Optimizar su mando a distancia

Este documento explica cómo optimizar el alcance de su mando a distancia. En Tyro Remotes nos gustaría informarles sobre las influencias negativas en las ondas de radio y ofrecerles alguna sugerencia para sacar el máximo provecho de su configuración.

  1. Factores de determinan el alcance de mi dispositivo
  2. Alteraciones en las ondas de radio
  3. ¿Cómo optimizar el alcance?
  4. ¿433 MHz o 868 MHz o 2,4 GigaHercio? ¿Banda estrecha o banda ancha?
  5. Pruebas y verificación

Es bueno saber:

  • 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.

1. ¿Qué determina el alcance de mi dispositivo?

En particular, factores com 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.

Imagen 1: La señal pierde la mayor parte de su fuerza en los primeros metros

Cuatro factores determinantes para el alcance.

Hay 4 factores internos, sin tener en cuenta los reflejos, que son determinantes para el alcance de los sistemas de comunicación de radiofrecuencia (RF):

  1. La potencia de transmisión
  2. La sensibilidad del receptor
  3. La ganancia de la antena
  4. 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.

Radioenlace

Los cuatro factores mencionados se resumen como radioenlace. El radioenlace suma la potencia de transmisión y la ganancia de la antena y le resta la sensibilidad y el debilitamiento.

Radioenlace = + potencia transmitida
– sensibilidad de recepción
+ ganancia de la antena
– debilitamiento de la señal de radio
Radioenlace = + potencia transmitida
– sensibilidad de recepción
+ ganancia de la antena
– debilitamiento de la señal de radio

Si la potencia del transmisor -/- la sensibilidad del receptor es mayor que el debilitamiento de la señal, significa que un radioenlace positivo y con ello la comunicación RF es posible.

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 pasa 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.

Imagen 2: 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). Dependiendo de las fuentes de interferencia en su área, la elección de la frecuencia y/o modulación correcta también puede afectar el alcance de su sistema de RF. Puede encontrar más información en 4. 433 MHz o 868 MHz? ¿Banda estrecha o banda ancha?.

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 el 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.

Imagen 3: Un ejemplo de reflexión de una señal de RF. De esta manera la señal llega a lugares que no son visibles.

Funciona fuera de alcance

Nuestros sistemas Safe están equipados con una función de fuera de alcance. El receptor se apaga si ya no recibe una señal continua del transmisor, por lo que el alcance de estos sistemas en la práctica es en general menor que los sistemas sin esta función.

2. 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
Imagen 4: 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.

senales-de-radio-de-sombra
Imagen 5: Los obstáculos como paredes reflejan y absorben la señal de RF.

3. ¿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
Imagen 6: Si la conexión visual no es posible, asegúrese de que la señal llegue por el camino más corto a través del obstáculo
Imagen 6: 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.

Ejemplo: Muchos usuarios colocan el receptor con antena vertical en lo alto de una sala industrial, preferiblemente directamente encima de la máquina a operar. El razonamiento es el siguiente: siempre hay una conexión visual con el transmisor. Sin embargo, no tendrá un efecto positivo. Si dibuja la señal como una rosquilla alrededor de la antena del transmisor y el receptor, verá que no hay buena señal en general. El transmisor no puede alcanzar el receptor en el suelo donde normalmente caminamos y trabaja.Por lo tanto, nuestro consejo es colocar el receptor a una altura de 2 metros o colocar la antena horizontalmente.

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Imagen 7: Colocar demasiado alto o demasiado 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

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.

En su forma más sencilla, una antena es un cable conductor delgado. La antena se apoya en el fenómeno de que las ondas electromagnéticas en los conductores generan una corriente alterna (recepción) y viceversa, que la corriente alterna genera ondas electromagnéticas (transmisión).

La longitud de la antena depende del rango de frecuencia deseado. Con la frecuencia de 433 MHz esto es 16.5 centímetros (desde la base) y con la frecuencia de 868 MHz esto es 8.2 centímetros (desde la base) o 13.5 cm (SMA). En principio, no hay diferencias entre una antena de transmisión y recepción. La longitud de la antena no determina el alcance del mando.

Un buen funcionamiento de la antena sin interferencias es esencial para el alcance de la señal de radio. Problemas como la corrosión del cable o conector, la rotura del cable o la colocación inadecuada de la antena tienen un efecto negativo inmediato en el alcance.

Instalación de la antena en armarios de distribución.

