单线(无地线)远距离低频通讯

电器工程 地面 传播 远距离
2022-01-23 07:05:55

在我们目前正在探索的一个洞穴中,有一个临时虹吸管有时会挡住我们的去路。

我正在考虑监控它(虹吸管处的压力传感器或其他液位传感器,通过洞穴外的手机发送。)

问题是入口和虹吸管之间有半公里多(包括一些狭窄的通道),所以我想知道是否可以用单线在这么长的距离(比如说1公里)传输信息(即没有“地”线,但两端都可以接地。)

要求:

  • 虹吸管和手机发射器之间的单线(即没有地线,但每一侧都可以连接到土壤(“大地”))
  • 距离:1公里
  • 单向传输(从洞穴到外部)
  • 需要非常低的带宽(我可以每分钟一位)
  • 最好使用细线(成本和重量更低)。
  • 理想情况下不要消耗太多功率(双方都将由电池供电,我需要每小时传输一次 8 位)
  • 每侧一个微控制器(+传感器或4G模块)+传输所需的电子设备
  • 只有安全的电压/电流(即,如果绝缘损坏并且有人触摸电线,则不会造成伤害)

你知道这样的事情是否可行吗?如果是这样,您是否知道从哪里开始查找有关如何构建此类传输的信息(我不知道如何调用它,因此很难搜索。)

4个回答

为什么是单线?为什么不是双绞线?使用双绞线(想想“电话线”),您绝对可以可靠地获得千米距离,并且您也可以通过线路发送电力,因此您只需要在洞穴入口处处理电池即可。Scotchloks的拼接很容易,这比光纤有优势。使用 1970 年代的技术(“微控制器”除外)可以轻松实现 300bps(可能至少 9600bps)。

电话线已经存在了一百多年。正如评论中所指出的,您经常可以找到非常便宜的军用或其他剩余电话线。对于现代网络来说质量不够高,但对于语音或低速数据来说已经足够了。

如果目标是监控单个打开或关闭状态,那么您可以通过打开/关闭一对电线上的开关来避免复杂系统。如果您可以使用无源设备(浮子开关、双金属恒温器等)来做到这一点,那么您甚至不需要在远端供电。在入口处更换电池很容易。如果您由于天气或其他原因错过了一两个星期并且无法更换远程电池,那么系统将变得无用。

是的,你可以这样做。这就是早期的电报甚至电话的工作原理:每个电路只有一根导线,带有一个接地回路。

洞穴内的低数据速率(屏蔽大多数干扰)似乎是有利于这种方法的环境。

盒外解决方案:完全放弃电线并建造一个电板球。蟋蟀根据环境温度以不同的速率鸣叫。您可以测量蟋蟀鸣叫的频率,并使用它来相当准确地计算温度。您可以使用类似的原理来传输您的小数据包。

您在洞穴内的设备将有一个压电扬声器,能够产生响亮、尖锐的啁啾声(类似于您在测试家庭火灾警报时听到的声音)。每次您按小时阅读时,结果都会转换为在扬声器中播放的啁啾模式。你在洞口的设备会监听这些啁啾声,解码它们,然后将结果转发给你。

音频通常不是长距离通信的理想选择,因为它会随着距离而迅速衰减。然而,在洞穴环境中,声音会在墙壁上回响,并且比在露天环境中传播得更远。您的系统必须考虑这些回声,但降低比特率应该可以弥补它。例如,啁啾声可以相隔 10 秒,其中 2 声啁啾表示“没有虹吸管”,而 4 声啁啾表示“存在虹吸管”。

这里的变量将是声音在您的特定洞穴地质中的传播程度,洞穴口周围环境的嘈杂程度(以及是否有任何噪音与您的啁啾声在同一频率范围内),以及您的啁啾声是否会打扰附近的任何东西(蝙蝠和邻居会讨厌它)。通过在您的微控制器上明智地使用低功耗睡眠模式,您的电板球可以在一个体面大小的电池组的情况下运行数周。

请改用光纤电缆。与单根电线尺寸相同。更不受元素的影响。打火机。