Передача данных через вращающийся трансформатор

[linuxdude]

Хочу сделать часы-пропеллер (propeller clock). По задумке есть "база" которая будет делать интересные вещи, и крутящаяся часть. На обоих микроконтроллеры. Суть в том что база должна кормить энергией вращающуюся часть. Я решил сделать это как вращающийся трансформатор. Потому что хорошо вписывается в конструктив и у народа работает, не имея особых минусов характерных для коллекторов, скользящих колец и прочего безобразия. Предположительно это будет смесь прямохода и обратнохода - 1 ключ коммутирует первичку, в вторичке выпрямляется оба полупериода.

Общая идея - МК на "базе" дергает ключ преобразователя питания крутилки и попутно крутит моторчик. Крутящаяся часть более глупая, в основном синхронизируется на это дело и рисует картинку. Примеры похожих штук можно найти в интернете.

Вопрос: а кто-нибудь пробовал заодно данные через вращающийся трансформатор перекидывать? Желательно в обе стороны. С передачей от базы в крутилку относительно понятно. Например, можно иногда пропускать импульсы питания - крутилка сможет заметить и декодировать мессадж. А обратно? В беспроводных зарядках заморачиваются с резонансом и уводом резонанса при помощи емкостной нагрузки, но это слишком круто, мне не хочется с резонансом возиться: крутилке нужно в 10-20 раз меньше энергии, а настройка резонанса в такой штуке дело муторное.

Есть идеи как попроще данные перекинуть? Желательно через тот же транс, чтобы лишней свисающей механики и проч не плодить. Особенно в обратную сторону? (Не забываем что транс обеспечивает и питание, так что надолго перестать гнать импульсы от базы к крутилке нельзя, электричество в кондерах крутилки кончится и крутилка отключится). Делал кто-нибудь что-то подобное?

[vlasovzloy]

В Бвг от видеомагнитофона есть два трансформатора, остается третий для питания сделать и отбалансировать. Подшипники в них почти вечные

Добавлено after 6 minutes 48 seconds:
Кст тосиба делали видеоголовки с усилителем внутри, усилитель питался от генератора на головке. Щас только узнал)))

[musor]

возмите БВГ от 4 или * головочного видика и будет вам счастье но сомневаюсь что через ВТ можно передать мощу достаточную для питания узла

[linuxdude]

БМГ от видака это круто, но
1) У меня его нет. И специально искать ЭТО - несколько изврат.
2) Чем искать это и переосмысливать всю механику и идею мне проще катушки вокруг готового блока подшипников и мотора сделать. Для начала попробую плоские катушки, если окажется что так энергии мало (coupling не хватило) - цилиндрические, как у кучи иных проектов. Так более аляповато и заметно но уж точно хватит. Делаются вокруг моторчика вентиля без особых усилий. Я хочу обмотки моторчика МК щелкать, для упрощения синхронизации и экспериментов с скоростью вращения крутилки. Посмотреть какой RPM как воспринимается и проч.
3) Транс видака вроде как расчитан на частоты в несколько МГц. Я ориентировался на частоту PWM уровня 100 ... 500 кГц. Быстрее - я хочу полевик напрямую МК ворочасть. С драйверами полевика все сложно: основное питание 5V у девайса, 3.3V МК, а это вспомогательная в общем то цепь и чем она проще тем лучше. Напрямую микроконтролем лучше бы уложиться в 150кГц. На этой частоте транс видака может и не оказаться достаточно эффективен, как мне кажется.

Так что мой вопрос в основном сводится к тому что у меня пара связанных магнитным полем катушек и хочется кидаться в 2 стороны данными. Минимально можно и в одну сторону, от базы к крутилке, это я вроде уже более-менее придумал как. Интересно кидание данных и в обратную сторону. Можно конечно подкоротить обмотку транзюком и на стороне базы замечать увеличение тока, но крутилка оставит себя этим маневром без питания на время. За счет заряда кондеров может и прокатить, но...

А так БМг это в принципе идея, но - не для вот конкретно этой реализации. Если кто-то хочет сделать это на БМГ у у него он есть или он готов бегать и искать его на блошиных рынках - ну так пусть и сделает, любопытно будет посмотреть на такой вариант конструкции

А что до мощности - беспроводные зарядки гонят 5V 1-2A. Мне надо раз с 10-20 меньше, поэтому можно забить на резонанс. В интернете полно propeller clock которые это делают. Ну вот и я так же себе захотел.

[vlasovzloy]

Частотная модуляция генератора на туда, амплитудная назад. Типа вольтодобавки на огибающей генератора, тллько генератор двухтакт чтобы выбросов не было и напряжение на катушке было стабильное

[linuxdude]

[uquote="vlasovzloy",url="/forum/viewtopic.php?p=3301839#p3301839"]Частотная модуляция генератора на туда, амплитудная назад. Типа вольтодобавки на огибающей генератора, тллько генератор двухтакт чтобы выбросов не было и напряжение на катушке было стабильное[/uquote]
На "туда" я придумал примерно так: вырубать на несколько циклов PWM ключ. На приемной стороне - замечать провал питания. Крутилка при этом будет жить на кондерах питания. Она и так на них живет между циклами PWM. Значит и несколько циклов поживет.

