Drahtlose Übertragung/Empfang über 30 m (100 Fuß), einschließlich Betonwand

Ich habe einen Abschluss in Elektrotechnik, aber wenig Erfahrung im Bau von drahtlosen Geräten. Ich muss ein Signal über eine Entfernung von etwa 100 Fuß übertragen, einschließlich einer Betonwand. Ich brauche etwas Kleines, das nur ein binäres "Ich bin EIN" -Signal sendet, wenn es eingeschaltet ist, und nichts, wenn es ausgeschaltet ist.

Es ist mir egal, wie groß der Empfänger ist, aber ich möchte, dass der Sender relativ klein ist. Der Sender würde wirklich nur ein "Einschalt"-Signal erhalten - es wird erwartet, dass er sendet, wenn er Strom hat - und dann aufhört zu senden, wenn der Strom ausfällt.

Normalerweise würde ich für diese Anwendung eine Art große Overkill-Lösung verwenden, nur um vertraute Standardkomponenten zu verwenden. Aber sehr wenig scheint es in dieses Betongehäuse zu schaffen (Mobilfunk/WiFi/GPS/usw.) Was könnte ich verwenden?

Wir entwickeln Elektronik. Dies ist sowohl eine Brainstorming-/Umfragefrage als auch eine Einkaufsfrage.
@Kortuk Ich würde argumentieren, dass Sie eine Bearbeitung hätten vorschlagen können, um es zu verbessern ... und das hätte meinen Tag ein bisschen besser statt ein bisschen schlechter gemacht. Aber ich habe es umgeschrieben. Glücklicher?
Aufgrund Ihrer Fragen dachte ich, Sie wären wahrscheinlich nur ein Software-Typ. Wenn ich dachte, Sie wüssten von Hardware, hätte ich vorgeschlagen, dass Sie für ein Design bearbeiten. Ehrlich gesagt, wenn Sie nur eine Lösung von der Stange wollen, ist dies einfach nicht der richtige Ort. Es tut mir leid, dass in Ihr Auto eingebrochen wurde. Das sieht so aus, als könnte es eine gute Frage sein. Mal sehen, ob Sie die qualitativ hochwertigen Antworten erhalten, die Sie wollen. In der Bearbeitungsnotiz würde ich wirklich selbst Änderungen vornehmen, aber normalerweise habe ich nur Zeit, Dinge spontan zu schließen und die Leute zu informieren.
Ich würde auch vorschlagen, den Titel zu bearbeiten - was sehr irreführend ist. Der Titel impliziert tatsächlich eine 100 Fuß dicke Betonwand, die sich von 100 Fuß Luftentfernung unterscheidet, einschließlich einer kleinen Betonwand.
Viel Beton wird mit einem Stahlgitter darin gegossen, um es zu verstärken. Dieses Netz dringt auch häufig in den Boden ein. Dies sollte gewissermaßen einen faradayschen Käfig erzeugen. Die Wellenlänge muss also kleiner sein als die Maschenweite, aber nicht so klein, dass der Beton selbst sie blockiert? (Es sei denn, Ihr Beton enthält keinen Stahl.)
@ Kortuk: Danke, dass du das wieder geöffnet hast. Meine erste Impulsreaktion (insbesondere angesichts meines Hintergrunds und meiner Gedanken, dass es sich um eine legitime Frage handelt) war definitiv, gegen Sie wegen einer weiteren wahrgenommenen Ungerechtigkeit zu meiner Zeit zu wüten. Aber besser Ruhe bewahren und höflich/taktisch vorgehen. Ich versuche, diese Lösung für ein Problem zu entwerfen, das die Polizei anscheinend ohne Hilfe nicht lösen kann ... lehrreiche Momente ... aber ich werde dieses Ding bauen, bevor ich das Fenster ersetzen lasse, also zumindest wenn es passiert wieder ich kann sagen "ich habe reagiert, ich habe was verändert..."
@HostileFork, keine Sorge, ich habe deine Not verstanden. Ich habe es während einer Nachtschicht bei der Arbeit geschlossen und hatte nur einen Moment Zeit, um den Kommentar einzugeben, bevor ich wegen eines Problems rennen musste.
Nachdem mein Auto gestohlen wurde, hatte ich ein altes (kaputtes Display) NOOK, das ich für die 3G-Kommunikation über das kostenlose Internet verwende, das B&N mir gibt, um von meinem Auto mit einem GPS-Empfänger nach Hause zu pingen, um Koordinaten zu erhalten.
@crasic Das ist ziemlich nützlich, wenn dein Auto gestohlen wird, hilft aber nicht viel bei Einbrüchen ...! Außerdem, wie halten Sie es aufgeladen, ohne entdeckt und genommen zu werden (oder versteckt zu werden und Ihre Autobatterie zu entleeren ...)
Ich nahm es aus dem Gehäuse und in ein kleines Gehäuse, versteckte es im Armaturenbrett mit einer kleinen MCU-Platine, die die Logik zwischen dem GPS-Empfänger und dem NOOK steuerte. Ein kleines Rinnsal bei 5 V < 500 mA wird Ihre Autobatterie nicht nennenswert entladen, es sei denn, Sie lassen sie monatelang draußen.

