Modulationsverfahren

[BlackDevil]

Servus

Es gibt ja folgende Modulationsverfahren:
- Amplituden-
- Phasen-
- Frequenzmodulation

Nun haben wir die aber nur genannt bekommen. Nicht wie sie (technisch, elektronisch) funktionieren und welche man am besten wann benutzt und wo die vorteile untereinander liegen.

Ich wurde neugierig und würde gerne mehr erfahren. Zum Beispiel finde ich die Übertragung von Spannung und Daten kontaktlos über zwei (Luft-)Spulen sehr Interessant. Es gibt hier im Forum eine Propeller Clock vom User "Cheeco" (glaube der hies so) der das so macht. Den Link habe ich leider nicht mehr. Ich habe mir die Simulation angesehen und zum teil verstanden, allerdings ist das immer noch relativ theoretisch. Die Technische Seite (Modulation-->Demodulation) würde mich doch noch interessieren.


Grüße

[Hubert.G]

Wenn du hier nach Modulation suchst bekommst du eine Menge zum lesen
www.elektronik-kompendium.de/

[BlackDevil]

Jup ich weis. Allerdings erzählen die von der Praxis auch nur was über die Amplitudenmodulation :/

Und ich frage mich ob ich denn wirklich per Amplituden Modulation über zwei Luftspulen Daten mit RS232 Durchsatz übertragen kann... Kann ich mir irgendwie nicht so richtig vorstellen.

[Hubert.G]

Wenn man Sprache übertragen kann, Radio, warum dann nicht auch Daten. DCF77 ist z.B. Amplitudenmodulation.

[BlackDevil]

Stimmt auch wieder daran habe ich nicht gedacht :-s Wenn das nich so blöd zu Messen wäre würde ich einfach mal ins Labor gehen und das tun ... Simulieren ist irgendwie doof, ich finde da keinen richtigen Ansatz. Die Gleichungen für die Spule bekomme ich noch zusammen, was ich dann nicht reinbekomme ist die Rotationsfrequenz der äußeren Spule (Stichwort Propeller Clock)...

[lorcan]

Die Rotationsfrequenz ist unwichtig, es wird nur die Impulsdauer bzw. Einschaltdauer gemessen.
Z.B.: Kurzer Puls = 0, langer Puls = 1, doppelt Langer Puls = Startbit.
Es wird also nur der Träger für eine gewisse zeit eingeschaltet, das sieht dann so aus:


| sei eine Periode der Trägerfrequenz
|||||||||| Stellt dann eine 0 da
|||||||||||||||||||| Stellt dann eine 1 da
|||||||||||||||||||||||||||||| Stellt dann das Startbit da
__ ist eine Pause
Das Signal sieht dann zum beispiel für 0101 so aus
___||||||||||||||||||||||||||||||____||||||||||___ _||||||||||||||||||||____||||||||||____||||||||||| |||||||||___
Startbit 0 1 0 1

Für die Spule:
__------------____----____--------____----____--------____
Startbit 0 1 0 1
(Keine Trägerfrequenz, nur Spanung an ( - ) und Spannung aus( _ ))


Zur Datenbandbreite: Der Durchsatz hängt von der Trägerfrequenz ab, die um ein oder zwei Zehnerpotenzen höher sein muss als die Signalfrequenz.

Eine Erklärung gibt es unter http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/ir.htm, jedoch auf Englisch und auf Fernbedienungen bezogen aber das Prinzip ist das gleiche.

Hoffe es ist verständlich.
Gruss Lorcan

[BlackDevil]

Gut, das ist ja soweit klar. Spaßig ist an der Geschichte aber das die Platine die die Daten empfängt auch über diesen Weg mit Spannung versorgt wird. Heist in dem Konkreten Propeller Clock Fall: Rechtecksignal wird auf die Spule gegeben und das Signal aufmoduliert (glaube auch Amplitudenmodulation) und der Empfänger wird über dieses Signal dann ebenfalls mit Spannung versorgt.

Wenn ich nun Pausen im Signal habe ist das ja wenig förderlic hfür die Spannungsversorung ...

[wkrug]

Wenn Du eine gleichmässige Amplitude des Trägersignals = Leistungsübertragung haben möchtest, wäre die Frequenzmodulation für dein Vorhaben vermutlich besser geeignet.

