RF метки и детектор, Система электронного хронометража Опции

[AHTuKiLLeR]

Появилась необходимость создания электронного хронометража для RC автомоделей.
Цена на новую систему выглядит неподъемной ( http://www.amb-it.ru/content/radio/price.htm )
Самая большая загвоздка состоит в создании меток и самого детектора.

Принцип системы мне видится следующим. На авто цепляются метки, которые непрерывно излучают сигнал на своей собственной частоте. Под финишную черту вкапывается петля(или не петля, еще не до конца понятно), служащая детектором. Когда авто проходит над петлей то происходит детектирование и идентификация метки.

Задачи:
1. Выбор частотного диапазона меток.
Поискал в сети на тему разрешенный частот. Нигде не нашел про частоты 1-1х МГц. Я так понимаю они свободно используются? Если я заблуждаюсь ткните меня носом =)
2. Выбор шага частоты меток
3. Выбор антенны для детектора
4. Схемотехника частотного детектора

При первичной итерации вылезли проблемы выбора мощности передатчика. Область детектирования достаточно небольшая. И необходимо чтобы не было срабатывания при нахождении вне области детектирования. Возможны различные варианты решения. Маломощные метки, направленная антенна-детектор. Но я в этой части не силен. Возможно ли создание направленной антенны с использованием медного провода?
Если использовать маломощные передатчики(получается на уровне мкВт) то тут играет роли и антенна и усилитель в детекторе.
Какие есть бюджетные микросхемы генераторы частоты в области 1-1х МГц. Важен параметр точности генерируемой частоты.

Так же интересует блок детектора. Принципиально он должен состоять из антенны и частотных детекторов меток. Желательно использование медного провода для антенны. Перед детекторами необходим ли полосовой фильтр который будет отсекать ненужные диапазоны?
Чтобы не городить большое количество фильтров частоты подсказали посмотреть в сторону частотного дискриминатора. На какие вариант стоит обратить внимание? Или существует более простой способ решения детектирования частот?
Детектор подсоединить к МК, чтобы он фиксировал прохождение меток в память. Но часть с МК уже не вызывает затруднений в реализации.

В общем достаточно нетривиальная задача, с учетом моих не слишком глубоких познаний в этой области.
Ваши мысли по всему этому?

Требования к комплексу:
- Идентифицировать цели движущиеся со скоростями до 100км/ч.
- Разрешающая способность по времени не хуже 0,01 сек.
- Максимальное срабатывание метки по высоте до 15-20 см
- Размеры идентификационной области от 5 м в длину и до 10 см в ширину
- Количество уникальных меток от 8
- Возможность одновременной идентификации нескольких меток
- Питание меток 6-9 В
- Температурный диапазон от -40 до +60 градусов

[Guest_@Ark_*]

... Цена на новую систему выглядит неподъемной ( http://www.amb-it.ru/content/radio/price.htm )

Цена на разработку новой системы будет еще более неподъемной. Разработать всегда дороже, чем купить готовое.
Имеет смысл этим заниматься, если требуемое количество экземпляров таких систем исчисляется сотнями-тысячами, как минимум десятками. Если требуется единичный экземпляр системы - нужно выбирать из готовых. Не стоит питать вредных иллюзий по этому поводу.

[sergeeff Jr.]

Поставьте камеру (хорошую на краю трассы) и судью - может дешевле получится...

[proxi]

Появилась необходимость создания электронного хронометража для RC автомоделей.

так кордовых или RC, неужто RC теперь бегают со скоростью 100км, совсем отстал, когда то брал призы в этой области..

Задачи:

кхммм коллега ... а далее по тексту мура какая то..

Какие есть бюджетные микросхемы генераторы частоты в области 1-1х МГц

кхмм... ГУ-50 и прямиком в радиохулиганы ( не путать с местными) ближайший диапазон 13.5 МГц вроде как...
небось и сечас в глубинке типо Клинцы где нить на частоте Маяка в районе 1МГц наяривает Гриша из Кузбасу..

