TELEKINO. El primer UAV pudo haber sido español...

Tema en 'OFF TOPIC' iniciado por Rogelio Lacaci Diaz, 22 Ene 2008.

  1. Rogelio Lacaci Diaz Nuevo Miembro

    Rogelio Lacaci Diaz
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    El Telekino un dispositivo pionero para la seguridad aérea en el mundo Ver debate (0)
    El primer UAV pudo haber sido español, pero sí lo fué el primer dispositivo de mando a distancia

    Loygorri/AviacionDigital/A.García,C.Morón y L.Robledo




    Tras la clausura de la exposición "Leonardo Torres Quevedo y la Conquista del Aire", en Guadalajara el pasado día 14 de enero, por primera vez en funcionamiento, probablemente en el mundo, hemos conseguido filmar el dispositivo denominado "Telekine", antecedente de los mandos a distancia, es decir de los dispositivos que telemandan cualquier tipo de aparatos sin conexión de cables.

    Leonardo Torres Quevedo, diseñó, con la idea de telemandar su original dirigible, cuya botadura se conmemoró durante los actos de Guadalajara.En la actualidad la industria del sector está desarrollando los denominados UAV´s(unmanned air vehicles), entre otras cuestiones, para no arriesgar la vida de tripulaciones en misiones que se pueden realizar sin presencia de pilotos.

    El ingenio de Don Leonardo no se logró probar en la teledirección de sus dirigibles en España, dado que "tuvo" que seguir desarrollando su sistema de dirigibles en Francia, al amparo de la casa Astra, que lo desarrolló y lo fabricó industrialmente, distribuyéndolo por todo el mundo.

    Don Leonardo, ideó, patentó y diseñó un dispositivo de estas características hace ya 105 años. Su objetivo era la seguridad de las tripulaciones en aquellos dirigibles en fase de pruebas que botó con éxito hace ahora 100 años(el primero que voló efectivamente fue el Torres-2, en 1908). Telemandando la citada aeronave, pretendía no arriesgar innecesariamente en la fase del desarrollo de su tambien original invento aéreo, el dirigible semirrígido sistema Torres, por lo cual tambien puede ser considerado un pionero de la seguridad aérea.

    Este razonamiento algo rebuscado, pero cierto, habría que tenerlo en cuenta, máxime aún, cuando el mismo objetivo, la seguridad, fué uno de los condicionantes de su Transbordador, con un sistema de seis cables de sustentación, y que nunca a lo largo de su ya nonagenaria historia ha sufrido un accidente mortal.

    Por lo tanto la cultura de "seguridad aérea", puede ser considerada como otro de los avances pensados por el ilustre ingeniero cántabro, como pionero tambien.

    En el trabajo que reproducimos a continuación de Alfonso García(que presta su voz a los videos editados), C.Morón y L.Robledo, se explica detalladamente su funcionamiento.



    "El Telekine de Torres Quevedo y el "Telekine" actual"


    En este trabajo se estudia el invento de D. Leonardo Torres Quevedo, para el comando a distancia de elementos mecánicos automotrices, que denominó Telekine. Para ello se profundiza en la solución electromecánica que el genial inventor propone y lleva a la práctica. Por otro lado, se estudian las soluciones actuales a dicho problema, teniendo en cuenta el desarrollo de la electrónica moderna y se describe el funcionamiento general de un mando a distancia actual.




    I- INTRODUCCIÓN

    En la época actual estamos habituados a la utilización de muy diversos artefactos de relativamente fácil manejo, que realizan una serie de acciones mas o menos tediosas y complicadas, y cuyo fin último es simplificarnos el trabajo, o bien simplemente evitar peligros inherentes a nuestras actividades cotidianas. Podemos poner muchos ejemplos, lavadoras, lavavajillas, televisión, ordenadores, todo tipo de robots del hogar, robots industriales, y un largo etcétera. Pero ¿qué sabemos de su funcionamiento?, ¿quien los desarrolló?, ¿cuál es en definitiva su historia?.