Dabei ist der Träger immer gleich groß, nur die Frequenz des Trägers wird geringfügig verändert.

Ausserdem wirken sich Spannungsunterschiede bei der Übertragung, die durch die Rotation entstehen nicht auf das demodulierte Signal aus.

Wenn die Frequenzen des Trägers nicht zu hoch sind, kannst Du die Modulation (- Vorschlag PWM im 50/50% mit veränderlicher Frequenz laufen lassen -) sowie die Demodulation (- Vorschlag, die Periodendauer des empfangenen Signals auswerten -) per Software im Controller machen lassen.

Ein paar Kilohertz sollten da als Trägerfrequenz schon drin sein.

[BlackDevil]

Im genannten Beispiel wurde eine H-Brücke als Rechteckgenerator Misbraucht. Gut, hat auch den Sinn das ein Rechteck einfacher zu Generieren ist als ein schöner Sinus (soweit ich mich erinnere).

Ich Moduliere ja nur wenn die Strecke über die ich übertragen will größer bzw Störanfälliger wird oder? Um Quasi mein Signal zu "Codieren" und damit weniger Störanfällig zu machen

[Besserwessi]

Modulieren wird man auch ohne störungen müssen, denn es geht ja darum Daten und Leistung zusammenzuführen. Selbst die Übertragung per UART ist eine Art der Modulation.

Bei der kurzen übertragungsstrecke und dann auch noch ohne viel strörungen von außen ist die störanfälligkeit eher klein Problem, eher schon die Störabstrahlungen nach außen. Neben der eigentlichen Modulation wird man wahrscheinlich die daten vorher noch etwas aufbereiten müssen, damit zum Beispiel im mittel jedes 2 te bit gesetzt ist und keine sehr langen phasen mit konstantem Bitwert vorkommen.

[BlackDevil]

Ich frag mich halt noch über den Sinn. Denn die übertraung per I2C, USART, RS232 oder CAN oder sonst was geht ja auch direkt von Controller nach Empfänger ohne noch einen Modulator|Demodulator dazwischen zu hängen, zumindest sah ich noch keinen. Bei der Übertraung von Leistung und Daten auf gemeinsamer Ebene seh ich das ein...

Heist das Konkret das ich zum Beispiel die Verbindung von zwei Platinen so vereinfachen kann das ich nur noch zwei Adern brauche? Also
Daten Hin|VCC
Daten Rück|GND
? Dann hätte ich einen Sinn gefunden xD (ja ich muss immer nach dem Sinn fragen...)

[Hubert.G]

Wird doch schon vielfach so gemacht. Fernspeisung der Sat-LNB z.B.
Es ist nur eine Frage des Aufwands.
Bei der Verbindung zwischen zwei Platinen würde das genau so funktionieren. Du musst nur sicherstellen das du das Signal wieder aus der Versorgungsspannung auskoppeln kannst. Wenn das weniger Aufwand wie zwei zusätzliche Leitungen ist, macht es Sinn.

[PICture]

Hallo!

Ich bin der gleicher Meinung wie Hubert.G. und würde lieber mit zwei Leitungen mehr die Platinen miteinander verbinden, anstatt zwischen die Platinen noch eine Platine einfügen. :)

MfG

[BlackDevil]

bzw mehr Elektronischen aufwand auf der Empfängerseite zu haben. Ja das war nur ein Beispiel *g* Ums mir selbst verständlich zu machen. I2C, CAN und Co funktionieren auch ohne erweiterten aufwand super.

Wieder was gelernt, vielen dank. Was mich noch interessieren würde, dazu fand ich bis jetzt nichts, ist, wie ich Frequenzmoduliere und wie ich das ganze Demoduliere. Bzw. Wie ich das Softwareseitig anstelle das der USART immer 2 Bit abstand zwischen den Bits lässt und ich das ganze dann wieder entfrickelt bekomme? Soweit ich weis gibts fertige Befehle die mir die Daten über TXD senden bzw über RXD empfangen - USART müsste ich jetzt nachsehen welche PINs das sind, wir haben mit Senden/Empfangen noch ncihts gemacht.