[VCO]

Цена на разработку новой системы будет еще более неподъемной. Разработать всегда дороже, чем купить готовое.
Имеет смысл этим заниматься, если требуемое количество экземпляров таких систем исчисляется сотнями-тысячами, как минимум десятками. Если требуется единичный экземпляр системы - нужно выбирать из готовых. Не стоит питать вредных иллюзий по этому поводу.

Согласен, но с небольшой оговоркой (так как немного занимаюсь спортом, то знаю о чём сейчас говорю!):
1. RFIF метки на автомобилях нет смысла ни ставить, ни обслуживать, там актуальнее радиомаячки с определённой частотой, так как есть от чего питать ( чего не скажешь о безлошадных спортсменах и велосипедистах, если у них в их турбореактивных соплах не реализована бортовая электростанция ).
2. Финиш по радиомаячкку гораздо проще отсекать с высокой точностью, чем по RFID, так как возможен пеленг.
3. На такой скорости RFID дадут большУю погрешность, поэтому прототип, возможно, ваще отдыхает!

[sergeeff Jr.]

Про RFID можно забыть уже потому, что "5м в ширину"...

[Guest_@Ark_*]

...На такой скорости RFID дадут большУю погрешность, поэтому прототип, возможно, ваще отдыхает!

Я тоже склоняюсь к такому выводу. Сюда еще добавиться неопределенное время на разрешение возможных коллизий. Не годится RFID для этих целей, по моему... Есть на ж/д подобная система идентификации, работающая до 120км/ч, весьма недешевая, кстати. Но и она не вписывается полностью в требования топикстартера.

[sergeeff Jr.]

На ж/д никто даже не задумывается о стоимости разработки, а уж тем более о стоимости готовых решение или полурешений. В итоге получается очень сложная и ОЧЕНЬ дорогая система. Кстати, а что там с Сапсаном - его уже не вычислить?

[Guest_@Ark_*]

На ж/д никто даже не задумывается о стоимости разработки...

Да это не только на ж/д, когда деньги не свои...

Кстати, а что там с Сапсаном - его уже не вычислить?

Легко! Но только на подъезде к станции..
На самом деле, не скорость важна, а время пребывания метки в зоне действия считывателя. В постановке задачи автора темы получается где-то порядка 0,003сек, если не напутал...

[AHTuKiLLeR]

Цена на разработку новой системы будет еще более неподъемной. Разработать всегда дороже, чем купить готовое.

Неужели разработка этой части будет такой затратной? Да и что-то не верю я что их кабель стоит свои 150 евро. Или он действительно такой золотой?

Поставьте камеру (хорошую на краю трассы) и судью - может дешевле получится...

Не думаю. Это надо хорошую камеру. Да и с оброботкой придется чтото делать.

так кордовых или RC, неужто RC теперь бегают со скоростью 100км, совсем отстал, когда то брал призы в этой области..

Кордовые выступают по одиночке, и туда можно на оптическом прерывателе сделать. А тут необходима система для массовых стартов.
100 км/ч взято с запасом для шоссейных гонок. При нормальной трассе такие скорости вполне достижимы.

кхммм коллега ... а далее по тексту мура какая то..

Извиняюсь, был напуган(с)

кхмм... ГУ-50 и прямиком в радиохулиганы ( не путать с местными) ближайший диапазон 13.5 МГц вроде как...
небось и сечас в глубинке типо Клинцы где нить на частоте Маяка в районе 1МГц наяривает Гриша из Кузбасу..

Уже что-то. А где посмотреть в каком диапазоне можно делать радиомаячки?

На самом деле, не скорость важна, а время пребывания метки в зоне действия считывателя. В постановке задачи автора темы получается где-то порядка 0,003сек, если не напутал...

При ширине в 10 см максимальное время нахождение в области детектирования на максимальной скорости 100 км/ч составить 0,0036 с.
Опять таки всплывает вопрос о количественном значении времени. Естественно что время нахождение в области детектирование должно быть больше времени обнаружения самим детектором. Если будет стоять необходимость можно и увеличить зону обнаружения

[Guest_@Ark_*]

Неужели разработка этой части будет такой затратной? Да и что-то не верю я что их кабель стоит свои 150 евро. Или он действительно такой золотой?

