ES2376208A1 - Control remoto inalámbrico bidireccional para embarcaciones. - Google Patents
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Abstract
Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones.
Sistema que permite maniobrar los motores y
otros sistemas de una embarcación, desde ubicaciones distintas al
puesto de gobierno de la misma, y manteniendo el acceso a la
información de estado de los sistemas del barco.
Incluye un transceptor móvil con dispositivos de
mando e indicadores, y un transceptor fijo que se conecta a los
controles electrónicos de los motores interactuando de forma
limitada con sus controles manuales. Un enlace inalámbrico
bidireccional asegurado entre ambos transceptores permite al
transceptor móvil enviar señales de control al transceptor fijo, y
recibir y señalizar información de los sistemas del barco, gracias a
la conexión del transceptor fijo con los sistemas del barco.
El transceptor móvil comprueba el estado del
enlace de radiofrecuencia mediante envío de paquetes de datos de ida
y vuelta.
Description
Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones.
La presente invención se encuadra en el sector
de la técnica de los sistemas de control remoto inalámbrico para la
maniobra o gobierno de embarcaciones a motor.
\vskip1.000000\baselineskip
Los sistemas de gobierno de las embarcaciones
están situados habitualmente en una posición fija en la embarcación,
posición adecuada para el gobierno de la embarcación en muchas
circunstancias de navegación. Pero existen ocasiones en que, desde
el puesto de gobierno, no se dispone de buena visibilidad para la
realización de maniobras como atracar o desatracar, abarloarse,
maniobrar en zonas de espacio limitado, tomar o dejar una boya o
fondear, entre otras.
Para resolver estas situaciones, se puede
recurrir a la ayuda de uno o varios tripulantes, que se sitúan en la
zona o zonas de la embarcación con mejor visibilidad para la
maniobra a realizar, para dar indicaciones visuales y/o verbales al
patrón o piloto de la embarcación. Pero existe el riesgo de que un
error en la interpretación de las señales, u otro problema de
intercomunicación, pueda ocasionar el choque de la embarcación, con
riesgo de daños a las personas o las cosas.
Un sistema de control remoto, que permita que el
responsable del gobierno de la embarcación pueda desplazarse a una
zona del barco con mejor visibilidad para la maniobra a realizar,
facilitaría notablemente la realización de las maniobras, incluso
con una tripulación reducida.
Se conocen varias propuestas de realización de
sistemas de control remoto, mediante dispositivos mecánicos,
electromecánicos, con cables o inalámbricos. Las patentes US4946411
y US6675733 describen sistemas mecánicos o electromecánicos de
control remoto para algunos de los sistemas de gobierno de una
embarcación. La patente US6054831 describe un sistema de control por
radiofrecuencia para los motores de arrastre. La patente US7104212,
o la patente EP1544097 describen un sistema de control remoto por
radiofrecuencia unidireccional, que incluye un transmisor móvil y un
receptor fijo en la embarcación.
Uno de los problemas de diseño de los sistemas
de control remoto inalámbrico es el de poder indicar al operador del
control remoto si el enlace de comunicaciones está funcionando
correctamente. Esto es especialmente importante en los sistemas de
control remoto por radiofrecuencia, en los que la pérdida de señal
de radio por interferencias, o por demasiada distancia entre
transmisor y receptor, u otras causas, pueden desencadenar
situaciones de riesgo. Algún sistema de los existentes en el mercado
señala la pérdida de cobertura de radiofrecuencia mediante un aviso
acústico u óptico, conectado a la parte receptora del sistema,
instalada de forma fija en la embarcación.
Otro problema, no solucionado en los sistemas de
control remoto conocidos es que, al desplazarse el piloto del puesto
de gobierno, deja de tener acceso a las indicaciones de los
instrumentos de a bordo, perdiendo la posibilidad de percibir
directamente las indicaciones de alarma procedentes de los sistemas
eléctricos o electrónicos de la embarcación, u otra información útil
en la maniobra, como la información de sonda.