Antworten (2)

Mit dieser Art von „Ich bin an“-Signalen muss man vorsichtig sein.

Viele Vorschriften für nicht lizenzierte Funkfrequenzen (wie das ISM-Band usw.) schreiben einen maximalen Arbeitszyklus für die Übertragung vor, was bedeutet, dass Sie nur für einen bestimmten Prozentsatz der Zeit aktiv senden dürfen. Dies verhindert das Blockieren einer bestimmten Frequenz und ermöglicht eine bessere TDM von Signalen.

Zum Beispiel für das ISM-Sortiment (Industrial, Scientific, Medical):

Abhängig vom Subband ist die Sendeleistung auf 10 dBm … 27 dBm begrenzt. Die zulässige Zeitzuweisung (Duty Cycle) variiert auch mit dem Teilband. So werden Interferenzen mit anderen 868-MHz-Geräten reduziert und somit eine bessere Übertragungsqualität erreicht.

-ISM 433/868

Für welche Lösung Sie sich auch entscheiden, Sie müssen also eine Art periodisch gepulstes Leuchtfeuer erstellen, das in vordefinierten Zeiträumen ein kurzes Burst-Signal sendet, anstatt nur ein konstantes „Ein“-Signal.

Dies sollte auch bedeuten, dass Sie zwischen den Impulsen Strom sparen können, da Sie den Sender ausschalten können (viele TX-Chips haben einen „Sleep“- oder „Shutdown“-Modus), wenn er nicht aktiv verwendet wird.

Wie in einigen Kommentaren erwähnt wurde, befindet sich höchstwahrscheinlich eine Reihe von Bewehrungsstäben im Beton, die einen „Faradayschen Käfig“ bilden. Dies verhindert, dass eine große Anzahl von Signalen durchdringt, wenn sie auf die Stäbe treffen und dann von ihnen geerdet werden. Sie müssen also eine Frequenz auswählen, deren Wellenlänge kleiner ist als der Abstand zwischen den Balken. Außerdem kann Beton das Signal bei bestimmten Frequenzen absorbieren.

Soweit ich weiß, ist dies hauptsächlich auf den Wassergehalt im Beton zurückzuführen. Wasser enthält Wasserstoff. Wasserstoff schwingt bei 2,4 GHz. Viele Übertragungen (z. B. WLAN) erfolgen bei 2,4 GHz, sodass der Wasserstoff im Wasser im Beton die Übertragung absorbiert. *

Das ISM-868-MHz-Band hat also eine Wellenlänge von etwa 0,35 m - dies wird wahrscheinlich viel zu groß sein, um zwischen die Balken zu passen (ich bin mir nicht sicher, was die Vorschriften zum Balkenabstand angeben). ISM 915 bringt es auf 0,33 m - immer noch zu groß. Die 2,4 GHz sind 0,125 m - viel realistischer, kommen aber möglicherweise nicht durch den Beton. Sie würden also irgendwo im mittleren bis hohen 1-GHz-Bereich suchen. Mir persönlich ist kein lizenzfreier Frequenzbereich in diesem Bereich bekannt. Sie müssen sich bei den HF-Lizenzierungsmitarbeitern in Ihrer Nähe erkundigen (FCC, OfCom usw.).

