablo de condiciones de contorno me refiero por supuesto a factores limitantes. Es posible que hayas comprobado cómo el mando por infrarrojos del televisor muchas veces no funciona correctamente cuando los rayos de sol inciden directamente sobre el aparato de TV. Del mismo modo, la comunicación en el espectro radioeléctrico puede verse afectada por factores limitantes, como por ejemplo la presencia de un campo eléctrico importante, como el producido por una línea de alta tensión.

Como regla general, diremos que para que haya una buena comunicación por radiocontrol, es necesaria una línea de visión directa (LOS ó Line Of Sight) entre las antenas del emisor y del receptor… más o menos, todo esto, por supuesto, en las frecuencias y potencias normales utilizadas para el radiocontrol, y que son el objeto de este post.

Line of sight

Hay muchos otros factores de contorno, como por ejemplo, las interferencias producidas por las ondas rebotadas de distintas superficies (algo que puede ser muy importante si estamos en un interior),y también por otras ondas generadas por elementos ajenos a nuestro sistema.

Es por este motivo por el que es buena práctica realizar un test de alcance (Range Test) en la zona donde queremos efectuar el radiocontrol. Estos test de alcance son útiles para detectar zonas de sombra. Un buen mando de radiocontrol tiene un modo de prueba en el que emite con una potencia menor, por ejemplo un tercio de la potencia normal, de modo que sea fácil localizar estas zonas de sombra radioeléctrica.

El Control

¿Qué tipo de control queremos? El equipo que necesitaremos evidentemente será distinto si simplemente queremos accionar un sólo interruptor o si queremos realizar acciones más complejas.

Por lo general, diremos que necesitaremos un canal de radio por cada acción que queramos realizar, como por ejemplo, hacer girar un motor, activar un interruptor o accionar un servo.

Y de nuevo digo “por lo general” porque en realidad esto tampoco es del todo cierto, y hay varias formas de “estirar” más los canales de una radio y conseguir un mayor número de acciones que el número de canales que la radio tiene. Por ejemplo, podemos hacer que si el valor de un canal está entre 1000 y 1500 se realice una acción (p.e encender unos LEDS), y si está entre 1500 y 2000 se realice otra (p.e. hacer sonar un zumbador), y con esto ya serían dos acciones para un sólo canal.

Como regla general, el número de canales que el equipo (radio transmisor + radio receptor) tiene se corresponde con el numero de señales PWM que pueden ser extraídas de la señal simultáneamente. Una señal PWM tiene una modulación por ancho de pulsos, y supongo que aquí podría extenderme largo y tendido sobre las señales PWM, pero no quiero que esto sea eterno y también es información que se puede consultar fácilmente en la wikipedia

Modulacion por anchura de pulso

Baste decir que una señal PWM puede ser entendida e interpretada por un Arduino, o por un servo, o por un variador para un motor de corriente continua o de corriente alterna, etc. Es decir, si podemos transmitir una señal PWM a distancia, podemos tener radiocontrol.

Lógicamente. no es una señal PWM lo que transmitimos por las ondas. Existen diferentes protocolos de comunicación entre emisores y receptores que son en mucha ocasiones, exclusivos de cada marca. Estos protocolos de comunicación son los que llevan las distintas señales PWM encriptadas en su interior.

Cada señal PWM activa un pin de salida en el receptor, así que de éste salen tantas señales de salida (tantos cables) como servos u otros dispositivos tengamos conectados.

RC RX 3 ChPor otro lado, los receptores a menudo disponen también de salidas unifilares, como PPM (modulación por posición de pulso), SBUS ó iBUS, es decir, salidas que condensan los datos de todos los canales en una sola señal o un sólo cable. Dicha señal puede ser interpretada por un controlador de vuelo o un Arduino. hay librerías específicas para ello.

Los equipos

Parece que no paro de decir obviedades si digo que un equipo de radiocontrol se compone de un radio transmisor y de un radio receptor, y que los dos tienen que estar de acuerdo.