Вы же хотите, как я понял, чтобы Вам полностью разработали и изготовили систему в единственном экземпляре,
да еще за меньшую сумму? Зачем гадать? Разместите свое предложение в разделе "Предлагаю работу", и все узнаете.

[AHTuKiLLeR]

Ни в коем случае. Это сделать то сам должен. Мне нужна теоретическая консультация, потому как моих знаний не хватает.
Я сам копать уже начал необходимую инфу. Но тут же общаются знающие люди.
Например как будет проще сделать маячок? На транзисторах или взять готовую микруху?
Опять таки вопрос по разрешенному используемому диапазону частот.

[ledum]

Сразу скажу - никогда этим не занимался. Но немного зацепило. http://www.rrm.com/forum/archive/index.php?t-22.html - сообщение Andrewp слегка обобщающее информацию по этим вещам.

[rx3apf]

Например как будет проще сделать маячок? На транзисторах или взять готовую микруху?
Опять таки вопрос по разрешенному используемому диапазону частот.

Я подобными задачами никогда не занимался, но напрашивается такой подход.

1. "Финишная линия" - узкая рамка из провода под полотном, возбуждаемая генератором, частоты сотни kHz. На моделях - детектор сигнала (резонансный контур и усилитель). Как вариант, можно было бы, наверное, и чисто металлодетектор (если на трассе нет металлических фрагментов), тогда упрощается. Таким образом, момент прохождения (по максимуму отклика) мы знаем, и от него можно запустить таймер.

2. Полученную информацию можно передать по радиоканалу, используя готовые ISM-трансиверы (например, дешевую и очень удобную CC1100), на 433 MHz (к примеру). Причем при потере сигнала можно и перепередать посылку (таймер-то идет, можно пересчитать время и передать повторно).

[AHTuKiLLeR]

Как вариант, можно было бы, наверное, и чисто металлодетектор (если на трассе нет металлических фрагментов), тогда упрощается. Таким образом, момент прохождения (по максимуму отклика) мы знаем, и от него можно запустить таймер.

А как тогда идентифицировать участника который прошел?

[rx3apf]

А как тогда идентифицировать участника который прошел?

У каждого будет время прохождения черты (можно абсолютное, можно относительное, с момента прохождения). В ответе от участника будет это время, будет его идентификатор. Потребовалось перезапросить информацию (а в условиях реального эфира, особенно когда кроме помех и самих участников полно, да еще и ихнее дистанционное управление, да еще помехи от движков - я уверен, что это необходимо и будет происходить регулярно) - пожалуйста, просто время будет другим, а идентификатор тем же. Предложенный трансивер позволяет это сделать и быстро, и с предсказуемыми задержками (что еще важнее). В общем-то, даже и радиоканал не нужен, можно было бы воспользоваться и иными средствами - IR, индуктивная связь (даже индуктивный сенсор прохождения черты можно использовать двояко). Просто предложенный вариант подразумевает разделить во времени прохождение черты и съем информации о моменте этого прохождения, главное, чтобы между этими моментами собственные часы не слишком убежали...

[AHTuKiLLeR]

Вариант интересный. Но есть одно замечание. Во время квалификации у каждого участника свое время. А вот во время финального заезда время время у всех должно быть синхронизированно. Хотя это можно сделать широковещательным способом. Вообщем возьму на заметку.

Пока не искал по частотному диапазону нормативные документы. Но как посоветовали выше приму за основу 13,5 МГц.
Наткнулся на микруху AD5930/AD5932. Но к ней надо подсоединять МК. А хотелось бы микруху где частота задавалась бы внешними цепочками. Для наиболее простой конструкции маячков. Тогда приемную антенну надо делать узконаправленной для избежания ложных срабатываний от внешнего фона.

[rx3apf]

Вариант интересный. Но есть одно замечание. Во время квалификации у каждого участника свое время. А вот во время финального заезда время время у всех должно быть синхронизированно. Хотя это можно сделать широковещательным способом. Вообщем возьму на заметку.

