Здравствуйте, уважаемые специалисты. Стоит задача создать некое подобие вот такой системы локации RD385. Одной из проблем является организация канала двухстороннего обмена между зондом и приёмником. В "оригинальном" устройстве используются частоты 8 и 33 кГц. Готовых решений интегральных трансиверов SDK (частотная манипуляция) на такие или близкие частоты найти не удалось. Есть мысль использовать для этого трансиверы, применяемые в RFID- индентификации, работающие на частоте 120-140 кГц, например RI-RFM-006A. Что можете сказать о использовании таких частот для связи зонда с приёмником? Насколько будет большим их затухание в земле? (максимальная глубина - 10м). Или возможно, у кого-то есть информация о элементной базе, используемой в "фирменных" устройствах?
Здравствуйте!!!! Хочется только ругаться!!!!!!! Прежде чем ставить себе задачу неужели СЛАБО сперва ознакомится с ПРИНЦИПАМИ работы подобной техники. Ознакомиться с принципами калибровки подобных приборов......
Дмитрий Борисович, спасибо за ответ, не ругайтесь, пожалуйста Честно говоря и рассчитывал на то, что здесь узнаю кое-какие подробности. Информации по принципу работы пока не густо. Пока знаю только, что глубина в подобных устройствах определяется по "методу двух антенн", разнесённых на определённое расстояние по вертикали по разности напряжённости магнитного поля, создаваемого зондом. Передача информации идёт на очень низких частотах (8-33 кгц) из-за наименьшего затухания волн такой частоты в земле. Т.к на таких частотах ширина канала небольшая, применяют частотную манипуляцию. Скорость передачи при этом довольно низкая, но вполне преемлимая для подобных целей. Как выполняется калибровка измерения глубины из описания RD385 так же уяснил. На данный момент меня интересует информация, можно ли будет использовать волны более высокой частоты, чем в рассматриваемом аналоге RD385 - порядка 120-140 кГц? Просто на эти частоты есть готовые кодеки (трансиверы) частотной манипуляции с цифровым входом.
Да нет ни какого канала связи!!!! Измеряются напряженности поля в двух катушках... И дальше расчет геометрии исходя из базового расстояния....
Да??? А как же тогда тогда передаются данные с акселерометра зонда о наклоне бура, его положении относительно собственной оси, температуре зонда и уровне батарей? Я же приводил ссылку в первом сообщении на "аналог" - RD385. Это не трассоискатель, это система мониторинга бура горизонтального бурения ("проколов").
Так Вам что нужно: - определить ( измерить) положение зонда или - получить от него второстепенные данные о температуре и положении относительно его собственной оси... Смотрите тот же 750 TRACKER SUBSITE (Сабсайт)Ditch Witch. У RD используется просто таже частота на которой отслеживается местоположение бура...
Основное, что нужно получить - это данные о глубине, наклоне и положении относительно своей оси бура. Температура бура и уровень заряда аккумулятора (батарей)зонда - как вспомогательные (сервисные)функции. Я представляю это устройство следующим образом - в зонде размещается акселерометр, МК для преобразования результатов измерений и приёмопередатчик, работающий на частоте десятков кГц. Приёмник представляет собой устройсто с тремя антеннами - две на определение глубины и одна на приёмопередатчик. Вообще-то в качестве антенны приёмопередатчика можно использовать и одну из антенн для определение глубины, но считаю, что их лучше сделать раздельно. Алгоритм работы - бур остановился - подаём запрос на зонд, который начинает генерировать немодулированую частоту в течение нескольких секунд - в это время определяем глубину зонда , затем зонд модулирует излучаемую частоту значениями получеными с акселерометра. Результат выводится на дисплей приёмника. Возможно, получится измерять глубину одновременно с передачей данных - это ускорит вывод результатов. В общем, пока такое видение системы.
Приношу извинения, написал перед уходом в торопях..... Это НЕправильно. Но удалить эту запись уже нельзя..... Зонд ничего кроме частоты 8кГц или 33кГц не передает. Зонд предназначен быть только источником сигнала для определения его местоположения. (Если на этих частотах организовать передачу всех приведенных данных то можно полчаса стоять для достоверного приема этих данных....) Вся другая информация (крен, наклон, температура, заряд баттарей....) передается буром по своему кабелю, к оператору бура. А от оператора по стандартным беспроводным технологиям к приемнику RD, на дисплее которого все и отображается. Посмотрите еще раз на фото - для чего маленькакя черненька антеннка??? А внизу блок связи.....