    Nos hemos propuesto, dentro de nuestras limitaciones que son muchas, describir el funcionamiento de uno de los aparatos que forman parte de nuestra vida cotidiana: el mando a distancia, estudiar sus orígenes y ver los cambios que ha experimentado desde su concepción hasta las fechas actuales. Este aparato de uso cotidiano, que en nuestros hogares no tiene más función que la de aumentar nuestra comodidad, es de gran utilidad para personas discapacitadas, y adquiere vital importancia en manipulación de sustancias peligrosas, ó sustancias de cualquier tipo en atmósferas tóxicas.


    El origen del mando a distancia está situado en los primeros años de este siglo. Se presentó por vez primera a la Academia de Ciencias de París en el año 1903 junto con una memoria en la que se explicaba entre otras cosas qué es y para qué sirve este dispositivo. Se realizó una demostración de funcionamiento en el frontón Beti-Jai donde un triciclo automotor con el receptor incorporado realizó una serie de maniobras ordenadas desde un transmisor a cierta distancia y sin conexiones entre ambos. En 1906 se realizaron nuevas pruebas en el estanque de la casa de campo, con el Telekine instalado en un bote, estas pruebas respondían a la necesidad de observar el funcionamiento de algunas mejoras introducidas en el sistema, entre otras un mecanismo de seguridad que detiene el motor principal en caso de que transcurriera cierto periodo de tiempo sin que llegaran señales (por ejemplo en caso de interrupción de las comunicaciones con la estación emisora). Los comentarios recibidos en estas pruebas fueron inmejorables tanto para el dispositivo como para el propio D. Leonardo, dando lugar a la realización de nuevas pruebas de funcionamiento ante el Rey Alfonso XIII y numerosas personalidades en Bilbao en Septiembre del mismo año.


    Pese al gran éxito popular recibido, Torres Quevedo se encontró con serias dificultades. La primera de ellas fue una serie de ensayos realizados en Antives por el científico Francés M. Devaux con un aparato similar a su Telekine. Esto llevó a Torres Quevedo a entablar una reclamación de prioridad, enviando una carta al presidente del "Boulletin de la Societé Internationale des Electriciens" donde afirmaba que las partes esenciales de los aparatos usados por M. Devaux eran una reproducción exacta del Telekine patentado por él, anexando una descripción de este, con el ruego de que la carta fuera publicada en el citado Boulletin. La carta nunca se llegó a publicar.


    Por otro lado la oferta presentada al Ministerio de Marina para usar el Telekine como elemento de dirección de torpedos tampoco fue aceptada. La contestación recibida fue muy fría, evidenciando que en el Ministerio no se había estudiado realmente dicha oferta, y ni siquiera conocían el funcionamiento ni las posibilidades del aparato, dando a entender que el único interés de las experiencias de Torres Quevedo estaban en que experiencias similares se estaban llevando a cabo en Francia.


    En definitiva en este trabajo nos proponemos describir el funcionamiento del primer mando a distancia de la historia, que fue concebido, montado y puesto a punto por D. Leonardo Torres Quevedo. Además, explicaremos el funcionamiento de un mando a distancia actual, comparándolo con el Telekine de Torres Quevedo.



    II- EL TELEKINE DE TORRES QUEVEDO


    El Telekine de Torres Quevedo se puede definir como un autómata que ejecuta una serie limitada de órdenes, siendo lo novedoso que dichas órdenes le llegan por radiotelegrafía, permitiendo que el operador humano esté relativamente alejado del elemento que está dirigiendo. Este aparato podía (y puede) realizar 19 órdenes diferentes, de manera que al terminar de ejecutar cualquiera de ellas pasa a la posición de espera, también denominada maniobra cero.


