433MHz:Ein All-Inclusive-Leitfaden für das drahtlose Funkband

Die drahtlose Kommunikation ermöglicht die Informationsübertragung von einem Punkt zum anderen, ohne ein Übertragungsmedium wie einen elektrischen Leiter zu verwenden. Ein Beispiel für drahtlose Technologie sind Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen wie 433 MHz.

433 MHz ist ein Niedrigenergie-Funkband. Wie funktionieren 433-MHz-kompatible Geräte, und warum sollten Sie diese Technologie dem Standard-Z-Wave und Zigbee vorziehen?

Bleiben Sie dran, um mehr zu erfahren.

Was ist 433 MHz?

433 MHz ist ein drahtloses Funkband, das häufig in kompatiblen Haushaltsgeräten zum Senden von Signalen verwendet wird.

433 MHz Gerät

Darüber hinaus umfasst ein 433-MHz-HF-System einen Empfänger und einen Sender, der Funksignale zwischen zwei Geräten empfängt und sendet. Außerdem profitieren innovative Anwendungen wie drahtlose Türklingeln, Garagentore, Heimautomatisierung, Zugangskontrolle usw. 

Was macht eine 433-MHz-Verbindung aus?

Eine 433-MHz-Verbindung verfügt über drei Arten von Geräten, die die Kommunikation ermöglichen, und sie bestehen aus einem Sender, Empfänger und Transceiver.

433-MHz-HF-Sender- und -Empfängermodule 

Hier stellen wir typische 433-MHz-HF-Sender- und -Empfängermodule vor.

Erstens haben wir einen Sender, der Informationen trotz begrenzter Bandbreitenbeschränkungen über eine HF-Frequenz von 433 MHz weiterleitet.

Dann gibt es ein Empfängermodul, das Befehle abhört und empfängt.

Schließlich bietet der Transceiver die Möglichkeit, Signale zu senden und zu empfangen und fungiert daher als Sender und Empfänger.

433-MHz-Sender

Pinbelegung für 433-MHz-HF-Sender und -Empfänger

Lassen Sie uns nun die Pin-Konfiguration der Transceiver- und Empfängermodule besprechen.

Sender

DATEN-Pin – Der erste Pin übernimmt die für die Übertragung benötigten digitalen Daten.

VCC-Stift – Er fungiert als Versorgungsspannungsstift des Senders. Oft reichen die positiven Gleichspannungen von 3,5 V bis 12 V. Denken Sie auch hier daran, dass die Versorgungsspannung direkt proportional zum HF-Ausgang ist, da eine höhere Spannung zu einer größeren Reichweite führt.

GND-Stift – Es ist der Erdungsstift.

Antennenstift – Es wird an die externe Antenne angeschlossen. Es ist ratsam, ein 17,3 cm langes Stück Lötdraht für eine größere Reichweite im Pin einzulöten.

Empfänger

VCC-Stift – Es ist die Stromversorgung des Empfängers. Im Gegensatz zu einem Sender sind für den Empfänger 5V empfehlenswert.

DATEN-Pin – Es fungiert als Ausgang der empfangenen digitalen Daten. Da zwei interne Mittelstifte miteinander verbunden sind, können Sie einen für die Datenausgabe auswählen.

Masse – Es fungiert als Erdungsstift.

Antenne – Obwohl es nicht gekennzeichnet ist, fungiert es als externe Antenne. Er befindet sich neben der kleinen Spule unten links am Funkmodul. Ebenso wird ein 17,3 cm langer Lötdraht für eine erweiterte Reichweite benötigt.

Spezifikation und Funktionen

Sender

Dazu gehören;

• Erstens hat es eine Übertragungsreichweite von 90 m im offenen Raum und eine Geschwindigkeit von weniger als 10 Kbit/s.
• Dann beträgt sein Frequenzfehler maximal +150kHz bei einer Sendeleistung von 25mW und einer Stromabgabe von 500mA Spitze.
• Drittens beträgt seine Arbeitsfrequenz 433,92 MHz, während sein Modulationsmodus ASK (Amplitude Shift Keying) ist.
• Sein Resonanzmodus ist (SAW). Es hat auch einen Arbeitsstrom von mindestens 9 mA und maximal weniger als 40 mA.
• Außerdem hat es eine ZF-Frequenz von 1 MHz, eine maximale Übertragungsrate von 300 K und eine typische Empfindlichkeit von 105 dBm.
• Zu guter Letzt reicht seine Arbeitsspannung (Netzspannung) von 3V bis 12V.

