Amplificación de la señal de un bucle de detección de transpondedor

transpondedor

Tengo un transpondedor alimentado simple que envía datos utilizando la modulación por desplazamiento de fase binaria ( BPSK ) en una portadora de 5 Mhz con un rango requerido de 6 a 12 pulgadas. Se utiliza para cronometrar vueltas de autos y go-karts controlados a distancia. Tiene un inductor en la placa de circuito impreso como antena transmisora ​​y se parece a lo siguiente:

Transpondedor BPSK 5Mhz http://edeca.net/temp/photos/IMG_0638.jpg

Receptor

En este momento, el receptor usa un bucle de cable trenzado de 24 AWG. Esto se conecta directamente a un pequeño amplificador de transistor que se alimenta por cable coaxial. El lazo debe sintonizarse usando los puentes azules para ajustar la cantidad de capacitancia, haciéndolo resonar alrededor de 5Mhz. Esto depende de la longitud del bucle.

Amplificador de bucle http://edeca.net/temp/photos/IMG_0640.jpg

La señal se envía de vuelta por el cable coaxial a otro amplificador de transistores y se alimenta a la demodulación digital.

Las instrucciones para un equivalente profesional muestran lo siguiente, el punto n. ° 3 es una resistencia de 470 ohmios (presumiblemente una tierra virtual). El ancho de la pista es de "máximo 10 metros", lo que podría significar una longitud desde unos pocos metros hasta más de 20 metros, sin necesidad de ajustes por parte del operador.

Bucle de prueba http://edeca.net/temp/photos/AMB_loop.png

Me doy cuenta de que esto es muy similar a lo que los radioaficionados llaman una antena de bebida . Por lo general, tienen al menos una longitud de onda larga, poco práctico a 5Mhz porque una longitud de onda es de 60 metros. Sin embargo, esto me hizo preguntarme si sería posible utilizar el bucle más como una antena de RF que como un circuito resonante totalmente sintonizado.

He hecho un pequeño circuito de prueba que incluye un balun enrollado en una ferrita adecuada para la frecuencia, convirtiendo de 470 ohmios a 75 ohmios de impedancia del coaxial.

Bucle de prueba http://edeca.net/temp/photos/Test_loop.jpg

Mis pensamientos eran amplificar y filtrar por paso de banda lo que sale del bucle, este es mi punto de partida para quitar el amplificador de transistor alimentado. Con suerte, esto podría reducir el costo total y facilitará la operación.

Entonces mi pregunta: si esto es práctico, ¿cómo debo amplificar la señal en el receptor?

¿Tiene fotos/actualizaciones actuales de su material de transpondedor?
@Drewster No he trabajado en esto durante varios años, pero si me envía un correo electrónico (david en edeca dot net), estaré encantado de compartir cualquier cosa que le sea útil. ¡Vea también mi publicación de blog sobre la primera versión, que funcionó pero necesitaba una mejora significativa! edeca.net/project/kart-timing-mk1

Respuestas (1)

La pista está en el nombre: transpondedor. Sospecho que el bucle no solo alimenta el transpondedor normalmente sin alimentación (fijo al automóvil), sino que también actúa como receptor. A 5 MHz, el proceso de transmisión será en gran medida la parte magnética de la onda EM que se utilice.

Puede ser que el transpondedor (en el automóvil) esté normalmente alimentado pero solo transmite cuando detecta la presencia del campo magnético del bucle.

De cualquier manera, sospecho que necesita que la placa de circuito del lado de la vía y (el generador y el receptor del campo magnético) aún estén en el lado de la vía para que esto funcione. Intentar convertirlo en un equivalente de una antena de RF normal es, posiblemente, perder el sentido. Para que funcione como una antena de bebidas, su longitud debe ser de una longitud de onda y 5 MHz, es decir, 60 m de largo. Es una antena magnética no diseñada para ondas EM.

Si estoy usando mal los términos, disculpas, pero la parte fijada al automóvil está activa: se alimenta de una batería de 9v en la que he construido. Los modelos profesionales (fabricados por AMB) transmiten todo el tiempo y no necesitan activarse en presencia de bucle. Esto se puede verificar de manera muy simple con una sonda de alcance en cortocircuito. El mío (en la foto) hace lo mismo. Sin embargo, los receptores profesionales no parecen necesitar ajustes o "sintonización" para bucles RX de diferente longitud. Por lo tanto, están compensando de alguna manera o funcionan de una manera diferente.
@David OK, entonces el transmisor del automóvil no está técnicamente "transpondiendo", es decir, ¡respondiendo a una transmisión! Eso lo hace más simple conceptualmente. Tal vez los receptores profesionales tienen una sintonización amplia para adaptarse a bastantes bucles y luego, después de la amplificación inicial, usan filtros IC para extraer solo aquellas frecuencias alrededor de 5MHz. Si la señal es razonable, esto se puede hacer. Interesante. Pero me olvidaría de tratar de imitar una antena de RF adecuada. Por cierto, ¿cómo se las arregla el sistema cuando dos autos pasan por el circuito al mismo tiempo? ¿Cómo diferencia el sistema entre las dos señales?
No tengo idea sobre los modelos profesionales, pero el que construí (en la foto) hace una técnica de evasión simple con retrasos aleatorios (1 a unos pocos mseg) entre transmisiones (que son unos pocos usec). En una prueba de campo durante el verano, solo fallé una detección. ¿Sería factible usar el tipo de balun / coaxial anterior alimentado en un opamp de impedancia de entrada 75R para amplificar?
Yo comparo esto con un tipo de sistema de detección de metales que he ampliado en máquinas giratorias para transmitir datos hacia y desde una pieza giratoria. A veces, si la tasa de datos es baja (menos de 1 Mbps, modulo a 80 MHz y sintonizo el bucle de recepción. Si los datos son mucho más altos, confío en que se recojan, aunque muy diferenciados. El tuyo suena como el primero, así que buscaría sintonizar la bobina de recepción a la frecuencia portadora, es decir, 5 MHz. No trate de hacerlo como una antena de RF porque son datos de campo cercano.
¿Está utilizando un esquema de modulación y por qué está tratando de cambiarlo? Siempre es mejor aplicar un amplificador en el punto más cercano a la señal recibida y no necesita preocuparse de que esté balanceado a menos que haya un problema de interferencia de otra cosa.
Las tasas de datos son muy bajas, 96 bits en un "mensaje" con unos pocos mseg entre transmisiones. La modulación es BPSK (según la pregunta) y no quiero cambiar esto. Quiero cambiar el bucle y el amplificador porque es difícil de configurar para el usuario y es propenso al ruido. Tener todos los dispositivos electrónicos en una sola caja sería mucho más simple y económico. Las presentaciones de prueba de la FCC para los modelos profesionales no parecen incluir ningún componente electrónico para un amplificador por bucle, pero eso podría no estar incluido en la prueba de todos modos. ¿La afinación "amplia" que mencionas parece correcta con el 470R en el medio del bucle?
Amplificación de la señal de un bucle de detección de transpondedor
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