433MHz:um guia completo para a banda de rádio sem fio

A comunicação sem fio permite a transferência de informações de um ponto para outro sem usar um meio de transferência como um condutor elétrico. Um exemplo de tecnologia sem fio são as ondas de rádio com frequências variadas, como 433MHz.

433Mhz é uma banda de rádio sem fio de baixa energia. Como funcionam os dispositivos compatíveis com 433 MHz e por que escolher essa tecnologia em vez de Z-Wave e Zigbee padrão?

Fique por aqui para saber mais.

O que é 433MHz?

433MHz é uma banda de rádio sem fio comumente usada em dispositivos domésticos compatíveis para enviar sinais.

433MHz dispositivo

Além disso, um sistema de RF de 433 Mhz compreende um receptor e um transmissor que recebe e envia sinais de rádio entre dois dispositivos. Além disso, beneficia aplicações inovadoras como campainhas sem fio, portas de garagem, automação residencial, controle de acesso, etc.

O que compõe uma conexão de 433 MHz?

Uma conexão de 433MHz tem três tipos de dispositivos que permitem a comunicação e consistem em um transmissor, receptor e transceptor.

Módulos transmissores e receptores de RF de 433 mhz 

Aqui, apresentaremos os módulos típicos de transmissor e receptor de RF de 433 mhz.

Primeiro, temos um transmissor que transmite informações em uma RF de 433 MHz, apesar das limitações de largura de banda limitadas.

Depois, há um módulo receptor que ouve e recebe comandos.

Por fim, o transceptor oferece a capacidade de enviar e receber sinais, atuando, portanto, como transmissor e receptor.

transmissor de 433 Mhz

Atribuição de pinos do transmissor e receptor de RF de 433 MHz

Agora, vamos discutir a configuração dos pinos dos módulos transceptor e receptor.

Transmissor

Pino de DADOS – O primeiro pino aceita os dados digitais necessários para a transmissão.

Pino VCC – Ele atua como o pino de alimentação do transmissor. Muitas vezes, as tensões CC positivas variam de 3,5 V a 12 V. Novamente, lembre-se de que a tensão de alimentação é diretamente proporcional à saída de RF, pois uma tensão mais alta resulta em uma faixa maior.

pino GND – É o pino terra.

Pino da antena – Ele se conecta à antena externa. É aconselhável soldar um pedaço de fio de solda de 17,3 cm para aumentar o alcance do pino.

Receptor

Pino VCC – É a fonte de alimentação do receptor. Ao contrário de um transmissor, 5V é recomendado para o receptor.

Pino de DADOS – Funciona como saída dos dados digitais recebidos. Como há dois pinos centrais internos unidos, você pode escolher um para a saída de dados.

GND – Ele atua como o pino de aterramento.

Antena – Apesar de não ser marcado, funciona como uma antena externa. Está ao lado da pequena bobina no canto inferior esquerdo do módulo de rádio. Da mesma forma, precisará de um fio de solda de 17,3 cm para aumentar o alcance.

Especificação e recursos

Transmissor

Eles incluem;

• Primeiro, tem um alcance de transmissão de 90m em espaço aberto e uma velocidade inferior a 10Kbps.
• Então, seu erro de frequência é no máximo +150kHz com potência de transmissão de 25mW e saída de corrente de pico de 500mA.
• Em terceiro lugar, sua frequência de trabalho é de 433,92 MHz, enquanto seu modo de modulação é ASK (Amplitude Shift Keying).
• Seu modo de ressonância é (SAW). Também possui uma corrente de trabalho mínima de 9mA e máxima inferior a 40mA.
• Além disso, tem uma frequência IF de 1MHz, uma taxa de transmissão máxima de 300K e uma sensibilidade típica de 105Dbm.
• Por último, sua tensão de trabalho varia (tensão da rede) de 3V a 12V.

Receptor

Eles são os seguintes;

• A sensibilidade excede -100dBm (50Ω) e uma largura de banda de 2MHz.
• Em segundo lugar, sua frequência de trabalho também é de 433,93 MHz, mas seu modo de modulação pode ser ASK ou OOK (Of Hook Keying).
• Além de ser popular e barato, também fornece uma saída para o pino de dados de forma codificada.
• Você pode alterar sua frequência usando o nó disponível.
• Além disso, possui uma frequência IF de 1MHz e uma sensibilidade típica de 105Dbm.
• Finalmente, sua corrente de trabalho é no máximo ≤5,5mA enquanto sua tensão de trabalho é 5,0VDC +0,5V.

Princípio de funcionamento

Trabalho do transmissor

O módulo transmissor funciona a 434 MHz e usa ASK (mais conveniente do que a codificação por mudança de frequência).

Módulo transmissor de 433MHz funcionando

• Primeiro, ele passa uma entrada serial por meio de um MCU e, em seguida, usa RF para transmitir os sinais.
• Depois, um módulo receptor na outra extremidade da transmissão de dados recebe os sinais transmitidos.
• Portanto, aplicar uma lógica baixa aos DADOS impede o oscilador de gerar a onda de RF. Por outro lado, uma lógica alta no pino DATA permite que o oscilador produza uma onda portadora de saída de RF constante de 433MHz.

Trabalho do receptor

módulo receptor de 433MHz funcionando

• Recebe dados de sinal (frequência de 433MHz) antes de enviá-los para o pino de dados de forma codificada. No entanto, você pode usar um nó variável para ajustar/alterar as frequências de 315MHz para 433MHz.
• Um decodificador ou microcontrolador irá posteriormente decodificar e visualizar o sinal de dados.
• Por último, possui alguns amplificadores operacionais e circuitos sintonizados em RF que amplificam a onda portadora estabelecida do transmissor. Em seguida, o sinal amplificado entra no Phase Lock Loop antes de prosseguir para a decodificação. Ele agora produz um fluxo de saída com menos ruído de fundo.

