Por qué aumenta el alcance cuando apoyas la llave remota del auto en la cabeza

• El fenómeno de que la llave remota de un auto vuelva a funcionar al tocar la cabeza o el pecho en el límite de su alcance es un problema en el que se combinan el acoplamiento del cuerpo humano con la señal RF, cambios en la orientación de la antena, y efectos de altura y reflexión
• La explicación física más representativa es que el cuerpo humano tiene cierta conductividad, por lo que se acopla capacitivamente con señales cercanas a 315 MHz, y que la cabeza o el tórax pueden modificar el patrón de radiación de la señal
• En una medición simple realizada con un Volkswagen GTI 2009, se compararon 6 posiciones y 2 orientaciones, con 3 clics en cada caso; la postura que mejor funcionó fue apoyar el control plano contra la sien
• Otra explicación sostiene que la pequeña antena de lazo del control remoto se acopla magnéticamente con un lazo corporal más grande formado por el brazo, el hombro y la cabeza, lo que podría mejorar el rendimiento entre 2 y 3 veces
• No es fácil afirmar que la cabeza siempre actúe como un “amplificador”; para saber si realmente hay una mejora o solo un cambio en el patrón de radiación, hacen falta mediciones con condiciones controladas

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Fenómeno observado en el límite del alcance

• La persona que hizo la pregunta dijo que, cuando la llave remota del auto estaba fuera de alcance, acercó el transmisor al costado de la cabeza y el auto se abrió
• Luego, el mismo día, hizo una repetición sencilla y observó lo siguiente:
  • Se alejó del auto hasta un punto donde el control remoto ya no funcionaba
  • Al apoyar el control al costado de la cabeza, funcionaba
  • Al apoyar el control en el pecho, también funcionaba
  • Al apoyar el control en la pierna, no funcionaba
• También verificó si podía tratarse simplemente de un efecto de altura, pero si solo lo levantaba a la altura de la cabeza o del pecho sin tocar el cuerpo, seguía fuera de alcance
• También se presentó un video de demostración de Top Gear como ejemplo del mismo fenómeno

Acoplamiento con el cuerpo humano y posible resonancia

• Como el cuerpo humano tiene cierta conductividad, similar al agua salada, puede acoplarse capacitivamente con una fuente de RF
• Los sistemas de acceso remoto sin llave suelen usar una frecuencia RF de 315 MHz, cuya longitud de onda es de aproximadamente 1 m
  • Una antena eficiente puede tener una longitud aproximada de λ/2, es decir, unos 0.5 m
• Desde este punto de vista, una parte del cuerpo humano como la cabeza o el tórax podría actuar como una cavidad resonante para la señal RF del control
  • Aquí, “cavidad” no significa solo un espacio vacío, sino también una región que refleja parcialmente las ondas electromagnéticas en sus límites
  • Se considera que el volumen ocupado por el cerebro también podría cumplir esas condiciones
• También se usó la analogía del espacio hueco de una guitarra, que amplifica el sonido de las cuerdas, pero luego se corrigió que esa comparación podía ser algo engañosa, porque los instrumentos de cuerda pueden sonar fuerte solo con una tapa armónica, incluso sin una cavidad resonante

Medición directa con un Volkswagen GTI

• La misma persona midió la respuesta del control remoto en varias posturas y orientaciones
• Condiciones del experimento:
  • El vehículo era un Volkswagen GTI 2009
  • El control remoto se probó en 6 posiciones, cada una con 2 orientaciones
  • En cada combinación de posición y orientación se hicieron 3 clics y se registró cuántas veces respondió el vehículo
  • En los alrededores casi no había estructuras grandes, aunque paralelamente al eje de medición estaba el tubo de vacío de acero inoxidable recubierto de concreto del LIGO Livingston Interferometer, que se extiende por varios kilómetros
• Posiciones y orientaciones probadas:
  • Parte baja de la pierna: apuntando hacia el vehículo o hacia el cielo
  • Altura media con el brazo extendido hacia la derecha: apuntando hacia el vehículo o hacia el cielo
  • Posición alta sobre la cabeza: apuntando hacia el vehículo o hacia el cielo
  • Mentón: apuntando hacia el mentón o apoyado plano contra el mentón
  • Sien: apuntando hacia la sien o apoyado plano contra la sien
  • Centro del pecho: apuntando hacia el pecho o apoyado plano contra el pecho, con el control mirando hacia arriba
• Resultados de la medición:
  • El control remoto tendía a funcionar mejor cuando estaba apoyado en la cabeza
  • La magnitud de la mejora no fue tan grande como podría esperarse a partir de búsquedas generales sobre este tema
  • La mejor postura fue apoyar el control plano contra la sien
  • Cuando no se apoyaba en la cabeza, funcionaba mejor apuntarlo hacia el vehículo que hacia arriba
  • La altura a la que se sostenía el control no parecía tener una gran dependencia
  • Apoyarlo en el pecho funcionó peor que sostenerlo con el brazo extendido