Да не обязательно делать общую синхронизацию, моменты прохождения черты будут известны, и если время до момента считывания не уйдет, то потом, после считывания, все можно взаимоувязать.
А вот зачем и к чему тут AD5930 - я не понимаю. Чтобы сделать "черту" - да любой генератор, работающий на рамочную магнитную антенну, настроенную в резонанс, и вовсе ни к чему лезть в высокие частоты (на 13.56 MHz индуктивность может оказаться слишком большой, очень уж большая рамка)

Сообщение отредактировал rx3apf - May 20 2010, 09:33

[Олежик]

А хотелось бы микруху где частота задавалась бы внешними цепочками. Для наиболее простой конструкции маячков.

Да ну, зачем ? Настройка частоты осуществляется парой байт при прошивке... не надо цепочек, а значит и доп денех на различные номиналы, да и точность...

А почему бы не установить на дно машины, например, это: http://ru.farnell.com/quasar/qfm-trx1-24g/...r-fm/dp/1517428
Замечательная вещь, работает в разрешенном диапазоне (2,4 ГГц во всем мире), можно гибко настраивать выходную мощность. А самое главное, там каналов штук сто, наверное. Каждому участнику должен соответствовать свой канал - это раз и свой код - это два. Для такого модуля подойдет самый галимый контроллер, т.к. его задача только в том, чтобы прошить СС2500 при включении. Дальше, выставляем скорость 500 кбпс и 1 байт полезной информации, итого получаем, что сигнал выстреливает за 0,000128 секунд. Ну и частоту повторений подбираем по вкусу.

В качестве приемника хорошо бы эти же микрухи, только с направленной вверх антенной, ну и несколько штук (2-3) по всей линии финиша, на всякий случай

Там можно и нужно включить автоматическое генерирование и декодирование CRC, тогда микрухе не будет ловить всякий трэш от Ви-Фи. Да и чувствительность можно занизить.
---------------------------------------------------------
Блин, я глупец... В моем мега-примере надо, чтобы число приемников соответствовало числу передатчиков...

Сообщение отредактировал Олежик - May 20 2010, 10:29

[rx3apf]

Каждому участнику должен соответствовать свой канал - это раз и свой код - это два. Для такого модуля подойдет самый галимый контроллер, т.к. его задача только в том, чтобы прошить СС2500 при включении. Дальше, выставляем скорость 500 кбпс и 1 байт полезной информации, итого получаем, что сигнал выстреливает за 0,000128 секунд. Ну и частоту повторений подбираем по вкусу.

В качестве приемника хорошо бы эти же микрухи, только с направленной вверх антенной, ну и несколько штук (2-3) по всей линии финиша, на всякий случай

И какова точность определения момента прохождения ? Да никакая. Вообще никакая, единицы метров. Пройдут вместе - забьют друг друга. Отдельный канал каждому ? Тогда и приемников столько же, сколько каналов. Бред, короче...

[AHTuKiLLeR]

Да не обязательно делать общую синхронизацию, моменты прохождения черты будут известны, и если время до момента считывания не уйдет, то потом, после считывания, все можно взаимоувязать.

Как же? Момент прохождения будет известен. А момент старта модели?

А вот зачем и к чему тут AD5930 - я не понимаю. Чтобы сделать "черту" - да любой генератор, работающий на рамочную магнитную антенну, настроенную в резонанс, и вовсе ни к чему лезть в высокие частоты (на 13.56 MHz индуктивность может оказаться слишком большой, очень уж большая рамка)

АД ставить в маячки на авто. С антенной в виде дорожки на плате.
Я просто не силен в схемотехнике. Вот и подбираю модульную систему.

[Олежик]

Да, я уже понял.
Тогда так: делим гонщиков на три группы так, чтобы главные фавориты находились, по возможности, в разных группах. Ну а лузеров ракидываем как получится. Так вот, один приемник обслуживает с десяток участников. каждая группа передает на своём канале. При одновременном прохождении (близком) финиша более вероятно, что конкурировать будут лидеры из разных групп. Таким образом точно определяется тройка победителей, тоись - пьедестал. А для остальных побеждает дружба.. Как вам такой вариант ?

Кстати, а почему точность будет такой малой ? Занизим мощность у передатчиков, занизим чувствительность у приемника... и сделаем на обеих сторонах направленную антенну.