Aplicação de 433,92 MHz

• Dispositivos de radar do governo,
• Satélites amadores,
• Rede de máquinas de energia,
• Rádio amador/amador como DX, telefonia (SSB), Morse (CW), mensagens de voz digital (DV),
• Dispositivos RFID,
• Dispositivos de controle remoto, como sensores domésticos, interruptores sem fio, persianas controladas remotamente,

(sensor infravermelho)

• Instrumentos sem fio e
• IoT (Internet das Coisas)

Vantagens e desvantagens de 433,92 MHz

Vantagens

Alguns dos prós de 433MHz são;

Consome baixa energia

Comparado a outros padrões de automação residencial, como Zigbee ou Z-wave, 433MHz usa energia relativamente baixa. Assim, é ideal para dispositivos operados por bateria, como botões ou sensores sem fio.

Um longo alcance sem fio

Em segundo lugar, seu benefício sobre o infravermelho no controle remoto é que as paredes não podem bloqueá-lo, pois é uma tecnologia de rádio. Por exemplo, quando você está em uma parte diferente da casa, mas controlando uma persiana motorizada, nada obstruirá o sinal de rádio.

Além disso, possui uma frequência mais baixa em comparação com Wi-Fi (2,4/5,8 GHz), Zigbee (2,4 GHz) ou Z-wave (868-928 MHz). Isso significa que sua faixa de frequência ponto a ponto de 433MHz é um feito significativo.

Custo-benefício

Os fabricantes consideram esses dispositivos fáceis de implementar em produtos domésticos inteligentes, o que explica por que eles vendem com facilidade e rapidez.

Desvantagens

Os contras a serem considerados antes da compra incluem;

Receptor/transmissor necessário

Infelizmente, 433MHz não terá comunicação direta com seu PC ou telefone, pois não possui uma antena dedicada. No entanto, possui um recurso semelhante aos padrões premium, por exemplo, Z-Wave e Zigbee.

Falta rede de malha

Geralmente, a rede mesh permite que os dispositivos transmitam sinais destinados a outros nós da rede ao trabalhar com uma tecnologia semelhante. Além disso, se você adicionar mais nós, a confiabilidade da sua rede melhorará.

Infelizmente, dispositivos de 433MHz não podem construir uma rede mesh. Neste caso, recomendamos Z-wave ou Zigbee, pois possuem o recurso.

Não é tão inteligente

A tecnologia de 433MHz é básica/mínima, pois possui um sinal unidirecional (recebendo ou enviando). Consequentemente, você terá que assumir que ele escolheu um sinal e o executou, pois não confirma os comandos de sinal. Alguns dispositivos, principalmente sensores, podem ser menos confiáveis ​​do que os padrões Z-Wave e Zigbee.

Além disso, os dispositivos sob o módulo de 433MHz não fornecem nenhuma informação sobre seu consumo de energia ou status da bateria. E assim, você precisará verificar o nível de tensão da bateria usando um pino analógico.

Tutorial de configuração de 433 MHz:  conecte o transmissor e o receptor de RF ao Arduino UNO

Vamos agora trabalhar em um projeto usando o carregador compatível com 433MHz.

Componentes necessários

• Suporte de bateria,
• Fios de ligação,
• Banco de potência,
• Pão de ensaio pequena,
• TFT colorido de 1,8 pol.,
• DHT22,
• kit de RF de 433 MHz e
• Arduino UNO barato

Diagrama do transmissor

As conexões de pinos entre os componentes e o Arduino são as seguintes;

Código Arduino — para transmissores de RF de 433MHz

Abaixo está um resumo do código do receptor usando a interface IDE do Arduino.

Diagrama do receptor

As conexões dos pinos estão na tela abaixo;

Código Arduino — para receptores de RF de 433MHz

Abaixo está um resumo do código do receptor usando a interface IDE do Arduino.

Como melhorar o alcance do módulo de RF de 433MHz？

A antena utilizada para o receptor e transmissor influencia muito o alcance obtido com os dois módulos de RF. Você se comunicaria a uma distância de 1m sem a antena.

Em espaços abertos (ao ar livre), você pode se comunicar a uma distância de 50m com um excelente design de antena. No entanto, os alcances do sinal interno serão um pouco fracos.

Um simples pedaço de fio de núcleo único é suficiente para construir uma antena adequada para o receptor e o transmissor, então não complique. Além disso, mantenha o comprimento da antena, pois o diâmetro não é tão significativo. Uma antena eficiente tem um comprimento semelhante ao comprimento de onda para o qual você a usa. Uma antena de quarto de onda é melhor.

O cálculo do comprimento de onda de uma frequência é denotado por;

Aplicação prática no ar;

Velocidade de transmissão =Velocidade da luz (ou seja, 299.792.458 m/s)

Frequência de transmissão =433MHz

Portanto;

Como vimos, uma antena de 69,24 cm (arredondada para banda de 70 centímetros) é longa e impraticável. Assim, uma antena helicoidal de um quarto de onda de aproximadamente 6,8 polegadas ou 17,3 cm é idílica.

Conclusão

Resumidamente, a banda de radiofrequência (RF) de 433 MHz é um dispositivo de rádio econômico, com rede de baixo consumo de energia e capacidade sem fio.

Esperamos que agora você esteja um dia mais sábio em dispositivos de 433MHz. No entanto, se você ainda tiver dúvidas, entre em contato conosco.