Ninguno de los sistemas de control remoto
inalámbrico citados utiliza un sistema de control remoto inalámbrico
bidireccional, que permita enviar información desde la parte móvil a
la parte fija en la embarcación, y recibir también información en la
parte móvil procedente de la parte fija, de modo que la parte móvil
puede señalizar información de cobertura y otros datos procedentes
de los sistemas de la embarcación, como sonda, velocidad, o
alarmas.
Otro aspecto de gran importancia es la seguridad
del enlace de radio frente a interferencias, errores de transmisión
de datos, interacciones con otros sistemas iguales o distintos que
trabajen en la mismas frecuencias, y la protección frente a la
posibilidad de que un tercer dispositivo intercepte de forma activa
o pasiva las comunicaciones de radio entre los componentes del
sistema de radiocontrol.
A diferencia de los sistemas de control remoto
citados, el sistema descrito en la presente invención resuelve de
forma completa los problemas e inconvenientes mencionados.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención incluye un dispositivo
transmisor-receptor móvil (en adelante denominado
transceptor móvil, o TM), que se puede transportar en la mano, y un
dispositivo transmisor-receptor fijo (en adelante
transceptor fijo, o TF), previsto para ser instalado en la
embarcación y conectado al sistema o sistemas eléctricos y a los
sistemas de comunicaciones utilizados por los instrumentos
electrónicos de la embarcación.
\newpage
El transceptor móvil (TM) incluye una parte
capaz de enviar y recibir información mediante radiofrecuencia, e
incluye también uno o más dispositivos de entrada de información o
mando, como interruptores, teclas, potenciómetros, joysticks,
sensores táctiles, micrófonos, etc., y uno o más dispositivos
indicadores o de visualización de información, como diodos LED,
zumbadores, altavoces, pantalla o pantallas de texto o gráficas.
El transceptor fijo (TF) incluye una parte capaz
de enviar y recibir información mediante radiofrecuencia, e incluye
entradas para recibir información procedente de los sistemas de la
embarcación y salidas para el mando de los sistemas de gobierno de
la misma.
Cuando TM se pone en marcha, e
independientemente de que se accione alguno de sus controles,
transmitirá periódicamente un mensaje o paquete de datos, para
comprobar el estado del enlace de radiofrecuencia.
Si el TF está activo y funcionando
correctamente, y recibe el mensaje citado, contestará con un mensaje
de reconocimiento que, si es recibido correctamente por el TM, será
interpretado como indicación de que el enlace está correctamente
establecido. En caso de que transcurra un tiempo determinado sin
haber recibido respuesta correcta, se interpretará que el enlace no
está correctamente establecido, y se señalizará al operador del TM
mediante al menos uno de los dispositivos indicadores que TM
incorpora.
El TF incorpora al menos una interfaz de
comunicaciones, capaz de interactuar directamente, o mediante
adaptadores de protocolo (no incluidos en esta invención), con los
sistemas eléctricos o electrónicos de la embarcación provistos de
interfaz de comunicaciones compatible, pudiendo transmitir
información u órdenes hacia estos sistemas, y también recibir
información de los mismos. Un ejemplo importante de utilización de
esta posibilidad es la transmisión de la información de sonda al TM,
de modo que el operador pueda saber si hay riesgo de varada o
colisión con un obstáculo sumergido, aún encontrándose alejado del
puesto de gobierno de la embarcación.
Cuando alguno de los controles o mandos del TM
es accionado por el operador del TM, abandonando su posición de
reposo, se transmite periódicamente el estado de esos controles.
Cuando el TF reciba los paquetes de datos
correspondientes a la información de estado, realizará la activación
de las salidas correspondientes, o la transmisión de las órdenes
precisas mediante la interfaz de comunicaciones, según convenga,
para provocar la acción deseada sobre los controles de la
embarcación.
En caso de que TF deje de recibir información de
estado procedente de TM durante el que llamaremos Tiempo de Guarda,
realizará las acciones precisas para situar los controles de la
embarcación en su posición de reposo. Se ha comprobado que un tiempo
de guarda de 0,2 segundos es adecuado.