Explicación de la antena de lazo y el lazo corporal

• La pequeña antena de lazo dentro de la llave remota puede tener baja eficiencia por restricciones de tamaño
  • Como el control debe caber en un bolsillo, se diseña intencionalmente pequeño
  • Hay una explicación que afirma que la antena de lazo interna transmite menos del 10% de la energía suministrada, mientras el resto se convierte en calor
• Al apoyar el control en la cabeza, el brazo, el hombro y la cabeza forman una antena de lazo corporal más grande, y se considera que esta estructura podría ser casi 100 veces más eficiente que la antena interna del control
• El lazo pequeño y el lazo corporal grande se acoplan magnéticamente, como en un transformador
  • El acoplamiento no es fuerte, pero la antena combinada podría ser aproximadamente 2 a 3 veces mejor que el control por sí solo, aumentando el alcance de manera perceptible
• En los comentarios también se incluyeron resultados de una medición rápida con un control remoto Toyota, un medidor de potencia RF Keithley y una antena de 1/4 de onda a 1.3 m de distancia
  • Sin lazo corporal: -59 dBm
  • Con lazo corporal: -55 dBm
  • Esto equivale a unas 2.5 veces más potencia, o alrededor de 1.5 veces más alcance
• También hubo una objeción a esta explicación: como el cuerpo humano es menos conductor que el cobre y presenta más pérdidas, hacen falta datos que respalden la afirmación de eficiencia

Variables de orientación, altura y diseño experimental

• Orientación del control remoto

  • Hay una explicación que dice que la antena interna del control es una antena de lazo casi circular sobre la placa, y que la señal es más fuerte cuando la cara superior o inferior del control apunta hacia el receptor
  • La postura de apuntarlo hacia adelante, como con un control remoto de TV, puede dejar el control girado 90 grados, en una dirección más débil
  • Al apoyarlo en el mentón, cambia la orientación del control, por lo que podría funcionar mejor

• Altura de la antena y multitrayectoria

  • En un modelo de multitrayectoria por reflexión plana, la potencia recibida es proporcional a (h1 h2 / R^2)^2
    • h1 y h2 son las alturas de las antenas transmisora y receptora, y R es la distancia
  • En este modelo, la altura de la antena puede producir una gran diferencia en la calidad de recepción
  • A alturas bajas hay más dispersión por objetos cercanos, pero esa fórmula no lo refleja

• Frecuencia e influencia del cuerpo humano

  • En las frecuencias típicas de los controles remotos casi no hay pérdidas por absorción, y la longitud de onda a 450 MHz es de aproximadamente 66 cm
  • Las antenas pequeñas pueden desafinarse cerca de reflectores u objetos metálicos de alrededor de una longitud de onda
  • El cuerpo humano es mayormente agua salada, por lo que no es un buen radiador ni reflector, pero se considera que la cabeza es un dieléctrico bastante bueno en comparación con el resto del cuerpo

• Posible sesgo de selección

  • El método de “apoyarlo en la cabeza solo cuando no funciona y observar el éxito” puede generar sesgo de selección
  • Colocar el control remoto cerca de la cabeza o de otro objeto conductor puede cambiar mucho su radiación electromagnética
  • Sin embargo, hace falta una verificación aparte para saber si ese cambio es mejor o simplemente diferente
  • Sería necesario hacer una prueba inversa: encontrar un punto donde también falle al apoyarlo en la cabeza y compararlo con el uso normal
  • Se menciona que el caso de Remcom empezó intentando refutar este fenómeno, pero terminó mostrando por qué funciona
  • Enlace: https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html

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Comentarios de Hacker News

• Una explicación más plausible es que el transmisor y la antena del control remoto de la llave están ajustados para dar la máxima señal cuando están cerca del cuerpo. Porque así es como realmente se usan
  Si pruebas el control lejos del cuerpo, de hecho puede quedar fuera de sintonía. Incluso es posible que en fábrica lo hayan calibrado con una “dummy body” a cierta distancia
  Con los radios pasa algo parecido: cuando los sostienes en la mano, el cuerpo compensa el plano de tierra que falta, así que la antena debe ajustarse en ese estado. Si ajustas a 1:1 con una antena sobre un plano de tierra, cable coaxial, un medidor SWR y transmisor, y luego acercas la mano a la antena, en cuanto la mano entra a una distancia del orden de una longitud de onda, el medidor muestra de inmediato que se desajustó

