Producir una señal en un cable con un rango limitado

Dada una configuración como la siguiente:

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¿Existe una forma confiable y económica (digamos, alrededor de £ 20 en partes para cada nodo) de producir una señal en S, de modo que el detector 1 pueda ver la señal pero el 2 no? Las distancias involucradas no son enormes, digamos 10 cm entre cada detector.

Tengo un par de pensamientos sobre cómo esto podría ser posible, pero puedo ver las desventajas de ambos:

  • Algún tipo de medición TDR: si bien esto podría estar bien con distancias largas, con distancias de unos pocos centímetros, los tiempos se vuelven ridículos (y, por lo tanto, muy costosos).

  • Una portadora de alta frecuencia que se suprime después de una corta distancia debido al efecto pelicular. Esto suena mucho más prometedor, pero las frecuencias que necesitaría están en los cientos de Mhz, que nuevamente se vuelven costosas de producir y detectar.

Por supuesto, puede ser que lo que quiero lograr aquí no sea posible con estas limitaciones. Estoy feliz de aceptar eso como una respuesta si ese es el caso, ¡pero quería otra información en caso de que me faltara algo en particular!

(Para aquellos interesados ​​en la aplicación específica, es una vía de tren modelo. Estoy tratando de idear un sistema para determinar si una locomotora en particular está en una sección particular de la vía sin recurrir al método tradicional de aislar la vía en bloques . S aquí habría algún tipo de dispositivo enganchado a la vía, y 1 y 2 serían las locomotoras).

Hubo una pregunta similar por aquí, pero no puedo encontrarla ahora, por lo que podría haber sido eliminada (obtuvo una puntuación similar a -4). El consenso allí fue que realmente no se puede confiar en que la señal sea o no sea detectada como el discriminante en este tipo de distancias. La búsqueda de rango era la única alternativa razonable, pero no estoy seguro de si encajará en su presupuesto. Y por telémetro estaba pensando en algo como chrisharrison.net/projects/ultrasonicdoppler/…
En realidad , sparkfun.com/products/639 habría sido un enlace mejor para esta aplicación en particular, pero es la misma tecnología.
@RespawnedFluff Gracias, desafortunadamente, ¡sospecho que tienes razón! Busqué otras preguntas similares, pero no pude ver ninguna. Mi pensamiento (en términos del enfoque de alta frecuencia) fue filtrar, luego rectificar la señal y luego usar un diodo zener, digamos 0.1V menos que la amplitud original como un punto de corte sólido (en lugar de simplemente no detectar la señal) - pero yo sospecho que esto no me dará una buena confiabilidad en una distancia de aproximadamente 10 cm.
¿Qué hay de las etiquetas RFID? Algunos tienen rangos de detección muy cortos. Por ejemplo, adafruit.com/products/361
(en realidad, las etiquetas y lectores RFID de 125Khz son mucho más baratos que el que vinculé anteriormente)
@Damien ¡Había pensado en eso antes, pero me detuve debido a la necesidad de etiquetar cada locomotora! Sin embargo, puedo mirar hacia atrás a esa solución ahora.
¿Qué tal conectar cables a la pista a intervalos regulares y medir la caída de voltaje a medida que la corriente fluye a través de la pista? Debería pensar que un amplificador diferencial de alta ganancia simple y un ADC de velocidad relativamente baja conectados a través de segmentos cortos de la vía deberían dar una buena indicación de la presencia de un tren entre ese punto y desde donde se inyecta la energía. Sin embargo, es posible que deba asegurarse de que no haya bucles conectados eléctricamente en la pista.
@berry120 ¿quieres que la locomotora sepa dónde está o que la vía sepa qué locomotora está en ella?
@Damien Cualquiera de los dos está bien, ya que una vez que cualquiera sabe que puede comunicárselo al otro a través de DCC (el estándar de comunicación digital que estoy usando).

Respuestas (2)

Aquí hay algunas ideas más aleatorias:

  • Mida la inductancia: haga que la unidad "1" corte la pista, luego haga que "S" ejecute el generador LC. Medir la frecuencia. La inductancia de la pista será proporcional a su longitud, pero estará en el rango de microhenrios (esta página puede ayudar: http://www.eeweb.com/toolbox/wire-inductance )
  • Mida la resistencia a través de la caída de voltaje:
    • Corta un extremo de la pista.
    • Aplique una corriente alta pero constante (5A) al otro extremo de la pista. Asegúrese de limitar el voltaje a un valor muy bajo para asegurarse de que una mala conexión no provoque un colapso del sistema.
    • Haga que los trenes midan el voltaje entre las ruedas (que entonces estará en el rango de milivoltios)
    • Asegúrese de que la corriente se aplique solo durante pulsos muy cortos (milisegundos), de lo contrario, la pista se sobrecalentará. Obviamente, esto requiere CPU y canal de comunicación en todos los puntos finales.

para métodos más prácticos:

  • Agregue una bobina debajo de las secciones de interés; no es necesario utilizar un sistema RFID completo. En cambio, debajo de la sección 1 coloque una bobina (muy larga) impulsada por 40 kHz, debajo de la sección 2 una bobina (muy larga) impulsada por 42 kHz y mida la frecuencia en el tren. O cambie el sistema y haga que los trenes transmitan las frecuencias mientras las secciones reciben. La bobina puede ser muy simple: en la competencia NatCar, el transmisor es un solo cable de 50 pies y la pastilla es una pequeña bobina de ferrita.
  • Detecta cuando los trenes cruzan puntos específicos.
    • Coloque un led infrarrojo en cada tren que transmita el código específico del tren. Coloque un montón de receptores IR cerca de las entradas/salidas de la pista.
    • Usa la cámara y reconoce trenes con visión artificial :)

Esto de ninguna manera responde a su pregunta original, pero para detectar trenes, mi primera idea sería usar una señal IR débil. Cualquiera

  • el tren tiene una baliza IR y envía una señal que identifica el tren directamente a los receptores integrados entre las vías, o
  • las balizas en las vías envían una señal a un receptor integrado en el tren.

Probablemente se prefiera la primera configuración, porque coloca la menor cantidad de circuitos en cada tren y la información está disponible en la parte estacionaria del sistema (de lo contrario, tendría que transmitir la información de forma inalámbrica desde el tren hasta donde la necesite). ). Tener múltiples receptores e integrar sus señales puede ser un desafío menor.

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