La utilización de un sistema de comunicaciones
bidireccional representa una importante mejora en cuanto a seguridad
de uso y facilidades, en relación con los sistemas de control remoto
conocidos, que utilizan mecanismos de comunicación
unidireccional.
Para asegurar el enlace inalámbrico,
disminuyendo los riesgos de interferencias, la suplantación de
terminales, y paliar las consecuencias de los errores en los datos,
se incorpora la encriptación de los datos transmitidos, mediante el
uso de técnicas y dispositivos de cifrado estándar, y se asigna en
el momento de la fabricación, a cada dispositivo TF y TM, un número
identificador único, que se transmite con cada paquete de datos
transmitido. Cada pareja TF/TM se configura en el momento de
fabricación para que sólo atienda paquetes de datos con el número
único de su pareja.
Para detectar errores en los datos transmitidos,
además de los mecanismos que el propio sistema de radiofrecuencia
pueda incorporar, se aplica una función resumen a los datos a
transmitir (como una simple suma sin acarreo), transmitiendo el
resultado junto con los datos, todo ello cifrado.
Al recibirse un paquete de datos, se descifra,
se recalcula la función resumen, y se comprueba si el resultado
coincide con el que se ha transmitido. Si no coincide, se descarta
el paquete de datos como erróneo.
Para el accionamiento de los motores provistos
de mandos electrónicos que utilicen un sistema de potenciómetro para
el control manual del motor, se realiza el accionamiento de los
motores mediante variación de la resistencia vista entre los bornes
de conexión de cada potenciómetro.
Alguno de los sistemas conocidos realiza esta
variación de resistencia realizando una conexión en paralelo del
potenciómetro con el sistema de control remoto, de modo que el
sistema de control remoto puede poner una resistencia en paralelo
con el potenciómetro de control del motor. Esa forma de conexión
tiene el inconveniente de que, en caso de que ocurra un
cortocircuito, o fallo equivalente, en los cables de conexión del
potenciómetro de mando con el receptor del control remoto, o incluso
determinados fallos del receptor de esos sistemas, se puede producir
el bloqueo del mando manual del motor, o quedar éste en una posición
de máxima velocidad, con el riesgo de colisiones y daños a las
personas o las cosas que ello supone.
El procedimiento de conexión que aquí se
propone, distinto a los hasta ahora conocidos, incluye resistencias
que se conectan lo más cerca posible de los bornes del potenciómetro
de gobierno de cada motor, resistencias intercaladas en serie con
los cables que conectan el potenciómetro al sistema de control
remoto. De esta manera, en caso de cortocircuitos o averías en el
cableado o en el sistema de control remoto, no podrá ocurrir que se
ponga resistencia cero en paralelo con un par de bornes del
potenciómetro. Las resistencias serie que se mencionan permitirían
mantener parcialmente el control del motor, en caso de averías como
las indicadas.
Para el mando de los motores de las hélices de
proa y popa, así como del molinete o cabrestante de ancla, el TF
incorpora salidas de control que permiten accionar dichos
elementos.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
1
- \quad
- (1): Transceptor móvil. (2): Enlace de radiofrecuencia bidireccional asegurado. (3): Transceptor fijo, conectado al sistema de control del motor o motores (4), y a los sistemas eléctricos o electrónicos de la embarcación (5).
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
2
El dibujo representa un diagrama de bloques de
un sistema compuesto de un transceptor móvil y uno fijo.
- (6):
- Conjunto Transceptor Móvil (TM).
- (6.1):
- Transceptor del TM.
- (6.2):
- Fuente de alimentación del TM.
- (6.3):
- Microprocesador y programa del TM.
\vskip1.000000\baselineskip
- (7):
- Entradas elementos de control del TM.
- (8):
- Salidas de visualización del TM.
\vskip1.000000\baselineskip
- (9):
- Conjunto Transceptor Fijo (TF).
- (9.1):
- Transceptor del TF.
- (9.2):
- ente de alimentación del TF.
- (9.3):
- Microprocesador y programa del TF.
- (9.4):
- Interfaz de comunicaciones serie.
