>Förklara i detalj hur solen kan ha t.ex. FM-modulerade
signaler inom 50 - 100 kHz området. (eller har du aldrig mätt bakgrundsstrålningens
variationer i styrka)
Förklara moduleringen i detalj behövs nog inte. Det är relativt enkelt. Solens strålning är sett från våran synvinkel en bruskälla.
Bakgrundsstrålningens temperatur mäter man ofta, oavsett man vill eller inte. Det är lite svårt att komma undan. Vad är det du finner som intressant i dess variation?
Är det inte den termiska rymdinstrålningen eller mark strålningen du menar med bakgrundsstrålning? Den har vi ju oavsett om det är radio eller ljus-signaler vi vill detektera.
Solen är ju knappast vad vi kallar bakgrunds-strålning men som strålningskälla varierar den en del beroende på solens själv, som åldras och vi som sitter på en snurrande glob kan uppleva årstids och dygnsvariationer. Solen som bruskälla minskar inte så mycket ens om det är molnigt.
Solens strålning är inom ljusspektrat ofta estimerat som vitt brus men det är inte ett frekvenshomogent brus.
Energin inom olika ljusvåglängder varierar och dessutom är skillnaden stor på olika platser på jorden såväl som variationer av atmosfärens egenskaper.
solar_spectrum.jpg
Hur frekvenshomogent detta brus är beror på hur stor bandbredd vi mäter inom. Vi vet t.ex. att UV-strålning dämpas mer än det synliga spektrat pga av egenskaper i atmosfären och vissa frekvenser ger större dämpning pga egenskaper av vatten, vattenånga och O
2. O
3 (Ozon) i atmosfären är av stor betydelse för oss för att dämpa skadlig instrålning av UV-våglängder från solen.
Inte att glömma att den typ av halvledare vi mäter med är frekvensberoende men också beroende av vilken bandbredd vi vill ha på överförd information.
Sensorer av typ cadmium sulfid mäter över ett brett spektrum men är långsamma. Det är det material de vanliga ljusberoende motstånden är uppbyggda av. Vanliga sk. IR-dioder är för det mesta av något GaAs-material.
Bruset från solen är ett kaos av alla modulations-former från CV till QAM om man nu vill se det så. Solen tillför demodulationsbrus.
Ett sätt att förbättra förutsättningarna av egen optisk signals SnR innebär att man arbetar smalbandigt på olika sätt. Grunden är att man ramar in den egna sändaren egenskaper för att på så sätt begränsa solens totala detekterade nivå och inverkan på den egna signalen.
En sådan inramning är optiskt, att begränsa solens möjligheter att belysa sensorn samtidigt som sändande källas energi fritt strömmar mot sensorn med så liten spridning som möjligt.
En annan inramning är att göra inramning mha modulations-protokollet.
Som redan nämnts arbetar många färdiga koncept av ljusbarrier mha IR-dioder som AM-moduleras med en eller i mer avancerade fall två signaler. i området 1-20 kHz.
Ofta följs AM-detekteringen av ett lågt satt RC-filter och därefter av en komparator som om den detekterar tillräckligt hög DC-nivå av andra stegets modulation är en godkänd "1" mottagen. Ju smalbandigare och långsammare filtrering, ju mindre förmår brus störa detekteringen av egen signal.
Man minskar solens inverkan till priset av långsammare detektering.
Många kommersiella reflex-detektorer, där mottagare och sändare är i samma enhet, utnyttjar att man vid mottagaren känner förväntade fasläget på mottagen signal för ytterligare undertryckning av sol-brus.
Säj att utsänd signal moduleras med 20kHz fyrkant, Genom att invertera mottagen signalpolaritet mha av samma fyrkant kommer det reducera detekterade bruset efter detektering.
Ytterligare ett sätt att minska sol-brusets inverkan är att ha smalbandigt optiskt filter framför mottagarens sensor, avstämt efter sändande diods våglängd. Det sitter oftast ett visst grund-filter på många IR-dioder och IR-gafflar genom att den är ingjuten i svart plast. Om man tittar på sådan plast genom en mobil-kamera, kan man se att den är något genomskinlig.
Det är på samma sätt cocacola blockerar synligt ljus men släpper igenom IR-ljus och är därför genomskinlig vid dessa frekvenser som synes på bilden nedan, en cola placerad på gräsmattan och fotograferad av kamera som släpper igenom IR.
ccola_ir.jpg
Själv har jag använt mycket konstiga saker som filter men kan rekommendera plasten i stora svarta sopsäckar av plast. Däremot fungerar plasten i svarta antistatpåsar sämre.
500 meter optisk signal som ska drivas några år på ett vanligt ficklampsbatteri, det går nog men blir mycket avancerat just för att hålla ned effekten.