* (Dies ist nur meine eigene Vermutung - bitte korrigieren Sie mich, da ich selbst gerne die Wahrheit wissen würde)

Vielen Dank für die ausführliche Antwort! Gibt es eine gute Möglichkeit, dieses Zeug zu testen? Während ich einen alten rostigen Cornell EE-Abschluss habe, ist die einzige "Ausrüstung", die ich habe, ein Radio-Shack-Multimeter ... Ich habe nicht einmal mehr meine FRS-Radios. Ich weiß, dass ich in der Garage überhaupt kein UKW-Radio empfangen kann, also frage ich mich, was der beste Proof-of-Concept wäre.
(Außerdem habe ich noch nicht einmal daran gedacht, die Wohnungsbewohner dazu zu bewegen, mich Kabel verlegen zu lassen. Ich kann es nicht ohne ihre Erlaubnis tun, aber da meine Motivation, dies zu fragen, auf einem chronischen Sicherheitsproblem basiert, könnten sie es mir ermöglichen es zu tun ... und das würde das, was ich tue, komplett umgehen. Diese Erlaubnis ist vielleicht nicht so einfach zu bekommen, aber auch nicht unmöglich ...)
Ich habe noch nie gehört, dass 2,4 GHz nicht durch Beton geht. Ich glaube, 60 GHz ist eine Harmonische von Wasser, aber nicht 2,4. Je niedriger die Frequenz, desto weniger Verluste werden Sie haben, während Sie immer noch über der Wellenlänge bleiben, die erforderlich ist, um durch die Wand zu gelangen.
@Kellenjb 2,4 GHz hat etwas mit Wasserstoff zu tun - sie verwenden es so oft, weil es eine "ruhige" Zone im Hintergrundrauschen ist.
Wasser hat viele Schwingungsmoden, wie die in Ihrer Mikrowelle ausgenutzten, die nicht mit der tatsächlichen atomaren Übergangsfrequenz zusammenhängen, das 2,4-GHz-Band wird im Grunde nur verwendet, weil es gemäß den ISM-Vorschriften nicht lizenziert ist. Der einzige Übergang in Wasserstoff in der Nähe dieser Frequenz liegt tatsächlich bei 1,4 GHz, was der 21-cm-"Wasserstofflinie" oder dem hyperfeinen Übergang im Grundzustand entspricht, was Ihre Kommunikation nicht beeinträchtigt, da es kein besonders starker Übergang ist. Alle anderen Übergänge sind deutlich höherfrequent (erster angeregter Zustand liegt im ultravioletten Bereich)

Das größte Problem, das untersucht werden muss, ist die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR). WiFi ist ziemlich gut optimiert, wenn Sie also keine Daten in diesen Bereich bekommen können, werden Sie wahrscheinlich mit den meisten Frequenzbändern zu kämpfen haben. Es gibt jedoch ein paar Dinge, die Sie tun können, um Ihr SNR zu verbessern.

Eine Methode zur Verbesserung des SNR besteht darin, eine Richtantenne an Ihrem Empfangsende zu platzieren. Durch die Verwendung einer Richtantenne sollte das resultierende Rauschen geringer sein, da Sie keine Geräusche aus anderen Richtungen aufnehmen.

Sie sollten auch überlegen, wo Sie den Sender im Auto platzieren, da der Winkel, in dem das Signal durch die Wand geht, einen großen Unterschied machen kann. Eine 6 Zoll dicke Wand kann sich in eine viel breitere Wand verwandeln, je nachdem, in welchem ​​​​Winkel Sie sie angehen.

Und eine letzte Sache, über die man nachdenken sollte, ich kenne nicht alle Vorschriften, aber ich glaube, dass einige Frequenzbänder eine durchschnittliche Leistung sowie eine Spitzenleistung haben, die mit ihren Grenzen verbunden sind. In Ihrer Situation wäre es am besten, mit der Spitzenleistung zu senden und die Übertragungsdauer an die durchschnittlichen Leistungsanforderungen anzupassen.

Wenn alles andere fehlschlägt, müssen Sie möglicherweise ein Gerät in der Mitte platzieren, um eine erneute Übertragung durchzuführen.

Drahtlose Übertragung/Empfang über 30 m (100 Fuß), einschließlich Betonwand
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