433MHz:ワイヤレス無線帯域の包括的なガイド
ワイヤレス通信は、導電体のような伝達媒体を使用せずに、ある地点から別の地点への情報伝達を可能にします。無線技術の一例は、433MHz のようなさまざまな周波数の電波です。
433Mhz は低エネルギーのワイヤレス無線帯域です。 433 MHz 互換デバイスはどのように機能し、標準の Z-Wave や Zigbee よりもこのテクノロジを選択するのはなぜですか?
詳細を知るために固執してください。
433MHz とは?
433MHz は、互換性のある家庭用デバイスで信号を送信するために一般的に使用されるワイヤレス無線帯域です。
433MHz デバイス
さらに、1 つの 433 Mhz RF システムは、2 つのデバイス間で無線信号を送受信する受信機と送信機で構成されています。また、ワイヤレス ドアベル、ガレージ ドア、ホーム オートメーション、アクセス コントロールなどの革新的なアプリケーションにもメリットがあります。
433 MHz 接続を構成するものは何ですか?
433MHz 接続には、通信を可能にする 3 種類のデバイスがあり、それらは送信機、受信機、およびトランシーバーで構成されます。
433mhz RF送信機および受信機モジュール
ここでは、代表的な 433mhz RF 送信機および受信機モジュールを紹介します。
まず、帯域幅の制限にもかかわらず、433MHz の RF を介して情報を中継する送信機があります。
次に、コマンドをリッスンして受信するレシーバー モジュールがあります。
最後に、トランシーバーは信号を送受信する機能を提供するため、送信機および受信機として機能します。
433Mhz 送信機
433MHz RF 送信機と受信機のピン割り当て
ここで、トランシーバー モジュールとレシーバー モジュールのピン配置について説明します。
送信機
データピン – 最初のピンは、送信に必要なデジタル データを受け入れます。
VCC ピン – トランスミッタの電源ピンとして機能します。多くの場合、正の DC 電圧の範囲は 3.5V から 12V です。繰り返しますが、電源電圧は RF 出力に正比例することを思い出してください。電圧が高いほど範囲が広がります。
GND ピン – アースピンです。
アンテナピン – 外部アンテナに接続します。ピンの範囲を広げるには、17.3cm のはんだワイヤをはんだ付けすることをお勧めします。
レシーバー
VCC ピン – 受信機の電源です。送信機とは逆に、受信機には5Vが推奨されます。
データピン – 受信したデジタルデータの出力として機能します。 2 つの内部センター ピンが接続されているため、データ出力用に 1 つを選択できます。
GND – グランドピンとして機能します。
アンテナ – 無印ですが、外部アンテナとして動作します。無線モジュールの左下にある小さなコイルの隣にあります。同様に、拡張範囲には 17.3cm のはんだ付けワイヤーが必要です。
仕様と機能
送信機
- まず、オープン スペースで 90 メートルの伝送範囲と 10Kbps 未満の速度を備えています。
- その周波数誤差は、送信電力 25mW、電流出力 500mA ピークで最大 +150kHz です。
- 第三に、動作周波数は 433.92MHz で、変調モードは ASK (振幅シフト キーイング) です。
- その共振モードは (SAW) です。また、動作電流は最小 9mA、最大 40mA 未満です。
- また、1MHz の IF 周波数、300K の最大伝送速度、および 105Dbm の典型的な感度を備えています。
- 最後に、動作電圧範囲 (主電源電圧) は 3V から 12V です。
レシーバー
それらは次のとおりです。
- 感度が -100dBm (50Ω) を超え、帯域幅が 2MHz であること
- 第二に、動作周波数も 433.93MHz ですが、変調モードは ASK または OOK (フック キーイング) のいずれかです。
- 人気があり安価であるだけでなく、エンコードされた形式でデータ ピンに出力します。
- 使用可能なノードを使用してその頻度を変更できます。
- また、1MHz の IF 周波数と 105Dbm の典型的な感度を備えています。
- 最後に、動作電流は最大 ≤5.5mA で、動作電圧は 5.0VDC +0.5V です。
動作原理
送信機の仕事
送信機モジュールは 434MHz で機能し、ASK を使用します (周波数シフト キーイングよりも便利です)。
433MHz 送信モジュールが動作
- まず、MCU を介してシリアル入力を渡し、次に RF を使用して信号を送信します。
- その後、データ伝送のもう一方の端にある受信モジュールが、送信された信号を受信します。
- したがって、DATA に Low ロジックを適用すると、発振器が RF 波を生成するのを停止します。逆に、DATA ピンの論理が高いと、発振器は 433MHz の一定の RF 出力搬送波を生成できます。
レシーバーの仕事
433MHz 受信モジュールが動作
- 信号データ (周波数 433MHz) を受信してから、エンコードされた形式でデータ ピンに送信します。ただし、可変ノードを使用して、周波数を 315MHz から 433MHz に調整/変更できます。
- デコーダまたはマイクロコントローラは、後でデータ信号をデコードして表示します。
- 最後に、送信機からの確立された搬送波を増幅するいくつかのオペアンプと RF 同調回路があります。次に、増幅された信号は、デコードに進む前にフェーズ ロック ループに入ります。バックグラウンド ノイズの少ない出力ストリームが生成されるようになりました。
