Радиоконтроль
Радио контроль (часто сокращается до RC ) - это использование контрольных сигналов, передаваемых радио, для удаленного управления устройством. Примерами простых систем радиоуправления являются открыватели гаражных дверей и бесцветные системы въезда для транспортных средств, в которых небольшой портативный радиопередатчик разблокирует или открывает двери. Радио контроль также используется для контроля модельных транспортных средств от ручного радиопередатчика . Промышленные , военные и научные исследовательские организации также используют радиоуправляемые транспортные средства. Быстро растущее применение - это контроль беспилотных летательных аппаратов (БПЛА или беспилотников) как для гражданского, так и для военного использования, хотя они имеют более сложные системы управления, чем традиционные применения.
История
[ редактировать ]Идея контроля беспилотных транспортных средств (по большей части в попытке повысить точность торпед в военных целях) предшествует изобретению радио. В последней половине 1800 -х годов разработка многих таких устройств, подключенных к оператору проводами, включая первое практическое применение, изобретенное немецким инженером Вернером фон Сименсом в 1870 году. [ 1 ]
Избавление от проводов с помощью новой беспроводной технологии, радио, появилось в конце 1890 -х годов. В 1897 году британский инженер Эрнест Уилсон и CJ Evans запатентовали радиоконтролируемую торпеду или продемонстрировали радио-контролируемые лодки на реке Темза (рассказы о том, что они сделали, варьируются). [ 2 ] [ 3 ] На выставке 1898 года в Мэдисон Сквер Гарден Никола Тесла продемонстрировала небольшую лодку, которая использовала когеререра . радиоконтролирование на основе [ 4 ] С глазами продажи идею правительству США в качестве торпеды, патент Теслы 1898 года включал в себя изменение частоты часа, чтобы враг не мог взять под контроль устройство. [ 5 ]
В 1903 году испанский инженер Леонардо Торрес Кеведо представил систему управления на основе радио, называемую « Telekino » [ 6 ] в Парижской академии наук . В том же году он подал заявку на несколько патентов в других странах. [ 7 ] [ 8 ] Это было предназначено как способ проверки дирижабля Astra-Torres , дирижабленного его собственного дизайна, без риска человеческой жизни. [ 9 ] В отличие от предыдущих механизмов, которые выполняли действия типа «включено/выключение», Торрес создал систему для управления любым механическим или электрическим устройством с различными состояниями работы. Этот метод требовал передатчика, способного отправлять семейство разных кодовых слов с помощью сигнала двоичного телеграфа и приемника, который смог настроить другое состояние работы в используемом устройстве, в зависимости от слова кода. Он был в состоянии выбрать различные позиции для рулевого двигателя и различные скорости для двигателя двигателя независимо, а также действовать по другим механизмам, таким как электрический свет , для его переключения и флага , для поднятия или сброса, в то же время В [ 10 ] И так до 19 различных действий. [ 11 ] В 1904 году Торрес решил провести первое испытание на трехколесном наземном автомобиле с диапазоном от 20 до 30 метров. [ 12 ] В 1906 году, в присутствии аудитории, в которую входил король Альфонсо XIII из Испании, Торрес продемонстрировал изобретение в порту Бильбао , направляя электрическую запуск Vizcaya с берега с людьми на борту, который контролировался на расстоянии более 2 км. Полем [ 13 ]
В 1904 году Bat , запуск Windermere Steam, контролировался с использованием экспериментального радиоуправления от его изобретателя [Jack Kitchen]. В 1909 году французский изобретатель [Габет] продемонстрировал то, что он назвал своим « Торпильским радиоавтоматиком », радиоконтролируемой торпедой. [ 14 ]
В 1917 году Арчибальд Лоу , руководитель экспериментальных работ Secret Royal Flying Corps (RFC) в Feltham , был первым, кто успешно использовал радиоконтролирование на самолете, воздушной цели 1917 года . Он был «пилотируется» с земли будущим мировым держателем рекордов Aerial Speed Henry Genry Segrave . [ 15 ] Системы Лоу закодировали командные передачи как противодействие для предотвращения вмешательства противника. [ 16 ] К 1918 году в секретной секции DCB Школы сигналов Королевского флота Портсмут под командованием Эрика Робинсона VC использовал вариант системы радиоуправления Aerial Target для управления от самолетов «Матери» различных типов военно -морских судов, включая подводную лодку. [ 17 ]
Во время Первой мировой войны американский изобретатель Джон Хейс Хаммонд-младший разработал множество методов, используемых в последующем радиоуправлении, включая разработку торпеды с дистанционным управлением, корабли, антипонсификационные системы и даже систему, позволяющую его удаленно контролируемому кораблю, нацеленному на прожекторы вражеского корабля. [ 18 ] В 1922 году он установил радио -контроль на устаревшем линкоре военно -морского флота США USS , чтобы его можно было использовать в качестве целевого корабля [ 19 ] (Потол в упражнении по стрельбе в марте 1923 года).