Grüße

[PICture]

Für Frequenzmodulation bei digitalen Datenübertragung (z.B in Modems) wird meistens FSK verwendet. Sowohl Kodierung als auch Dekodierung lässt sich mit gleichem IC realisieren (z.B. XR-215).

Bei UARTs, die für serielle Datenübertragung vorgesehen sind, und immer gleiche Anzahl von Bits in einem "Packet" (Startbit, Databyte, Paritätsbit (optional) und Stoppbit) senden ist die Frequenzmodulation nicht möglich, wenn man fertige Befehle nutzen will. Wenn du nicht standardsmässigen Übertragunsprotokoll verwenden möchtest, mußt du den USART selber Programmieren.

MfG

[BlackDevil]

Danke für den IC Tip

Jap das mit dem USART war klar. Nur weils oben hies "jedes zweite Bit senden" fragte ich ;)

[PICture]

Als Beispiel für Übertragung von Versorgungspannung und Daten in einer Richtung habe ich im Code von mir mal benutzte Schaltung skizziert. Der Elko (C) sollte sich bei gesendeten "1" durch die Diode (D) aufladen und bei gesendeten "0" die Spannung für den Empfänger puffern.

MfG

[wkrug]

@BlackDevil
Wenn ich deinen Threat hier richtig verstanden habe, geht es Dir darum eine Propellerclock mit DCF 77 Auswertung zu bauen.

Dabei sollte dann die Energie für den rotierenden Teil über einen Trafo, der aus 2 Luftspulen besteht übertragen werden und keine Galvanische Verbindung vom Stator zum Rotor haben.

Da die Energiequelle und der DCF Empfänger vermutlich im festen Teil der der Uhr sind, soll auch die Information des DCF Empfängers über die Luftspule übertragen werden.

Poste mal, ob das die Aufgabe ist!

Da es bei den DCF Signalen ja nur um die Information 0 oder 1 geht, die einmal pro Sekunde übertragen werden muß, wäre meiner Meinung nach eine binäre Frequenzmodulation = FSK am einfachsten zu realisieren.

Da man für den Sender ohnehin eine Spule braucht, wäre eine mit Mittelanzapfung am besten geeignet.
Über diese Mittelanzapfung wird die Stromversorgung eingespeist, an den 2 Enden der Primärspule wird dann jeweils ein Transistor angeschaltet.
Diese beiden Transistoren werden dann mit einem gegenphasigen Signal angesteuert.
Diese Schaltungsvariante erspart schon mal eine H-Brücke.

Die Frequenz dieser Umschaltung wird mit dem DCF Einganssignal verändert. z.B. 0=1kHz, 1=1,5kHz.
Dazu braucht man noch nicht mal nen Microcontroller.
Ein CD4046 PLL Baustein sollte z.B. für diese Aufgabe geeignet sein.
Auf der Empfängerseite wird dieses Signal zur Energieversorgung gleichgerichtet.
Ein Abzweig vor der Gleichrichtung wird zur Auswertung im Microcontroller abgezweigt.
Die Periodendauer kann man wunderbar mit einem internen Timer verarbeiten ( Periodendauermessung ) und daraus wieder das DCF Signal zurückgewinnen.

Das ist natürlich nur ein möglicher Lösungsansatz.
Man kann natürlich auch die Daten im feststehenden Teil auswerten und dann zum Rotor übertragen.
Das bedeutet aber eine wesentlich größere Datenmenge.
Will man ohnehin größere Datenmengen zum Rotor übertragen ( Texte, Bilder o.Ä ) dann wird das so, entweder sehr lange Dauern, oder ein anderes Übertragungsverfahren benötigen.
Ebenso wäre die Übertragung der Information über Infrarot zum Rotor Teil möglich.
Ausserdem wären auch andere Codierungsverfahren ( Manchester, DTMF o.Ä. ) möglich.

[BlackDevil]

Der Thread auf den ich mich beziehe ist dieser
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=32812

Allerdings meine ich das er nur Daten und Leistung überträgt, kein DCF Signal. Ich für meinen Teil würde die Clock eh so aufbauen das ich nur die Leistung über die Spule übertragen müsste. Mich hat es nur mal Generell Interessiert ob es möglich ist und wie. Jetzt bin ich ja schlauer :D