Почему дистанционный ключ от машины работает, если его приложить к голове/телу?

Я пытался открыть свою машину с помощью брелока, но я был вне зоны досягаемости. Мой друг сказал, что я должен держать передатчик рядом с головой. Это сработало, поэтому позже в тот же день я попробовал следующее:

  • Ушел от машины, пока я не был вне досягаемости
  • Положите ключ рядом с моей головой (это сработало)
  • Положи ключ мне на грудь (он сработал)
  • Положил ключ на ногу (не сработало)

Сначала я подумал, что это связано с высотой передатчика. Но я выхожу за пределы досягаемости, если использую ключ на той же высоте, что и моя голова, но не прямо рядом с ней. То же самое применимо, когда мой ключ находится на той же высоте, что и моя грудь. Так что это не имеет ничего общего с высотой (как кажется).

Тогда я подумал, что мое тело действует как антенна, но как это возможно, если я держу ключ? Почему он усиливает сигнал, только если я держу его у головы, а не просто держу в руке?

Вот видео Top Gear, демонстрирующее это .

вот какое-то объяснение.
Ты не снял свою шапочку из фольги? :-)
Если вы действительно хотите получить ответ на этот вопрос, вам следует спросить инженера , а не физика.
Скептический ответ, в SE скептиков, ужасен :-( Кабинетное цитирование из интернета плюс стандартная аннотация о предвзятости подтверждения. Расскажите о групповом мышлении этим парням.

Ответы (9)

Это действительно интересный вопрос. Оказывается, ваше тело является достаточно проводящим (подумайте о соленой воде, подробнее об этом в ответе на этот вопрос ) и что оно может емкостно соединяться с источниками ВЧ. Ссылаясь на статью в Википедии о системах доступа без ключа ; обычно они работают на радиочастоте 315  МГц , длина волны которого составляет около 1  м . Эффективные антенны (без учета фрактальных антенн ) обычно имеют длину λ 2 знак равно 1 2 м 1,5  футов .

Таким образом, эффект, вероятно, вызван тем, что одна или несколько полостей в вашем теле (возможно, ваша голова или грудная клетка) действуют как резонансная камера для радиочастотного сигнала от вашего беспроводного пульта дистанционного управления. В качестве другого примера того, как резонансная камера может усиливать волны, представьте полую область под струнами гитары. Без полого резонатора звук гитары был бы почти незаметен.

Редактировать: как поясняется в комментариях, полость не обязательно должна быть пустым пространством; просто ограниченная область, которая частично отражает электромагнитные волны на границах. Область, занимаемая вашим мозгом, удовлетворяет этим условиям.

Редактировать 2: Как указано в комментариях, струнный инструмент значительно громче, если за струнами находится только дека, поэтому моя аналогия, хотя и верна, немного вводит в заблуждение.

Редактировать 3: Как и было обещано в комментариях, я сделал несколько более тщательных измерений рассматриваемого эффекта, используя несколько различных ориентаций удаленного положения и наведения. Я разместил их как отдельный ответ на этот вопрос.

