RF kommunikáció - Protokoll és alkalmazás

Az RF azokra a frekvenciákra utal, amelyek a rádióhullám terjedésével összefüggő elektromágneses spektrumba esnek. Az RF áram elektromágneses mezőket hoz létre, ha olyan antennára vezetik, amely az alkalmazott jelet a térben terjeszti. Az elektromágneses hullám-alapú kommunikációt sok évtizede használják, különösen a vezeték nélküli hangkommunikációhoz és az adatkommunikációhoz. Az RF jel frekvenciája fordítottan arányos a tér hullámhosszával. A rádiófrekvenciák rezgési sebessége körülbelül 30 kHz és 300 GHz között van.

Az információkat tartalmazó modulált RF hullámokat RF jeleknek nevezzük. Ezeknek az RF jeleknek vannak olyan viselkedéseik, amelyek előre jelezhetők és detektálhatók, és kölcsönhatásba léphetnek más jelekkel. Antennákat kell használni a rádiójelek vételéhez. Ezek az antennák egyszerre több rádiójelet vesznek fel. A rádió tunerek használatával bizonyos frekvenciákat lehet felvenni. Van néhány ingyenes sáv, amelyet távvezérlő alkalmazásokhoz használnak. Ezeket ISM (ipari, tudományos és orvosi) sávoknak is nevezik. A legvonzóbb frekvenciasáv a 434 MHz.

A hasznos adatot modulálni kell az RF hordozón. Két egyszerű modulációs technika népszerű az amplitúdó-váltás (ASK) és a frekvencia-váltás (FSK). Energiafogyasztási okokból az ASK-t leginkább ON-OFF billentyűként (OOK) hajtják végre. A kihívás egy olyan antenna kialakításának vagy koncepciójának megtalálása, amely tökéletes kompromisszumot jelent a költségek és a teljesítmény között. Az előírások teljesítéséhez egyértelmű RF tervezésre van szükség.

Kétirányú kapcsolatok az RF távirányítóhoz:

A csúcskategóriás távvezérlők kétirányú RF kapcsolatok alapján használhatók. A távirányító és a vezérelt eszköz közötti kapcsolat mellett van egy további kapcsolat az eszközről a vezérlőre visszafelé. Ez a visszafelé mutató kapcsolat felhasználható a távoli kapcsolat robusztus működésének biztosítására kézfogási protokollok segítségével és visszajelzéssel a felhasználó számára. A kétirányú RF összeköttetések RF adó-vevő IC-k segítségével valósulnak meg, amelyek tartalmaznak egy RFL-vevőt és egy RFL-adót, amelyek egyetlen PLL-t és egyetlen antennát osztanak meg.

Az RF kommunikáció protokolljai:

Kép

Az RF kapcsolat jobb megbízhatósága érdekében a ciklikus redundanciaellenőrzés (CRC) értékeket gyakran generálják és továbbítják a keret részeként. A vevő egyértelműen azonosíthatja a bithibákat azáltal, hogy újraszámolja a fogadott adatkeret CRC értékeit, és összehasonlítja az átvitel előtt generált értékkel. Az adó akkumulátorának töltöttségi szintjét egy teljes 4 vagy 8 bites adatmezővel jelezhetjük, amely a mért akkumulátor feszültségét képviseli. A rendszerek lehetővé teszik az egyirányú kommunikációt két csomópont, nevezetesen az átvitel és a vétel között.

Az RF modulokat négycsatornás kódoló és dekóder IC-k együttesével együtt használták. A HT-12E és HT-12D vagy HT-640 és HT-648 a leggyakrabban használt kódolók, illetve dekóderek az RF kommunikációban. A kódolót az átviteli adatok kódolására használják, míg a vételt a dekóder dekódolja. A kódolót párhuzamos küldés helyett soros továbbításra használják. Ezeket a jeleket RF-n keresztül sorosan továbbítják a vételi pontra. A dekódert a soros adatok dekódolására használják a vevőkészüléknél és a burkolatok párhuzamos adatként.

Az RF kommunikáció alkalmazásai

Az RF kommunikációt főleg vezeték nélküli adatátvitelhez, hangátviteli alkalmazásokhoz és otthoni automatizálási alkalmazásokhoz, távirányító alkalmazásokhoz és iparorientált alkalmazásokhoz használják.

Például otthoni automatizálási alkalmazásokban RF-vezérelt kapcsolókat használhatunk a hagyományos kapcsolók helyett. Erre a célra egy rádiófrekvenciás távirányító használható a fények és más eszközök vezérlésére anélkül, hogy más helyre költözne. Ez az alkalmazás leginkább mozgássérült emberek számára hasznos. Ipar-orientált alkalmazásokban robotok és járművek vezérlésére RF kommunikáció használható. A robot járműveket általában olyan kockázatos műveletekben használják, amelyeket emberek nem tudnak végrehajtani. Ehhez egy adóegységre van szükség a robotjárművek mozgásának vezérléséhez.

RF adó egység a robot jármű vezérléséhez

Robot jármű egység, amelyet RF átviteli egység vezérel

Sok okból kifolyólag az RF-n keresztüli átvitel jobb, mint az IR (infravörös). Először az RF-n keresztüli jel nagyobb távolságokat képes megtenni, így alkalmas nagy hatótávolságú alkalmazásokra. Az IR többnyire látótérben működik, de az RF jelek akkor is képesek haladni, ha akadály van az adó és a vevő között. Az RF átvitel nagy megbízhatósággal bír, mint az infravörös távoli kommunikáció. Az RF kommunikáció meghatározott frekvenciát használ, de az IR nem használ meghatározott tartományt, és más IR sugárzó források hatással lesznek rájuk.

Photo Credit

• Kép készítette creativentechno.files