Έλεγχος με χρήση επικοινωνίας RF

Το RF αναφέρεται στις συχνότητες που εμπίπτουν στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα που σχετίζεται με τη διάδοση ραδιοκυμάτων. Το ρεύμα RF δημιουργεί ηλεκτρομαγνητικά πεδία όταν εφαρμόζεται σε κεραία που διαδίδει το εφαρμοζόμενο σήμα μέσω του διαστήματος. Οι ηλεκτρομαγνητικές επικοινωνίες που βασίζονται σε κύματα έχουν χρησιμοποιηθεί για πολλές δεκαετίες, ειδικά για ασύρματες φωνητικές επικοινωνίες και επικοινωνίες δεδομένων. Η συχνότητα του σήματος RF είναι αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματος του πεδίου. Ο ρυθμός ταλάντωσης για τις ραδιοσυχνότητες κυμαίνεται από περίπου 30 KHz έως 300 GHz.

Τα κύματα RF που έχουν διαμορφωθεί ώστε να περιέχουν πληροφορίες ονομάζονται σήματα RF. Αυτά τα σήματα RF έχουν ορισμένες συμπεριφορές που μπορούν να προβλεφθούν και να εντοπιστούν και μπορούν να διασυνδεθούν με άλλα σήματα. Οι κεραίες πρέπει να χρησιμοποιούνται για τη λήψη ραδιοφωνικών σημάτων. Αυτές οι κεραίες λαμβάνουν περισσότερο αριθμό ραδιοφωνικών σημάτων κάθε φορά. Με τη χρήση ραδιοφωνικών δεκτών μπορούν να ληφθούν συγκεκριμένες συχνότητες. Υπάρχουν μερικές δωρεάν ζώνες διαθέσιμες που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές τηλεχειρισμού. Αυτά ονομάζονται επίσης ζώνες ISM (Industrial, Scientific και Medical). Η πιο ελκυστική ζώνη συχνοτήτων είναι 434 MHz

Τα δεδομένα ωφέλιμου φορτίου πρέπει να διαμορφωθούν στον φορέα RF. Δύο απλές τεχνικές διαμόρφωσης Amplitude shift Keying (ASK) και Frequency shift keying (FSK) είναι δημοφιλείς για αυτό. Για λόγους κατανάλωσης ενέργειας, το ASK εφαρμόζεται ως ON-OFF keying (OOK). Η πρόκληση είναι να βρεθεί ένας σχεδιασμός ή μια ιδέα κεραίας που αντιπροσωπεύει έναν τέλειο συμβιβασμό μεταξύ κόστους και απόδοσης. Ένας σαφής σχεδιασμός RF είναι απαραίτητος για την τήρηση των κανονισμών.

Αμφίδρομοι σύνδεσμοι για τηλεχειριστήριο επικοινωνίας RF

Τα τηλεχειριστήρια υψηλής τεχνολογίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν με βάση αμφίδρομους συνδέσμους RF. Εκτός από τη σύνδεση για το τηλεχειριστήριο προς την ελεγχόμενη συσκευή, υπάρχει ένας επιπλέον σύνδεσμος προς τα πίσω από τη συσκευή στον ελεγκτή. Αυτός ο σύνδεσμος προς τα πίσω μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξασφάλιση της ευρωστίας του απομακρυσμένου συνδέσμου χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα χειραψίας και δίνοντας ανατροφοδότηση στον χρήστη. Οι αμφίδρομες συνδέσεις RF εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας IC πομποδέκτη RF που περιλαμβάνουν δέκτη RF και πομπό RF που μοιράζεται ένα μόνο PLL και μία μόνο κεραία.

Πρωτόκολλα για επικοινωνία RF

Το πρωτόκολλο τηλεχειριστηρίου RF χρησιμοποιεί διευθύνσεις συσκευών και εντολές για την αναπαράσταση των πληροφοριών. Κάθε τηλεχειριστήριο RF απαιτεί ένα μοναδικό αναγνωριστικό σημαίνει ότι κάθε πομπός παγκοσμίως έχει ένα μοναδικό αναγνωριστικό. Ως εκ τούτου, το μήκος bit που προορίζεται για τα αναγνωριστικά RF είναι μεγαλύτερο (για παράδειγμα 32 bit έως 40 bit).