433.92 MHz の適用
- 政府のレーダー装置
- アマチュア サテライト
- エネルギー マシン ネットワーキング、
- DX、テレフォニー (SSB)、モールス (CW)、デジタル音声 (DV) メッセージングなどのアマチュア/アマチュア無線
- RFID デバイス、
- 家庭用センサー、ワイヤレス スイッチ、リモート コントロール ブラインドなどのリモート コントロール デバイス
(赤外線センサー)
- ワイヤレス機器、
- IoT (モノのインターネット)
433.92 MHz の長所と短所
利点
433MHz の利点のいくつかは次のとおりです。
消費電力が少ない
Zigbee や Z-wave などの他のホーム オートメーション規格と比較して、433MHz は比較的低消費電力です。そのため、ボタンやワイヤレス センサーなどのバッテリ駆動のデバイスに最適です。
長いワイヤレス範囲
第二に、リモコンの赤外線よりも優れている点は、無線技術であるため、壁に遮られないことです。たとえば、家の別の場所にいて電動ローラー ブラインドを操作している場合、無線信号を妨げるものは何もありません。
さらに、Wi-Fi (2.4/5.8GHz)、Zigbee (2.4GHz)、Z-wave (868-928MHz) に比べて周波数が低くなります。これは、433MHz のポイント ツー ポイント周波数範囲が重要な偉業であることを意味します。
費用対効果
メーカーは、これらのデバイスをスマート ホーム製品に簡単に実装できると考えています。
デメリット
購入前に考慮すべき短所は次のとおりです。
受信機/送信機が必要
残念ながら、433MHz は専用のアンテナがないため、PC や電話と直接通信できません。ただし、Z-Wave や Zigbee などのプレミアム標準と同様の機能を備えています。
メッシュ ネットワーキングがない
一般に、メッシュ ネットワーキングでは、デバイスが同様のテクノロジーの下で動作しているときに、他のネットワーク ノード向けの信号を中継できます。さらに、ノードを追加すると、ネットワークの信頼性が向上します。
残念ながら、433MHz のデバイスはメッシュ ネットワークを構築できません。この場合、Z-wave や Zigbee がその機能を備えているのでお勧めします。
そんなにかしこくない
433MHz テクノロジーは、一方向信号 (受信または送信) であるため、基本的/最小限です。したがって、シグナルコマンドを確認しないため、シグナルを選択して実行したと想定する必要があります。一部のデバイス、特にセンサーは、Z-Wave および Zigbee 標準よりも信頼性が低い場合があります。
さらに、433MHz モジュールの下にあるデバイスは、エネルギー消費やバッテリーの状態に関する情報を提供しません。そのため、アナログ ピンを使用してバッテリーの電圧レベルを確認する必要があります。
433 MHz セットアップ チュートリアル:RF 送信機と受信機を Arduino UNO に接続する
それでは、充電器対応の 433MHz を使用するプロジェクトに取り組んでみましょう。
必要なコンポーネント
- バッテリーホルダー、
- ジャンパー線、
- パワーバンク、
- 小さなブレッドボード
- 1.8 インチ カラー TFT、
- DHT22、
- 433MHz RF キット、
- 安価な Arduino UNO
送信機の図
コンポーネントと Arduino 間のピン接続は次のとおりです。
Arduino コード — 433MHz RF 送信機用
以下は、Arduino IDE インターフェイスを使用した受信機コードの概要です。
レシーバーの図
ピン接続は下のディスプレイにあります;
Arduino コード — 433MHz RF 受信機用
以下は、Arduino IDE インターフェイスを使用した受信機コードの概要です。
433MHz RF モジュールの範囲を改善するには?
受信機と送信機に使用されるアンテナは、2 つの RF モジュールで得られる範囲に大きく影響します。アンテナなしで 1m の距離で通信できます。
オープン スペース (屋外) では、優れたアンテナ設計で 50 m の距離で通信できます。ただし、屋内の信号範囲は少し弱くなります。
受信機と送信機用の適切なアンテナを構築するには、単芯ワイヤの単純な部分で十分なので、複雑にしないでください。また、直径はそれほど重要ではないため、アンテナの長さを維持します。効率的なアンテナの長さは、使用する波長とほぼ同じです。 1/4 波長アンテナの方が優れています。
周波数の波長の計算は次のように表されます;
空中での実用化;
伝送速度 =光の速度 (つまり、299,792,458 m/s)
送信周波数 =433MHz
したがって;
これまで見てきたように、69.24 cm (70 cm 帯に四捨五入) のアンテナは長く、実用的ではありません。したがって、約 6.8 インチまたは 17.3 cm の 1/4 波長ヘリカル アンテナは理想的です。
結論
簡単に言うと、無線周波数 (RF) 433 MHz 帯域は、費用対効果が高く、低エネルギーのネットワークとワイヤレス機能を備えた無線デバイスです。
433MHz のデバイスについて、1 日でも早く理解を深めていただければ幸いです。それでもご不明な点がございましたら、お問い合わせください。
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