terça-feira, 7 de março de 2017

Sobre módulos de RF de 433MHz

Módulos de 433MHz

Comprei estes módulos de RF de 433MHz no Aliexpress para montar novamente um projetinho que fiz em 2002 (ou foi em 2003?). Precisarei de apenas um par mas por segurança comprei dois, pois vai que um deles apresente problemas. Este post é um ajuntamento das informações inciais que levantei nos últimos dias e que talvez interesse a alguém.

1. Fotos dos módulos


O módulo de transmissão mede 2 x 2 cm e tem três pinos: VCC, GND e data. Na parte de cima tem duas bobinas e aquela "caneca" de metal. Aquilo é um filtro SAW (Surface Acoustic Wave) de 433MHz usado no oscilador, permitindo que o módulo não precise de ajuste de frequência. Note que os módulos vem com um pad na placa para soldar a antena. A alimentação é de 3V até 12V. Quanto maior a tensão de alimentação maior a potência de saída e, consequentemente, maior o alcance.
Módulos de 433MHz - Transmissor

O módulo de recepção mede 1.5 x 3 cm e tem quatro pinos: GND, VCC e dois para a saída de dados. A sintonia é feita naquela bobina no centro, selada com tinta vermelha. O módulo é alimentado por 5V. Também temos um pad para soldar uma antena, no canto inferior esquerdo:
Módulos de 433MHz - Receptor

2. Esquemas


Existem esquemas dos módulos em baixa resolução por aí. Mas como fui simular a parte do operacional no Tina-TI acabei completando com o receptor para postar aqui em formato maior:
Módulos de 433MHz - Esquema do receptor
O receptor é regenerativo, com T1 como amplificador de RF e T2 como oscilador. O primeiro amp-op do LM358 está ligado como amplificador com ganho de 221 (47dB). Já o segundo é um comparador com histerese para quadrar o sinal para a saída.

O esquema do transmissor é este aqui:
Módulos de 433MHz - Esquema do transmissor
Q1 é o oscilador de RF com frequência definida pelo filtro SAW X1. As bobinas tem 6,5 (L2) e 2,5 (L3) voltas. Os valores dos resistores e capacitores foram retirados dos esquemas que tem por aí na web e precisam ser confirmados. Q2 é usado para chavear a alimentação da parte de RF via R1. Assim o consumo com a entrada de dados em 0 é bem baixo.

3. Alcance teórico dos módulos


Então, dando uma olhado nos manuais (aqui, aqui e aqui) é dito que o alcance é de 20 a 200 metros dependendo da tensão de alimentação do transmissor. Embora a tensão de alimentação do transmissor influencie no alcance, a sensibilidade do receptor também conta muito. Olhando os manuais e alguns anúncios sempre é dito que a sensibilidade do receptor é de -105dB. Como essa medida é relativa era pra ter algo a mais além de só dB, como dBm ou dBuV que são as mais usadas para sensibilidade. Se fosse em dBuV e considerando uma impedância de entrada de 50 Ohms, daria -212dBm o que seria absurdo. Nenhum receptor tem essa sensibilidade.

Já em dBm achei o valor de -105dB muito bom para um receptor regenerativo. Muito bom demais para ser verdade. Para ver se minhas suspeitas de que este valor é inflado calculei o alcance de um par destes módulos no espaço livre com a equação de Friis:


Equação de Friis

Ignorando os valores dos ganhos das antenas (Gt e Gr), considerando a velocidade de propagação igual a c (eu sei, eu sei) e pegando a menor potência descrita nos manuais dos módulos de transmissão (10mW ou 10dBm), joguei no Wolfram Alpha e ele montou a equação:

E calculou o alcance r:
Eita! "Alguma coisa errada não está certa". 30km de alcance esses modulozinhos não conseguem nem aqui, nem na China. Voltando ao valor de sensibilidade do receptor, um receptor regenerativo tem sensibilidade por volta dos -60 a -70 dBm, chegando a, no máximo, -80 dBm em um ótimo caso. Acima disso só num heteródino. Recalculando para uma sensibilidade de -65dBm o alcance cai para 310 metros, muito mais próximo da realidade. Fica então a questão sobre de onde tiraram o valor de -105dB.

Para quem quiser brincar no Wolfram Alpha, segue a string para a equação acima: -105=10+20*log10((3e8/4.33e8)/(4*pi*r))

4. Teste inicial (08/03/2017):


Para verificar se os módulos estão funcionando montei o transmissor e o receptor no protoboard. Para o transmissor liguei um resistor de 1k para o terra e uma chave para o Vcc. Já no receptor coloquei um LED para o terra com um resistor limitador. Testei também com um transmissor de portão de garagem. Aproveitei e filmei um dos testes:


4. Próximos passos


Agora preciso testar os módulos pra ver se estão funcionando. Isso é fácil e talvez eu faça um vídeo. Depois vou fazer um teste de alcance. Não preciso de muito (uns 10 metros dentro de casa já tá bom) e deve dar certo. Por último vou montar o projetinho e, se tudo der certo, publicar os resultados aqui.

Um comentário:

  1. Já uso esses módulos a um bom tempo. Fiz uma estação meteorológica que na parte TX ficamos sensores e na parte RX fica um display e uma placa ethernet para envio a um servidor de dados iot. Uso também como transponder no carro anunciando minha placa do carro. Quando chego em casa a noite com farol do carro ligado , um receptor , dá própria estação meteorológica, idêntica o dado e acende as luzes de garagem.

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3. Não, eu não posso consertar os seus aparelhos!

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