    Las maniobras que se controlan con el Telekine se pueden agrupar en tres tipos:

    A- Cambio de dirección

    CÓDIGO
    MANIOBRA

    Tres pulsos
    Dirección rectilinea

    Seis pulsos
    Pequeño viraje a la derecha

    Ocho pulsos
    Mediano viraje a la derecha

    Cuatro pulsos
    Máximo viraje a la derecha

    Siete pulsos
    Pequeño viraje a la izquierda

    Nueve pulsos
    Mediano viraje a la izquierda

    Cinco pulsos
    Máximo viraje a la izquierda



    B- Cambio de velocidad

    CÓDIGO
    MANIOBRA

    Un pulso
    Marcha adelante a pequeña velocidad

    Once pulsos
    Marcha adelante a gran velocidad

    Dos pulsos
    Marcha atrás a pequeña velocidad

    Doce pulsos
    Marcha atrás a gran velocidad

    Diez pulsos
    Parada y freno del vehículo



    C- Saludo

    CÓDIGO
    MANIOBRA

    Trece pulsos (primer grupo)
    Movimientos de saludo y cortesía

    Trece pulsos (segundo grupo)
    Cesan movimientos de saludo y cortesía



    Para el problema de la emisión-recepción de las órdenes hay dos soluciones posibles: utilizar un tipo de transmisor receptor para cada comando ó maniobra (lo que actualmente se denomina comunicaciones en paralelo), o bien la utilización de un solo transmisor receptor de manera que los comandos sean enviados de forma secuencial (lo que actualmente se denomina comunicaciones en serie). Torres Quevedo optó por la solución mas versátil, que es al mismo tiempo la más complicada desde el punto de vista tecnológico, la utilización de un único emisor-receptor. Es decir, resolvió el problema de comunicar una serie de órdenes sin más que la utilización de una sola palanca accionada por un relé, para lo cual fue necesario la construcción de un sistema denominado de contacto retardado. Estudiemos detalladamente dicho sistema. La figura 1 nos muestra un diagrama esquemático del mismo.



    Figura 1: Sistema de contacto retardado.


    Al cerrar el interruptor I el relé E atrae el extremo de la palanca P1 haciendo que su tope inferior izquierdo desplace la masa M2 solidaria con la palanca P2. De esta forma dicha palanca se separa de su posición de equilibrio, haciendo que se pierda el contacto eléctrico con el tope G, y desconectando el cursor C del potencial positivo. A su vez la palanca P1 tira de la rueda dentada, haciendo que el cursor C avance una posición y haga contacto eléctrico con el siguiente plot. Las masas M1 y M2 están calculadas de manera que el momento de inercia de la palanca P2 sea suficiente para asegurar que ésta tardará un tiempo t en regresar a su posición de equilibrio. En esta posición se recupera el contacto eléctrico con el tope G, y por tanto el cursor C vuelve a estar eléctricamente conectado al potencial positivo, solo que este potencial ahora estará aplicado al siguiente plot.


    El interruptor I podría estar controlado por un receptor de radio al que llegaran pulsos o trenes de pulsos, con lo que este sistema cerraría uno ú otro circuito dependiendo del número de pulsos recibidos. Pero como ya se ha dicho, la palanca P2 tarda un tiempo t en recuperar su posición de equilibrio, lo que nos asegura que en el caso de que llegue un tren de varios pulsos el interruptor I se abrirá y cerrará muy rápidamente varias veces y el cursor C se desplazará tantos plots como pulsos lleguen, pero sin aplicar potencial positivo a los plots intermedios, ya que la palanca P2 todavía no habrá recuperado su posición de equilibrio, y por lo tanto no tendremos contacto eléctrico entre el tope G y la propia palanca. De esta forma Torres Quevedo resolvió el problema de la comunicación a distancia de varias órdenes utilizando un solo emisor-receptor de radio, y por lo tanto un único relé.