Вы обвиняете ОП в том, что у него дырка в голове?
@RossMillikan определяет дыру? Разница в плотности (кость или серое вещество)
@RossMillikan Как сказала Анна, в данном случае полость не обязательно должна быть совершенно пустым пространством. Я отредактировал сообщение, чтобы было более понятно, что я имел в виду под полостью.
-1 за слабую и неточную аналогию. Струны слышны не из-за резонанса гитары, а из-за деки, которая согласовывает относительно высокое сопротивление струн с сопротивлением воздуха. Резонанс полости просто окрашивает звук, и именно поэтому банджо, гитары из сигарных коробок, укулеле, арфы, скрипки и фортепиано могут работать, несмотря на совершенно разные резонансы.
@PhilFrost Действительная точка зрения. Дека делает струнный инструмент значительно громче с резонансной полостью или без нее. Поэтому я признаю, что моя аналогия была несколько ошибочной. Однако окрашивание звука означает именно усиление одних частот по отношению к другим, так что моя аналогия не является точной.
@ChrisMueller да, за исключением того, что на пульте уже есть антенна, предназначенная для резонанса на частоте передачи. Резонанс определенно не является объяснением этого эффекта, если это действительно реальный эффект.
@ChrisMueller, как радиолюбитель-инженер, я более склонен сказать, что если положить пульт на подбородок, то диаграмма направленности изменится , а не обязательно улучшится . Как указывает ответ другого Фила, антенна несколько направлена; он также имеет поляризацию. Размещение его возле головы изменит обе эти вещи. Если вы попробуете свою голову только тогда, когда она не работает иначе, появится «улучшение» из-за предвзятости выбора. Возможно, что человеческая голова, будучи больше ключа, является более эффективной антенной, но без данных, подтверждающих это, я бы не стал утверждать это .
@PhilFrost Ваши баллы действительны. Но, как вы заметили, не абсурдно, что ваше тело делает более эффективную антенну для длины волны 1 м, чем антенна внутри брелка. Как я уже сказал по вопросу Фила Перри, этот спор лучше всего решить экспериментальным путем. К сожалению, я уезжаю из города до следующей среды без машины, поэтому до тех пор я не смогу провести такой эксперимент.
Комбинированная антенна «маленькая внутренняя петля-антенна» и «голова-рука-плечо-петля» с магнитной связью более эффективна . См. полный ответ ниже.
Изображение магнитно-связанной малой петли и большой петли
Отличная вики-статья о электрически малых антеннах
Не говорю, что вы неправы, но ответ на Skeptics.SE не согласен: skeptics.stackexchange.com/questions/5167/…
@ Called2voyage Действительно, я тоже это заметил. Его ответ согласуется с ответом Фила Перри на этот вопрос. Хорошо, что эти две вещи можно различить с помощью тщательного эксперимента. Я обещаю провести эксперимент, когда вернусь домой на следующей неделе, и опубликовать результаты здесь к вечеру пятницы (следующей недели).
Как бывший удаленный дизайнер, я проводил эксперимент сотни раз. Лучше всего это работает, если вы держите руку у головы, как при военном приветствии, с плоскостью «тело-петля», перпендикулярной направлению приемника.
@neonzeon Нравится в лоб или в сторону головы? Я всегда слышал твой подбородок, и это то, что работает для меня.
Кстати, у большинства людей резонанс между 70 и 100 МГц РЧ, что также делает эффект "человеческой антенны" в данном случае (315 МГц) несколько сильнее, по сравнению с другими источниками (например, мобильными телефонами).
@setec делает это? Чтобы быть хорошей антенной, вы должны быть без потерь. Резонирующий материал с потерями рядом с антенной ухудшит эффективность этой антенны . Можете ли вы продемонстрировать, что человеческое тело не является проводником радиочастотного тока с потерями?
Вы правы, мой плохой. «Человеческая антенна» на самом деле работала бы хуже, если бы частота автомобильного ключа была ниже.
Сегодня Sixty Symbols загрузили видео об этом! youtube.com/watch?v=0Uqf71muwWc&feature=youtu.be

Как и было обещано в комментариях к моему ответу, я вышел и измерил эффект в ряде различных конфигураций (на пару дней позже обещанного :-)). Для тех из вас, кто просто хочет сделать выводы, вот они:

Кажется, что пульт работает лучше, когда его держат у головы, хотя улучшение не так заметно, как можно было бы ожидать от поиска в Google по теме. Наилучшая возможная ориентация, по-видимому, состоит в том, чтобы держать пульт плашмя у виска. Если вы не хотите держать его у головы, наведение его на транспортное средство, кажется, работает лучше, чем направление вверх, и, похоже, не так уж много зависит от того, как высоко вы его держите. Наконец, держать пульт у груди хуже, чем просто держать его на расстоянии вытянутой руки.


Эксперимент

Я выбрал шесть разных положений для пульта, и в каждом из этих положений я держал пульт в двух разных ориентациях (описанных в списке ниже). В каждом положении/ориентации я щелкнул пультом 3 раза, выжидая несколько секунд между щелчками. Я записал количество раз из 3, когда машина реагировала на мой щелчок.

