Denne artikkelen forklarer hvordan du optimaliserer rekkevidden til fjernkontrollen. Tyro Remotes forklarer gjerne hva som kan negativt påvirke radiobølger og som påvirker rekkevidden til systemet vårt, og gir deg noen forslag for å få de beste resultatene ut av oppsettet ditt.
- Hva bestemmer rekkevidden til fjernkontrollsystemet mitt?
- Hva påvirker radiobølger?
- Hvordan kan jeg optimalisere rekkevidden?
- 433 MHz eller 868 MHz eller 2,4 GigaHerz? Smalbånd eller bredbånd?
- Testing og verifisering
Greit å vite:
- Det maksimalt angitte området er alltid en indikasjon basert på en måling med uten forstyrrelser i synsfeltet. Rekkevidden kan ikke garanteres, da dette alltid varierer avhengig av en rekke faktorer.
- Illustrasjonene er lagt til som en indikasjon og gir ikke en nøyaktig fremstilling av virkeligheten.
1. Hva bestemmer rekkevidden til fjernkontrollen min?
Rekkevidden til radiofrekvenssystemer (RF) kan begrenses av faktorer som skjerming, refleksjon og skyggelegging.
Forstyrrelseskilder som er til stede mellom senderen og mottakeren har en uforutsigbar påvirkning på rekkevidden. Hvis det er en siktelinje mellom senderen og mottakeren, er det stor sjanse for optimal rekkevidde, men det er fortsatt ikke 100 % garanter at signalene kommer.
Radiobølger har bare begrenset styrke, som avtar etter kort avstand. Nedgangen i energien til radiobølgene er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden. I tillegg til eksterne faktorer, påvirker frekvens og båndbredde også rekkevidden til fjernkontrollen.
Fire faktorer som bestemmer rekkevidden
Hvis vi ser bort fra absorpsjoner og refleksjoner et øyeblikk, er det fire faktorer som bestemmer rekkevidden til radiofrekvens (RF) kommunikasjonssystemer.
- Senderenes kraft
- Følsomheten til mottakeren
- Antenneforsterkningsfaktoren
- Demping av radiosignalet (med luft eller hindringer)
Overføringskraften til senderen og mottaksfølsomheten er to faktorer som bestemmer rekkevidden. Mottakeren krever et minimumsnivåsignal for å isolere (demodulere) kildesignalet fra signalet som skal mottas. For å oppnå dette er selvfølgelig en høy sendekraft fordelaktig.
Koblingsmargin
De fire faktorene nevnt ovenfor er oppsummert som koblingsmargin. Koblingsmarginen legger til sendekraft og forsterkning med antenne og trekker fra mottakssensitivitet og demping.
| Koblingsmargin = | + Overført kraft |
| – Mottakersensitivitet | |
| + Forsterkning av antennene | |
| – Demping av radiosignalet |
Hvis senderen (TX) – mottakerens følsomhet (RX) er større enn signaldempningen, betyr dette en positiv koblingsmargin, og dermed er radiokommunikasjon mulig.
Unngå demping
Materialtypen bestemmer hvordan radiobølgene påvirkes. Dempingen kan variere enormt på de ulike materialene. Et plastkabinett eller kontrollboks absorberer knapt noen signaler. Antennen kan til og med monteres inne i skapet. På den annen side sender ikke en armert betongvegg på 20 centimeter tykkelse noen RF-signaler.
Det vanskeligste hinderet for radiosignaler er metall. Metal reflekterer signalene og slipper ikke gjennom noe. Derfor anbefaler vi at mottakeren, eller i det minste antennen, monteres utenfor skapet når du bruker en metallbryterboks.
Forstyrrelseskilder er ikke alltid synlige (f.eks. fuktighet eller elektriske felt). Avhengig av forstyrrelseskildene i ditt område, kan valget av riktig frekvens og/eller modulering også ha en innvirkning på rekkevidden til RF-systemet. Du finner mer informasjon om dette her i kapittel 4. 433 MHz eller 868 MHz?.
Ta hensyn til refleksjoner
I tillegg til demping krever refleksjon av radiosignalet også oppmerksomhet. Refleksjoner kan bidra negativt og positivt. Det er nesten aldri slik at et signal går direkte fra senderen til mottakeren uten å reflekteres noe sted; ikke engang om det er en «visuell forbindelse» uten hindringer.
