Comunicazione RF - Protocollo e applicazione

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RF si riferisce alle frequenze che rientrano nello spettro elettromagnetico associato alla propagazione delle onde radio. La corrente RF crea campi elettromagnetici quando applicata a un'antenna che propaga il segnale applicato attraverso lo spazio. Le comunicazioni basate su onde elettromagnetiche sono state utilizzate per molti decenni soprattutto per le comunicazioni vocali wireless e le comunicazioni di dati. La frequenza del segnale RF è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda del campo. La velocità di oscillazione delle frequenze radio è compresa tra circa 30 kHz e 300 GHz.

Le onde RF che sono state modulate per contenere informazioni sono chiamate segnali RF. Questi segnali RF hanno alcuni comportamenti che possono essere previsti e rilevati e possono interfacciarsi con altri segnali. Le antenne devono essere utilizzate per ricevere i segnali radio. Queste antenne raccoglieranno più segnali radio alla volta. Utilizzando sintonizzatori radio è possibile rilevare frequenze particolari. Sono disponibili alcune bande gratuite che vengono utilizzate per le applicazioni di controllo remoto. Queste sono anche chiamate bande ISM (industriale, scientifica e medica). La banda di frequenza più interessante è 434 MHz.




I dati del carico utile devono essere modulati sulla portante RF. Due semplici tecniche di modulazione Amplitude shift Keying (ASK) e Frequency shift keying (FSK) sono popolari per questo. Per motivi di consumo energetico, ASK è principalmente implementato come keying ON-OFF (OOK). La sfida è trovare un progetto o un concetto di antenna che rappresenti un perfetto compromesso tra costo e prestazioni. Una chiara progettazione RF è necessaria per soddisfare le normative.

Collegamenti bidirezionali per telecomando RF:

È possibile utilizzare telecomandi di fascia alta sulla base di collegamenti RF bidirezionali. Oltre al collegamento per il telecomando al dispositivo controllato, esiste un collegamento aggiuntivo a ritroso dal dispositivo al controller. Questo collegamento all'indietro può essere utilizzato per garantire la robustezza del collegamento remoto utilizzando i protocolli di handshake e fornendo feedback all'utente. I collegamenti RF bidirezionali sono implementati utilizzando IC ricetrasmettitori RF che includono un ricevitore RF e un trasmettitore RF che condividono un singolo PLL e una singola antenna.



Protocolli per la comunicazione RF:

controllo

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Per una maggiore robustezza del collegamento RF, i valori CRC (Cyclic Redundancy Check) vengono spesso generati e trasmessi come parte del frame. Il ricevitore può identificare chiaramente eventuali errori di bit ricalcolando i valori CRC del frame di dati ricevuto e confrontati con quello generato prima della trasmissione. Il livello di carica della batteria del trasmettitore può essere segnalato con un campo dati completo a 4 o 8 bit che rappresenta la tensione della batteria misurata. I sistemi consentono la comunicazione unidirezionale tra due nodi, ovvero trasmissione e ricezione.

I moduli RF sono stati utilizzati insieme a un set di encoder e decoder IC a quattro canali. HT-12E e HT-12D o HT-640 e HT-648 sono rispettivamente gli encoder e decoder più comunemente usati nella comunicazione RF. Il codificatore viene utilizzato per codificare i dati di trasmissione mentre la ricezione viene decodificata dal decodificatore. Il codificatore verrà utilizzato per trasmettere i dati in modo seriale invece di inviare in parallelo. Questi segnali vengono trasmessi in serie tramite RF al punto di ricezione. Il decodificatore viene utilizzato per decodificare i dati seriali sul ricevitore e converte come dati paralleli.


Applicazioni della comunicazione RF

Comunicazione RF utilizzata principalmente per dati wireless, applicazioni di trasferimento vocale e applicazioni di automazione domestica, applicazioni di controllo remoto e applicazioni orientate al settore.

Ad esempio, nelle applicazioni di automazione domestica possiamo utilizzare interruttori controllati da RF invece degli interruttori convenzionali. A tale scopo, un telecomando RF può essere utilizzato per controllare luci e altri dispositivi senza spostarsi in altri luoghi. Questa applicazione è utile soprattutto per le persone con handicap fisici. Nelle applicazioni industriali per il controllo di robot e veicoli è possibile utilizzare la comunicazione RF. I veicoli robotici sono generalmente utilizzati in operazioni rischiose che non possono essere eseguite dall'uomo. Per questo, è necessaria un'unità di trasmissione per controllare il movimento dei veicoli robot.

Unità di trasmissione RF per controllare il veicolo robot

Unità di trasmissione RF per controllare il veicolo robot

Unità veicolo robot controllata dall

Unità veicolo robot controllata da un'unità di trasmissione RF

Per molti motivi la trasmissione tramite RF è migliore di IR (infrarossi). In primo luogo, il segnale tramite RF può percorrere distanze maggiori rendendolo adatto per applicazioni a lungo raggio. L'IR funziona principalmente in modalità linea di vista, ma i segnali RF possono viaggiare anche quando c'è un'ostruzione tra trasmettitore e ricevitore. La trasmissione RF ha un'elevata affidabilità rispetto alle comunicazioni remote a infrarossi. Le comunicazioni RF utilizzano una frequenza specifica, ma IR non utilizzerà un intervallo specifico e saranno influenzate da altre sorgenti di emissione IR.

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