Автомобиль Volkswagen GTI 2009 года выпуска был припаркован боком. Температура: 70,5 Ф; Барометрическое давление: 29,75 дюйма ртутного столба; Влажность 86%; Ветер: ~5 м/с. Вокруг не было никаких больших конструкций, чтобы принять вакуумную трубу из нержавеющей стали в бетонном корпусе интерферометра Ливингстона LIGO , которая проходит параллельно оси измерения и простирается на километры в обоих направлениях. Батарея в моем пульте немного устарела, но я старался, чтобы мои щелчки были равномерно распределены, и начал с нескольких отброшенных щелчков, чтобы попытаться нейтрализовать эффекты батареи.

Различные ориентации показаны на рисунке ниже, но вот описание

  • Низкий (вперед/вверх): Держу за ногу, направляя пульт в сторону автомобиля или направляя его прямо в небо.
  • Посередине (вперед/вверх): Держу руку вытянутой вправо, направляя пульт на транспортное средство или направляя его прямо в небо.
  • Высокий (вперед/вверх): Держу руку высоко над головой, направляя пульт в сторону автомобиля или направляя его прямо в небо.
  • Подбородок (заостренный/плоский): держится у моего подбородка либо направленным к подбородку, либо прижатым к подбородку.
  • Висок (заостренный/плоский): держится у виска либо направленным в висок (как салют), либо держится плашмя у виска.
  • Грудь (заостренная/плоская): Держите в центре моей груди, направленной к моей груди, или прижав ее к груди пультом дистанционного управления, направленным вверх.

Показаны разные ориентации


Результаты, достижения

В виде таблицы:введите описание изображения здесь

и графически:введите описание изображения здесь

Отличная работа! Хороший эксперимент и спасибо за ваши усилия!
Я искренне надеюсь, что вы найдете подходящий журнал для публикации этого эксперимента. Мои наилучшие пожелания с вами. Экспериментальные данные можно уточнить, используя кувшины для воды, металлические блоки и кирпичи.

Дизайнеры дистанционных «брелоков» намеренно ограничивают размеры, чтобы они удобно помещались в кармане.

Однако за удобство приходится платить большую цену — крошечная рамочная антенна внутри крайне неэффективна, пропуская менее 10% закачиваемой в нее энергии, а остальная часть просто преобразуется в тепло.

Когда вы держите пульт дистанционного управления у головы, ваша рука, плечо и голова образуют гораздо большую «петлевую» антенну, которая почти в 100 раз эффективнее, чем антенна пульта дистанционного управления.

Затем, точно так же, как в трансформаторе, маленькая одиночная «обмотка» маленькой петли магнитно соединяется с большей, расположенной поблизости одиночной «обмоткой» вашего «тела-петли».

Магнитная связь между этими двумя антеннами невелика, но достаточно хороша, чтобы сделать комбинированную антенну примерно в 2-3 раза лучше, чем одну удаленную, что приводит к заметному увеличению рабочего диапазона.

У великого Алана Бенски есть хорошая статья о магнитно-связанных петлях .
Я не поверю, что человеческая голова представляет собой более эффективную антенну, чем петля в пульте без подтверждающих данных. В то время как голова намного больше, и при правильных условиях сопротивление излучению будет выше, человеческая голова также гораздо менее проводящая, чем медь. Возможно , ваше объяснение верно, но в его нынешнем виде, без источников и без данных, -1 за необоснованные предположения.
Также вполне возможно создавать электрически малые контуры с эффективностью более 1%. Эффективная антенна не входит в число главных инженерных приоритетов для автомобильного пульта (стоимость, вероятно, выше), но опять же, вы не указали никаких источников.
Ключевой вопрос — удивительно низкая радиационная стойкость антенны брелока. В этой статье он рассчитан как 0,0227 Ом (стр. 2). Радиационное сопротивление контура «тело-рука-голова» составляет ДЕСЯТКИ Ом — в 100–1000 раз больше.
Радиационная стойкость сама по себе не является мерой эффективности антенны. Вернее, (эффективность) = (радиационная стойкость)/(радиационная стойкость + все остальные потери). Медная петля будет иметь гораздо меньшие омические потери, чем тело-рука-голова. Вода (например, в указанном корпусе-руке-голове) также испытывает значительные диэлектрические потери, в отличие от медной антенны. Без проведения каких-либо измерений нетрудно представить, что потери в человеческом теле в 100–1000 раз выше, чем в медной петле.
Сопротивление человеческого тела действительно выше, но и сопротивление радиации в 100-1000 раз выше. Направленность также выше. (Маленькие петли очень ненаправленны, поэтому они используются для пеленгации)
Правильно, если радиационное сопротивление выше, а омические потери + диэлектрические потери выше в той же пропорции, то ничего эффективнее вы не сделали. Кроме того, направленность полезна только в том случае, если антенна направлена ​​в правильном направлении. Каково направление максимального усиления для вашей головы?
@neonzeon: Куда движется ток, если это петля тела; ток идет по внешней стороне тела или это какой-то странный путь минимального сопротивления?

