Para hablar de sensores inalámbricos en alarmas y seguridad electrónica, de sus ventajas y desventajas es necesario revisar algunos conceptos básicos de su funcionamiento. A partir de allí podemos definir qué aspectos debemos tener en cuenta en la elección de estos.
Índice del contenido de este post
Las antenas de los sensores inalámbricos:
La frecuencia de trabajo más común es de 433MHz, debido a que es una banda de libre uso.
La antena tiene una gran influencia sobre todo en el módulo receptor.
Puntos clave en las antenas:
- El máximo alcance indicado siempre se basa en una medición con conexión visual y sin interferencias. El alcance no puede garantizarse porque siempre está sujeto a diversos factores ambientales.
- Las ilustraciones son solo una indicación y no son una representación exacta de la realidad.
¿Qué determina el alcance de mi dispositivo?
En particular, factores como el aislamiento, los reflejos y el sombreado pueden limitar el alcance. Ciertos elementos presentes entre el transmisor y el receptor influyen de forma impredecible en el alcance. El alcance es óptimo cuando existe una conexión visual entre el transmisor y el receptor, sin embargo, no se puede asegurar al 100% que la señal llegará.
Las ondas de radio tan solo tienen una fuerza limitada que disminuye tras una corta distancia. Se afirma que la disminución de la fuerza de las ondas de radio es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
La señal pierde la mayor parte de su fuerza en los primeros metros
Cuatro factores determinantes para el alcance de los sensores inalámbricos.
Hay 4 factores internos, sin tener en cuenta los reflejos, que son determinantes para el alcance de los sistemas de comunicación de radiofrecuencia (RF):
- La potencia de transmisión
- La sensibilidad del receptor
- La ganancia de la antena
- Debilitamiento de la señal de radio
La potencia de transmisión del transmisor y la sensibilidad de recepción son dos factores que determinan el alcance. El receptor necesita una señal de nivel mínimo para volver a separar la señal de origen de la señal que se va a recibir (demodular). Para lograr esto es de gran ventaja disponer de una potencia de transmisión alta.
Evite la amortiguación
El tipo de material determina cómo se ven afectadas las ondas de radio. La amortiguación puede variar enormemente según el material. Una caja de plástico o armario de distribución apenas absorbe señales. La antena incluso se puede montar dentro del armario. Por otro lado, el hormigón armado de 20 centímetros de espesor no permite pasar ninguna señal de RF.
El obstáculo más difícil para las señales de radio es el metal. El metal refleja las señales y no deja pasar nada. Por lo tanto, recomendamos que el receptor, o al menos la antena, se monte fuera de la caja cuando se utiliza un armario de distribución de metal.
La amortiguación de diferentes materiales, basada en el espesor por material.
Las fuentes de interferencia no siempre son visibles (por ejemplo, humedad o campos eléctricos).
Atención a los reflejos
Además de la amortiguación, los reflejos también son un punto de atención. Los reflejos también pueden contribuir positivamente. Casi nunca ocurre que una señal llegue directamente al receptor sin que refleje en algún lado; ni siquiera cuando existe una «conexión visual» sin obstáculos.
La señal de una antena transmisora se difunde como una rosquilla. Se refleja a través del suelo y llega a la antena receptora. La señal también se refleja entre los edificios a través de las fachadas. Si hay un edificio o una pared de acero entre el transmisor y el receptor, la señal utilizará estos reflejos. Aunque no existe una conexión visual, la señal puede llegar al receptor a través de reflejos en las estructuras circundantes. Tenga en cuenta que las señales primero se amortiguan antes de reflejarse.
Un ejemplo de reflexión de una señal de RF. De esta manera la señal llega a lugares que no son visibles.
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Alteraciones en las ondas de radio
La intensidad con la que se altera la señal depende de varias variables ambientales. Hay una gran cantidad de fuentes de interferencia que afectan negativamente el alcance de los sistemas de RF.
Las fuentes de interferencia más comunes son:
- Paredes
- Árboles
- Colinas
- Fachadas
- Humedad
- Lluvia/nieve
- Campos eléctricos (por ejemplo, transformadores, motores, postes de luz)
- Otros sistemas de RF
Los árboles absorben parte de la intensidad de la señal, lo que reduce el alcance en los bosques.
En el camino del transmisor al receptor, las ondas de radio experimentan diferentes alteraciones. La señal puede:
- Debilitarse
- Disolverse
- Cambiar de dirección
- Aumentar en fuerza
Debilitamiento
A diferencia de por ejemplo la luz, si es posible que las ondas de radio penetren en material sólido. Las fuentes de interferencia mencionadas debilitan o absorben una señal, pero en la mayoría de los casos no se disuelve por completo. La cantidad de energía perdida depende en gran medida de la naturaleza y la densidad del material.
Disolución
Una señal de radio puede disolverse si las señales no han podido llegar al receptor porque la distancia es demasiado grande. Las señales también pueden disolverse cuando sean absorbidas o como resultado de la composición del aire exterior.
