Comunicación de baja frecuencia a larga distancia con un solo cable (sin cable de tierra)

Question

En una cueva que estamos explorando actualmente, hay un sifón temporal que a veces nos bloquea el paso.

Estaba pensando en monitorizarlo (sensor de presión u otro sensor de nivel en el sifón, transmisor vía móvil fuera de la cueva).

El problema es que hay más de medio kilómetro entre la entrada y el sifón (incluyendo algunos pasos estrechos,) por lo que me preguntaba si es posible transmitir información a través de una distancia tan larga (digamos 1 km) con un solo cable (es decir, no hay cable de "tierra", pero ambos extremos se pueden conectar a tierra).

Los requisitos:

• un único cable entre el sifón y el emisor del teléfono móvil (es decir, no hay cable de tierra, pero cada lado puede conectarse al suelo ("tierra"))
• distancia : 1km
• transmisión en una sola dirección (de la cueva al exterior)
• se necesita muy poco ancho de banda (me basta con un bit por minuto)
• lo mejor sería utilizar un alambre fino (menor coste y peso).
• lo ideal es que no consuma demasiada energía (ambos lados funcionarán con pilas, necesito transmitir 8 bits una vez por hora)
• un microcontrolador en cada lado (+ sensor o módulo 4G) + la electrónica necesaria para la transmisión
• sólo tensiones/corrientes seguras (es decir, sin lesiones si se daña el aislamiento y alguien toca el cable)

¿Sabe si algo así es factible? En caso afirmativo, ¿sabe por dónde empezar a buscar información sobre cómo construir una transmisión de este tipo (no tengo ni idea de cómo podría llamarse, así que es difícil buscarla)?

Answer 1

¿Por qué un solo cable? Por qué no ¿un par trenzado? Con un par trenzado (piense en una "línea telefónica") puede conseguir distancias kilométricas de forma fiable. y también puedes enviar energía por la línea, de modo que sólo tengas que ocuparte de las pilas a la entrada de la cueva. Empalmar es fácil con Scotchloks lo que supone una ventaja con respecto a la fibra. 300bps (y probablemente al menos 9600bps) posible fácilmente utilizando la tecnología de 1970 (excepto "microcontrolador").

Los cables telefónicos existen desde hace más de cien años. Como se ha señalado en un comentario, a menudo se puede encontrar cable telefónico de excedentes militares o de otro tipo muy barato. No tiene la calidad suficiente para las redes modernas, pero es más que suficiente para voz o datos de baja velocidad.

Si el objetivo es monitorizar un único estado de apertura o cierre, entonces puedes evitar un sistema complejo abriendo/cerrando literalmente un interruptor en un par de cables. Si puede hacerlo con un dispositivo pasivo (interruptor de flotador, termostato bimetálico, etc.), ni siquiera necesitará alimentación en el otro extremo. Cambiar las pilas en la entrada es fácil. Si pierdes una semana o dos debido al clima u otras razones y no puedes cambiar una batería remota entonces el sistema se vuelve inútil.

Answer 2

Sí, puedes hacerlo. Así es como primeros telégrafos e incluso los teléfonos funcionaban: un solo hilo por circuito con retorno a tierra.

La baja velocidad de transmisión de datos en el interior de una cueva (protegida de la mayoría de las interferencias) parece un entorno favorable a este enfoque.

Answer 3

Una solución original: deshazte por completo del alambre y construye un grillo eléctrico. Grillos chirp en función de la temperatura ambiente. Se puede medir la frecuencia con la que pita un grillo y utilizarla para calcular con bastante precisión la temperatura. Puedes utilizar un principio similar para transmitir tus pequeños paquetes de datos.

Su equipo dentro de la cueva tendría un altavoz piezoeléctrico capaz de generar chirridos fuertes y agudos (similares a los que se oyen cuando se prueba una alarma de incendios doméstica). Cada vez que se realiza una lectura horaria, el resultado se convierte en un patrón de chirridos que se reproduce por el altavoz. El equipo situado en la boca de la cueva escuchará estos chirridos, los descodificará y le enviará los resultados.

El audio no suele ser un buen candidato para la comunicación a larga distancia debido a lo rápido que se atenúa con la distancia. Sin embargo, en el entorno de una cueva, el eco de las paredes hace que el sonido viaje mucho más lejos que al aire libre. El sistema tendrá que tener en cuenta estos ecos, pero la reducción de la tasa de bits debería compensarlo. Por ejemplo, los chirridos podrían estar separados por 10 segundos, con 2 chirridos indicando "sin sifón" y 4 chirridos indicando "sifón presente".

Las variables serían la capacidad de transmisión del sonido en la geología de la cueva, el ruido ambiental en la boca de la cueva (y si hay ruido en el mismo rango de frecuencias que los chirridos) y si los chirridos molestan o no a los vecinos (los murciélagos y los vecinos lo odiarían). Con un uso juicioso de los modos de suspensión de bajo consumo de los microcontroladores, tu grillo eléctrico podría funcionar durante semanas con una batería de tamaño decente.

Answer 4

Utiliza en su lugar un cable de fibra óptica. Mismo tamaño que un cable sencillo. Más resistente a la intemperie. Más ligero.

Answer 5

En lugar de un solo cable, como en las otras respuestas, yo recomendaría par trenzado.

1 km de par trenzado simple es barato pero bastante frágil.

Cat5 no es mucho más caro. De hecho, es bastante barato porque está en todas partes. Aquí tienes 305m por 50€. . Yo sólo usaría eso. Es bastante resistente y se puede reutilizar para muchas otras cosas, a diferencia de las otras opciones más especializadas.

Los pares de cables adicionales también se pueden utilizar, por ejemplo, como reserva si se rompe un cable... o incluso podrías utilizarlos para instalar un teléfono o un interfono al final de tu cueva, por si acaso.