[rx3apf]

Кстати, а почему точность будет такой малой ? Занизим мощность у передатчиков, занизим чувствительность у приемника... и сделаем на обеих сторонах направленную антенну.

Безнадежно. Точность неприемлемо низкая, нужно гораздо лучше, соизмеримо с размером датчика. Никакие направленные антенны не спасут. Или строго магнитная связь, или натуральная оптика.

Как же? Момент прохождения будет известен. А момент старта модели?

Что считается моментом старта ? Сдвиг с места ? Пересечение стартовой черты ? В любом случае, можно зафиксировать любое событие по локальным часам, и все привязать в момент окончательного считывания информации (если часы идут с достаточной точностью). Все ж относительно...

АД ставить в маячки на авто. С антенной в виде дорожки на плате.
Я просто не силен в схемотехнике. Вот и подбираю модульную систему.

Зачем ? IMHO, проще сделать активной именно "черту", а на модели - детекторы прохождения этой черты.

[Олежик]

Безнадежно. Точность неприемлемо низкая, нужно гораздо лучше, соизмеримо с размером датчика. Никакие направленные антенны не спасут. Или строго магнитная связь, или натуральная оптика.

Спасибо, теперь понятно.

Зачем ? IMHO, проще сделать активной именно "черту", а на модели - детекторы прохождения этой черты.

А точно ведь, раз в сто проще.
У этого способа есть только один минус - невозможность мгновенного отображения всего и вся. Надо будет машинки отлавливать и считывать с них инфу.

[rx3apf]

У этого способа есть только один минус - невозможность мгновенного отображения всего и вся. Надо будет машинки отлавливать и считывать с них инфу.

Если есть необходимость, то и это решаемо - вот тут-то радиотрансивер поставить можно, и по событию (или опросу) передавать информацию. Это несколько удорожает конструкцию (хотя связка из CC1100 и какой-нибудь mega8 обойдется баксов в пять-десять по себестоимости "железа", а "мозги" для ведения хронометража по-любому нужны). "Бюджетное" решение - "отлавливать" по окончанию "забега" и считывать (бесконтактно, разумеется, чтобы никаких лишних проводов и разъемов).

[ledum]

хотя связка из CC1100 и какой-нибудь mega8

Счет может вестись и на центральном компьютере или контроллере. Машинка сообщает выдачей кода с идентификатором (можно даже с фиксированной одинаковой для всех машинок задержкой на анализ состояния (прохождения экстремума сигнала черты) на борту), что она пересекла черту, стартанула по приходу сигнала ДУ или стукануть на хозяина, что фальстарт, если сигнал включения пришел раньше старта.

Сообщение отредактировал ledum - May 20 2010, 11:41

[AHTuKiLLeR]

Что считается моментом старта ? Сдвиг с места ? Пересечение стартовой черты ? В любом случае, можно зафиксировать любое событие по локальным часам, и все привязать в момент окончательного считывания информации (если часы идут с достаточной точностью). Все ж относительно...

Старт это момент подачи сигнала судьей, "отмашка". Причем при квалификации у каждого индивидуальная отмашка, а при финальном заезде одна на всех.

Безнадежно. Точность неприемлемо низкая, нужно гораздо лучше, соизмеримо с размером датчика. Никакие направленные антенны не спасут. Или строго магнитная связь, или натуральная оптика.

Зачем ? IMHO, проще сделать активной именно "черту", а на модели - детекторы прохождения этой черты.

А где можно почитать про физику процесса? Чтоб быть в курсе дела

[rx3apf]

Старт это момент подачи сигнала судьей, "отмашка". Причем при квалификации у каждого индивидуальная отмашка, а при финальном заезде одна на всех.

Тогда момент "отмашки" надо занести еще и в тот компьютер, который потом на финише будет обрабатывать данные о прохождении. Общая синхронизация и в этом случае не требуется, она обеспечивается автоматически при считывании.

