¿Señalización muy simple a través de un cable de alimentación de 12 V CC?

Encontré algunos circuitos de comunicaciones de línea de alimentación de CC, pero parecen demasiado complejos para mis necesidades. Tengo 6 lámparas LED RGB exteriores que están conectadas con un solo cable de 2 núcleos que corre alrededor del borde de mi jardín, hay aproximadamente 20 m (60 yardas) desde la fuente de alimentación de 12 V CC dentro del garaje hasta la última lámpara de la cadena. Cada lámpara tiene una potencia nominal de 10 W, por lo que un máximo de 60 W de PSU significa una corriente máxima de 5 A. Las lámparas se controlan (encendido/apagado, color, desvanecimiento, etc.) mediante un pequeño control remoto IR que solo tiene un alcance de aproximadamente 2 m (6 pies), el IR pasa a través de la lente de la lámpara a un receptor interno. Quiero poder controlar todas las lámparas juntas desde un solo control remoto. He intentado construir un control remoto IR más grande usando 24 diodos IR y una batería de 9V y esto funciona hasta cierto punto, pero aún no tiene suficiente alcance.

Como la carcasa de la lámpara es lo suficientemente grande como para contener un pequeño circuito adicional, pensé que tal vez podría agregar un pequeño receptor de infrarrojos dentro de la lámpara y enviar las señales requeridas a través del cable de alimentación de CC de 2 núcleos. Pondría un receptor de RF dentro del garaje y lo manejaría desde un control remoto de RF (mucho mejor alcance), el receptor de RF necesitaría enviar las señales a las lámparas a través del cable de alimentación de 12v que cada receptor reenviaría como IR dentro de la lámpara, por lo que el rango IR ya no es un problema. Idealmente, el receptor no consistiría en más que unos pocos componentes pasivos y probablemente al menos un transistor y un diodo IR. Tal vez una portadora FSK a 100 KHz en la línea de CC, portadora presente = 1 (IR encendido) y sin portadora = 0 (IR apagado).

Normalmente trabajo con micros, por lo que mis habilidades lógicas son buenas, pero mis habilidades de RF y discretas no son muy buenas. Quiero una solución simple, suponiendo que exista, de lo contrario, podría tener que volver a construir la madre de todos los controles remotos IR.

Actualización: me gusta la solución DCC sugerida y, al verificar, veo que las lámparas LED tienen una clasificación de 12 V CC / CA y, por lo tanto, ya deben incluir un rectificador dentro de ellas. Supervisaré la señal IR para averiguar cuál es la duración de un 'mensaje' y cuánto dura cada bit. Tengo algunos LED IR clasificados como 1.5V 20mA, por lo que si coloco uno de estos en serie con una resistencia 560R a través de las líneas eléctricas dentro de la lámpara, entonces debería encenderse cuando las líneas eléctricas tengan la polaridad correcta. ¿Puedo suponer que el LED estará seguro cuando se invierta la polaridad o su alta resistencia inversa significa que los 12 V completos lo atravesarán y lo dañarán?