Советская Красная Армия использовала дистанционно контролируемые телэнксы в течение 1930 -х годов в зимней войне против Финляндии и выставила по меньшей мере два телет -батальона в начале Великой Патриотической войны . Teletank контролируется радио из управляющего резервуара на расстоянии 500–1500 м, два составляют телемеханическую группу . Были также дистанционно контролируемые резаки и экспериментальные дистанционно контролируемые самолеты в красной армии.
Первая мировая война Соединенного Королевства разработки их радио-контролируемой «воздушной цели» 1917 года (AT) и 1918 года «Distant Control Boat» (DCB) с использованием систем контроля Лоу в конечном итоге привел к своему парку 1930-х годов «Королева пчелы» . Это была дистанционно контролируемая беспилотная версия самолета De Havilland " Tiger Moth " для из военно -морского флота практики стрельбы . «Королева пчела» была заменена аналогично названной Queen-Wasp Airspeed Wasp , специально построенным целевым самолетом с более высокой производительностью.
Вторая мировая война
[ редактировать ]Радио контроль был дополнительно развит во время Второй мировой войны, в первую очередь у немцев, которые использовали его в ряде ракетных проектов. Их основными усилиями стало развитие радио-контролируемых ракет и скользящих бомб для использования против судоходства, целью атакой как цель, так и опасная. Однако к концу войны у Люфтваффе были подобные проблемы, нападающие на союзников и разработали ряд радиоподанных ракет, управляемых поверхностными зенитными ракками , ни один из которых не видел обслуживания.
Эффективность систем люфтваффе , в первую очередь, включающая серию Telefunken Funk-Gerät (или Fug) 203 Кель -двойные ось, одноосинные джойстики, установленные на развертываемом самолете, и компаньон Telefunken Fug 230, Умень помещенный в Быть контролируется во время развертывания и используется как Fritz X Unforeed, бронированная бомба, бомба, так и бомба Henschel HS 293 , была значительно сокращена благодаря британским усилиям по джрадному радиосигналам, в конечном итоге с американской помощью. После первоначальных успехов британцы запустили ряд набережений коммандос , чтобы собрать ракетные радиостанции. Затем на британских кораблях были установлены джуммеры, и оружие в основном «перестало работать». Затем немецкие команды разработчиков обратились к ракетам под проволоку, как только они поняли, что происходит, но системы не были готовы к развертыванию, пока война уже не переехала во Францию.
Немецкий Kriegsmarine управлял Fl-Boote ( Ferngelenkte Sprengboote ), которые были радиоконтролируемыми моторными лодками, заполненными взрывчатыми веществами, чтобы атаковать вражеские доставки с 1944 года.