То, как это работает, не имеет ничего общего с вашим телом. Пульты имеют свою антенну в виде более или менее круглой дорожки на плате (рамочная антенна). Самый сильный сигнал, когда верхняя или нижняя часть пульта направлена ​​на приемник. Самый слабый сигнал — это когда брелок направлен на 90 градусов, например, когда он направлен как пульт от телевизора. Угадайте, каким образом большинство людей указывают на это? Угадайте, в какую сторону он указывает, когда вы подносите его к подбородку?

Мне тоже интересно, какое объяснение верное. Некоторые эксперименты в порядке.
Вы можете легко убедиться в этом на собственном автомобиле — простое «наведение» плоской стороны пульта не работает так же хорошо, как поднесение его к голове.
@neonzeon Если диаграмма направленности пульта дистанционного управления соответствует идеальной электрически малой петле, то максимальное усиление приходится на плоскость петли. Вращение антенны для достижения той же поляризации, что и у приемной антенны в автомобиле (что может быть любым), также важно. Ваши пальцы, Земля, кузов автомобиля и любые другие проводящие объекты в пределах видимости вызовут (вероятно, очень значительные) отклонения от этой идеальной, упрощенной модели. Дело в том, что если пульт не работает в одной ориентации, он может работать в какой-то другой ориентации, например, под вашим подбородком.
@neonzeon: За исключением случаев, когда брелок находится в вытянутой руке, он в основном расположен горизонтально и должен иметь приличный прием, в то время как, когда его держат у головы, он почти наверняка указывает плоской стороной на автомобиль, худшая возможная ориентация.

Хотя это может не дать полного ответа. Это видео поможет объяснить, как вода действует как усилитель сигнала.

https://www.youtube.com/watch?v=0Uqf71muwWc

Я не думаю, что держать брелок у головы очень хорошо, но что действительно имеет огромное значение, так это держать его высоко. Простейшая модель многолучевого отражения в плоской плоскости предсказывает, что принимаемая мощность пропорциональна

( час 1 час 2 р 2 ) 2
куда час 1 а также час 2 - высоты передающей и приемной антенн и р это расстояние между ними. Высота антенны сильно влияет на качество приема. (Кроме того, на более низких высотах гораздо больше рассеяния от всего вокруг, что игнорируется в формуле.) Потери на поглощение почти нулевые на обычных частотах брелоков. Небольшая (относительно длины волны) антенна действительно расстраивается отражающими (металлическими) телами по соседству (в пределах длины волны или около того, 450 МГц ~ 66 см), но диаграмма направленности антенны (форма излучения) не сильно меняется из-за поглотителей поблизости. кроме как в направлении самих поглотителей. Человеческое тело, состоящее в основном из соленой воды, является паршивым радиатором и отражателем, но не голова, которая является неплохим диэлектриком по сравнению с остальными.

К сожалению, я не могу вспомнить, где я это читал, но недавно я прочитал теорию / объяснение, что это просто потому, что ключ держится выше.

Ребята из Remcom решили развенчать этот миф. https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html

В итоге они показали, почему это работает. Отличное программное обеспечение, я разработал с его помощью несколько антенн 2,4 ГГц, которые довольно хорошо работали в условиях значительного ухудшения условий.

