Comunicación por línea eléctrica mediante la inducción de una señal en un cable

Me gustaría hacer una placa pequeña con una MCU simple que simplemente envíe un mensaje repetidamente a través de un módem en un extremo de un cable de línea eléctrica (14 AWG más o menos). En el otro extremo habrá un dispositivo similar para leer ese mensaje. El único requisito es no interferir/cortar el cable o el aislamiento de ninguna manera. No habrá acceso a un enchufe ni ninguna forma de acceder directamente a la línea como lo hacen las redes domésticas de PLC. El dispositivo se alimentará de una fuente externa (3.3 o 5V).

He leído un poco sobre este tema y el ST7540 parece ser una buena opción, en mi caso no necesitaría filtrar los 50/60Hz porque no habría electricidad en la línea. No estoy seguro sobre la inducción, posiblemente usando algún tipo de bobina alrededor de la línea eléctrica. Básicamente, lo que quiero es usar el cable de la línea de alimentación como una antena entre dos módulos (aproximadamente a 3 m o 10 pies de distancia). No puedo usar la conexión inalámbrica completa (315 MHz, por ejemplo) por varias razones.

¿Cuál es la mejor manera de transmitir datos de forma inductiva (solo se necesita una dirección, tx a rx) a través de un cable de alimentación que no tiene voltaje/corriente y qué tipo de piezas se requerirían? ¿Hay módems hechos específicamente para algo como esto? Recuerdo haber leído sobre algo similar que se usaba en aplicaciones subacuáticas en el pasado.

Ejemplo hipotético: hay un cable de alimentación de 2 conductores conectado permanentemente a un tomacorriente en mi habitación. El cable conduce a la siguiente habitación y alimenta una lámpara con un interruptor (relé). No puedo pasar a la habitación de al lado. Quiero inducir una señal modulada en la línea de alimentación por medio de un transceptor/MCU mientras la lámpara está apagada (sin voltaje/corriente en el cable de alimentación), la señal pasa por el cable de alimentación, que actúa como una antena. Hay un receptor/MCU en la línea principal de la otra habitación, que lee la señal de forma inductiva y enciende el relé, encendiendo la lámpara. No quiero manipular físicamente los cables de alimentación de ninguna manera, pero tampoco puedo usar un enlace de RF regular (sé que esto podría hacerse fácilmente de forma inalámbrica).

¿Puede justificar por qué se descarta un método sin contacto y por qué también se descarta la radio? También llamaré su atención sobre el hecho de que ha recibido algunas buenas respuestas a preguntas anteriores y no ha aceptado ninguna formalmente. Esta falta de acción hará que algunas personas dejen de ayudar.

Respuestas (1)

Considere PPM... modulación de posición de pulso.

Une pares de púas en el alambre caliente. Para CERO, coloque las puntas con una separación de 5 uS. Para UNO, coloque los picos con una separación de 10 uS.

Envía los bits cada 100uS.

O, para tener un enlace de datos de banda muy estrecha, de modo que pueda filtrar la banda estrecha para rechazar más ruido, para CERO, envíe +spike,+spike, Para ONE, envíe +spike,-spike.

Examine algunas señales de Fourier y elija su espaciado y modulación. Aquí hay formas de onda y espectros útiles de Signal Wave Explorer. Usé el JBStage (ejemplo enlatado) con entrada trapezoidal (50%, 50%, sin mesetas)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Observe cuán estrecha es la banda (centrada en 200 KHz) del espectro de salida.

Por cierto, la línea eléctrica puede matarte fácilmente. ¿Está pensando en transformadores envueltos alrededor del cable CALIENTE?

Sí, es por eso que quiero inducir la señal sin tocar físicamente el cable por medio de una ferrita, por ejemplo. 1] Es peligroso, 2] Anularía la garantía del dispositivo, 3] De todos modos tendría que ser aislado debido a las diferencias de voltaje. Como la carga inalámbrica, pero enviando una señal modulada. Durante el tiempo de envío de la señal no habrá tensión en la línea de alimentación. Agregaré un ejemplo a la pregunta.
Envíe ráfagas de tonos largos o cortos. Para lograr un ancho de banda estrecho para la reducción de ruido, monitoree un largo período de tiempo y luego correlacione con patrones en fase y en cuadratura en el receptor.
Creo que los militares usaron algo similar para las alarmas públicas, al menos en su día. De lo que no estoy seguro es de qué partes se usarían, por ejemplo. ¿Cuentas de ferrita? ¿Tendría que amplificar la señal para que viaje 10 pies si uso ráfagas de señal de 3.3V?
Considere 10pF (lámina de cobre envuelta alrededor de 10 cm del cable de alimentación) a 100 000 Hz. 1pf a 1GHz es 159 ohmios. 1pF a 1MHz es 159.000 ohmios. 10pF a 100 000 Hz son 159 000 ohmios. Si proporciona un pico de 1,59 voltios (3,18 voltios PP), obtiene 10 uA acoplados a la línea de alimentación. ¿Qué voltaje esperar?
10 metros de cable son aproximadamente 10uH, lo que parece 6,3 ohmios a 100 000 Hz. Con 10uA inyectados, obtendrá 63 microvoltios a 100 000 Hz en el receptor; usando una especie de divisor de voltaje como modelo para el enlace de datos. Deberá filtrar y amplificar eso para un movimiento de datos confiable. ¿Ha intentado acoplar desde una salida MCU PWM, a través de 10pF, a un cable de extensión de alimentación flotante? Use una sonda de alcance para cualquier cable del cable y verá cierto nivel de picos en los bordes transmitidos. Esa es una idea de lo que es posible.