Pero hablando con propiedad, en un equipo de radiocontrol no hay un emisor y un receptor, aunque aquí, por claridad, diremos que sí. En realidad ambos equipos emiten y reciben simultáneamente. Es decir, aunque el flujo de comandos es unidireccional, existe un flujo de datos en ambas direcciones, y este flujo de datos puede ser utilizado para llevar datos  de telemetría entre el aparato que se controla y la estación de control. Estos datos pueden ser de todo tipo, desde la posición dada por un sensor GPS hasta el estado de las baterías, pasando por la calidad de la señal de radio, temperaturas de algún componente crítico del sistema, etc.Taranis Pantalla telemetría

Cuando digo que emisor y receptor tienen que estar de acuerdo parece una tontería, pero esto es algo fundamental. porque quiere decir que una vez hayas elegido tu radiotransmisor, todos los receptores que adquieras deben ser para ese radiotransmisor. Como quien dice, de la misma marca.  Porque sí, un radiotransmisor puede funcionar con muchos receptores distintos, aunque no simultáneamente. Es decir, podemos hacer volar muchos aviones distintos con el mismo mando de radiocontrol, pero no podemos hacerlos volar todos a la vez.

Como decía anteriormente, cada marca emplea su propio protocolo de comunicaciones entre emisor y receptor, Para algunos modelos de radiotransmisores, es posible adquirir un módulo multiprotocolo que permita a nuestro transmisor comunicarse con un receptor de una marca distinta.

Hay infinidad de formatos para los radiotransmisores, desde cajitas con un único botón que nos permite abrir la puerta del garaje, hasta mandos con lo que parece que es un infinito número de controles, interruptores, ruedas y perillas.

Apartándonos de lo más simple, los dos formatos más comunes que se suelen ver son: uno que suelen llamar Control aéreo, que presenta dos gimbal (mandos con palaquitas)  y otro que llaman Control de tierra, con un gatillo y una rueda. El primero es el más versátil y se suele utilizar para controlar todo tipo de aparatos, el segundo, más específico,  se suele emplear sobre todo en coches y motos teledirigidos.

Dando un salto mortal con volatín hacia el futuro, se empiezan a ver radio controles con control gestual o por los movimientos que efectuamos con las manos, etc. En realidad, no puedo decir mucho más sobre ellos. Hasta donde yo sé, sólo los he visto en vídeo aplicados en algunos drones a nivel juguete, así que imagino que de momento no tienen el grado de control y precisión que necesita cualquier aplicación seria (o juguete serio).

 

Las frecuencias

Las frecuencias más comúnmente utilizadas para el radiocontrol se encuentran en la banda de los 2.4 GHz.

Una vez establecido el vínculo entre el emisor y el receptor, los equipos de radiocontrol evitan las interferencias saltando de una frecuencia a otra muchas veces por segundo, siguiendo su protocolo específico de comunicaciones.

2,4 GHz es también la banda de frecuencias utilizada por el Bluetooth, así que es posible que os preguntéis: ¿Y por qué no se puede utilizar un teléfono para el radiocontrol? La respuesta es la potencia utilizada. El Bluetooth de un teléfono normal puede emitir con una potencia de alrededor de 2,5 mW, mientras que la potencia de un transmisor de radiocontrol puede rondar los 100 mW o más.

El alcance es evidentemente, función de la potencia (la potencia es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia). Por este motivo, el bluetooth del teléfono va bien puede que hasta los 15 o 20 metros, y un buen transmisor de radiocontrol funciona a un kilómetro de distancia.

Si estamos manejando un coche o un avión a radiocontrol, difícilmente vamos a verlo si se encuentra a 1000 metros de distancia, quizás con prismáticos si acaso, así que en principio parece raro hablar de tanta distancia, hasta que aparecen los sistemas FPV.