А где можно почитать про физику процесса? Чтоб быть в курсе дела

Затрудняюсь сказать. Тут экспериментировать нужно. Сделать "черту" (что-то типа пластиковой ленты с вклеенной парой проводов на расстоянии нескольких сантиметров), эту пару проводов замкнуть с одной стороны, с другой померять индуктивность, добавить контурный конденсатор, чтобы получить резонансную частоту где-то сотни kHz, накачать от генератора. Потом экспериментировать с датчиками на машинках - опять же катушка, конденсатор, резонанс, детектор. Курс физики для средней школы, осциллограф, генератор и много терпения... Задачка-то не из самых простых. "На энтузиазме" решаемая, но потрудиться придется. Потом, правда, в случае успеха, может окупиться.

Счет может вестись и на центральном компьютере или контроллере. Машинка сообщает выдачей кода с идентификатором (можно даже с фиксированной одинаковой для всех машинок задержкой на анализ состояния (прохождения экстремума сигнала черты) на борту), что она пересекла черту, стартанула по приходу сигнала ДУ или стукануть на хозяина, что фальстарт, если сигнал включения пришел раньше старта.

Я это и имел в виду. Но счет на машинке - строго обязателен. Поскольку возможны потери пакетов, а на перезапрос уйдет какое-то время. Собственный таймер, отметки по началу движения (опционально), пересечение старта, финиша, опционально промежуточные маркеры (но тут уже придется как-то идентифицировать, модуляцией, вероятно). Используя CC1100, точность передачи маркеров можно сделать в районе единиц-десятков микросекунд, если это нужно. 1 mS - вообще как нефиг делать. Но даже и не факт, что нужен дистанционный съем по радиоканалу, после финиша можно медленно прогнать участников через зону считывания или при индивидуальном осмотре.

Сообщение отредактировал rx3apf - May 20 2010, 13:59

[AHTuKiLLeR]

Затрудняюсь сказать. Тут экспериментировать нужно. Сделать "черту" (что-то типа пластиковой ленты с вклеенной парой проводов на расстоянии нескольких сантиметров), эту пару проводов замкнуть с одной стороны, с другой померять индуктивность, добавить контурный конденсатор, чтобы получить резонансную частоту где-то сотни kHz, накачать от генератора. Потом экспериментировать с датчиками на машинках - опять же катушка, конденсатор, резонанс, детектор. Курс физики для средней школы, осциллограф, генератор и много терпения... Задачка-то не из самых простых. "На энтузиазме" решаемая, но потрудиться придется. Потом, правда, в случае успеха, может окупиться.

Спаисбо. Буду копать в этом направлении

Но даже и не факт, что нужен дистанционный съем по радиоканалу, после финиша можно медленно прогнать участников через зону считывания или при индивидуальном осмотре.

Съем во время конки очень желателен, он позволит владеть актуальной информацией о ходе гонки, а эта инфа нужна для комментаторов.

[Serj78]

Интересно.. Эта тема периодически всплывает на разных форумах.

Что примечательно, в связи с инфляцией цена AMB-хи падает.. 13 лет назад (как время-то летит, ужас ! )
она стоила примерно те же 4000 долларов за комплект с 12 транспондерами.

Тогда эта цена для меня была великовата, и я решил сделать свою.

При прогрессе сегодняшней элементной базы- сейчас это сделать проще.

Начал я с того, что купил пару фирменных транспондеров и разобрал их с целью изучения. и у меня был плюс- меня не сильно ограничивали габариты, ибо засечка делалась для картинга, но и чип должен быть работать неделю.

Метод передачи- частотный, с амплитудной модуляцией. каждому чипу соответствует своя частота. У меня они были от 3 до 6 Мгц. Так как излучалась и принималась в основном магнитная составляющая, то помех устройство не создавала и к помехам от радиостанций было малочувствительно. приемная петля- 10 витков (их многожильного кабеля) уложенная Под трассой ширина петли- 5см. длина- метра 4. (по ширине трассы).

Амплитудная модуляция была 5 Кгц или около того. Излучающая катушка - по периметру чипа печатная катушка, параллельный контур. витков 5. единственное ограничение - не работало через металл.

Приемник- просто многоканальный приемник. со своим активным фильтром на каждый канал.
далее был мультиплексор . Работало все через LPT порт, все времена считались софтово (под дос).