Empfänger

Sie lauten wie folgt:

• Eine Empfindlichkeit übersteigt -100dBm (50Ω) und eine Bandbreite von 2MHz.
• Zweitens beträgt seine Arbeitsfrequenz ebenfalls 433,93 MHz, aber sein Modulationsmodus kann entweder ASK oder OOK (Of Hook Keying) sein.
• Abgesehen davon, dass es beliebt und billig ist, liefert es auch eine Ausgabe in verschlüsselter Form an den Daten-Pin.
• Du kannst seine Frequenz mit dem verfügbaren Knoten ändern.
• Außerdem hat es eine ZF-Frequenz von 1 MHz und eine typische Empfindlichkeit von 105 dBm.
• Schließlich beträgt sein Arbeitsstrom maximal ≤5,5 mA, während seine Arbeitsspannung 5,0 VDC +0,5 V beträgt.

Arbeitsprinzip

Sender funktioniert

Das Sendermodul arbeitet mit 434 MHz und verwendet ASK (bequemer als Frequency Shift Keying).

433-MHz-Sendemodul funktioniert

• Zuerst leitet es einen seriellen Eingang über eine MCU weiter und verwendet dann HF, um die Signale zu übertragen.
• Danach empfängt ein Empfängermodul am anderen Ende der Datenübertragung die gesendeten Signale.
• Daher stoppt das Anlegen einer niedrigen Logik an die DATA den Oszillator daran, die HF-Welle zu erzeugen. Umgekehrt ermöglicht eine hohe Logik am DATA-Pin dem Oszillator, eine konstante HF-Ausgangsträgerwelle von 433 MHz zu erzeugen.

Empfängerarbeit

433-MHz-Empfängermodul funktioniert

• Er empfängt Signaldaten (Frequenz 433 MHz), bevor er sie in verschlüsselter Form an den Daten-Pin sendet. Sie können jedoch einen variablen Knoten verwenden, um die Frequenzen von 315 MHz auf 433 MHz einzustellen/zu ändern.
• Ein Decoder oder Mikrocontroller wird später das Datensignal decodieren und anzeigen.
• Zu guter Letzt verfügt es über einige Operationsverstärker und abgestimmte HF-Schaltkreise, die die etablierte Trägerwelle vom Sender verstärken. Als nächstes gelangt das verstärkte Signal in den Phasenregelkreis, bevor es mit der Decodierung fortfährt. Es erzeugt jetzt einen Ausgabestrom mit weniger Hintergrundrauschen.

Anwendung von 433,92 MHz

• Regierungsradargeräte
• Amateur-Satelliten
• Vernetzung von Energiemaschinen,
• Amateur-/Amateurfunk wie DX, Telefonie (SSB), Morse (CW), Digital Voice (DV) Messaging,
• RFID-Geräte,
• Fernbedienungsgeräte wie Haushaltssensoren, drahtlose Schalter, ferngesteuerte Jalousien,

(Infrarotsensor)

• Drahtlose Instrumente und
• IoT (Internet der Dinge)

Vor- und Nachteile von 433,92 MHz

Vorteile

Einige der Vorteile von 433 MHz sind:

Verbraucht wenig Strom

Im Vergleich zu anderen Heimautomatisierungsstandards wie Zigbee oder Z-Wave verbraucht 433 MHz relativ wenig Strom. Damit ist es ideal für batteriebetriebene Geräte wie Taster oder Funksensoren.

Eine große Funkreichweite

Zweitens besteht der Vorteil gegenüber Infrarot in der Fernbedienung darin, dass Wände es nicht blockieren können, da es sich um eine Funktechnologie handelt. Wenn Sie sich beispielsweise in einem anderen Teil des Hauses befinden, aber ein motorisiertes Rollo steuern, wird das Funksignal nicht behindert.

Darüber hinaus hat es eine niedrigere Frequenz im Vergleich zu Wi-Fi (2,4/5,8 GHz), Zigbee (2,4 GHz) oder Z-Wave (868-928 MHz). Dies bedeutet, dass sein Punkt-zu-Punkt-Frequenzbereich von 433 MHz eine bedeutende Leistung darstellt.

Kostengünstig

Hersteller finden diese Geräte einfach in Smart-Home-Produkten zu implementieren, was erklärt, warum sie sich einfach und schneller verkaufen.