И англичане, и США также разработали системы управления радиоуправлением для аналогичных задач, чтобы избежать огромных зенитных батарей, установленных вокруг немецких целей. Тем не менее, ни одна система не оказалась пригодной для использования на практике, и единственная крупная усилия США, операция Aphrodite , оказалась гораздо более опасной для своих пользователей, чем для цели. Американский азон управлял боеприпасом свободного падения, однако, оказался полезным как в европейских , так и в кинотеатрах Второй мировой войны.
Системы радиоуправления этой эпохи, как правило, носили электромеханический характер, используя небольшие металлические «пальцы» или « тростники » с разными резонансными частотами, каждая из которых будет управлять одним из различных реле, когда была получена конкретная частота. Реле, в свою очередь, тогда активируют различные приводы, действующие на контрольные поверхности ракеты. Радиопередатчик контроллера будет передавать различные частоты в ответ на движения управляющей палочки; Обычно они были включены/выключены сигналы. радиоприемник, используемая для управления функцией руля на боеприпасе, разработанных американским управлением Azon Однако прокатывание.
Эти системы широко использовались до 1960 -х годов, когда растущее использование твердотельных систем значительно упрощало радиоконтролирование. Электромеханические системы, использующие реле RED, были заменены аналогичными электронными, а продолжающаяся миниатюризация электроники позволила больше сигналов, называемых каналами управления , чтобы быть упакованной в тот же пакет. В то время как системы раннего управления могут иметь два или три канала с использованием амплитудной модуляции , современные системы включают двадцать или более с использованием частотной модуляции .
Радио-контролируемые модели
[ редактировать ]
Первое общее использование систем радиоуправления в моделях началось в начале 1950-х годов с одноканального самопостроенного оборудования; Коммерческое оборудование появилось позже. Появление транзисторов значительно уменьшило требования к батарее, поскольку требования тока при низком напряжении были значительно уменьшены, а батарея высокого напряжения была исключена. Как в трубных, так и в ранних транзисторах настройки контрольных поверхностей модели обычно работали с помощью электромагнитного « выхода », управляющего хранящейся энергией в цикле резиновой полосы, что позволяет простую управление рулем (справа, слева и нейтраль), а иногда и другие функции такие как скорость двигателя. [ 20 ]
Контролируемые кристаллом приемники супергетерин с лучшей селективностью и стабильностью сделали управляющее оборудование более способным и по более низкой стоимости. Многоканальные разработки имели особое использование для самолетов, которые действительно требовали как минимум трех размеров управления (рыскание, шахта и скорость двигателя), в отличие от лодок, которые требовали только двух или одного.
Когда революция электроники взлетала, конструкция схемы однокварного канала стала избыточной, и вместо этого радиоприемники предоставили пропорционально кодированные потоки сигналов, которые сервомеханизм мог интерпретировать, используя модуляцию ширины импульса (ШИМ).
Совсем недавно высококачественные хобби- системы, использующие функции модуляции импульсного кода (PCM), появились на рынке, которые предоставляют компьютеризированный сигнал цифровых битов данных -поток для принимающего устройства вместо более раннего типа кодирования ШИМ. Однако даже с этим кодированием потеря передачи во время полета стала более распространенной [ Цитация необходима ] , отчасти из -за еще более беспроводного общества. Некоторые более современные приемники FM-сигнала, которые по-прежнему используют кодировку «ШИМ», вместо этого могут быть сделаны в них более продвинутых компьютерных чипов, чтобы зафиксировать и использовать отдельные характеристики сигнала конкретного RC-передатчика типа PWM. , без необходимости специального «кода», передаваемого вместе с управляющей информацией, поскольку всегда требуется кодирование PCM.