- (10):
- Conexión al sistema eléctrico de la embarcación.
- (11):
- Adaptador de interfaz.
- (12):
- Conexión a los buses de monitorización y control de la embarcación.
- (13):
- Salidas analógicas.
- (14):
- Salidas digitales.
- (15):
- Enlace de radiofrecuencia asegurado.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
3
Se indica el detalle de conexión eléctrica entre
el sistema de control remoto y el mando manual del control
electrónico de un motor. A la derecha, el sistema de control
electrónico de uno de los motores de la embarcación (19). En el
centro, el potenciómetro de control manual del motor (18). Las
resistencias (17) en serie con las conexiones hacia el módulo fijo
del sistema de control remoto (16) proporcionan protección frente a
cortocircuitos o averías en el cableado entre (16) y (19).
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
4
Ejemplo de posible realización de un panel del
TM. (20): Pulsador avance rápido motor de babor. (21): Interruptor
momentáneo para mando de la hélice de proa. (22): Led rojo,
utilizado para indicaciones o avisos de alarma. (23): Led verde,
indicador de cobertura y transmisión. (24): Pulsador de
encendido-apagado del transceptor remoto. (25):
Pulsador para avance rápido motor estribor. (26): Interruptor
momentáneo para mando lento del motor de estribor. (27): Pulsador
para retroceso rápido motor de estribor. (28): Interruptor
momentáneo para mando de la hélice de popa. (29): Pulsador para
descenso del fondeo. (30): Pulsador para izado del fondeo. (31):
Pulsador de retroceso rápido del motor de babor. (32): Interruptor
momentáneo para mando lento del motor de babor.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
5
Esquema con una posible disposición de
componentes del transceptor fijo.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
6
Esquema con una posible disposición de
componentes del transceptor móvil, en el que no se ha indicado la
batería o sistema de alimentación.
\vskip1.000000\baselineskip
El transceptor móvil (6) (TM) incorpora un
módulo de radiofrecuencia comercial (6.1) y un microprocesador que
incorpora el programa de gestión del TM (6.3). Incorpora también una
fuente de alimentación estabilizada (6.2) adecuada a la tensión de
trabajo del microprocesador, que obtiene la energía de una pila,
batería recargable, placa solar, o dispositivo de función
equivalente; incorpora también una envolvente en la que se fijan los
dispositivos de entrada (7) y los dispositivos de salida (8). La
envolvente se diseña de modo que incorpore protección frente a la
humedad y salpicaduras, frecuentes en el ambiente marino.
El transceptor fijo (9) (TF) incorpora un módulo
de radiofrecuencia (9.1) compatible con el del TM, un
microprocesador (9.3) con el programa de gestión del TF, una fuente
de alimentación estabilizada (9.2) conectada al sistema eléctrico de
la embarcación (10), y una interfaz de comunicaciones serie (9.4),
que se utilizará para, mediante el uso de los adaptadores de
protocolo (11) comerciales apropiados, lograr la conexión del TF con
los sistemas de control e instrumentación de la embarcación.
(12).
Para asegurar el enlace de radiofrecuencia (15),
y permitir que múltiples sistemas de control remoto puedan operar
uno en la proximidad de otro sin interferencia entre ellos, y para
reducir el riesgo de que un tercero no autorizado pudiese suplantar
la acción del control remoto de una embarcación, se incorpora en TF
y TM un sistema o módulo de comunicaciones bidireccional por
radiofrecuencia que utiliza técnicas de transmisión mediante
dispersión espectral, que soporta cifrado de la información
transmitida, y que admite la utilización de identificadores únicos
(direcciones). El diseño del módulo o subsistema de
radiocomunicaciones no forma parte de la presente invención, y se
cita para ilustrar un modo de realización preferente.
En la programación de los microprocesadores
(6.3) y (9.3) se incluye un algoritmo de cálculo de la función
resumen usada para la detección de errores en los paquetes de
datos.
