Skocz do zawartości

Pierwszy projekt, prośba o pomoc


k2nek

Pomocna odpowiedź

Witam

Jest to mój pierwszy post tutaj i będzie to pierwszy projekt. Z racji tego, że raczkuję w tym temacie, liczę na pomoc i wyrozumiałość.

Chciałbym wykonać zestaw kilku urządzeń współpracujących ze sobą, tak jak na załączonym rysunku. Mają one emitować zabawę w ciepło/zimno.

A teraz do rzeczy.

Nadajnik 1, 2, 3 mają emitować sygnał radiowy. Mają być to urządzenia mobilne zasilane bateryjnie, które będzie można chować w różnych miejscach. Dobrze by było, jak by emitowały jakiś kod, dzięki któremu można będzie rozróżnić urządzenia.

Miernik 1 ma za zadanie mierzyć natężenie sygnału nadajników 1, 2 i 3 i jedynie przesyłać te wartości dalej do miernika 2. Operator miernika 2 przy pomocy potencjometrów P1, P2, P3 ma mieć możliwość "skalowania/regulacji" wartości natężenia sygnałów z nadajników 1, 2, 3 otrzymanych z miernika 1. Wynikowa wartość natężenia sygnałów po regulacji (lub bez regulacji) ma być wyświetlana na wyświetlaczu miernika 2 i wysyłana z powrotem na wyświetlacz w mierniku 1.

Założenie jest takie, że nadajniki 1, 2, 3 chowane są w różnych miejscach, dziecko dostaje miernik 1 i ma za zadanie znaleźć poszczególne nadajniki. Ale nauczyciel może my w tym przeszkodzić poprzez ręczne zmienianie wartości.

Zamysł jest w dużej mierze przeznaczony do zabawy na świeżym powietrzu, ale nie ukrywam, że chciałbym go również wykorzystać do pomieszczeń zamkniętych. W terenie chciałbym, aby zasięg pomiędzy nadajnikami 1, 2 i 3 oraz miernikiem działał w odległości przynajmniej 150 metrów. Zasięg między miernikiem 1 i 2 podobnie.

Prosiłbym po pierwsze o ocenę, czy jest to do zrobienia.

Po drugie jakich komponentów użyć do wykonania poszczególnych urządzeń.

Po trzecie nie liczę na gotowca ale wskazówki/linki do artykułów lub projektów o podobnej tematyce mile widziane.

Z góry dziękuję za wszelkie przejawy pomocy 🙂

__________

Komentarz dodany przez: Treker

Link do komentarza
Share on other sites

Moim zdaniem to nie zadziała z jednego prostego powodu: sygnał radiowy zależy od wielu czynników a odległość jest tylko jednym z nich. Zależność (odwrotnie kwadratowa) siły sygnału na wejściu odbiornika od odległości jest prawdziwa tylko w polu dalekim, braku jakichkolwiek przeszkód oraz stałości charakterystyk kierunkowych i orientacji wzajemnej samych anten.

Tak więc:

1. Musisz być daleko od anteny nadawczej (wiele długości fali).

2. Żadnych zmiennych/ruchomych elementów w pobliżu anteny odbiorczej np. ciało ludzkie, jakieś druciki itp.

3. Antena odbiorcza musi być zawsze tak samo zorientowana np. pionowy dipol na czapce i nie schylać się.

4. Antena nadawcza musi być izotropowa tj. musi promieniować w każdym kierunku (dla uproszczenia: tylko poziomo wokół siebie) tak samo, dobrym przybliżeniem może być pionowo sterczący dipol lub monopol na podstawce lub jakaś ich emanacja.

Bez spełnienia tych warunków sygnał odbierany będzie zmieniał się bardzo, w zasadzie bez związku z odległością. Najgorszy jest wpływ bliskich rzeczy na antenę odbiorczą i jej orientacja. To mogą być zmiany nawet 100 krotne, więc jakikolwiek sens bazowania na sile sygnału odpada.

Lepszym pomysłem - wykorzystywanym w praktyce - są krótkofalarskie tzw. łowy na lisa. To stara zabawa polegająca na chowaniu nadajnika nadającego swój identyfikator alfabetem Morse'a gdzieś w lesie i szukaniu go (ich, bo mogło być ich więcej, każdy z innym ID) za pomocą odbiorników z anteną kierunkową. Wtedy nie jest ważna odległość i związana z nią bezwzględna siła sygnału tylko jej zmiany w danym miejscu w zależności od obrócenia anteny odbiorczej. Kiedyś wyglądało to pokracznie, bo do dyspozycji było pasmo UKF 144MHz a każdy kto troszkę wie jest sobie w stanie wyobrazić antenę Yagi dla fali 2m. Ludzie chodzili więc po lesie z aluminiowymi kratownicami w ręku i słuchawkami na uszach i szukali. Dziś dobra antena kierunkowa na ISM 868MHz jest wielkości zeszytu (quad plane) albo półmetrowej rurki (helical) więc do ogarnięcia i zrobienia samemu z drutu. Pasma 2.4MHz (jeszcze mniejsze anteny!) nie polecam z uwagi na problemy z zasięgiem w wilgoci, lesie itp. Z drugiej strony, gdyby jednak w to pójść można by wykorzystać np. nadajnik modelarski do FPV nadający np. obrazek kotka i małe odbiorniczki video (jak w goglach FPV) z anteną kierunkową na 2.4 lub 5.8GHz, które tylko w jednym kierunku pokazywałyby tego zwierzaka a w innych to raczej szum. No i szukamy po chaszczach zguby..