Signalet fra en senderantenne sprer seg som en smultring. Den reflekteres fra bakken og ankommer mottakerantennen. Mellom bygninger reflekteres signalet også gjennom fasadene. Hvis det er en bygning eller stålvegg mellom sender og mottaker, vil signalet bruke disse refleksjonene. Gjennom refleksjoner rundt omgivende strukturer kan den nå mottakeren uten en visuell forbindelse. Husk at signalene dempes før de reflekteres.
Funksjon utenfor rekkevidden
Våre ‘Safe’-systemer er utstyrt med en utenfor-rekkevidde-funksjon. Mottakeren slås av når den ikke lenger mottar et kontinuerlig signal fra senderen. Dette betyr at i praksis er rekkevidden til disse systemene ofte er mindre enn systemer uten denne funksjonen.
2. Hva påvirker radiobølger?
Hvor sterkt signalet påvirkes, avhenger av ulike miljøvariabler. Det er et stort antall forstyrrelseskilder som påvirker rekkevidden til RF-systemer negativt.
De vanligste forstyrrelseskildene er:
- vegger
- trær
- åser
- gjerder
- luftfuktighet
- regn eller snøvær
- elektriske felt (f.eks. transformatorer, motorer og lysstolper)
- andre RF-systemer
På vei fra senderen til mottakeren kan det være at radiobølger må håndtere en rekke påvirkninger. Et radiofrekvenssignal kan:
- svekkes
- bli borte
- endre retning
- øke i styrke
Svekkes
I motsetning til for eksempel lys er det mulig for radiobølger å trenge inn i fast materiale. De nevnte forstyrrelseskildene demper eller absorberer et signal, men i de fleste tilfeller løser det seg ikke helt. Mengden tapt energi er sterkt avhengig av materialets natur og tetthet.
Bli borte
Et radiosignal kan bli borte hvis signalene ikke har klart å nå mottakeren fordi avstanden er for stor. Signaler kan også oppløses når de absorberes eller som et resultat av sammensetningen av luften utendørs.
Endre retning
Radiobølger kan også endre retning, eller reflektere. Refleksjon skjer med alle produkter som inneholder metaller som speil, dørkarmer av metall, metallskap og konstruksjonsstål. Isolasjonsglass eller isolasjon som inneholder metallfolier reflekterer også radiobølger.
Reflekterende materiale forårsaker en «dødsone» med bare noen få veldig små radiobølger eller uten radiobølger. Dette er også kjent som radiobølge-skygge. Kraften til signalet kan derfor svekkes kraftig eller reflekteres fullt ut.
Vannoverflater reagerer nesten på samme måte som metall. Derfor er det sterkt tilrådelig å teste rekkevidden over vann, fra skip eller ved sluser, på forhånd.
Greit å vite:
- Stålbelegg har nesten alltid dårlig påvirkning på rekkevidden. Hvis mottakerantennen er montert nær stålplater, kan rekkevidden til og med minimeres. Når det er montert i en metallbeholder eller et bur, kan det også hende at systemene, i motsetning til spesifikasjonene, ikke kan brukes samtidig. Dette er fordi refleksjonene forårsaker forstyrrelser. I dette ekstreme miljøet, for RF-signaler, er det ikke mulig å jobbe side om side samtidig. Rettidig testing før sluttmontering er ikke bare tilrådelig i et slikt miljø, men virkelig nødvendig.
Øke i styrke
Hvis to signaler (fra samme kilde eller fra to forskjellige kilder) kommer sammen, kan de forsterke hverandre. Signalene kan imidlertid også svekke hverandre.
3. Hvordan optimaliserer jeg rekkevidden?
I tillegg til riktig valg av fjernkontroll og forebygging av forstyrrelseskilder, er plasseringen av mottakeren og antennen veldig viktig for rekkevidden. Husk derfor følgende punkter for å optimalisere rekkevidden til systemet ditt:
- I tilfelle flere mottakere, plasser dem minst 50 cm fra hverandre.
- Plasser aldri mottakeren eller antennen direkte mot eller på en metallgjenstand, den skal være minst 50 cm fra den.
- Monter mottakeren eller antennen maksimalt 3 til 4 meter over arbeidsnivået; høyere eller lavere enn arbeidsnivået reduserer rekkevidden.