Para el accionamiento de los sistemas del barco,
incorpora también el TF dispositivos de salida discreta (14), como
relés, interruptores de estado sólido, u otros dispositivos de
función equivalente; para el accionamiento de los sistemas
analógicos resistivos, puede incorporar también potenciómetros
controlados digitalmente, o combinaciones de relés y árboles de
resistencias (13). La figura 3 representa un ejemplo de realización
de una conexión de este tipo, en la que las resistencias serie (17),
insertadas en la conexión con el potenciómetro de control (18) del
motor (19), proporcionan protección frente a cortocircuitos en el
cableado.
El TF se alojará en una envolvente adecuada para
facilitar su instalación fija en la embarcación.
\newpage
El módulo de radiofrecuencia utilizado por TF y
TM ha de contar con la posibilidad de realizar comunicaciones dúplex
o semidúplex, y ser adecuado para aplicaciones de tiempo real.
La figura 4 muestra una realización del panel
frontal del TM, indicando una disposición de elementos indicadores y
de mando que incluye mandos del molinete de anclas (29) (30), mandos
de las hélices de proa (21) y popa (22), mandos del motor de babor
(32) y estribor (26), y mandos de segunda velocidad de motores (20)
(25) (27) (31).
En las figuras 5 y 6 se muestra una disposición
posible de los elementos que conforman el TF y el TM.
Claims (7)
1. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones provistas de, al menos, un motor con control
electrónico y mando manual del motor mediante potenciómetro, que
comprende un transceptor móvil (1) -que denominaremos TM-,
transportable, y un transceptor fijo (3) -que denominaremos TF-,
caracterizado porque TM y TF pueden establecer un enlace de
comunicaciones inalámbrico bidireccional (2), en el que TM puede
transmitir información dirigida al TF para el mando o control de al
menos un motor de la embarcación (4), interactuando con el control
manual del motor, a la vez que el TF puede transmitir al TM
información procedente de los sistemas de la embarcación (5), y
mostrar esa información al operador del TM.
2. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones según reivindicación 1, caracterizado porque TM
y TF incorporan un sistema de seguridad que incluye la encriptación
de los datos a transmitir por el enlace inalámbrico mediante un
algoritmo de cifrado de clave secreta, la utilización de
identificadores alfanuméricos únicos para TF y TM, y el uso de
funciones resumen para comprobar la integridad de la
información.
3. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
porque el TM incorpora al menos un indicador de cobertura de
comunicaciones, que advierte al operador del TM si el enlace de
datos entre TM y TF está funcionando correctamente o está
interrumpido, y que puede incorporar otros sistemas de presentación
o visualización de información de estado generada por el mismo TM, o
recibida del TF.
4. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 y 3,
caracterizado porque el TM (transceptor móvil) incluye uno o
más dispositivos de entrada o mando, de actuación discreta o
continua, como pueden ser interruptores, potenciómetros, joysticks,
teclas, sensores táctiles, para facilitar el control remoto de al
menos uno de los motores de la embarcación, con control continuo o
discreto de uno o múltiples pasos, y uno o más dispositivos de
salida de información, como diodos led, pantallas alfanuméricas o
gráficas, altavoces, zumbadores.
5. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4,
caracterizado porque el transceptor móvil incluye una caja o
envolvente que incluye un dibujo o esquema de una embarcación, y una
disposición de los dispositivos de entrada o mando que facilita
identificar y asociar los controles ubicados en el transceptor móvil
con el movimiento o efecto que produce en la embarcación la
activación de esos controles.
6. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque el transceptor fijo incorpora un
interfaz serie, que permite la conexión del sistema de control
remoto con los buses o sistemas de instrumentación o control de la
embarcación.
7. Control remoto inalámbrico bidireccional para
embarcaciones de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque se insertan resistencias en serie (17)
entre los bornes de conexión del potenciómetro y los cables que los
unen al TF, en el extremo más cercano al potenciómetro.
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| ES200930187A ES2376208B1 (es) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Control remoto inalámbrico bidireccional para embarcaciones. |
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| ES201190075A Expired - Fee Related ES2373170B1 (es) | 2009-05-20 | 2010-05-04 | Mochila con ruedas transformable. |
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