FPV es el acrónimo para “First Person View”, o Visión en Primera  Persona. El FPV simplemente consiste en colocar una cámara de vídeo en el mismo avión/coche/barco en el que está el radio receptor, con su transmisor de video y su antena correspondiente, mientras que en el otro extremo tendremos preparado un receptor de vídeo y un monitor que proyecte las imágenes recogidas por la cámara. Los sistemas FPV son  baratos y muy fáciles de instalar y configurar, así que se han hecho muy populares.

Si quieres saber más sobre sistemas FPV puedes consultar nuestra guía de Drones

Esquema de un sistema FPV

El FPV no sirve para el radiocontrol, es un sistema paralelo a éste que utiliza otra banda de frecuencias (5,8 GHz), pero al instalar un sistema FPV sobre el vehículo que queremos controlar, la distancia al que nos encontremos de él, o si somos capaces de verlo con nuestros ojos, es irrelevante.

Existen por tanto, otros aparatos que permiten el radiocontrol con un alcance aún mayor, los llaman sistemas “Long Range”. Aunque la potencia del transmisor es similar, estos suelen utilizar normalmente una banda de frecuencias en torno a los 900 MHz. Los buenos radiotransmisores permiten la colocación de un módulo externo para funcionar con estas frecuencias y enlazar con un receptor específico que funciona también con esta frecuencia, por lo que el mismo transmisor nos sirve tanto para la larga distancia como para un alcance normal.

Es posible que penséis que ya puestos a adquirir un equipo, mejor comprar uno de larga distancia que podría servir para cualquier alcance.

Hay varios motivos por el que este razonamiento no es acertado: el primero es obvio, el coste. Mientras que el precio de los receptores es similar, un módulo LongRange para adosar a un transmisor puede rondar los 80 €, y una radio multifrecuencia puede ser muy cara.

El segundo punto importante es el legal: el LongRange en España es en principio ilegal (es legal con una serie de condicionantes muy estrictos, que incluyen conseguir una autorización de AESA). Ello no evita, por supuesto, que haya más de un idiota que se compra un dron DJI y lo vuela a cinco kilómetros de distancia, poniendo en riesgo la navegación aérea y a la gente en general y consiguiendo finalmente que la legalidad se haya puesto a mirar el radiocontrol con mucha más atención y haya, por supuesto, apretado el nudo en torno al tema. De las nuevas normas legales para volar un dron, nacidas precisamente a raíz de éste problema, hablaremos en otro momento.

Dron DJI mavic air 2

Desde un punto de vista personal, tengo que decir que volar un avión mucho más lejos NO es mucho más divertido. Lo cierto es que quizás carezco de ese punto vouyeur, y si vuelo un dron, a mí no me gusta recrearme con la cámara mirando lo que hace el vecino, a mí lo que me gusta es hacer picados y vuelos rasantes, pasar entre los arboles a toda velocidad y sentir la adrenalina, porque con el FPV lo experimento como si estuviese montado en el dron y a punto de matarme desde el momento en el que despego.

Las marcas

Antes he comentado como los protocolos de comunicación entre transmisor y receptor son exclusivos de cada marca, por tanto, se podría decir que casi hay tantos protocolos como marcas, y aunque con un módulo multiprotocolo convenientemente programado en el transmisor, se puede manejar casi cualquier aparato, esto no es lo normal, ni tampoco lo más cómodo.

Como es lógico, unas pocas marcas, por el motivo que sea: antigüedad, precio o calidad, se han repartido en la práctica la mayor parte del mercado, y han conseguido que multitud de desarrolladores independientes por todo el mundo trabajen sobre sus productos, creando a su vez hardware (receptores y micro receptores, módulos específicos o interruptores y carcasas de colores para personalizar el mando…) y software compatible.

Vamos con estas marcas:

SPEKTRUM – La antigùedad

Radio Control SpektrumSPEKTRUM fue la primera marca importante en radiocontrol. Para mucha gente ambas palabras eran un sinónimo. Son radios de calidad con una amplia gama de modelos a partir de un precio medio. Hay transmisores SPEKTRUM de 6 hasta 20 canales. Su protocolo de comunicaciones DSM ‘o DSM2 está muy extendido y hay  multitud de receptores disponibles en el mercado.