  • Me recordó un proyecto de la universidad en el que hicimos una antena guía de ondas WiFi con una lata de Pringles. La mayoría la hizo según el tutorial, pero yo enrollé flashing de techo en un cilindro para ajustar largo y radio, y hasta le puse un mango con pletina plana de aluminio y una varilla redonda de madera
    Funcionaba bien, pero también tenía la mayor variación, y si la sostenía solo del mango de madera no tocaba el metal, pero en cuanto apoyaba el pulgar sobre la parte de aluminio, la relación señal-ruido mejoraba al instante. El instructor me explicó que, en radiofrecuencia, la capacitancia del cuerpo actúa casi como un cortocircuito, así que tocar la carcasa mejora la calidad de la tierra
  • No necesariamente. Las antenas se ajustan al máximo poder radiado permitido por la regulación local, y las normas de la UE, EE. UU. y Japón difieren bastante
    Las pruebas de certificación no incluyen la condición de sostenerlo con la mano, porque es demasiado impredecible y varía mucho entre personas. Por eso las pruebas se hacen en un entorno controlado, solo con la antena receptora colocada según la norma y el control remoto
    Si pones el control junto a una botella de agua también se observa un efecto parecido. Hace tiempo se lo pregunté a un ingeniero de RF y me pasó algunos artículos revisados por pares sobre el tema, pero la teoría de RF/antenas era demasiado profunda como para entenderla bien
  • No sé por qué eso sería “más” plausible. En los comentarios de Stack Exchange hay al menos tres teorías, y entre ellas esta explicación parece bastante concluyente: https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html
  • La comparación es entre “control en la mano” y “control en la mano apoyado en la cabeza”. En ambos casos ya se cumple la condición de estar cerca del cuerpo, así que la explicación de la sintonía por sí sola no explica la diferencia concreta de la pregunta
  • Más simple todavía: sintoniza una radio FM y acerca la mano a la antena. Según la posición de la mano y la distancia a la antena, el sonido mejora o empeora

• De niño había un televisor en el que la imagen mejoraba de forma evidente si tocabas la antena, y justo me habían dicho que los humanos somos mayormente agua. Así que puse un vaso de agua cerca de la antena encima de la TV y la imagen se aclaró de inmediato
  Por desgracia, después de ese episodio terminé convertido en el encargado de soporte IT de la familia

• La respuesta con varios experimentos se hizo con un GTI modelo 2009, y eso me hizo recordar mi primer auto, un Jetta de una generación anterior. El manual traía un diagrama muy amable mostrando el alcance total esperado del control remoto
  https://imgur.com/a/1Pdfyg4
  De verdad parecía prometer que solo funcionaría dentro de más o menos un brazo de distancia del auto. En la práctica no era tan malo, pero tampoco mucho mejor

  • Un alcance corto no necesariamente es malo. Hoy en día, algunos autos desbloquean automáticamente cuando el control de la llave está dentro del rango y alguien intenta abrir la puerta, así que si el rango es largo, alguien podría abrirlo aunque el auto esté fuera de tu vista
    No sé si usan el mismo alcance que al presionar un botón, pero sí he leído sobre robos en los que usan transmisores para extender el alcance tanto del auto como del control, y así abrir el vehículo cuando el dueño está en un lugar donde no lo ve. Cuanto mayor el alcance, más fácil ese ataque
  • El GTI modelo 2001 era parecido: funcionaba de forma confiable dentro de unos 25 pies del auto. En cambio, el control de mi F150 modelo 2017 funciona hasta a 150–200 pies, y en invierno se agradece muchísimo para encendido remoto y dejarla calentándose
  • Mi primera idea fue: “¿el auto del dibujo está a escala o el control está a escala?”
  • Si lo mides desde el parachoques delantero es un brazo de distancia, pero desde la puerta delantera son como uno o dos largos de auto

• Cuando hacía bromas rastreando cableado con un generador de tonos, solía apoyarme la sonda detectora en la cabeza, mojarme la punta de los dedos con saliva y pasar el dedo por encima de los contactos de un bloque 66 hasta oír el zumbido del generador de tonos
  0 - Es una herramienta de resolución de problemas e identificación de cableado que usa un generador a batería para producir un sonido vibrante distintivo, y un detector inductivo con parlante para que puedas escuchar ese sonido cerca del par correcto de cables. Normalmente se ve así: https://www.grainger.com/product/EXTECH-Tone-and-Probe-Kit-4...
  1 - Es un bloque de terminales de cableado usado comúnmente en sistemas telefónicos: https://en.wikipedia.org/wiki/66_block

  • Esas sondas de tono son muy divertidas para jugar. Si te sobran 15 dólares, recomiendo mucho comprar un modelo barato y recorrer la casa con él
    Tiene algo revelador poder detectar con tus propios oídos el mundo de la radiación electromagnética que normalmente no puedes ver

