Ovládání pomocí RF komunikace

RF označuje frekvence, které spadají do elektromagnetického spektra spojeného s šířením rádiových vln. Vysokofrekvenční proud vytváří elektromagnetická pole, když je aplikován na anténu, která šíří aplikovaný signál vesmírem. Komunikace založená na elektromagnetických vlnách se používá již mnoho desetiletí, zejména pro bezdrátovou hlasovou komunikaci a datovou komunikaci. Frekvence RF signálu je nepřímo úměrná vlnové délce pole. Rychlost kmitání pro rádiové frekvence je v rozmezí od asi 30 KHz do 300 GHz.

RF vlny, které byly modulovány tak, aby obsahovaly informace, se nazývají RF signály. Tyto RF signály mají určité chování, které lze předvídat a detekovat, a mohou komunikovat s jinými signály. Pro příjem rádiových signálů je nutné použít antény. Tyto antény budou přijímat více rádiových signálů najednou. Pomocí rádiových tunerů lze zachytit konkrétní frekvence. K dispozici jsou některá volná pásma, která se používají pro aplikace dálkového ovládání. Nazývají se také pásma ISM (průmyslová, vědecká a lékařská). Nejatraktivnější kmitočtové pásmo je 434 MHz

Data užitečného zatížení musí být modulována na RF nosiči. K tomu jsou oblíbené dvě jednoduché modulační techniky Amplitude shift keying (ASK) a Frequency shift keying (FSK). Z důvodu spotřeby energie je ASK většinou implementován jako klíčování ON-OFF (OOK). Úkolem je najít design nebo koncept antény, který představuje dokonalý kompromis mezi cenou a výkonem. Pro splnění předpisů je nezbytný jasný design RF.

Obousměrné odkazy pro dálkové ovládání RF komunikace

Dálkové ovládání vyšší třídy lze použít na základě obousměrného vysokofrekvenčního propojení. Kromě propojení dálkového ovladače s ovládaným zařízením existuje další propojení zpět ze zařízení do ovladače. Tento zpětný odkaz lze použít k zabezpečení robustnosti vzdáleného spojení pomocí protokolů handshake a poskytnutí zpětné vazby uživateli. Obousměrné vysokofrekvenční spoje jsou implementovány pomocí integrovaných obvodů RF transceiveru, které zahrnují RF přijímač a RF vysílač sdílející jednu jedinou PLL a jednu anténu.

Protokoly pro RF komunikaci

Protokol dálkového ovládání RF používá k reprezentaci informací adresy a příkazy zařízení. Každé dálkové ovládání RF vyžaduje jedinečné ID, což znamená, že každý vysílač na celém světě má jedinečné ID. Proto je bitová délka vyhrazená pro RF ID delší (například 32 bitů až 40 bitů).

Zdroj obrázku - kreativentechno.soubory

Pro lepší robustnost vysokofrekvenčního spoje jsou často generovány a přenášeny jako součást rámce hodnoty Cyclic Redundancy Check (CRC). Přijímač může jasně identifikovat jakékoli bitové chyby přepočítáním hodnot CRC přijatého datového rámce a porovnáním s chybou generovanou před přenosem. Úroveň nabití baterie vysílače může být signalizována úplným 4bitovým nebo 8bitovým datovým polem představujícím naměřené napětí baterie. Systémy umožňují jednosměrnou komunikaci mezi dvěma uzly, a to přenos a příjem.

RF moduly byly použity ve spojení se sadou čtyřkanálových integrovaných obvodů kodéru a dekodéru. HT-12E a HT-12D nebo HT-640 a HT-648 jsou nejčastěji používanými kodéry a dekodéry v RF komunikaci. Kodér se používá pro kódování přenosových dat, zatímco příjem je dekódován dekodérem. Kodér se použije k sériovému přenosu dat namísto paralelního odesílání. Tyto signály jsou sériově přenášeny přes RF do přijímacího bodu. Dekodér se používá pro dekódování sériových dat na přijímači a kryty jako paralelní data.

Aplikace RF komunikace:

RF komunikace se používá hlavně pro bezdrátová data, aplikace pro přenos hlasu a aplikace pro domácí automatizaci, aplikace pro dálkové ovládání a průmyslové aplikace.

Například v domácích automatizačních aplikacích můžeme místo konvenčních přepínačů použít RF řízené spínače. Za tímto účelem lze použít RF dálkový ovladač pro ovládání světel a dalších zařízení bez přesunu na jiná místa. Tato aplikace je většinou užitečná pro tělesně postižené lidi. V průmyslově orientovaných aplikacích pro řízení robotů a vozidel lze použít vysokofrekvenční komunikaci. Robotická vozidla se obecně používají v rizikových operacích, které lidé nemohou provádět. K tomu je zapotřebí vysílací jednotka pro řízení pohybu robotických vozidel.

RF vysílací jednotka pro ovládání robotického vozidla

Jednotka robotického vozidla řízená přenosovou jednotkou RF

Z mnoha důvodů je přenos přes RF lepší než IR (infračervený). Nejprve může signál přes RF cestovat na větší vzdálenosti, takže je vhodný pro aplikace na velké vzdálenosti. IR většinou pracuje v režimu přímého vidění, ale RF signály se mohou pohybovat, i když je mezi vysílačem a přijímačem překážka. Vysokofrekvenční přenos má vysokou spolehlivost než infračervená vzdálená komunikace. RF komunikace používá konkrétní frekvenci, ale IR nebude používat konkrétní rozsah a bude ovlivněna jinými zdroji IR vyzařování.