Нет, информация от зонда к приёмнику передаётся не по кабелю :). А "маленькая чёрная антенка" - для связи приёмника оператора с дистанционным монитором, установленым "стационарно". Что бы развеять Ваши сомнения - в конце статьи по ссылке, которую я приводил в самом первом сообщении, есть подробное описание (руководство пользователя) на RD385L, можете скачать и посмотреть, что никакой "проводной связи" между зондом и приёмником оператора не существует! Насчёт скорости передачи - при частотной манипуляции на частоте 125 кГц без проблем можно получить скорость до 9600 бод. Такой скорости обмена для передачи нескольких параметров вполне достаточно. (Добавление) Вот несколько выдержек из руководства пользователя: "При работе приемник находится в руках оператора. Он принимает передаваемую зондом информацию, такую как: крен, угол наклона, глубина, положение бурильной головки, уровень заряда батареи и температура зонда. Приемник RD385 имеет ряд режимов, которые позволяют использовать его как стандартный локатор для локализации газопроводов, нефтепроводов, электрокабелей, кабелей связи, оптоволоконных кабелей, водопроводов, канализации и определения глубины их залегания." "Зонд монтируется в головке бура. Он состоит из датчиков для измерения крена, угла наклона, температуры и уровня заряда батареи. Эти д а н ные п ре о б р а з уют с я в с и г н а лы и передаются к приемнику." (Добавление) Да и ещё - если информация от зонда к буру передавалась бы по кабелю, с какого перепугу разработчики батареи питания в зонде разместили? С таким же успехом по кабелю и питание для зонда подавать можно было бы.
УБЕДИЛИ!!! НО! Почемуто возникает это НО! Пусть они (RD) организовали этот канал связи.... Но возникают сомнения о последствиях... Да!Да! и еще раз ДА! Для широкополосного тракта! Но что имеем в трассоискателях? Для обеспечения приемлемых результатов по поиску коммуникации и определению глубины залегания (особенно до 10...15м - а ведь это заявленные цифры) нужен узкополосный тракт с полосой не более 100Гц по уровню 0,5. В самом лучшем случае (с точки зрения скорости передечи) можно себе позволить полосу телефонного канала 3кГц. Ну тогда про 9600 бод забудте и забудте про 10м измерения глубины. Заметьте это все должно еще работать на 8кГц и 33кГц. Применять импульсную модуляцию - нельзя. Невозможно будет измерять глубину с достаточной точностью ( а ведь заявлено что 5%!). Остается частотная манипуляция с минимальным сдвигом. Но какова скорость передачи при перечисленных условиях??? А передать нужно минимум 20бит информации. Так что получаем - либо канал связи и плохой трассоискатель - либо трассоискатель и очень медленный канал связи. Что касается RFID- индентификации. Применить элементную базу конечно можно... Но (опять это -НО!). Кто будет принимать эти сигналы (в смысле антенна)? Те же катушки которые принимают 8кГц или 33кГц? Своя дополнительная катушка? Или свой дополнительный тракт приема? А ведь тогда нужно и в зонде ставить еще один передатчик (и антенну) на частоту этого трансивера... Может тогда и рабочую частоту зонда делать на частоте RFID?
Спасибо за столь развёрнутый ответ! Я пока только собираю информацию, возможно конечное решение будет совершенно другим. Использование RFID- трансиверов - как вариант. Естественно, тогда необходимо "смещаться" в более высочастотный диапазон - 125 кГц и на этой частоте вычислять глубину - Вы как раз это и предлагали. Но меня волнует вопрос затухания волн такой частоты в земле. С другой стороны в приборе SR-20 для зонда используется частота 512 кГц. Правда, там никакая информация не передаётся, просто зонд излучает на этой частоте. Почему обратил внимание на RFID низкочастной серии (т.е 120-140 кГц)? Есть готовые решения интегральных схем в виде RFID-трансиверов с возможностью "умощнения" их выхода. Они имеют цифровой вход (данные + синхросигнал), что позволит очень просто решить вопрос согласования с микроконтроллером (без него никуда, т.к нужно производить обработку данных с акселерометра). Помимо этого, в таких трансиверах передающая антенна используется и как приёмная, следовательно опять же упрощение построения устройства в части передачи данных. Но абсолютно не утверждаю, что это единственное и правильное решение. Поэтому и интересовался элементной базой фирменных устройств или хотя бы описанием в них принципов приёма/передачи информации.
Грунт затухание будет давать еще незначительное.... Если и пробовать по такому принципу то моё мнение только не на RI-RFM-006A. (отдавать в зонде 35мА только на питание этой микросхемы.. ). А по её принципу на PIC. Далее смущает ширина полосы пропускания приемного тракта. Она должна быть не менее 15кГц. Ведь разнос частот : Приемная часть этой микросхемы вообще приемник прямого усиления... Для дальности хотябы 3...5м надо что-то дорабатывать. Другая "головная боль" - работать в этом диапазоне с мощностью более 20мВт без регистрации Вам никто не позволит. Следовательно при лучшем питании в 5В, в передающей катушке имеете ток 4мА. Для одиночного бесконечно длинного проводника (из теории которого работают трассоискатели) этого на этом диапазоне частот более чем достаточно. Но у Вас зонд - передающая катушка. И поле уже распределяется по другому и мощности может не хватить.... А в остальном....
