Comunicación - 2 Batería de Circuitos, 1 Conductor, no hay un terreno común

Question

TL;DR tengo que hacer con éxito la transmisión de una onda a través de un conductor entre dos alimentado a batería de circuitos con ningún terreno común. Yo ya sabes cómo crear la onda y detectar la onda cuando hay un terreno común, pero no sé cómo diseñar un circuito que puede detectar la onda sin el suelo. Mi alcance en tierra para que el receptor pueda detectar la onda.

Mis amigos y yo estamos construyendo una fuente abierta de esgrima cuadro de puntuación de los partidos (El tipo de la esgrima con espadas). Competitiva de esgrima que se anota de forma electrónica mediante el uso de una espada aparejada con un botón y chaquetas hechas de un material conductor. Queremos mejorar los diseños existentes disponibles en la actualidad que requieren de costosas carretes mecánicos para mantener la tensión en los cables.

Para hacer corta una historia larga, tenemos que ser capaces de comunicarse a través de un "alambre" (la espada) entre dos Arduinos. Nuestro plan era utilizar el Arduino generadores PWM para generar tonos que a continuación se pueden detectar mediante la FFT de las entradas analógicas en el otro lado. Estamos utilizando un total de 7 tonos entre las frecuencias de 9khz y 18khz. Tenemos todo lo que un gran trabajo. El problema es lo que sucede cuando vamos a las pilas y no hay un terreno común. La señal PWM va de 5V de pico a pico de 1,2 V de pico a pico. No entiendo por qué esto está ocurriendo. Cualquier iluminación aquí se aprecia.

¿Alguien puede recomendar un diseño de circuito para la transmisión de una ola de más de 1 conductor entre dos sistemas con ningún terreno común? (Y amplificar en el otro extremo, si se requiere) estoy pensando que va a tener que ser similar a la tecnología de la radio. Alternativamente, puedo tratar de tomar lo que tenemos y darle de comer en algún tipo de amplificador y ver si puedo correr con eso, pero no me gusta hacer eso sin la comprensión de las fuerzas que están en juego, y hasta el momento ninguno de los circuitos que he probado han reaccionado a la señal.

Información adicional:

Tenemos un botón de la espada. Siempre podemos detectar que presionar el botón y lo utilizan para apagar el transmisor, por lo que si no podemos decir la diferencia entre el touch y no touch a través de la atenuación de la onda que sólo puede hacer es no transmitir cuando no hay toque.

Answer 1

A esta frecuencia y la distancia, no vas a conseguir un auto-propagación de la onda, que no toma de referencia para recibir. Guste o no, usted sólo va a ser la detección de una señal diferencial, y la fuerza de la señal y de la impedancia de la señal dependerá de la impedancia de todo el circuito, incluyendo el de la "tierra" conexión de retorno.

Sin embargo, esto no significa que usted tiene que tener una específicamente por cable conexión de retorno. Cada señal puede usar el cuerpo como una referencia. Los dos cuerpos tienen algún tipo de conexión a través de la planta o de otras partes del medio ambiente. El otro polo de cada señal sería en la espada en el lado de envío y en la chaqueta en el lado de recepción. Usted obtendrá algunos de acoplamiento, aunque será bastante alta impedancia. Esto significa que el receptor va a recoger el ruido. Usted tiene que diseñar el protocolo cuidadosamente lo suficiente como para que el ruido tiene una muy baja probabilidad de ser confundido con el señal real.

Estoy realmente sorprendido de que usted está recibiendo tanto como 1.2 Vpp en el receptor sin deliberada de la conexión de retorno. Esto variará en función del material del suelo. El más conductiva, el más alto es el nivel de la señal. En cualquier caso, 1.2 Vpp debe estar bien por encima del ruido, ¿cuál es exactamente el problema? Una fuerte señal debe ser fácil de detectar, aunque me gustaría hacer que el receptor responda a mucho más que eso, porque lo más probable es que va a suceder en diferentes situaciones.

Answer 2

Habrá una vaga capacitiva de conexión entre dos cuerpos separados. La capacitancia de este tipo de conexión variará con una gran cantidad de factores, incluyendo el área de la superficie, la distancia, la humedad, la fase de la Luna, el precio del té en China, etc. Realmente no es posible predecir, incluso dentro de un orden de magnitud de lo que la capacitancia será en cualquier día dado.

Por otro lado, si dos personas P y Q son la celebración de espadas de X y de y que no se toquen, es muy probable que-debido a los cuerpos de la gente tiene una superficie mucho más grande área de sus espadas, condensador PQ va a ser grande en relación a PY y QX, que será grande en relación a XY. Para un voltaje de CA en PX a aparecer en QT, actual tendría que pasar a través de pequeños condensadores XY, que es muy pequeño, y algunos de los que la actual sería inútil volver a través del condensador QX. Por otro lado, si las espadas touch, el actual sería sólo tiene que ir a través de la mucho más grande condensador PQ.

Mientras que uno tendría que hacer algunos experimentos para determinar el acoplamiento óptimo para los generadores de señal y la señal de los circuitos de detección (mi recomendación sería utilizar una sola frecuencia de la onda sinusoidal del generador en cada palo, junto con algunos LC resonante tanque de circuitos, de modo que cada circuito de entrada sería ciego a su propio generador, y un máximo de sensible a la otra). Yo esperaría que con las espadas están tocando, la fuerza de la juntada de la señal sería enormemente mayor que cuando no lo son.

Nota, por cierto, que las frecuencias más altas, es casi seguro que funciona mejor que las frecuencias más bajas, aunque si usted va demasiado alto (más acerca de 100KHz creo) comenzarán a tener que preocuparse de ser considerado como un "radiador intencional".

Answer 3

Usted está pensando acerca de este mal. Estás pensando en esto como una forma de comunicación por contacto. Pero ya que usted no tiene un bucle cerrado, que no es lo que quieres. Hay al menos dos buenas maneras de hacer esto, la misma de dos maneras táctiles de luces.

Es una forma de utilizar lo que es esencialmente un medidor de capacitancia. Cuando usted hace el contacto, la capacitancia aumenta. Generalmente, esto se hace haciendo un oscilador y incluyendo la sonda como parte de la capacitivo parte del oscilador. Cuando la sonda entra en contacto con algo, la capacitancia aumentará, lo que ralentiza el oscilador. Se detecta esta repentina caída en la frecuencia. Puede detectar una cosa específica, dando una gran cantidad de capacitancia.

La otra forma es usar a la otra persona, básicamente, como una antena. A través del mundo civilizado, todos estamos bañados en la 60Hz o 50Hz zumbido de nuestro cableado eléctrico. Un cuerpo humano que hace que una antena decente en estas frecuencias bajas. Cuando su sonda entra en contacto con algo que conducen a un cuerpo humano, el nivel de 50Hz o 60Hz hum detectado en la sonda va a aumentar. Se detecta este aumento repentino en el hum. (Tenga en cuenta que esto no va a funcionar en un bosque o en lugares sin electricidad. Y no puede distinguir a un humano de tamaño de un objeto a otro objeto.)

En realidad se podría inducir específicamente un "zumbido" en la persona y detectar el zumbido. Esencialmente estás utilizando a la persona como un ultra-corto alcance de la antena. Permanecer bajo 9Khz y 1mW.