Все это можно неплохо подпереть железками МК с обоих сторон (таймерами/прерываниями) и вроде достаточно просто получается. Отсутствие провала или наличие его в энный момент - кодирует 1 или 0. Что-то типа OOK-модуляции, с поправкой что ~150kHz "carrier" нужен и для питания. Так можно даже без ADC, сугубо IRQ по изменению уровня лапки и замеры времянок таймерами. Это вроде понятно: "передатчик" транзистор PWM, кодирование битов чем-то типа таймера + IRQ. Прием - диод с катушки крутилки нагруженный на R || C. С постоянной времени RC где 1 цикл PWM не вызывает изменение уровня, чтобы IRQ не долбить, но несколько циклов уже дадут срабатывание. В этом месте вспоминается что-то типа манчестера. Первый провал - клок, второй - 1 если есть, 0 если нет, третий опять клок, четвертый как второй... и это легко декодировать используя IRQ по лапке + таймер, заодно самосинхронизируется (если провала нет более 2 тиков - это вообще timeout). Бонусом, если МК переключает обмотки, эта последовательность может быть синхронизирована с вращением мотора.

Назад получать данные можно полудуплексом, поэтому модуляция сама по себе может быть любая. ЕСЛИ ее просто сделать из микроконтроллера на стороне крутилки с и просто поймать из микроконтроллера на базе и все это с минимумом обвеса и не забывая о получении питания. Qi делают махинации с коммутацией конденсаторов. Это просто для той части которая у меня крутилка. Но, к сожалению, сложно во многом другом - резонансы подгонять в 2 катушках и "база" занимается мониторингом уплывания частоты резонанса. Мне ВАТТЫ не надо, катушки близко и связаны думается получше будут, поэтому канитель с резонансами ни к чему, да и КПД при таком уровне мощности не критичен. А вот какую модуляцию проще всего даже не столько сделать, сколько поймать на стороне базы при ограниченности энергии "крутилки" на этот процесс? И как это проще всего транслировать в цифровую логику и подпор железом? Вот тут то мне и требуется помощь зала . И нет, я не хочу какие-то спецмикросхемы или кучу аналоговых наворотов. Так то я могу 2 радиомодуля приделать или оптику. Но это лишнее усложнение схемы и лишний вес, важный для крутилки. Оптика к тому же может со временем сесть. Qi такое уже делает, здесь и сейачс, только излишне навернут и очень специализирован со своими резонансами. Подозреваю что какое-то видоизменение модулятора Qi пойдет - шунтирование приемной катушки FET-ом нагруженным на R или C и мониторинг тока катушки базовой части, но вот мониторить ток неудобно, я бы сказал. Это ADC уже надо, или компаратор какой-то, еще и с адаптивным порогом, т.к. крутилка может разное число светодиодов включать. Получить из этого битики как-то не настолько просто насколько этого хочется.

Минимально можно ограничиться и одностороинним линком, так будет сильно проще. Но менее спортивно

[Ivanoff-iv]

а зачем обратно информацию передавать? на вращающейся части есть кнопки/датчики?

[AndyBig]

А почему не использовать готовые блоки вращающихся контактов?

[vlasovzloy]

ну почему, очень удобно. на вращалке маленькая легкая мелкосхема индикации и диоды, а все мозги на основной плате. а обратно, ну я тоже хз зачем

[СКАЗОЧНИК]

Не знаю зачем делать передачу с базы на вращающуюся часть... Можно как раз пропеллер сделать умным и поставить МК мощный и TSOP на плату пропеллера. С любого пульта можно управлять, а также вообще через TSOP можно получать данные откуда угодно. И не надо заморачиваться с модулированием несущей на вращающемся трансформаторе.

[pashka000]

В подобных системах (qi, и rfid) задача обратной передачи решена модуляцией нагрузки с использованием поднесущей. Передача на поднесущей как раз решает проблему зависимости сигнала от тока потребления устройством.
Конечно, реализовать этот подход совсем без аналоговой части не подучится. Понадобится как минимум фильтр и компаратор.

Та настройка резонансов в qi, которую вы упоминаете, нужна, как я понял, вовсе не для передачи данных, а для адаптации параметров контуров для достижения наиболее эффективной передачи энергии при изменении внешних условий. У вас условия не меняются и достаточно настроить параметры контуров единожды.

[linuxdude]

Зачем передачу назад?
1) Для мониторинга состояния крутилки, что фимрвара запустилась.
2) Чтобы крутилка подтверждала правильность получения информации.
3) Для переливки прошивки крутилки + диагностики. С функциональностью крутилки захочется поэкспериментировать.