- Plasser mottakeren minst 50 cm fra motorer eller annet utstyr som kan generere et kraftfelt.
- Plasser aldri mottakeren med antenne i et kontrollskap, bygning eller lignende (metall) hus.
- Hvis mottakeren må plasseres ugunstig, kan antennen vanligvis monteres på et annet sted ved hjelp av en antenneforlengelseskabel.
- Hvis det er mulig, må du sørge for at det er en synslinje til mottakeren under drift. (sjekk bilde 6).
- I applikasjoner der arbeid utføres i samme høyde, for eksempel vinsjer eller akselkontroll, er det best å montere mottakeren og antennen vertikalt.
- Ved bruksområder med store høydeforskjeller, for eksempel innen heisteknologi, er det noen ganger bedre å montere mottakeren med antennen plassert horisontalt.
Posisjonering av sender og mottaker
Posisjonssender: Generelt sett bør den håndholdte senderen plasseres vertikalt for å ha et så bredt område som mulig. Dette avhenger også av antenneposisjonen til senderen i huset.
Mottakerantenneposisjon: Plasser alltid mottakeren vertikalt med mindre mottakeren er langt over deg, i så fall kan det være bedre å plassere antennen horisontalt.
Eksempel: Mange brukere plasserer en mottaker med en vertikal antenne høyt oppe i en produksjonshall, helst rett over maskinen som skal betjenes. Begrunnelsen er som følger: det er alltid en visuell forbindelse til den håndholdte senderen. Dette vil imidlertid ikke ha en positiv effekt. Hvis du tegner signalet rundt sender- og mottakerantennen som en smultring, vil du se at rekkevidden ikke er bra overalt. Senderen når ikke mottakeren på bakken der du normalt går og jobber. Rådene er derfor å plassere mottakeren i en høyde på 2 meter eller å plassere antennen vannrett.
Enheter på samme frekvens
Forsikre deg om at ikke noe trådløst utstyr som opererer på samme frekvens i nærheten av mottakeren; dette kan påvirke systemets funksjon og rekkevidde negativt.
Ekstreme kilder til forstyrrelse
Fordi radiosignaler påvirkes av elektromagnetiske felt, anbefaler vi at du avskjermer eller plasserer sendere og mottakere eksternt. Tenk på frekvensomformere, omformere, transformatorer, lysstolper og husholdningsutstyr som en mikrobølgeovn.
Antenne
Det er to grunnleggende typer antenner:
- mottakerantennen som mottar radiofrekvensenergi og konverterer den til en vekselstrøm.
- senderantennen som leveres med vekselstrøm og konverterer den til et radiofrekvensfelt.
I sin enkleste form er en antenne en ledende tynn ledning. Antennen bruker fenomenet at elektromagnetiske bølger i ledere genererer en vekselstrøm (når de mottas) og omvendt at vekselstrøm genererer (overfører) elektromagnetiske bølger.
Lengden på antennen avhenger av ønsket frekvensområde. Med 433 MHz-frekvensen er dette 16,5 centimeter (fra basen) og med 868 MHz-frekvensen er dette 8,2 centimeter (fra basen) eller 13,5 cm (SMA). I prinsippet er det ingen forskjeller mellom en sender- og mottaksantenne. Lengden på antennen bestemmer ikke rekkevidden til fjernkontrollen.
En god og uforstyrret betjening av antennen er av avgjørende betydning for radiosignalets rekkevidde. Ting som slitasje på ledningen eller en kontakt, kabelbrudd eller feil antenneplassering har en umiddelbar negativ effekt på rekkevidden.
Installere antennen ved kontrollskap
Hvis du installerer en mottaker i et kontrollskap, anbefaler vi at du monterer antennen utenfor via en antenneforlengelseskabel med koblingsstykket. En metallkontrollboks fungerer som et Faraday-bur, så ingen signal trenger inn. En forlengelseskabel har imidlertid også en viss demping. Derfor gjelder dette alltid: så lang som nødvendig, men så kort som mulig.
Antennemontering på ståloverflater
Hvis en ståloverflate er påført under antennen, vil dette være til fordel for ytelsen til antennen. Det er bevisst at for en monopolantenne montert vertikalt på bakken fungerer som en overflate for å reflektere radiobølger. For å fungere skikkelig må antennens grunnplate (ledende overflate) være minst på størrelse med en fjerdedel av bølgelengden (beregnet fra bunnen av antennen).