    Para que el sistema fuera completamente operativo, Torres Quevedo necesitó desarrollar varios dispositivos auxiliares. El primero del que nos vamos a ocupar es el que denominó "discos". Estos discos (cuyo número será igual al número de dispositivos independientes que se deseen controlar con el Telekine) se conectan a los plots del sistema de contacto retardado. El esquema de los discos se puede ver en la figura 2.


    Cada disco tiene dos arcos metálicos d y d’ que giran solidarios con él y que hacen contacto con una serie de terminales fijos conectados a los plots, de manera que cuando el cursor C está en una determinada posición y la palanca P2 ha regresado a su posición de equilibrio (y por lo tanto esta en contacto eléctrico con el terminal G) se cierra un circuito eléctrico que activa el relé E’2 (pues consideramos que el plot conectado al cursor está inicialmente en contacto con el arco metálico d) atrayendo éste la palanca P’2 que pone en contacto los terminales eléctricos m-p y n-q entre sí. De esta forma el motor reversible gira en sentido dextrógiro hasta que el terminal conectado con el cursor llega a la posición en que no hace contacto con ninguno de los dos arcos metálicos (d, d’), desactivando el relé E’2 y parando el motor al dejar de recibir la corriente eléctrica que le hacia girar.





    Figura 2: Sistema de contacto retardado conectado a dos de los sistemas auxiliares llamados discos.



    No obstante y debido a la inercia del disco, aunque el motor deje de girar, el disco continúa girando llegando a hacer contacto eléctrico con la otra placa metálica d’. Por ello se dispuso un segundo relé E’1 de retorno, de manera que cuando esto ocurre se cierra este relé y el motor gira en sentido contrario (levógiro) hasta llegar de nuevo a la situación de desconexión.


    El circuito completo del Telekine incluye también un sistema de retorno automático a la posición de espera de órdenes ó maniobra cero. Este circuito es de indudable utilidad, puesto que si careciera de él el número de pulsos necesarios para ejecutar una maniobra estaría condicionado por la última maniobra ejecutada, es decir el cursor C se quedaría en la posición correspondiente a la última maniobra y el número de pulsos necesario para la siguiente orden dependería de esta posición.


    Así pues el esquema completo de funcionamiento del Telekine sería el que se muestra en la figura 3, en el que se pueden ver cinco circuitos que explicamos a continuación.



    Figura 3: Diagrama general del Telekine.



    El primero se cierra al llegar un pulso que accione el interruptor I. Esto hace que se cierre el circuito de avance del cursor C (+, I, E1, n0, -), con lo que la palanca P1 es atraída por el relé E1 y el cursor avanza una posición. Si llegara un tren de pulsos, debido a la inercia de la palanca P2 tendríamos los avances correspondientes antes de que se restableciera el contacto eléctrico a través suyo. Al establecerse dicho contacto se cierra el segundo circuito (+, n1, E2, P2, t2, t1, b, a, n0, -) que activa el relé E2. Este atrae a la palanca P3 desplazando la pieza H a la izquierda y conectando los terminales t3 y t4 entre sí. De esta forma, aunque el circuito anterior se abre, el relé E2 sigue activado, ya que la corriente sigue pasando por el tercer circuito (+, n1, E2, P2, a través del disco del dispositivo que esté activado, plot, cursor C, n0, -). En el momento en que el motor del disco llegue a su posición de reposo, se interrumpe el circuito anterior, regresa la pieza H a su posición original y se activa el cuarto circuito ó circuito intermitente (+, n1, t3, t4, t5, n2, E1, n0, -). Dicho circuito se abre y cierra rápidamente por la acción de E1 sobre la palanca P1, haciendo avanzar el cursor C hasta la posición mostrada en el esquema (posición de espera). En este momento se conecta el quinto circuito (+, n1, E2, C, n0, -) que activa de nuevo el relé E2, desactivando el circuito intermitente y dejando el mando en reposo hasta recibir una nueva orden.