Si quiere montar el receptor en un armario de distribución, le recomendamos sacar la antena fuera con la ayuda de un cable de extensión de antena con conector de acoplamiento. Un armario de distribución, generalmente de metal, funciona como una jaula de Faraday que no permite atravesar la señal. Sin embargo, un cable de extensión también tiene una cierta amortiguación. Por eso la regla siempre es: lo mas largo como sea necesario, pero lo más corto posible.

Instalación de la antena en una superficie de acero.

Al aplicar una placa de base o superficie de acero debajo de la antena, mejoramos el rendimiento de la antena. Se ha demostrado que una antena monopolo vertical montado en una placa de base actúa como una superficie para reflejar las ondas de radio. Para un funcionamiento correcto, la placa de base (superficie conductora) debe medir al menos un cuarto de longitud de onda (calculado a partir de la base de la antena).

4. ¿433 MHz, 868 MHz o 2,4 GigaHercios? ¿Banda estrecha o banda ancha?

433 MHz versus 868 MHz

tipos de dispositivos diferentes en la banda de frecuencia de 433 MHz, ésta frecuencia es más susceptible a las interferencias que la banda de frecuencia de 868 MHz.

En cuanto a la transmisión de señales, las señales con longitudes de onda más largas, generalmente recorren una distancia mayor y tienen una mejor permeabilidad que las señales con longitudes de onda más cortas. Cuanto más alta la frecuencia, mas cortas son las longitudes de onda. 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.

Banda estrecha vs banda ancha

En la radiocomunicación, la banda se denomina como el rango de frecuencias (ancho de banda) utilizado en el canal relevante. Dependiendo del tamaño de la banda (en términos de kHz, MHz o Ghz) y algunas otras características, se puede clasificar como banda estrecha y banda ancha.

Comunicación de banda ancha

La comunicación de banda ancha utiliza, como su nombre indica, una parte más ancha del espectro. Esto tiene algunas ventajas y desventajas. Con la comunicación de banda ancha se consigue un ancho de banda mayor y, por lo tanto, una comunicación más rápida. Esta comunicación permite filtrar fuentes de ruido estrechas en el espectro. Es más difícil enviar y detectar señales de banda ancha, ya que se requiere una relación señal / ruido alta. La energía de la señal se distribuye por todo lo ancho del espectro por lo que la señal se debilita a medida que se ensancha (partiendo de un cierto nivel de potencia).

Comunicación de banda estrecha

La comunicación de banda estrecha utiliza un ancho de banda estrecho. Estas señales se suelen utilizar en una forma de comunicación más lenta, principalmente para la transmisión de voz y datos lentos. Las señales de banda estrecha generalmente tienen un rango de recepción mucho mayor porque que se pueden utilizar filtros más estrechos y, por lo tanto, neutralizar el ruido no deseado de banda ancha. La energía emitida también se enfoca en una parte más pequeña del espectro. Para una buena conexión a una distancia mayor o en un entorno desfavorable (entorno con muchos metales), se utiliza la tecnología de banda estrecha.

2,4 GHz

El mundo está lleno de equipos controlados a distancia que funcionan a 2,4 GHz. Eso parece útil, porque l2.4 GHz se aplica en cualquier parte del mundo. Además, es el único ancho de banda radiográfico libre que se puede utilizar en todos los países del mundo. Sin embargo, hay una desventaja importante en esta frecuencia: el alcance es limitado y es casi imposible alcanzar distancias más largas.

Este ancho de banda es muy popular y se utiliza para muchas aplicaciones (en su mayoría no profesionales), como el modelado de embarcaciones, automóviles y aviones y para drones y routers WiFi.

Tyro Remotes no aplica este ancho de banda porque no puede garantizar la estabilidad y el alance no en condiciones normales

LBT y AFA

Varios sistemas de banda estrecha utilizan la tecnología LBT / AFA («Listen Before Talk» / «Adaptive Frequency Agility»). Con estas técnicas, primero se comprueba si el canal está libre. Si este es el caso, la conexión se establece en este canal. Si este no es el caso, “salta” al siguiente canal.

5. Pruebas y verificación

Todos nuestros sistemas han sido confeccionados para tener un alcance óptimo en condiciones normales. Como hemos visto, existen varios factores externas que pueden afectar el alcance tanto positiva como negativamente. Por lo tanto, en situaciones donde hay reflejos, amortiguación o fuentes externas de interferencia, primero recomendamos verificar si el alcance en estos casos es suficiente para su aplicación.