Вы уверены , что держать его у головы действительно становится лучше? Ваш эксперимент очень плохо спланирован, потому что вы выбрали только те случаи, когда пульт не работал, когда на картинке не было вашей головы. Это вопиющая предвзятость при отборе .

Несомненно, размещение пульта возле головы (или чего-либо другого проводящего) значительно изменит электромагнитное излучение пульта. Но он лучше или просто другой ? Если не работало с самого начала, значит ты что-то изменил, потом заработало, это не значит, что стало лучше. Вам также нужно попробовать поднести его к голове, затем найти случаи, когда это не работает, а затем попробовать использовать пульт в обычном режиме.

Здесь работает обычный недостаток человеческого мышления. Людям нравится приписывать успех в каком-то случайном или сложном процессе какому-то ритуалу (в данном случае — надеванию пульта на голову), а не просто осознавать, что успех был вызван несвязанным возмущением системы или просто еще одним испытанием. Вот знакомый (по крайней мере, для людей подходящего возраста) пример этого изъяна:

Комикс XKCD

У NES были игровые картриджи, которые, как известно, были ненадежными. Виновником был дешевый электрический контакт. Детская мудрость заключалась в том, что если вынуть картридж, энергично дунуть в него и снова вставить, это все исправит. У каждого клана детей, вероятно, были какие-то вариации этого ритуала с важными деталями, такими как пару раз толкать картридж вверх и вниз, встряхивать картридж, оставлять дверь открытой, многократно нажимать кнопку сброса и так далее. На самом деле удаление и повторная установка картриджа, а также перезагрузка NES представляли собой еще одну пробную версию, и в конечном итоге это сработало. Остальное — незначительный ритуал и суеверие. (Но не говорите этого детям из 80-х — они вам не поверят!)

Это не значит, что ваша голова не может улучшить дальность действия пульта. Действительно, ваша голова будет индуктивно и емкостно связана с антенной. В вашей голове будут существовать значительные радиочастотные токи, и часть этой энергии будет излучаться, и ваша голова будет излучать не так, как антенна в пульте дистанционного управления.

Возможно, из-за увеличенного размера вашей головы она делает более эффективную антенну. Также возможно, что из-за более низкой проводимости вашей головы по сравнению с медью эта антенна менее эффективна. Также возможно, что ваша голова будет действовать как отражатель, направляя большую часть энергии радиоприемника на автомобиль. Также возможно, что ваша голова будет отражать волны от машины.

Дело в том, что мы не знаем . Все исследования, которые я провел, содержат в лучшем случае неподтвержденные свидетельства, сделанные людьми, которые не являются инженерами ВЧ, проводящими такие же плохо спланированные эксперименты, или людьми, которые разговаривали с «экспертом». Я никогда не видел данные, собранные квалифицированным инженером с надлежащим испытательным оборудованием.

-1 За гневный разглагольствования. Не кажется ли вам, что было бы более продуктивно выйти на свою машину и проверить ее на себе? Нам было бы больше интересно увидеть результаты вашего собственного эксперимента, чем гневные разглагольствования о том, как ОП был недостаточно осторожен со своим.
@ChrisMueller Кто сказал, что он зол? Конечно, я мог бы проверить это на своей машине, но это тоже был бы неудачный эксперимент из-за крайней неточности измерения и огромного количества неконтролируемых переменных. Есть люди, которые этим зарабатывают на жизнь, и их называют инженерами по ЭМС. К сожалению, если вы не знаете человека, готового потратить некоторое время и несколько сотен тысяч долларов на тестовое оборудование, вы никогда не получите реального ответа.
Только что протестировано с пультом Toyota, радиочастотным измерителем мощности Keithley и 1/4-волновой антенной на расстоянии = 1,3 метра: Нет петли: получено -59 дБм. С петлей для тела: -55 дБм. Таким образом, в 2,5 раза больше мощности от контура тела, что соответствует в 1,5 раза большему радиусу действия. В соответствии со многими аналогичными экспериментами, проведенными в прошлом.
@neonzeon Это интересно. Возможно, вы могли бы подробнее рассказать о своей тестовой настройке в своем ответе. Или, возможно, вы могли бы ответить на инженерный вопрос напрямую.