В начале 21 -го века 2,4 Gigahertz Spread Spectrum Systems Control Systems становятся все чаще для контроля модельных транспортных средств и самолетов. Теперь эти системы 2,4 ГГц производятся большинством производителей радио. Эти радиосистемы варьируются по цене от пары тысяч долларов , вплоть до 30 долларов США за некоторые. Некоторые производители даже предлагают наборы для преобразования для более старых цифровых 72 МГц или 35 МГц приемников и радиоприемников. Поскольку появляющаяся множество систем RC Spectrum Spectrum Spectrum Spectrum Spectrum обычно использует «частотный» режим операций, таких как FHS , которые больше не остаются на одной установленной частоте во время использования, более старые «эксклюзивные использование» при модели Flying Flying Сайты, необходимые для контроля частоты систем управления RC Band Band RC, для систем RC-диапазона VHF, которые использовали только одну наборную частоту, если не обслуживаться для его изменения, не так обязательны, как раньше.
Современные военные и аэрокосмические применения
[ редактировать ]
Военные приложения с дистанционным управлением обычно не являются радиоуправлением в прямом смысле, непосредственно эксплуатационные поверхности управления полетом и настройки мощности движения, а вместо этого принимают форму инструкций, отправленных полностью автономному , компьютеризированному автоматическому пилоту . Вместо сигнала «повернуть налево», который применяется до тех пор, пока самолет не будет летать в правильном направлении, система отправляет одну инструкцию с надписью «Летай к этой точке».
Некоторые из наиболее выдающихся примеров удаленного радиоуправления транспортного средства - это Rovers Mars Exploration Rovers, такие как Sojourner .
Промышленное радио дистанционное управление
[ редактировать ]Сегодня в промышленности используется радиоуправление для таких устройств, как накладные краны Switchyard и локомотивы . Радио-контролируемые телеоператоры используются для таких целей, как проверки, и специальные транспортные средства для разоружения бомб . Некоторые дистанционно контролируемые устройства слабо называют роботами , но более должным образом классифицируются как телеоператоры, поскольку они не работают автономно, а только под контролем человеческого оператора.
Промышленное пульт дистанционного управления может управлять человеком или системой управления компьютером в режиме машины к машине (M2M). Например, автоматизированный склад может использовать радио-контролируемый кран, который управляется компьютером для извлечения конкретного элемента. Промышленные радиоуправления для некоторых приложений, таких как подъемная механизм, должны быть нестандартным дизайном во многих юрисдикциях. [ 21 ]
Промышленные дистанционные управления работают не так, как большинство потребительских товаров. Когда приемник получает радиосигнал, который отправил передатчик, он проверяет его так, чтобы он была правильной частотой и что любые коды безопасности соответствуют. После завершения проверки приемник отправляет инструкцию в реле , которое активируется. Реле активирует функцию в приложении, соответствующей кнопке передатчиков. Это может быть включение электрического направленного двигателя в верхний кран . В приемнике обычно есть несколько реле, и в чем -то столь же сложном, как верхний кран, возможно, для управления всеми направлениями требуется до двенадцати или более реле. В приемнике, который открывает ворота, двух реле часто достаточно. [ 22 ]
Промышленные пульты дистанционного управления получают все более и более высокие требования к безопасности. Например: пульт дистанционного управления не может потерять функциональность безопасности в случае неисправности. [ 23 ] Этого можно избежать, используя избыточные реле с вынужденными контактами.
Смотрите также
[ редактировать ]- Точность боеприпаса
- Радиоконтролируемый самолет
- Радиоконтролируемая лодка
- Радиоконтролируемый автомобиль
- Радио-управляемый вертолет
- Дистанционное управление
- Транспортное средство дистанционного управления
- Телекоммонд
- Teletank
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ HR Everett, беспилотные системы мировых войн I и II, MIT Press - 2015, стр. 79-80
- ^ HR Everett, беспилотные системы мировых войн I и II, MIT Press - 2015, стр. 87
- ^ Эверетт, HR (6 ноября 2015 г.). Беспилотные системы мировых войн I и II . MIT Press. ISBN 9780262029223 .