    III- MANDOS A DISTANCIA ACTUALES


    En la actualidad, los mandos a distancia son muy diversos, ya que existen diferentes medios de transmisión de órdenes (o datos), la circuitería interna de todos ellos está constituida por elementos bien diferentes, e incluso la labor para la que han sido construidos está muy diversificada. Por lo tanto, como resultaría difícil, bastante largo, e incluso tedioso hacer un estudio de cada tipo, nos vamos a limitar a realizar el estudio genérico de un mando a distancia actual, que responde al diagrama general del conjunto receptor mostrado en la figura 4.



    Figura 4: Diagrama de bloques del conjunto receptor de un mando a distancia actual.



    La primera parte de un mando a distancia ha de ser necesariamente un receptor que dependerá de la señal que se utilice para transmitir las órdenes. Generalmente se utilizan dos tipos: radiación infrarroja, en cuyo caso el receptor estará constituido por un foto diodo o foto transistor, o radio frecuencia modulada donde se utiliza un receptor de radio-frecuencia. Suele incorporarse además un amplificador para adecuar la amplitud de la señal.


    La segunda parte sólo es necesaria en los receptores de radio frecuencia, y consiste en un demodulador, que es un circuito capaz de filtrar la señal y quedarse con la modulación, en la que se encuentra la información utilizable por el mando a distancia.


    La decodificación de las órdenes constituye quizá la parte más variada de los mandos a distancia. Existen varias posibilidades, aunque nosotros por simplicidad nos centraremos en dos: el reconocimiento de secuencias y los contadores de pulsos. Los circuitos de reconocimiento de secuencias son circuitos integrados comerciales que constan de una entrada por donde se aplica el tren de pulsos recibidos (estos son siempre de la misma duración) y la almacenan temporalmente comparándolo con las cadenas que tienen grabadas. Si este tren de pulsos no coincide con ninguna de estas cadenas, no se habilita ninguna salida, y si el tren de pulsos es reconocido resulta habilitada la salida correspondiente. Esto implica la existencia de varios códigos estandarizados de cadenas para la emisión-recepción de órdenes.


    En los contadores de pulsos la salida de las anteriores etapas se aplica a la entrada de conteo del circuito. Este está preparado de manera que en cuanto recibe el primer impulso se activa y se prepara a recibir una cadena de duración fija, cuenta el número de pulsos de dicha cadena y codifica este número en sistema binario, transmitiéndolo así a las salidas digitales. Combinando estos estados, haciendo uso de la lógica digital adecuada, se activa uno u otro dispositivo. Al final del proceso se genera una señal de reset que lleva al receptor a la posición inicial de espera de órdenes.





    IV- CONCLUSIONES


    Se ha hecho un breve repaso al funcionamiento del dispositivo construido por D. Leonardo Torres Quevedo y que denominó Telekine. Como se ha podido observar las soluciones al problema que aportó no difieren de manera significativa, en su filosofía, de los receptores de mando a distancia actuales basados en emisor-receptor de radio-frecuencia y conteo de pulsos. Por supuesto los circuitos electrónicos actuales son mucho mas pequeños, mas rápidos, y evitan la construcción de complicados sistemas mecánicos. De la misma forma, el sistema de contacto retardado es sustituido por contadores digitales, los discos auxiliares por sistemas de lógica digital, y el mecanismo de reposicionamiento del cursor a la maniobra cero (espera de ordenes) se cambia por un circuito que detecta el final del proceso reseteando los circuitos de manera que vuelven a la posición inicial. Pero la complicación de estos sistemas electrónicos no es menor que la que tienen los sistemas mecánicos ya mencionados. Son más pequeños, rápidos, consumen menos energía, pero no son más simples. Además, las maniobras fundamentales siguen siendo las mismas(Figura 5).