A pesar de ser una de las marcas más extendidas, yo no poseo un aparato SPEKTRUM, a diferencia de las otras dos marcas de las que voy a hablar a continuación, así que no puedo extenderme largo y tendido sobre sus virtudes y defectos.

 

FLYSKY – El precio

Que el nombre de la marca se parezca tanto al de su principal competidor y al producto que quiere emular, no es casualidad. La marca FlySky empezó siendo una copia, cuyo nombre parecía concebido para que la gente se equivocase y comprase una radio FlySky cuando en realidad querían comprar una radio FrSky. Incluso el nombre de su protocolo de comunicaciones, AFHDS tiene un cierto parecido con el de sus competidores (ACCST y DSM).

Y aunque con unas prestaciones menores, 6 canales frente a 16, si consideramos el precio, el hecho de que una radio FlySky costase entre la tercera y la cuarta parte que una radio FrSky, realmente hizo despegar la marca.

Radiocontrol FlySky FS ix6BHoy en día FlySky es una marca bien establecida que ofrece un transmisor con un precio y una calidad similar al Taranis de FrSky,  además de su modelo económico de toda la vida El FS-i6X, un transmisor sencillo y robusto, y sobre todo económico, que, a pesar de tener sólo seis canales, es a menudo suficiente para muchas aplicaciones, además, el protocolo de comunicaciones de un solo hilo de la marca, el iBUS, permite ampliar fácilmente ese número de canales hasta 10.

Puedes encontrar el FX i6X aquí

 

FrSky- La calidad

Habrá más de uno que me dirá que hay radios mejores que las FrSky, y que no es que las FrSky sean un producto de lujo ni nada parecido, pero la verdad es que FrSky fabrica muy buenas radios y la marca se hizo un nicho en el mercado por su calidad, no por su precio, ni por ser el primero en llegar, ni por tener más experiencia que nadie.

Hoy día, las radios FrSky están tan extendidas que es prácticamente un estandar, y es raro encontrar un aficionado serio al radiocontrol que no tenga una.

Las radios FrSky funcionan con un entorno de programación llamado OPENTX, que es open source, por lo que es fácil encontrar un firmware alternativo que extraiga aún más posibilidades de esta potente máquina. El interface de programación es muy completo y bastante intuitivo por lo que se pueden hacer muchísimas cosas simplemente programando desde el radiocontrol, pero si quisiéramos un control aún más complejo, existe una aplicación llamada OPENTX Companion que permite realmente hacer cualquier cosa que se desee jugando con estas señales PWM.Interface OPEN TX Comanion

Radiocontrol FrSky QX9+Actualmente, son dos los modelos de radiotransmisor más comunes de FrSky. El X9D+ y el QX7. El segundo es una variación algo más barata del primero. La mayor diferencia entre ambos es un display más grande y la presencia o ausencia de un conector externo para cargar la batería sin sacarla de la máquina, Por supuesto que existen otros modelos, como el QXLite con una ergonomía de mando de videojuego, o el Horus, de alta gama, que tiene todo lo que puedas imaginar y probablemente alguna cosa más.

El modelo que tenemos todos los aficionados más o menos serios al radiocontrol, es el FrSky X9D+, o como se conoce popularmente, el Taranis. Una radio excelente (en mi modesta opinion).

Puedes encontrar el Taranis aquí

FrSky es también la marca con mayor variedad de receptores disponibles, algunos de ellos muy baratos, pero sobre todo, la variedad es grande, lo cual es muy conveniente porque siempre podemos encontrar uno se que adecue al aparato que queremos manejar. Se pueden elegir desde microreceptores de 8 canales y menos de un gramo de peso por poco más de cinco euros, hasta otros con 16 salidas PWM independientes, entradas para introducir la señal de diversos sensores en la telemetría y salidas independientes de señal RSSI (intensidad de la señal de radio, esta señal puede ser alimentada a un controlador de vuelo para ser mostrada sobreimpresa en la señal de vídeo, por ejemplo), SmartPort (más telemetría), etc.

