Especificações do projeto

Para deixar algumas coisas claras primeiro (uau, isso soa tão arrogante):

• Este é um projeto do Arduino
• Supõe-se que isso seja aplicável internacionalmente
• Eu tenho experiência com 433 módulos MHz
• Eu não tenho experiência com módulos de 2,4 GHz
• Realizei muitos projetos de Arduino (não sou iniciante completo), que incluem, entre outros,
  • Controle sem fio de 433 MHz
  • Controle da Web
  • Conectou um teclado a um Aurduino

Estou trabalhando em um projeto de automação residencial que pode entrar em produção menor. O projeto é sem fio e as conexões seriam gerenciadas da seguinte maneira:

• Você teria vários nós escravos e um nó mestre em casa.
• Todos esses nós estariam transmitindo e recebendo dados. POR EXEMPLO
  • Receber: comando para alternar o relé, ligar o AC etc.
  • Transmitir: dados do acoplador óptico para verificar se a luz está acesa, temperatura etc.

Bandas

Eu tenho 2 opções de banda:

• Banda de 2,4 GHz
• Banda de 433 MHz

2,4 GHz

Prós:

• Taxa de transferência de big data (não tão importante)
• Transceptores baratos com antenas disponíveis aqui

Contras:

• Pequeno alcance, resolvido tornando cada nó um repetidor. Ele rejeita o sinal, se não for o seu, mas anota o ID do pacote; se outro nó rejeitar o pacote, o nó não ficará preso em um loop infinito)
• Muita interferência

Questões:

• Algum regulamento governamental limita os ciclos de serviço para esta banda?
• Seria tão afetado com outras redes sem fio?
• Os outros sinais dificultariam a leitura (nunca trabalhei com essa banda antes)?
• A idéia do repetidor funcionaria?

433 MHz

Prós:

• Grande variedade
• Boa penetração na parede
• Pouca interferência

Contras:

• Transceptores caros realmente assustadores
• Se eu não usasse transceptores, mas 1 receptor e 1 transmissor (mais barato), precisaria de 2 antenas, e isso me custaria o mesmo que o transceptor de 2,4 GHz com antena

Questões:

• O 1 receptor + 1 transmissor interferiria mal um com o outro?
• Esta banda está lotada?
• Algum regulamento governamental limita os ciclos de serviço para esta banda?

Sugestões

Sinta-se à vontade para me dar sugestões!

Eu ficaria satisfeito se você responder a isso, eu tomei meu tempo para escrevê-lo da melhor maneira possível :)

Colocando isso em uma resposta apenas porque é mais fácil digitar aqui. Eu fiz um projeto de automação semelhante em casa, como você descreve, então vou compartilhar como me senti quando o projeto foi concluído. Fiz placas personalizadas com uma TI MSP430 a 900Mhz, basta apontar para apontar com uma MSP430 com ethernet como ponto de acesso. Eu gostaria de ter escolhido 433Mhz, espero que o alcance tenha sido melhor para mim.

Eu escolhi 900Mhz, como você, eu estava procurando por algo que não estava em 2.4Ghz que eu imaginei que estaria cheio de wifi e telefones sem fio. Como eu queria uma antena pequena, escolhi 900 entre 433. Usando minha pequena TI SA, havia outras fontes de 900 MHz na minha vizinhança, mas não estava lotada.

Definitivamente, existem restrições de energia e restrições de tempo de transmissão em todas essas bandas. A TI tem uma nota de aplicativo interessante sobre conformidade regulamentar nessas bandas ISM. O mais interessante a se notar é que, se você fizer um salto de frequência, poderá usar mais energia do que escolher um canal e ficar com ele. Isso é um pouco mais trabalhoso e, para mim, teve implicações na duração da bateria. Meus nós dormem e votam para procurar comandos do meu telefone. Se eu usasse salto, eles teriam que acordar e encontrar a frequência do PA primeiro, que queima mais energia.

Acho que se você olhar para algumas das soluções de microcontroladores, poderá encontrar transceptores 433Mhz bem baratos. Essa foi outra razão para 900.

Ah, para suas outras perguntas sobre interferência depende, certamente seria mais fácil projetar um sistema em que você sempre teve acesso ao seu canal e ninguém mais interferiu. Saber que você precisa lidar com interferências fará com que você lide com coisas como retransmissões, confirmações de que as mensagens foram enviadas, talvez verificação de erros como CRC e retenção de colisão.

Realmente não é uma coisa ruim, você vai acabar criando um produto mais robusto. Você não deseja enviar um sinal para o seu comutador ligar e nunca chegar lá. Melhor esperar interferência e tornar seu sistema robusto o suficiente para tentar novamente.

Os repetidores podem definitivamente funcionar, as pessoas os usam o tempo todo. Para mim, um repetidor deduz que estará sempre ativo, o que não é bom para um EP alimentado por bateria, mas existem outras estratégias de rede em malha que também podem funcionar. Eu começaria com apenas um ponto a ponto primeiro para começar, mas você sempre pode mergulhar.

Apenas meus 2 centavos, boa sorte com o projeto.

Algum regulamento governamental limita os ciclos de serviço para esta banda?

Sim, depende da modulação e da saída de energia, tanto a FCC quanto a ETSI têm limites de ciclo de trabalho na faixa de 2,4 GHz para sinais de banda estreita. A banda larga (500 KHz e superior) possui requisitos de PSD sob as regras da FCC.

Seria tão afetado com outras redes sem fio?

Depende dos níveis de congestionamento na sua área. todos os usuários das bandas ISM devem ser bons vizinhos, ou seja, para não causar muita interferência e serem tolerantes com os outros.

Os outros sinais dificultariam a leitura (nunca trabalhei com essa banda antes)?

Depende do seu transceptor. Alguns têm boa sensibilidade e seletividade em certos esquemas de modulação, outros não.

A idéia do repetidor funcionaria?

As redes de malha funcionam, mas a largura de banda dos dados é reduzida pela metade a cada salto. O Zigbee é um exemplo de rede em malha.

O 1 receptor + 1 transmissor interferiria mal um com o outro?

Não se você não fizer isso simultaneamente.

Esta banda está lotada?

433MHz na Europa tem ~ 1.7MHz como ISM, pode ser lotado em estacionamentos (FOBs de automóveis).

Algum regulamento governamental limita os ciclos de serviço para esta banda?

Sim, dependendo dos seus níveis de modulação e potência.

Eu tive problemas com esses pequenos módulos transmissores e receptores de 443MHz no passado. Acontece que o Wii-U usa essa frequência.

Eu sugeriria o uso dos módulos Wi-Fi ESP8266 se você não se importar com a baixa taxa de transferência. Comecei a usar um desses para um grande relógio de parede que estou construindo. Eles são muito baratos (<$ 4).

Se você estiver usando 2,4 GHz, lembre-se de que os dispositivos de microondas, Wi-Fi e Bluetooth usam essas frequências, o que pode causar interferência indesejada em uma casa.

Além disso, fazer com que seus pacotes de dados pulem pode ficar muito complicado. É preciso um trabalho muito cuidadoso para evitar colisões de pacotes no próximo salto e pacotes nucleares que nunca terminam.

Não há razão para um transceptor de 433 MHz ser caro, já que o Si4432 da Silicon Labs custa cerca de US $ 3. Newegg tem algo da China por cerca de US $ 14. (Mas não atestarei sua qualidade!)