Cambiar de dirección
Las ondas de radio también pueden cambiar de dirección o reflejarse. La reflexión ocurre con todos los productos que contienen metales como espejos, marcos de puertas de metal, armarios metálicos y acero de construcción. Vidrio aislante o aislamiento láminas de metal incorporadas también refleja las ondas de radio.
El material reflectante causa un «punto muerto» con solo unas pocas ondas de radio muy pequeñas o sin ondas de radio. Esto también se conoce como sombreado de ondas de radio. Por lo tanto, la fuerza de la señal puede debilitarse o reflejarse completamente.
La superficie del agua reacciona casi igual que el metal. Por lo tanto, es muy recomendable probar el alcance sobre el agua, desde barcos o hangares, de antemano.
Es bueno saber:
El enchapado de acero casi siempre tiene una mala influencia en el alcance. Si la antena receptora se monta cerca de láminas de acero, el alcance puede incluso minimizarse. Además, cuando se monta en un contenedor o jaula de metal, puede pasar que, a contrario a las especificaciones, los sistemas no puedan funcionar simultáneamente. Esto se debe a que los reflejos causan interferencias. En este entorno (extremo) para las señales de RF, no es posible trabajar lado a lado simultáneamente. Realizar las pruebas congruentes antes del montaje final en dicho entorno no solo es recomendable, sino que es realmente necesario.
Aumentar en fuerza
Si dos señales (de la misma fuente o de dos fuentes diferentes) se unen, podrían amplificarse entre sí. Sin embargo, las señales también pueden debilitarse entre sí.
Los obstáculos como paredes reflejan y absorben la señal de RF.
¿Cómo optimizar el alcance?
Además de elegir el transmisor adecuado, la ubicación del receptor y la antena son de gran importancia para el alcance. Por lo tanto, tenga en cuenta los siguientes puntos con el fin de optimizar el alcance del sistema:
- Al trabajar con múltiples receptores, colóquelos al menos a 50 cm de distancia entre ellos.
- Nunca coloque el receptor o la antena directamente contra un objeto metálico, sino que al menos a 50 cm de distancia
- Monte el receptor o la antena a máximo de 3 a 4 metros por encima del nivel de trabajo; cuanto más arriba o más abajo del nivel de trabajo, el alcance reducirá.
- Coloque el receptor al menos a 50 cm de distancia de motores u otros equipos que puedan generar un campo de fuerza.
- Nunca coloque el receptor con antena en un armario de distribución, cabina o cubierta similar (de metal)
- ¿Necesita colocar el receptor en un lugar desfavorable? En la mayoría de los casos la antena se puede montar en una ubicación diferente usando un cable de extensión de antena
- Si es posible, procure que haya una conexión visual con el receptor durante su uso. Si esto no es posible, asegúrese de que la señal llegue por el camino más corto a través del obstáculo (ver figura 6).
- Para aplicaciones donde se trabaja en una misma altura, como por ejemplo cabrestantes o control de ejes, es mejor montar el receptor con antena verticalmente
- Para aplicaciones con grandes diferencias de altura, como la tecnología de elevación, puede ser mejor montar el receptor con antena horizontalmente
Si la conexión visual no es posible, asegúrese de que la señal llegue por el camino más corto a través del obstáculo
Posicionamiento del transmisor y receptor
Posición del transmisor: en general, el transmisor debe colocarse verticalmente para lograr el mayor alcance posible. Esto también depende de la posición de la antena del transmisor en la cubierta.
Posición receptor antena: siempre colóquela verticalmente a menos que el receptor esté muy por encima de usted, en cuyo caso puede ser mejor colocar la antena horizontalmente.
Colocar demasiado alto o bajo tiene una influencia negativa en el alcance. La señal va alrededor de la antena en un ángulo limitado y precisamente no donde apunta la parte superior de la antena.
Dispositivos en la misma frecuencia
Compruebe que ningún dispositivo inalámbrico esté funcionando a la misma frecuencia cerca del receptor, esto puede tener un efecto negativo en el funcionamiento y el alcance des sistema.
Fuentes de interferencias extremas
Debido a que las señales de radio se alteran por campos electromagnéticos, le recomendamos proteger los transmisores y receptores o ponerlos a distancia. Piense en variadores de frecuencia, transformadores, postes de luz y electrodomésticos como por ejemplo un microondas.
Antena de sensores inalámbricos
Hay dos tipos de antena básicos:
- la antena receptora que recibe energía RF y la convierte en corriente alterna
- la antena transmisora que recibe una corriente alterna y la convierte en un campo RF.
Un buen funcionamiento de la antena sin interferencias es esencial para el alcance de la señal de radio
433 MHz versus 868 MHz
Técnicamente, una frecuencia 433 MHz puede cubrir una distancia mayor que 868 MHz. Sin embargo, tanto 433 MHz y 868 MHz pueden tener el mismo rendimiento de transmisión de radiofrecuencia (RF), ya que existen muchos otros factores que determinan este rendimiento.
En principio, en «campo abierto” no hay diferencia en alcance entre la banda de frecuencia de 433 MHz y la de 868 MHz. Sin embargo, a la banda de frecuencia de 433 MHz le afectan menos los objetos reflectantes y esta banda tiene una mejor permeabilidad.