4. 433 MHz, 868 MHz eller 2,4 GigaHerz? Smalbånd eller bredbånd??
433 MHz vs. 868 MHz
Siden mange forskjellige typer utstyr er tillatt på 433 MHz frekvensbånd, er denne frekvensen mer følsom for forstyrrelser enn 868 MHz frekvensbånd.
Når det gjelder overføring av signaler med lengre bølgelengder, dekker de generelt større avstand og har bedre permeabilitet enn signaler med kortere bølgelengder. Høyere frekvenser resulterer i kortere bølgelengder. Teknisk sett kan 433 MHz dekke en større avstand enn 868 MHz. Imidlertid kan 433 MHz og 868 MHz ha samme radiofrekvens (RF)-overføringsytelse, fordi det er mange andre faktorer som bestemmer denne ytelsen.
I det «åpne feltet» er det ingen teknisk forskjell i området 433 MHz i forhold til 868 MHz frekvensbånd. Imidlertid er 433 MHz frekvensbånd mindre påvirket av refleksjoner og har bedre permeabilitet.
Båndbredde – smalbånd vs. bredbånd
I radiokommunikasjon blir båndet referert til som frekvensområdet (båndbredde) som brukes i den aktuelle kanalen. Avhengig av størrelsen på båndet (i form av kHz, MHz eller Ghz) og noen andre egenskaper, kan de kategoriseres som smalbånd eller bredbånd.
Bredbåndskommunikasjon
Bredbåndskommunikasjon bruker – som navnet antyder – en bredere del av spekteret. Dette har både fordeler og ulemper:
Bredbåndskommunikasjon gir høyere båndbredde og dermed raskere kommunikasjon. Denne kommunikasjonen gjør det mulig å filtrere ut smale støykilder i spekteret. Det er vanskeligere å overføre og oppdage bredbåndssignaler; det krever et høyt signal/støy-forhold. Signalets energi fordeles over bredden av spekteret, noe som gjør signalet svakere når det utvides (forutsatt et visst effektnivå).
Smalbåndskommunikasjon
Smalbåndskommunikasjon bruker en smal båndbredde. Disse signalene brukes ofte i en langsommere form for kommunikasjon der hovedsakelig tale- eller sakte datastrømmer må overføres. Smalbåndssignaler har vanligvis et mye bredere mottaksområde fordi smalere filtre kan brukes og derfor eliminerer uønsket bredbåndsstøy. Den overførte energien konsentrerer seg også om en mindre del av spekteret. Smalbåndsteknologi brukes til god forbindelse på lengre avstand eller under forstyrrende forhold (f.eks. et metallrikt miljø).
2,4 GigaHertz
Verden er full av fjernstyrt utstyr som opererer på 2,4 GHz. Det virker praktisk, fordi 2,4 GHz kan brukes hvor som helst i verden. Videre er det den eneste radiofrie båndbredden som kan brukes i alle land over hele verden. Imidlertid er det en stor ulempe ved denne frekvensen: Rekkevidden er begrenset, og den er nesten umulig å bruke over lengre avstander.
Denne båndbredden er veldig populær og brukes til mange (for det meste ikke-profesjonelle) bruksområder som fjernstyrte båter, biler, fly, droner og WiFi-rutere.
Tyro Remotes bruker ikke denne båndbredden fordi stabilitet og rekkevidde ikke kan garanteres under normale forhold.
LBT og AFA
Ulike smalbåndssystemer bruker LBT/AFA («Listen Before Talk»/»Adaptive Frequency Agility»)-teknologi. Med disse teknikkene sjekker vi først om kanalen er ledig. Hvis dette er tilfelle, er forbindelsen satt opp på denne kanalen. Hvis dette ikke er tilfelle, velges neste kanal.
5. Testing og verifisering
Alle systemene våre er utviklet for å ha et optimalt område under normale omstendigheter. Som beskrevet er det ganske mange ytre påvirkninger som kan påvirke dette området både positivt og negativt. Derfor, i situasjoner der refleksjoner, demping eller eksterne forstyrrelseskilder er tilstede, anbefaler vi at du først tester om rekkevidden er tilstrekkelig for ditt bruksområde i disse tilfellene eller ikke.