Т.е Вы предлагаете использовать ПИК контроллер со встроеным трансивером? Действительно, такие существуют, как вариант можно рассмотреть. Насчёт потребления тока - 35 мА, я так понимаю это в режиме передачи? Но показания мы снимаем только в момент остановки бура. Может сделать измерение "по запросу"? - трансивер зонда все время находится в режиме приёма и только тпри поступлении команды от оператора начинает излучать и передавать данные после чего уходит "в сон" до следующего запроса?
Потребление не только в режиме передачи. Кварц на частоте 17,1776МГц работает всегда. Все счетчики приемного декодера работают всегда на этой частоте. Кроме всего эта микросхема НЕ формирует частотно манипулированный сигнал! Она их только принимает от радиочастотной метки (RFID-метки). Микросхема излучает только каждые 50 мс радиочастотный сигнал-посылку частотой 134,2 кГц. Поэтому и говорю:
Да, но там можно перейти в режим малой мощности передатчика - управление осуществляется по входу ТРС (13 вывод микросхемы): Input of transmission power selection signals (High-Low). A Low level signal input through this pin substantially lowers the power during transmission.
И что ? Кварц то работает (17МГц!) счетчики и делители работают.... Передать информацию микросхема не может, она её может только принять...
Вот уже вопрос. Если выходная мощность уменьшается, то потребление будет однозначно меньше, хотя бы за счёт выходного каскада. Так что пока не всё так плохо . А то что микросхема при пониженом энергопотреблении работает только на приём - так в чём проблема? Я же говорил, замеры проводятся только после очередного наращиывания бура когда он остановлен. Тут вполне умесна схема мастер(приёмник оператора )- слэйв (зонд) - т.е. зонд откликается только по запросу оператора. В общем, что бы не "переливать с пустого в порожнее", заказал пару таких микросхем, опробую всё в "железе". Да и 35 мА - не такое уж огромное потребление. Если применить аккумуляторы емкостью хотя бы 700-1000 мА*час, время работы получится довольно приличным.
Ну вобщем то задача поставлена Вам.... Ваше дело.. Поясню еще раз, только свою мысль по этой микросхеме. Микросхема применяется в RFID-индификации. Вы активизируете микросхему по сигналам TXCT. Она начинает излучать (каждые 50мсек) сигнал (без модуляции) частотой 134,2кГц. В ответ на это RFID-метка начинает передавать информацию с помощью частотной модуляции с минимальным сдвигом. RI-RFM-006A начинает принимать этот сигнал. И как вы будете передавать информацию с зонда? Чем? Нет у этой микросхемы частотного манипулятора. Передатчик может только излучать одну частоту определенное время. У Вас нет транспондера. А все остальное (акселерометры, датчики температуры и т.д.) не питаются... И того можно прикинуть под 40...50мА. В лучшем случае.... Аккумулятор. 700мА/час. 1,2В. Нужен преобразователь в 5В. Пускай лучшие по КПД - микросхемы MAXIM (КПД-90%). Т.е потребление до 60мА. Повышающий преобразователь чем плох - напряжение на аккумуляторе падает(разряд), ток потребления увеличивается, КПД падает. И при напряжении 0,8В преобразователь прекратит работать (или будет работать через Ж...). И того такой ток с аккумулятора можно снять только всего около 4час.И это только в условиях нормальных температур. Вот Вам и приличное время. Но решать Вам....
Думаю,что Вы немножко неправы по поводу невозможности передачи данных и величине потребления в 60 мА :). Ну да ладно, время покажет..... Спасибо за участие в обсуждении!
Некоторые комментарии: А почему Вы считаете, что нужно делать повышающий преобразователь? Одна батарейка 1.5В используется в зонде прибора SR-20, в рассматриваем нами RD385- несколько батарей, вставляемых как в "круглом"фонарике. Посмотрите, какие там размеры зонда! Если взять четыре такие батареи (или пять аккумулятора) то получим 6В, следовательно, достаточно обычного стабизатора, но конечно лучше импульсный - он имеет более высокий КПД. Отдельных датчиков температуры в зонде нет. Датчик температуры интегрирован в акселерометр SMB380. Потребляемый ток такого акселерометра по даташиту - 200 мкА (0,2 мА). Микроконтроллер - допустим, возмём что-то "древнее", например, 16F628A. При нашем построении схемы он почти всё время находится в "спящем" режиме, возврат в "нормальный" режим по прерыванию (запрос оператора). Потребление в "спящем" режиме - 15 мкА (опять же по даташиту). Итак, общий ток потребления - 35 мА+0,2 мА+0,015 мА. В "неспящем" режиме МК потребляет конечно больше, но в этот режим он входит кратковременно, что бы считать показания из акселерометра и передать в трансивер. В любом случае, ток акселерометра и МК ничтожен по сравнению с трансивером. Да и 35 мА трансивера - это в режиме максимальной мощности. Так что 60 мА - это Вы, мягко говоря, несколько преувеличили Получается, при использовании четырёх батарей 1.5В (или пяти аккумуляторов 1.2В) вопрос о потреблении вообще не стоит! Со всем остальным нужно разбираться, вот этим и займусь, когда пришлют микросхемы. О результах, какими бы они ни были, обязательно сообщу.