>I just dimma är IR-ljus mycket användbart.
Det kan vara användbart men du menar väl inte för låg dämpning relativt radio-signalers dämpning?
För bästa SnR ska det inte finnas någon fukt alls i luften.
Där har radio under 20 GHz en fördel som påverkas så mycket mindre av dimma och snö även om dessa signaler dämpas något.
Mätning av hur mycket EM-signaler dämpas över 100 meter lång sträcka utan några hinder emellan.
Attenuation-of-the-atmosphere-in-dB-km-for-different-visual-conditions-is-depending-on.png
Vid denna mätningen låg dämpningen på nära 100 db/km för IR vid dimma. Det skulle ge 50 dB för 500 meter. Även regn är negativt som synes. För radiofrekvenser under 20 GHz visades här en dämpning på 0.01 dB per km eller mindre och det kan vi själva verifiera. Vid dimma som begränsar sikten till nästan ingen sikt alls så fungerar en 100 MHz FM-radio i stort opåverkad av dimman.
Att få stabil och energieffektiv överföring av IR-information är långt från okomplicerat men 500 meter är inte så långt överföringsavstånd utan det kan fås till att fungera så länge vädret inte ställer till det.
Om man förutom spridningsförlusten ska hantera 50 dB ytterligare förlust pga dimma så måste man vid dimma öka lysdiodens uteffekt med 50 dB.
Om grundeffekten för lysdioden är 10mW för att få till säker överföring måste effekten öka till 1000W vid dimma för en ökning av effekten med 50 dB.
1000W är inget som ett vanligt ficklampsbatteri orkar med.
Kommunikations-protokollet måste dessutom vara tvåvägs för att sändaren ska återkopplas om vad som är lagom sändnivå.
Det blir inte mycket mindre komplicerat om man använder konventionell radio men fördelen är att stor del av den komplicerade delen finns att köpa. Någon har redan gjort det jobbet, utvecklad radiostegen, detektorer, RF-interface och protokoll för att hantera data med kontroll så informationen är korrekt.
Dessutom mycket mer strömsnålt än bara en lysdiod kostar att fås till att bli detekterbar på lite avstånd, oräknat vad som krävs för att driva lysdioden.
LoRa har inga problem med 500 meter överförings-avstånd med vettiga antenner. Radiomodulen innehåller redan en processor så ytterligare MCU behövs inte för att skicka puls-strömmar från en magnet-kontakt men radion är inte extremt strömsnål när den är aktiv och det är lite att göra saker överkomplicerade med en LoRa bara för att skicka pulser från en magnetkontakt.
Det kanske enklaste man kan tänka sej som samtidigt är välfungerande och billigt är BLE. Jag har ett sådant projekt, där en knappcell håller kretsen vid liv i några år. Kretsen vaknar någon gång i timmen och skickar data för att sedan åter somna och detta projektet används med ca 500 meters överföring-avstånd trots att "sändaren" har en ineffektiv antenn av utrymmesskäl medans andra änden har en Yagi-antenn med ca 15 dBi gain.
Det är mycket fri sikt mellan de aktuella antennerna.
Vill man hålla igång radion kontinuerligt för en vindmätare? Det är ineffektivt ur strömförsörjningspunkt.
Man kan skicka samlad information någon gång i timmen eller då nämnvärd förändring detekteras.
Annars, om det blåser åtminstone några ggr per vecka kan man tänka sej en enkel vindgenerator som laddar ett batteri. Det fungera givetvis även med solceller om man är på plats där solen skiner ibland.
Det kan spara en del energi om man kan tänka sej att gå ner till var 10:e sekund som då skickar insamlad data för att sedan sova i nästföljande 9,9 sekunder.
Enkel sändare för 433 MHz som kan fungera stabilt är inga problem. CC1101 från TI klarade vid praktiska test 10 km och mer. Den kanske mer intressanta kretsen är CC1310 som är mycket strömsnål
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc131 ... ducts.html
Som radio sett ska den inte jämföras med billigaste 433-MHz oscillatorerna som säljs som instabila CV-sändare som därför ger betydligt kortare räckvidd om någon alls.
CC1310 kan köpas monterad på PCB:
https://www.aliexpress.com/item/1005003086733926.html
Lite beroende på konfiguration men vid sändning tar den 5mA och i viloläge 60nA.
Jämför strömbehovet för en lysdiod som lyser måttligt starkt.
Frekvensbandet 433 MHz är en delad relativt smalbandig resurs. Därför får man inte ha en sändare kontinuerligt igång på detta bandet. Med otur blockerar en kontinuerlig sändare alla andra 433-MHz radios så att inga i närheten kan öppna sina bildörrar.