• Este efecto funciona 100%. Lo he hecho muchas veces en varios autos durante 20 años
  Lo que mejor funciona es apoyar la cara plana del control en la barbilla

  • Da mucha risa cuando la gente no lo cree. La primera vez parece la típica broma demasiado obvia de “mira cómo engañan al tonto”
  • Este truco me ha ahorrado incontables minutos buscando el auto en estacionamientos

• Me cuesta aceptar la teoría común; más bien parece que tú, como una gran bolsa de agua salada, haces de plano de tierra capacitivo para la antena
  Probablemente sea parecido a cuando instalas una antena de radioaficionado o CB en un auto y la carrocería metálica actúa como plano de tierra capacitivo aunque no toque directamente el suelo real. También se parece a usar una antena vertical con radiales de tierra extendidos en forma de estrella sobre el suelo

  • En ese caso, ¿no debería bastar con simplemente sostenerlo con la mano sin guantes?

• Keysight Labs probó esto hace algunos años: https://www.youtube.com/watch?v=AjYyjQKW-pU

  • Es un material bastante bueno. Los datos (https://youtu.be/AjYyjQKW-pU?t=198) también coinciden con mi experiencia: según cómo sostenga alguien el control remoto, hay una diferencia de más de ±6 dB.
    Las pruebas de alcance no son muy reproducibles, y si ya te vas a preocupar por la reproducibilidad, sin una cámara es mejor montar una prueba básica al aire libre a 3 m. Gran parte del efecto de “póntelo en la mandíbula” se parece más a “prueba sostenerlo de otra forma”.
  • No esperaba que el sucesor de la división de pruebas y medición de HP subiera contenido tan ligero a YouTube, pero así fue

• Usé este truco cuando trabajaba tomando fotos de autos usados. Me daban entre 10 y 20 controles remotos y tenía que caminar por una zona grande con más de 300 autos para tomar fotos.
  Ponerse el control remoto en la mandíbula era el truco para encontrar el auto correcto, claro, asumiendo que la batería no estuviera muerta. Incluso ahora uso este método para encontrar mi auto cuando lo estacioné en un lugar desconocido.

  • Hace unos 18 años trabajé en Copart Auto Auctions como empleado administrativo de imágenes. Mi trabajo era más bien subir fotos al sitio web y pedir fotos nuevas si no cumplían con el estándar o si, por la naturaleza de las subastas de aseguradoras, se veía sangre, pero entiendo perfectamente cómo era esa situación.
    Era un trabajo interesante, pero mal pagado.

• Vi este título y hoy intenté ponerme el control remoto en la cabeza para cerrar el auto, pero no funcionó y tuve que acercarme más caminando. Al menos aporté un dato más, y quizá hice algo mal.

  • Llevo mucho tiempo usando este truco. Me funcionaba bien cuando quería comprobar desde lejos en un estacionamiento si el auto había quedado cerrado, y para mí era bastante consistente.
  • “En mi cráneo funciona”.
    Normalmente lo presiono con firmeza contra la mandíbula, y varias veces confirmé un mayor alcance. También fue así cuando hace unos años lo probé explícitamente con algunos controles por curiosidad. Puede servir presionar más fuerte o girar el control remoto.
  • Tal vez este sea uno de los pocos casos en que “lo estás sujetando mal” sí es un consejo válido.
  • Lo uso desde hace mucho en varios autos, desde que vi a Clarkson hacerlo en Top Gear. Incluso ahora la gente se sorprende cuando les muestro que da un alcance adicional considerable.
    En un Nissan Qashqai modelo 2008, el mejor caso fue más o menos media cancha de fútbol.

• No tiene que ser la cabeza; también funciona si lo sostienes cerca del torso.
  A mis amigos les bromeo que solo funciona si abres la boca y sacas la lengua como si fuera una antena parabólica.
  Como también funciona al lado del torso, pensé que sería algo así como reflejar hacia el auto la mitad de la emisión de radio, duplicando la señal. Algo parecido a sostener una lámpara de camping omnidireccional cerca del cuerpo y hacer que aumente la luz que va en una dirección concreta.

  • Yo también pensé eso al principio, pero en la prueba del artículo original el alcance solo aumentó cuando se lo ponían en la cabeza.
  • Simplemente estás usando el agua de tu cuerpo como antena.
    También puedes ver el mismo efecto si pones el control remoto junto a una botella de agua. Resulta que una botella de agua también aumenta el alcance en una medida similar a la cabeza.
  • Yo siempre hacía esto poniendo la llave detrás de la cabeza, y al experimentar confirmé que el alcance aumentaba.
    Estaba seguro de que la cabeza lo absorbería, pero en realidad claramente daba un alcance extra.