Cómo funciona un radiocontrol

Para acabar esta introducción, un rápido vistazo a cómo funciona uno de estos equipos. No me voy a referir a sus tripas y transistores, sino más bien a la experiencia de usuario que se tiene preparando y configurando uno de estos equipos.

El primer paso que hay que seguir con el mando es crear o elegir un modelo. Como he mencionado anteriormente, el mismo mando de radiocontrol puede manejar distintos aparatos, por lo que habrá que decirle al mando qué aparato vamos a utilizar. Digamos por ejemplo que se trata de un camión Monster Truck, por ejemplo.

Lo siguiente que hay que hacer, si es la primera vez que se va a controlar el modelo, es vincular emisor y receptor. Esta operación únicamente hay que hacerla una vez. La siguiente vez que se enciendan ambos aparatos se reconocerán instantaneamente y el vínculo será automático.RC Proceso de vinculacion

El proceso de vinculación cambia de receptor a receptor, pero siempre suele ser parecido. Se realiza poniendo el emisor en módo vinculo (bind) y dando corriente al receptor mientras se aprieta un botón o se puentean dos pines. Después se resetea todo y el vínculo ya queda establecido.

Pasamos ahora a configurar la radio. Lo primero que hay que entender es que las radios son completamente programables. Se puede hacer que cualquier botón o mando haga cualquier cosa, o incluso que estén sujetos a un control lógico.

Un mando de radiocontrol tiene tres partes: la carcasa, las tripas y la antena, y ahora más en serio, las tres partes serían las entradas, el mezclador y las salidas.

Respecto a las entradas, evidentemente me refiero a los inputs que queremos realizar sobre el equipo. No sólo podemos definir en que mando queremos que esté situado determinado input ( por ejemplo, el acelerador del camión en el gimbal vertical izquierdo, la dirección en el gimbal horizontal derecho y las luces en el interruptor”A”) , sino que además podemos definir como es la curva de respuesta a la entrada de ese mando, por ejemplo, podemos hacer que la dirección del camión sea menos sensible en las posiciones intermedias, y de este modo tener un control más fino cuando el vehículo va en linea recta.

El mezclador se encarga de manipular y combinar estos inputs y direccionarlos hacia cada uno de los canales de salida elegidos, Es decir, es aquí donde le diríamos al equipo que el canal número uno es para el acelerador, el canal dos para la dirección y el canal numero tres para las luces, de acuerdo a cómo hayamos cableado los pines del receptor. En el mezclador también se pueden programar más cosas, como que accionando un interruptor del control, el mando de la dirección sea menos sensible, y la respuesta del acelerador más brusca lo cual puede ser muy útil cuando vamos en modo rápido con nuestro monster truck.Pantalla Mixer de FrSky Taranis

En realidad se pueden hacer tareas mucho más complejas con el mezclador, por ejemplo, con un avión de aeromodelismo podríamos, al toque de un sólo interruptor hacer que se desplieguen los flaps en un plazo de digamos cinco segundos, porque no queremos que el cambio en el vuelo del modelo sea muy brusco, al mismo tiempo y para corregir el cabeceo del aeroplano el elevador de cola se moverá 5 grados y el comportamiento de los alerones cambiará haciendo que su movimiento se acentue. Quince segundos después se desplegará el tren de aterrizaje, lo cual ya de por sí solo puede requerir la sincronización de distintos servos, y recordar, un canal de radio por cada servo.

Por último tenemos las salidas. Es aquí donde podemos manipular directamente las señales PWM de cada canal, es decir, podemos indicar cuales son los puntos máximos, medios y mínimos en cada canal, podemos invertir cada señal y podemos limitarla.Pantalla de salidas del Taranis

Me estoy dejando fuera muchas cosas como alarmas, interruptores lógicos, etc. pero recordar que esto no es más que una introducción al radiocontrol, y creo que con esto ya tenéis suficiente material por hoy.