- ^ Тапан К. Саркар , История беспроводной связи , Джон Уайли и сыновья, 2006, ISBN 0-471-71814-9 , P. 276-278.
- ^ US 613809 , Tesla, Nikola, «Метод и аппарат для контроля механизма движущихся судов или транспортных средств», опубликовано 1898-11-08
- ^ Тапан К. Саркар , История беспроводной связи , Джон Уайли и сыновья, 2006, ISBN 0-471-71814-9 , P. 97
- ^ Торрес, Леонардо, « FR327218A Система под названием Telekine, чтобы удаленно командовать механическим движением »., Espacenet , 10 декабря 1902 года.
- ^ Торрес, Леонардо, « GB190327073 (a) - средства или метод направления механических движений на расстоянии или с расстояния », Espacenet , 10 декабря 1903 года.
- ^ Рэнди Альфред, « 7 ноября 1905 года: публикация дистанционного управления », Wired , 7 ноября 2011 года.
- ^ Ap Yuste. Зал славы электротехники. Ранние события беспроводного пульта дистанционного управления: Telekino of Torres-quevedo , (PDF) Vol. 96, № 1, январь 2008 г., Материалы IEEE.
- ^ «1902 - Телекин (Телекино) - Леонардо Торрес Кеведо (испанский)» . 2010-12-17.
- ^ HR Everett, беспилотные системы мировых войн I и II, MIT Press - 2015, стр. 91-95
- ^ Эверетт, HR (6 ноября 2015 г.). Беспилотные системы мировых войн I и II . MIT Press. ISBN 9780262029223 .
- ^ Нотон, Рассел. «Отдаленные пилотируемые воздушные транспортные средства» . www.ctie.monash.edu.au . Архивировано из оригинала 2006-12-08 . Получено 2006-12-30 .
- ^ «Краткая история дронов» .
- ^ "Рассвет беспилотника" Стив Миллс 2019 Казмат издатели. Page 189 «Чтобы обеспечить защиту от внешних помех, у меня может быть ряд инерционных колес с переменной скоростью, только один, правильно корректируемый, чтобы поднять временные сигналы и привлечь механизм».
- ^ Национальные архивы Великобритании ADM 1/8539/253 Возможности отдаленно контролируемых лодок. Отчеты о испытаниях в Дувре 28 - 31 мая 1918 г.
- ^ «Джон Хейс Хаммонд, младший - программа Lemelson -MIT» . Lemelson.mit.edu . Архивировано из оригинала 2017-08-24 . Получено 2017-12-13 .
- ^ «Береговой линкор № 4 (бывшая иуза, Айова, линкора № 4)-как целевой корабль, 1921–1923» . Онлайн библиотека выбранных изображений: ВМС США . Военно -морская история и команда наследия. 13 апреля 2003 года. Архивировано с оригинала 2010-02-09 . Получено 21 мая 2012 года .
- ^ http://www.rcmodelswiz.co.uk/users-basic-guide-to-radio-control-systems Архивировал 2015-04-03 на машине Wayback RC Models Wiz: основное руководство по радиоуправляющим системам.
- ^ Autec Srl. «Безопасность на радио дистанционного управления» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2015-03-10 . Получено 18 ноября 2013 года .
- ^ Tele Radio AB. «Что такое промышленный пульт дистанционного управления» . Архивировано из оригинала 2014-10-22 . Получено 14 ноября 2014 года .
- ^ «Избыточные схемы | Промышленные пульты дистанционного управления» . Промышленные пульты дистанционного управления . 2016-05-03. Архивировано из оригинала 2017-12-27 . Получено 2017-06-12 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]
- Билл Йенн, Атака беспилотников: история беспилотного воздушного боя , Zenith Imprint, 2004, ISBN 0-7603-1825-5
- Лоуренс Р. Новый Беспилотный Авиация: краткая история беспилотных летательных аппаратов , AIAA, 2004, ISBN 1-56347-644-4 ,