    No obstante conviene resaltar que en la época en la que Torres Quevedo construyó su Telekine no existían las posiblidades que hoy en día nos ofrece la electrónica moderna. Así hoy podemos construir mandos a distancia basados en la emisión-recepción de radiación infrarroja y en el reconocimiento de señales, previamente grabadas en memorias digitales integradas en circuítos semiconductores.



    Figura 5: Comparación entre el sistema de Torres Quevedo y los actuales.





    V- AGRADECIMIENTOS


    Agradecemos al Grupo de Análisis Dimensional la gran ayuda que nos han prestado, sobre todo en lo que se refiere a documentación y enfoque del presente trabajo. Y especialmente a D. Francisco González de Posada sus sugerencias y constante aliento para la realización del mismo.



    VI- REFERENCIAS


    Francisco González de Posada, "Leonardo Torres Quevedo", pp. 71-85/279-301, Biblioteca de la Ciencia Española, 1992.
    José García Santesmases, "Obra e Inventos de Torres Quevedo", Instituto de España, pp. 137-152, 1980.
    J. M. Romeo López, "Españoles Precursores y Pioneros de las Telecomunicaciones", Actas del II Simposio "Leonardo Torres Quevedo su vida, su tiempo, su obra" pp. 237-250, 1991.
    "Patentes de Invención de Don Leonardo Torres Quevedo", Registro de la Propiedad Industrial, Ministerio de Industria y Energía, (Pat. nº 31918, Certificado de adición nº 33041 a la Pat. nº 31918).
    Elektor, Nº 30, pp. 30-35 (1993).
    M. Carazo y F. Remiro, Resistor, Nº102, pp. 28-31,(1990).
    F.P. Arrojo, Resistor, Nº 111, pp. 13-18, (1991).



    Bibliografía:Actas del III Simposio "Leonardo Torres Quevedo".

    Copiado y pegado de la revista ""Aviación Digital""

    www.aviaciondigitalglobal.com
     
  2. Rogelio Lacaci Diaz Nuevo Miembro

    Rogelio Lacaci Diaz
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    Telekino

    Lo siento pero no me salen las figuras de los esquemas. El que pudiera estar intereado que acuda ahora a la página de aviaciób digital global sección ""seguridad"".
     
  3. elossam Maestro FPV

    elossam
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    Me ha encantado el artículo, Rogelio. En cuanto al sistema, recuerdo que hara unos treinta años tenia un coche de radio control MARK IV de una casa que creo que era Española. Era una preciosidad, enorme, con 3 pilas gordas para traccion, cuatro pequeñas para dirección y otras tres medianas en el mando (un chorreo cada vez que habia que ponerlo en marcha.
    El caso es que funcionaba por el mismo principio. El mando tenia un solo boton y secuencialmente avanzaba recto, giro izq, giro dcha, atras recto, atras izq, atras dcha, stop. y vuelta a empezar.
    Rodear la mesa del salón era todo un ejercicio de habilidad y terminabas con el dedo gordo hinchado.

    Pd, por curiosidad lo he buscado en internet:
    http://www.todocoleccion.net/precioso-ford-gt-mark-iv-radiocontrol-casa-nacoral~x6949571

    Despés me hice con un Lamborgini como éste:
    http://articulos.vender-coleccionis...tiguo-años-80-aprox-aceptable-estado~x6995310

    Este si que corria, pero el control era mas complicado: Todo adelante recto, parado o todo atras torciendo a un lado. Otra vez la mesa del salón era un desafío.


    Volviendo al tema aéreo, si algun día pasas por el museo de Cuatro Vientos en Madrid, parate a ver la seccion de aeromodelismo. No te hablo de cosas de hace 110 años, pero hay radios diseñadas y fabricadas en España que en su día le daban 1000 vueltas a cualquier cosa fabricada fuera. Faltan modelos que se adelantaron en más de una década a modelos con prestaciones similares presentados por las marcas de más prestigio en el mundo del R/C.
     

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