Aumentando o alcance do módulo RF usando antena e aumentando a potência de transmissão (Parte 5/23)

Os módulos RF são amplamente utilizados pelos entusiastas da eletrônica. Eles também são usados ​​em um grande número de produtos eletrônicos de consumo. Esses módulos são utilizados para transmissão de dados sem fio e para implementação de sistemas de controle remoto. O módulo RF de 434 MHz é o módulo mais comumente usado disponível no mercado. Esses módulos são capazes de transmitir dados de 4 bits de uma só vez a uma taxa de dados de 1 Kbps a 10 Kbps. Aprenda sobre a transmissão de RF e a configuração básica dos módulos transmissores e receptores de RF.

A faixa operacional típica dos módulos RF de 434 MHz está entre 50 metros e 80 metros. O alcance operacional do módulo RF pode ser aumentado muito conectando antenas externas ao transmissor e receptor RF. Aprenda sobre o único efeito de conectar uma antena de tamanho padrão na faixa operacional do módulo RF.

O alcance do módulo RF pode ser aumentado ainda mais aumentando a potência de transmissão das antenas. Este projeto é uma demonstração do aumento do alcance operacional do módulo RF, aumentando a potência de transmissão após as antenas de tamanho padrão, conforme a teoria da antena, já estarem conectadas às seções do transmissor e do receptor.

Componentes necessários

Fig. 1: Diagrama de blocos do transmissor e receptor RF

Conexões de Circuito

As conexões do circuito são feitas conforme especificado nas folhas de dados do módulo RF e dos CIs codificadores e decodificadores. As antenas de 17,25 cm de altura são conectadas às seções do receptor e do transmissor, além da configuração básica. Tanto o codificador HT12E quanto o IC decodificador HT12D são conectados para ter o endereço 0x00. O pino 14 do IC do codificador é aterrado para permitir a transmissão ininterrupta do sinal. As chaves push-to-on são usadas nos pinos de dados do codificador IC para alterar os bits de dados na faixa de 0x1 a 0xF em cada leitura.

Na seção receptora, LEDs são conectados aos pinos de dados do IC decodificador para obter uma dica visual da mudança nos bits de dados transmitidos e recebidos. Os LEDs são conectados entre os pinos de dados e o terra com resistores pull-up de 1K ohm em série. Esta configuração de circuito permite que os LEDs acendam ao receber um bit HIGH enquanto desligam ao receber um bit LOW.

Fig. 2: Protótipo de Transmissor RF

As antenas de 17,25 cm de altura são conectadas ao pino 4 do transmissor RF na seção do transmissor e ao pino 8 do receptor RF na seção do receptor. A alimentação dos circuitos é fornecida por baterias de 9V. Na primeira e segunda fases do experimento, baterias individuais de 9V são usadas para alimentar os circuitos. Na terceira fase do experimento, duas baterias de 9V são conectadas em paralelo para fornecer energia a ambos os circuitos. Na quarta e última fase do experimento, duas baterias de 9V são conectadas em série para fornecer energia a ambos os circuitos.

As antenas são fios simples cortados em comprimentos de 17,25 cm, que é o quarto do comprimento de onda da onda portadora do módulo RF de 434 MHz.

Como funciona o circuito

O experimento é realizado em quatro fases. Primeiro, o alcance do módulo RF é testado sem antena. O módulo é levado para um local aberto onde a distância reta entre o transmissor e o receptor pode ser medida usando uma fita. A distância entre o transmissor e o receptor é mantida em 10 metros e o bit de dados é alterado para testar a recepção do sinal na seção do receptor. A distância é aumentada em 10 metros em cada teste subsequente e o teste é interrompido quando nenhuma alteração no bit de dados é refletida na seção receptora após uma certa distância. Na primeira fase, quando o módulo RF é usado sem antena, o alcance operacional do módulo RF é de 68 metros.

Na segunda fase, antenas de altura padrão, ou seja, 17,25 cm, são conectadas às seções do transmissor e do receptor e ambas as seções são alimentadas por baterias individuais de 9V. O alcance do módulo RF é novamente testado aumentando a distância entre o transmissor e o receptor em incrementos de 10 metros e posteriormente para uma leitura precisa em incrementos de 1 metro e, em seguida, alterando o bit de dados para teste em cada etapa. Na segunda fase, quando antenas externas são conectadas e a transmissão de energia é mantida constante em 9V, o alcance operacional estendido do módulo RF é de 150 metros.

Fig. 3: Protótipo de receptor RF

Na terceira fase, a alimentação dos circuitos transmissor e receptor é substituída por duas baterias de 9V conectadas em paralelo a cada seção. Na conexão paralela de baterias, a corrente fornecida ao circuito e às antenas aumenta, mas a tensão de alimentação cai pela metade, para 4,5V. Devido à redução na tensão de alimentação, a transmissão de energia para os circuitos e as antenas é reduzida e o alcance operacional do módulo RF também é reduzido. Na terceira fase, quando as baterias conectadas em paralelo fornecem energia às seções do transmissor e do receptor, o alcance operacional do módulo é de 100 metros.

Na quarta fase, as seções transmissor e receptor são alimentadas por duas baterias de 9V conectadas em série cada uma. A conexão em série das baterias mantém a mesma corrente fornecida aos circuitos e às antenas, mas dobra a tensão de alimentação para 18V. Devido ao aumento da tensão de alimentação, a transmissão de energia para as antenas aumenta e o alcance operacional do módulo RF também aumenta. Na quarta e última fase do experimento, quando baterias conectadas em série alimentam ambas as seções, o alcance operacional do módulo RF é aumentado para 300 metros.

O experimento mostra que a transmissão de energia para as antenas pode ser aumentada aumentando a tensão de alimentação. A faixa operacional do módulo RF é diretamente proporcional à transmissão de energia. Pode ser duplicado duplicando a tensão de alimentação.

Diagramas de circuito

Diagrama de Circuito-RF-Transmissor-Receptor-Antena de Alcance Aumentado-Maior-Potência de Transmissão