Transmisión de datos a través de bobinas de carga inductivas (o aumento de la fuente de alimentación RFID/NFC)

Sé que los datos se pueden enviar a través de líneas eléctricas a través de varios tipos diferentes de modulación, hasta donde llega mi conocimiento.

Tengo un pequeño proyecto de bricolaje (un juego de mesa) que requiere algún tipo de transferencia inalámbrica de datos.

El rango es insignificante, dependiendo de la implementación, será un máximo de 2 cm o 30 cm.

El problema no es solo que tengo que transmitir datos a las piezas (de lo contrario, esto se lograría simplemente con algunos transceptores de RF nrf24l01+), sino que los datos deben modificarse según la ubicación de las piezas en el tablero.

Tengo la intención de alimentar las piezas a través de bucles de carga inductivos. Pero debido a la cantidad de energía requerida en las piezas (5v, ~150mA (24 LED RGB direccionables individualmente funcionando a baja intensidad y un ATTiny)), no quedará mucho espacio para etiquetas NFC/RFID o posiblemente un IR transmisor.

Como solo necesito enviar un par de bytes de datos a la vez, estaba pensando que podría usar un módulo NFC/RFID y de alguna manera aumentar la potencia que induce.

O más probablemente, para usar la inducción podría planear alimentar las piezas y enviar los datos al mismo tiempo (y en la misma dirección que el poder) con alguna forma de modulación.

Mi conocimiento de los circuitos y este tipo de cosas es muy escaso, pero estoy dispuesto a probar cosas.

¿Hay algún chip estándar o circuito de bajo número de componentes que haga esto?

Esto me llamó la atención, pero no tengo ni idea de si funcionaría una vez que las bobinas de inducción hubieran convertido la señal de 5v DC ahora modulada a AC y luego rectificado de nuevo a DC en el extremo receptor. Además, no estoy seguro de si el circuito de recepción sería significativamente diferente o simplemente al revés.

http://www.audioscientific.com/45_Circuit_makes_simple_FSK_modulator.jpg

me parece que su microcontrolador elegido es capaz de lo que pide dado el firmware correcto, PSK, OOK o FSK de la señal de alimentación debería funcionar
Creo que ahí mismo se nota lo poco que sé de todo esto. Entonces, con eso en mente, ¿la conversión de CC a CA y viceversa afecta la modulación? Suponiendo que solo estoy usando 3 pines, por ejemplo, PWR, GND y DAT, supongo que la salida DAT del chip de envío sería un PWR de coincidencia de +v modulado constante, y estaría conectado a la bobina de transmisión. En el lado receptor, agregue que la bobina también está alimentando el dispositivo. Supongo que una vez rectificado de nuevo a CC, ¿conectaría el +v a PWR y DAT?
Ejecutaría la potencia a 125 KHZ y conectaría un extremo de la bobina a un pin del microcontrolador (posiblemente a través de una resistencia), luego podría observar la fase y la duración de cada pico. tal vez ejecute el microcontrolador a 10Mhz y use la función de captura de entrada de uno de los temporizadores para detectar la modulación.
¿Es esta una tabla gome para Reversi? ¡Hacer que las piezas cambien de color automáticamente sería realmente genial!
Entonces, ¿está diciendo que la conversión DC-AC-DC no afectará la modulación? ¿Importa qué tipo de rectificador se utiliza? Y no, no es para Reversi/Othello, pero no hay motivo para que no lo sea.
lo afectará, pero aún será posible detectarlo, cosas como PSK deberían ser claramente visibles, OOK se mostrará como pulsos faltantes. etc...

Respuestas (1)

Si su tasa de datos es baja, una posible solución muy simple es enviar los datos en serie modulando el transmisor de potencia de forma intermitente. Necesitará tener un condensador en el receptor que sea lo suficientemente grande como para mantener el funcionamiento del receptor durante el bit de "apagado" más largo, pero puede elegir cuánto tiempo dura y así puede hacerlo relativamente corto. (del orden de milisegundos funcionaría si la frecuencia de su portadora es de 125 KHz). También puede elegir el espacio entre los bits para asegurarse de que el ciclo de trabajo sea lo suficientemente alto como para alimentar el receptor de forma continua, incluso cuando se envían muchos bits apagados.

El circuito del receptor de datos/energía podría ser tan simple como....

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Hay muchas estrategias para detectar los bits entrantes en la MCU, promediando muchas muestras en períodos de tiempo del orden del tamaño de los bits 0 (que deberían ser muy largos en comparación con los períodos de tiempo de la frecuencia portadora).

Notas:

  1. Para un diseño robusto, probablemente querrá algún tipo de regulación de voltaje justo después del rectificador, o simplemente puede tener mucho cuidado con la alineación y la geometría de la bobina para que físicamente nunca pueda tener un sobrevoltaje.

  2. Si sus requisitos de energía son grandes, puede usar la rectificación de onda completa para duplicar la potencia de salida al costo de 2 diodos más.

  3. Para un código más simple, es posible que desee implementar un protocolo en serie con símbolos de 2 bits, por lo que un solo "parpadeo" apagado podría significar 1 bit y un "parpadeo" apagado seguido de otro un tiempo específico más tarde sería un 0 bit. Esto podría hacer que la decodificación de la transmisión sea tan simple como "esperar un parpadeo, luego retrasar 1 período de tiempo, luego mirar el nivel de datos para obtener el bit recibido".

  4. Dependiendo de las frecuencias, los tamaños de bobina, la geometría y el diseño del transmisor, es posible que desee agregar un capacitor en paralelo con el bucle del receptor para que entre en resonancia y mejore la eficiencia.

  5. Si eres audaz, ¡quizás quieras considerar la transferencia de energía capacitiva ! Puede ser más simple y económico según su diseño (especialmente bueno si tiene piezas que son altas en relación con el tamaño de la base y potencialmente menos sensibles a la alineación que las bobinas, por lo que no es necesario alinear las piezas con tanto cuidado).

Gracias. Veré esto con más detalle una vez que me haya despertado, especialmente el punto #5. ¿Podría ampliar un poco el punto 3? No estoy seguro de entender completamente.
Solo estoy sugiriendo que podría ser más fácil usar un ciclo de trabajo bajo, una forma de reloj automático para enviar los bits en lugar de algo así como una serie normal, ya que la serie generalmente tiene cantidades relativamente iguales de tiempo de encendido y apagado, y también requiere una sincronización precisa a más largo plazo. Con el tipo de señalización apagado-apagado/apagado-encendido, el único tiempo que necesita para acertar es el único período entre el primer apagado y el segundo (potencial), y comienza de nuevo en cada bit. Esa es solo una forma, hay muchas formas simples de hacer flujos de bits de ciclo de trabajo bajo y sincronización automática.
Gracias. Voy a buscar en "auto-reloj". También encontré calculadoras para calcular la inductancia de las bobinas resonantes, pero tengo dificultades para A) usar eso para calcular una salida de voltaje / corriente y B) Calcular la inductancia del método capacitivo que mencionó. También mencionó la altura con respecto a este último: ¿cómo influye la altura?
La altura es útil en un sistema capacitivo porque cuanto más se aleja del fondo, más débil es el campo eléctrico de la fuente de energía (suponiendo que la energía provenga del fondo). Alguna información sobre el sitio de Murata aquí .
Transmisión de datos a través de bobinas de carga inductivas (o aumento de la fuente de alimentación RFID/NFC)
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