Oczywiście "po taniości" można wykorzystać któryś tani moduł radiowy od czasu do czasu (normy na wypełnienie sygnału!) nadający coś cyfrowego (swój ID) a w torze odbiorczym taki sam moduł w trybie odbiornika podający siłę sygnału RSSI w czasie trwania ramki.

Innym pomysłem choć zupełnie innym jest wyposażenie dzieciaków w odbiorniki GPS i moduły radiowe mające stały kontakt z "bazą". Wtedy nauczyciel a) wprowadza współrzędne "zguby" do urządzeń przenośnych, b) wie gdzie jest każdy delikwent, c) może wpływać na to jakie wskazówki widzi na swoim wyświetlaczu każdy szukający, d) nawet bez kontaktu z bazą ludzie mają nadal pełną kontrolę nad swoim położeniem i miejscem "celu". Przy wykorzystaniu obecnych modułów radiowych na 868MHz byłby możliwy kontakt w terenie (poza miastem) o wymiarach kilku km².

Czy to jest jakiś "przejaw pomocy"? 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Moze projekt (w ogolnych zarysach) wart jest realizacji. Zwlaszcza, ze to zabawa (inteligentniejsza niz stukot w tablet czy spacer po stole z mysza pod reka). Pozostawmy 3 mikronadajniki bateryjne. Proponuje, by dzialaly na bardzo rozniacych sie czestotliwosciach. Dziecko otrzymuje wskaznik wielkosci odbieranego sygnalu. Z jego wskazan przy pewnej wprawie mozna wywnioskowac o odleglosci od nadajnika. Oczywiscie z miernikiem ma to niewiele wspolnego, jakto wyjasnil Marek. Jednakze owe czynniki (oprocz odleglosci) wplywajace na zmiane wielkosci odbieranego sygnalu, moga odgrywac role "wrednego nauczyciela" wystepujacego w zalozeniach projektu, zatem urzadzenie "miernik2" niepotrzebne. Mozna przeprowadzac doswiadczenia; za jaka przeszkoda (karton sciana, blacha) nadajnik trudniej wykryc. W odbiorniku proponowalbym 3 przelaczane obwody rezonansowe na wejsciu, logarytmiczny wskaznik RSSI na LEDach. Antena dookolna, utrudniajaca nieco zadanie.

Link do komentarza
Share on other sites

Moim zdaniem liczba czynników wpływająca na siłę sygnału odbieranego będzie dla nieobytego w zagadnieniach RF dzieciaka frustrująca. Przykład: stoi w miejscu i sygnał z nadajnika A ma poziom N dBm. Obróciło się o 90 a potem 180° a sygnał najpierw wzrósł o X a potem spadł o Y. Gdzie jest cel? Nie znając ch-ki wypadkowej anteny w płaszczyźnie poziomej, czyli tej wynikającej z jej aktualnej orientacji i ułożenia Twojego ciała nie możesz jednoznacznie powiedzieć dokąd biec. Nie ma anten izotropowych. Dipole i monopole mają mniej lub bardziej spłaszczone torusy a wtedy ich pochylanie w kierunku nadajnika osłabia sygnał. Najlepiej wtedy odbieramy sygnał z tyłu, "zza głowy". To dobrze czy źle?

Antena kierunkowa z jednym dużym promieniem głównym załatwia sprawę obracania i namierzania bo przynajmniej wiadomo w którą stronę się kierować, ale wtedy zasada się zmienia: nie patrzymy na moc sygnału a na jej zmiany przy odchylania anteny w tym konkretnym miejscu.

Niestety przy kilku nadajnikach, nawet z możliwością wyboru tego którego akurat słuchamy, siła sygnału prawie nic nie powie o odległości właśnie z powodu przeszkód terenowych i samego usytuowania nadajnika. Wystarczy, że ten dalszy będzie przyczepiony do gałęzi na wysokości 1.5m a drugi ukryty w kępie trawy lub za jakąś górką i już masz te same moce mimo dwukrotnej różnicy odległości. Do którego biec gdy oba z daleka namierzyłeś kierunkowo? To loteria.

EDIT:

Obwody rezonansowe to nie te czasy. Mając do dyspozycji kilka sąsiadujących kanałów o szerokości np. 12.5 czy 25kHz (normy, bandplan, pasma ISM) w życiu nie uzyskasz potrzebnej selektywności takimi metodami. Nawet odbiorniki superheterodynowe z podwójną przemianą lub zero-IF nie zapewnią sensownego tłumienia kanałów sąsiednich. Tu raczej będzie potrzebna metoda czasowa: wszystko pracuje na tym samym kanale i nadaje asynchronicznie przez ułamek sekundy swoje ID. Odbiornik "wie" jakiego ID ma szukać i w trakcie odbioru ramki mierzy RSSI.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.