Πηγή εικόνας - creativentechno.files

Για βελτιωμένη ευρωστία του συνδέσμου RF, οι τιμές Cyclic Redundancy Check (CRC) συχνά δημιουργούνται και μεταδίδονται ως μέρος του πλαισίου. Ο δέκτης μπορεί να εντοπίσει σαφώς τυχόν σφάλματα bit υπολογίζοντας εκ νέου τις τιμές CRC του ληφθέντος πλαισίου δεδομένων και συγκρίνεται με αυτό που δημιουργήθηκε πριν από τη μετάδοση. Το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας του πομπού μπορεί να σηματοδοτηθεί με ένα πλήρες πεδίο δεδομένων 4-bit ή 8-bit που αντιπροσωπεύει τη μετρούμενη τάση μπαταρίας. Τα συστήματα επιτρέπουν μονόδρομη επικοινωνία μεταξύ δύο κόμβων, δηλαδή μετάδοση και λήψη.

Οι μονάδες RF έχουν χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ένα σετ τεσσάρων καναλιών κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή. Τα HT-12E και HT-12D ή HT-640 και HT-648 είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι κωδικοποιητές και αποκωδικοποιητές αντίστοιχα στην επικοινωνία RF. Ο κωδικοποιητής χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση δεδομένων μετάδοσης ενώ η λήψη αποκωδικοποιείται από τον αποκωδικοποιητή. Ο κωδικοποιητής θα χρησιμοποιηθεί για τη διαδοχική μετάδοση των δεδομένων αντί για παράλληλη αποστολή. Αυτά τα σήματα μεταδίδονται σειριακά μέσω RF στο σημείο λήψης. Ο αποκωδικοποιητής χρησιμοποιείται για την αποκωδικοποίηση των σειριακών δεδομένων στον δέκτη και καλύμματα ως παράλληλα δεδομένα.

Εφαρμογές επικοινωνίας RF:

Η επικοινωνία RF χρησιμοποιείται κυρίως για ασύρματα δεδομένα, εφαρμογές μεταφοράς φωνής και εφαρμογές οικιακού αυτοματισμού, εφαρμογές τηλεχειρισμού και εφαρμογές βιομηχανικής προσανατολισμού.

Για παράδειγμα, σε εφαρμογές αυτοματισμού στο σπίτι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διακόπτες ελεγχόμενους με RF αντί για συμβατικούς διακόπτες. Για το σκοπό αυτό, ένα τηλεχειριστήριο RF μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των φώτων και άλλων συσκευών χωρίς να μετακινηθείτε σε άλλα μέρη. Αυτή η εφαρμογή είναι κυρίως χρήσιμη για άτομα με ειδικές ανάγκες. Σε βιομηχανικές εφαρμογές για τον έλεγχο ρομπότ και οχημάτων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί επικοινωνία RF. Τα ρομπότ οχήματα χρησιμοποιούνται γενικά σε επικίνδυνες λειτουργίες που δεν μπορούν να εκτελεστούν από ανθρώπους. Για αυτό, απαιτείται μια μονάδα μετάδοσης για τον έλεγχο της κίνησης των οχημάτων ρομπότ.

Μονάδα μετάδοσης RF για τον έλεγχο του οχήματος ρομπότ

Ρομποτική μονάδα οχήματος που ελέγχεται από μονάδα μετάδοσης RF

Για πολλούς λόγους η μετάδοση μέσω RF είναι καλύτερη από την υπέρυθρη (υπέρυθρη). Πρώτον, το σήμα μέσω RF μπορεί να ταξιδεύει σε μεγαλύτερες αποστάσεις καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές μεγάλης εμβέλειας. Το IR λειτουργεί ως επί το πλείστον σε λειτουργία οπτικής όρασης, αλλά τα σήματα RF μπορούν να ταξιδέψουν ακόμα και όταν υπάρχει εμπόδιο μεταξύ πομπού και δέκτη. Η μετάδοση RF έχει υψηλή αξιοπιστία από τις απομακρυσμένες επικοινωνίες υπερύθρων. Οι επικοινωνίες RF χρησιμοποιούν μια συγκεκριμένη συχνότητα, αλλά το IR δεν θα χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο εύρος και θα επηρεαστούν από άλλες πηγές εκπομπής υπερύθρων.