Да, можно обойтись. Но было бы любопытно сделать что-то типа "qi-lite" сильно упростив. Хотелось бы заложить 2-сторонние коммуникации в железо, с околонулевым усложнением крутилки и минимальным усложнением базы. Окажется сложно в софте - фиг с ним. На тему модуляции: можно прямо LEDами, синхронно включая-выключая все . Недостаток - возможен забавный фликер и надо мониторинг тока транса. Еще можно попробовать крутилкой давать burst своим pwm-ом на пару МГц, отсеяв на базе немодулированные 100-150кГц low pass-ом. Но прием сложноват получится. Почти радио.

Контакты... Лишний шум, изнашиваются и 2 катушки мне проще сделать чем хороший коллектор. В лучшем случае катушки будет не особо заметно.

Умный пропеллер... мне хочется аккумулятор чтобы часы не слетали и GPS чтобы их не подводить. На крутилку такое сложно, GPS не оценит динамику и керамическая антенна штука тяжелая. На компьютер диагностику и время не лишне скидывать, иначе отлаживать утомительно. Так что на базе придется поселить нормальный процик и передавать данные на крутилку. Ну и прочие мелочи типа загрузить текст с компа. А пропеллер хочется полегче и с минимумом артефактов. Обмотка, выпрямитель, LDO, кондеры, процессор и светодиоды выглядят как почти неизбежное зло. А остальное пусть на "базе" живет, ограничений по весу и размерам меньше. Я себе вижу это примерно так.

pashka000, в qi для модуляции на стороне приемника обычно открывает 2 полевика, они шунтируют катушку приемника дополнительными конденсаторами. Действие для мк приемника простое. Но оно уводит резонансную частоту контура, и в этом весь смысл. База замечает это. Qi сильно переклинен на резонансе - так потерь меньше, что важно когда хочется 5-10 ватт при слабом coupling катушек. Но это - ценой сложностей конструирования, почитайте ради интереса апноты на катушки, это ад. Невозможно сделать Qi с 1 раза, гранды уровня Ti на полном серьезе советуют итеративно подбирать параметры пока не получится ОК. Насколько именно такая технология сработает если надо в 20 раз меньше энергии, coupling хороший, не было симметричного колебательного контура с H-bridge и стовольтными кондерами в резонанс и я не подгонял резонансы - вопрос. RFID по большому счету шунтируют катушку совсем, питаясь от конденсаторов, примерно как в идее с диодами (раз они есть, чего бы ими+процом не "шунтировать"?). Транспондер замечает рост тока. Это сработает, у меня даже условия лучше, но работа с аналогом более навороченная чем могло бы того хотеться

[pashka000]

Диодами вы конечно шунтировать можете, но они у вас фильтрами питания развязаны. Фильтры затянут отклик в первичном контуре на изменение нагрузки. Либо нужно отказаться от фильтрации питания для диодов.

[СКАЗОЧНИК]

А че бы просто не прерывать питание трансформатора? Тогда со стороны вращающейся платы будут провалы в питании, которые можно регистрировать. Большой электролит будет в это время кормить МК и светодиоды.

[Николай_С]

Зачем что-то придумывать? Всё уже придумано до нас.
А чем не нарвится передача инфы по радиоканалу (Wi-Fi или Bluetooth)? Она в этих стандартах реализована в обе стороны.
За радиоволны не переживайте, они будут успевать за вращающейся антенной.

[musor]

насчет ражиоволн колега вы ДИКО заблуждаетесь эфект доплера не шутка на таких частотах я лично проводил краш тесты вайфай и 4же... при обычных комплектах все глохнет выше 40-50км/.Ч не зряж для авто применяется 2-4 антеные модемы с 2-4 независимыми каналами приема и компенсатором доплера...
и не надо гоговрить что ваш смарт ловит нет на 200км./ч- просто он незаметно он переходит на 2ж

[Николай_С]

Эффект Доплера - да, в данном случае может сыграть злую шутку. Но давайте разберёмся с природой его возникновения. Смещение частоты возникает в случае поступательного движения антенн относительно друг друга. А если нет поступательного движения? Например, антенна совмещена с осью вращения. В данном случае никакого эффекта Доплера наблюдаться не будет. Поэтому опасения Ваши напрасны.

[vlasovzloy]

Симплексом если передавать. В паузах между генерацие генератором qi. Например база останавливает генерацию, крутилка сразу включилась на прием-ппуза окно для передачи. Затем опять генератор

[AndyBig]

при обычных комплектах все глохнет выше 40-50км/.Ч не зряж для авто применяется 2-4 антеные модемы с 2-4 независимыми каналами приема и компенсатором доплера...

Обычный 4G смартфон и обычный 4G модем-свисток прекрасно работают в машине на 100 км/ч

[Ivanoff-iv]

если питание - обратноходовик, то во время накачки это обычный транс, через первичку которого не только течет ток, но и инфу передать можно (здесь удобней вперёд передавать), а во время, когда катушка разрядилась, но новый такт ещё не начался, при желании пару байт можно в обратку выслать.