¿Qué chips encontraste y por qué eran demasiado complejos? Probablemente sea factible construir un receptor a partir de un solo suministro con componentes discretos, pero no estoy seguro de que valga la pena.
Qué tasa de datos es el enlace IR: 100 kHz puede ser demasiado lento para contener la precisión de modulación necesaria. También deberá agregar un bloqueador de RF en el lado de alimentación de los LED para evitar que se molesten por la presencia de 100 kHz o tal vez lo atenúen demasiado. También puede encontrar que a medida que el receptor IR altera el brillo del LED, obtiene mucho ruido de línea y esto eliminará la idea de un enlace de "relé" simple. Se puede hacer que funcione a pesar de mis observaciones.
Use los 12v para alimentar un receptor de rf. No se moleste en señalar a través del cable de alimentación.
Los modelos de ferrocarriles utilizan un sistema llamado DCC para controlar trenes sobre líneas de 12V.
Probablemente podría seguir usando el control remoto existente si pudiera enfocar mejor el haz de infrarrojos. Intente apuntar el transmisor a un espejo y ver el LED IR a través de la cámara de su teléfono; la mayoría captará IR. Luego gire el transmisor y tenga una idea del ángulo de visión y la luminosidad. Si tiene lentes o espejos cóncavos en su colección de chatarra, puede intentar colocar el LED en el punto focal y obtener un haz IR paralelo y ver si eso recorrerá la distancia.
Déjame aclarar esto, ¿tienes seis lámparas idénticas y un control remoto y necesitas una forma de transmisión a las seis lámparas desde una sola estación a través de la línea eléctrica? no necesita una forma de señalar lámparas individuales.
Andy alias: monitorearé el mensaje IR para ver qué frecuencia de bit usan. pjc50 - Me gusta la idea de usar DCC en las líneas eléctricas de 12V, gracias por la indicación. transistor: la ráfaga del mensaje IR es probablemente de unos pocos milisegundos, por lo que no es visible para inspeccionar de esta manera. Jasen: quiero que las 6 lámparas funcionen juntas, así que no es necesario abordar cada una individualmente.

Respuestas (2)

Uno de los comentarios mencionó DCC, pero dado que desea mantenerlo simple (es decir, comprensible para usted específicamente), puede echar un vistazo al diseño físico de DCC e inventar el suyo propio a partir de ahí.

Básicamente, todo lo que hace es proporcionar energía constante a un voltaje de CC y usar la polaridad de ese voltaje para significar algo. Así que el circuito se parece a esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El búfer y el inversor del transmisor deben ser lo suficientemente potentes como para alimentar a todos los receptores, por lo que sugiero hacer al menos la etapa de transmisión final con transistores discretos que están diseñados para ese trabajo. Busque imágenes de Google para "inversor cmos" para tener una idea básica. Necesitará un MOSFET de canal P para subir y un MOSFET de canal N para bajar. Con 2 líneas para conducir, son 4 transistores en total. Al elegir FET, preste especial atención a los tiempos de conmutación (cuanto más corto, mejor) y Rds_on (cuanto más pequeño, mejor). Cuando su prototipo funcione, mantenga un dedo en los transistores. Si se calientan demasiado para aferrarse a ellos, necesitan un disipador de calor.

La fuente de alimentación del receptor es idéntica a una fuente típica de entrada de CA y salida de CC porque necesita aceptar cualquier polaridad. La señal se recupera midiendo realmente la polaridad entrante.

Los diodos dejarán caer algo de voltaje, por lo que si realmente le importa la salida final, deberá usar mucho más en el extremo del transmisor.

Esto parece una solución prometedora y ahora que he identificado que las lámparas tomarán 12 V CA, podría ser la respuesta simple que estoy buscando.
Si en realidad están diseñados para una onda sinusoidal de 12 V CA, entonces en realidad esperan 12 Vrms, o alrededor de 17 V pico. Y es posible que solo les importe el voltaje máximo. (analice cuidadosamente el circuito de mi receptor para ver por qué) Entonces, si ese es el caso, necesitará un suministro de 17 V para que su transmisor coincida con el punto de funcionamiento previsto de las lámparas. O si funcionan bien con 12 V CC, entonces úselo.

60 W de 12 V son 5 A, 5 A de 12 V son 2,4 ohmios, por lo que cualquier pequeña señal que coloques en el cable será absorbida por esa baja impedancia, y las lámparas probablemente también emitan ruido de conmutación en la línea de alimentación, necesitas para encontrar las frecuencias emitidas por las lámparas y no intentar enviar señales en esas bandas, o hacer que su señal sea lo suficientemente fuerte como para abrumarlas.

La solución simple es pasar otro cable y conectarle LED infrarrojos, uno para cada lámpara. no hace falta que sea un cable gordo, el cable del timbre estaría bien, son solo 20 metros.

Estoy tratando de evitar agregar un tercer cable ya que está afuera y es impermeable, tengo un cable de 2 núcleos conectado a través de prensaestopas de goma en cada punto de la lámpara, por lo que tendría que volver a cablear todo esto con un cable de 3 núcleos.