Nachteile

Zu den Nachteilen, die Sie vor dem Kauf berücksichtigen sollten, gehören:

Empfänger/Sender erforderlich

Leider haben 433 MHz keine direkte Kommunikation mit Ihrem PC oder Telefon, da ihnen eine dedizierte Antenne fehlt. Es besitzt jedoch eine ähnliche Funktion wie Premium-Standards, z. B. Z-Wave und Zigbee.

Kein Mesh-Netzwerk

Im Allgemeinen erlaubt Maschennetzwerke Geräten, Signale weiterzuleiten, die für andere Netzwerkknoten bestimmt sind, wenn sie mit einer ähnlichen Technologie arbeiten. Darüber hinaus verbessert sich die Zuverlässigkeit Ihres Netzwerks, wenn Sie weitere Knoten hinzufügen.

Leider können 433-MHz-Geräte kein Mesh-Netzwerk aufbauen. In diesem Fall empfehlen wir Z-Wave oder Zigbee, da sie die Funktion haben.

Ist nicht so schlau

Die 433-MHz-Technologie ist einfach/minimal, da sie ein Einwegsignal hat (Empfangen oder Senden). Folglich müssen Sie davon ausgehen, dass es ein Signal ausgewählt und ausgeführt hat, da es die Signalbefehle nicht bestätigt. Einige Geräte, insbesondere Sensoren, können weniger zuverlässig sein als die Z-Wave- und Zigbee-Standards.

Außerdem geben die Geräte unter dem 433MHz-Modul keine Auskunft über ihren Energieverbrauch oder Batteriezustand. Daher müssen Sie den Batteriespannungspegel mit einem analogen Pin überprüfen.

433-MHz-Setup-Tutorial:Verbinden Sie den HF-Sender und -Empfänger mit dem Arduino UNO

Lassen Sie uns nun an einem Projekt mit dem ladegerätkompatiblen 433MHz arbeiten.

Erforderliche Komponenten

• Batteriehalter,
• Überbrückungsdrähte,
• Powerbank,
• Kleines Steckbrett,
• 1,8-Zoll-Farb-TFT,
• DHT22,
• 433-MHz-HF-Kit und
• Billiges Arduino UNO

Senderdiagramm

Die Pin-Verbindungen zwischen den Komponenten und Arduino sind wie folgt;

Arduino-Code – für 433-MHz-HF-Sender

Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung des Empfängercodes unter Verwendung der Arduino IDE-Schnittstelle.

Empfängerdiagramm

Pinbelegungen sind in der Anzeige unten;

Arduino-Code – für 433-MHz-HF-Empfänger

Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung des Empfängercodes unter Verwendung der Arduino IDE-Schnittstelle.

So verbessern Sie die Reichweite des 433-MHz-HF-Moduls？

Die für Empfänger und Sender verwendete Antenne hat großen Einfluss auf die Reichweite der beiden HF-Module. Ohne die Antenne würden Sie über eine Entfernung von 1 m kommunizieren.

In offenen Räumen (im Freien) können Sie mit einem hervorragenden Antennendesign über eine Entfernung von 50 m kommunizieren. Die Signalreichweiten in Innenräumen sind jedoch etwas schwach.

Ein einfaches Stück des einadrigen Kabels reicht aus, um eine richtige Antenne für Empfänger und Sender zu bauen, also machen Sie es nicht kompliziert. Behalten Sie auch die Länge der Antenne bei, da der Durchmesser nicht so wichtig ist. Eine effiziente Antenne hat eine ähnliche Länge wie die Wellenlänge, für die Sie sie verwenden. Eine Viertelwellenantenne ist besser.

Die Berechnung der Wellenlänge einer Frequenz wird mit;

bezeichnet

Praktische Anwendung in der Luft;

Übertragungsgeschwindigkeit =Lichtgeschwindigkeit (d. h. 299.792.458 m/s)

Übertragungsfrequenz =433MHz

Daher;

Wie wir gesehen haben, ist eine 69,24-cm-Antenne (abgerundet auf 70-Zentimeter-Band) lang und unpraktisch. Daher ist eine Viertelwellen-Wendelantenne von ungefähr 6,8 Zoll oder 17,3 cm idyllisch.

Schlussfolgerung

Kurz gesagt, das 433-MHz-Hochfrequenzband (RF) ist ein Funkgerät, das kostengünstig ist, über einen energiesparenden Netzwerkbetrieb verfügt und drahtlos ist.

Wir hoffen, dass Sie mit 433-MHz-Geräten jetzt einen Tag klüger sind. Wenn Sie jedoch noch Fragen haben, können Sie uns kontaktieren.