433MHz:무선 라디오 대역에 대한 포괄적인 가이드

무선 통신은 전기 도체와 같은 전송 매체를 사용하지 않고 한 지점에서 다른 지점으로 정보를 전송할 수 있습니다. 무선 기술의 예로는 433MHz와 같이 다양한 주파수를 가진 전파가 있습니다.

433Mhz는 저에너지 무선 라디오 대역입니다. 433MHz 호환 장치는 어떻게 작동하며 표준 Z-Wave 및 Zigbee보다 이 기술을 선택하는 이유는 무엇입니까?

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433MHz란 무엇입니까?

433MHz는 신호를 보내기 위해 호환되는 가정용 장치에서 일반적으로 사용되는 무선 라디오 대역입니다.

433MHz 기기

또한 하나의 433Mhz RF 시스템은 두 장치 간에 무선 신호를 송수신하는 수신기와 송신기로 구성됩니다. 또한 무선 초인종, 차고 문, 홈 자동화, 액세스 제어 등과 같은 혁신적인 애플리케이션에도 유용합니다. 

433MHz 연결을 구성하는 요소는 무엇입니까?

433MHz 연결에는 통신을 가능하게 하는 3가지 유형의 장치가 있으며 송신기, 수신기 및 송수신기로 구성됩니다.

433mhz RF 송신기 및 수신기 모듈 

여기서는 대표적인 433mhz RF 송수신기 모듈을 소개합니다.

첫째, 제한된 대역폭 제한에도 불구하고 433MHz의 RF를 통해 정보를 중계하는 송신기가 있습니다.

그런 다음 명령을 수신하고 수신하는 수신기 모듈이 있습니다.

마지막으로, 트랜시버는 신호를 보내고 받는 기능을 제공하므로 송신기와 수신기 역할을 합니다.

433Mhz 송신기

433MHz RF 송신기 및 수신기 핀 할당

이제 트랜시버 및 수신기 모듈의 핀 구성에 대해 설명하겠습니다.

송신기

데이터 핀 – 첫 번째 핀은 전송에 필요한 디지털 데이터를 수신합니다.

VCC 핀 – 송신기의 전원 공급 핀 역할을 합니다. 종종 양의 DC 전압 범위는 3.5V ~ 12V입니다. 다시 말하지만, 공급 전압은 더 높은 전압이 더 넓은 범위를 초래한다는 점에서 RF 출력에 정비례한다는 점을 기억하십시오.

GND 핀 – 접지 핀입니다.

안테나 핀 – 외부 안테나에 연결합니다. 핀의 범위를 늘리려면 17.3cm의 솔더 와이어를 솔더링하는 것이 좋습니다.

수신자

VCC 핀 – 수신기의 전원입니다. 송신기와 달리 수신기는 5V를 권장합니다.

데이터 핀 – 수신된 디지털 데이터의 출력으로 기능합니다. 2개의 내부 센터 핀이 함께 연결되어 있으므로 데이터 출력용으로 하나를 선택할 수 있습니다.

GND – 접지 핀 역할을 합니다.

안테나 – 표시가 없어도 외부 안테나로 작동합니다. 라디오 모듈의 왼쪽 하단에 있는 작은 코일 옆에 있습니다. 마찬가지로 범위를 늘리려면 17.3cm 납땜 와이어가 필요합니다.

사양 및 기능

송신기

여기에는 다음이 포함됩니다.

• 첫째, 개방된 공간에서 90m의 전송 범위와 10Kbps 미만의 속도를 가지고 있습니다.
• 그러면, 그 주파수 오차는 최대 +150kHz이며, 전송 전력은 25mW이고 전류 출력은 피크가 500mA입니다.
• 셋째, 작동 주파수는 433.92MHz이고 변조 모드는 ASK(Amplitude Shift Keying)입니다.
• 공진 모드는 (SAW)입니다. 또한 작동 전류는 최소 9mA에서 최대 40mA 미만입니다.
• 또한 IF 주파수는 1MHz, 최대 전송 속도는 300K, 일반 감도는 105Dbm입니다.
• 마지막으로 작동 전압 범위(주 전압)는 3V에서 12V입니다.

수신자

다음과 같습니다.

• 감도가 -100dBm(50Ω)을 초과하고 대역폭이 2MHz입니다.
• 둘째, 작동 주파수도 433.93MHz이지만 변조 모드는 ASK 또는 OOK(Of Hook Keying)일 수 있습니다.
• 인기 있고 저렴할 뿐만 아니라 인코딩된 형식으로 데이터 핀에 출력을 제공합니다.
• 사용 가능한 노드를 사용하여 빈도를 변경할 수 있습니다.
• 또한 IF 주파수는 1MHz이고 일반적인 감도는 105Dbm입니다.
• 마지막으로 작동 전류는 최대 ≤5.5mA이고 작동 전압은 5.0VDC +0.5V입니다.

작동 원리

송신기 작업

송신기 모듈은 434MHz에서 작동하며 ASK를 사용합니다(Frequency shift keying보다 더 편리함).

433MHz 송신기 모듈 작동

• 먼저 MCU를 통해 직렬 입력을 전달한 다음 RF를 사용하여 신호를 전송합니다.
• 다음으로 데이터 전송의 다른 쪽 끝에 있는 수신기 모듈은 전송된 신호를 수신합니다.
• 따라서 DATA에 낮은 논리를 적용하면 발진기가 RF파를 생성하지 못하게 됩니다. 반대로 DATA 핀의 높은 로직은 발진기가 433MHz의 일정한 RF 출력 반송파를 생성할 수 있도록 합니다.

수신기 작업

433MHz 수신기 모듈 작동

• 신호 데이터(433MHz 주파수)를 수신하여 인코딩된 형태로 데이터 핀에 전송합니다. 그러나 가변 노드를 사용하여 주파수를 315MHz에서 433MHz로 조정/변경할 수 있습니다.
• 디코더 또는 마이크로컨트롤러는 나중에 데이터 신호를 디코딩하고 봅니다.
• 마지막으로 송신기에서 설정된 반송파를 증폭하는 일부 Op-Amp 및 RF 조정 회로가 있습니다. 다음으로 증폭된 신호는 디코딩을 진행하기 전에 위상 잠금 루프에 들어갑니다. 이제 배경 잡음이 적은 출력 스트림을 생성합니다.

433.92MHz 적용

• 정부 레이더 장치,
• 아마추어 위성,
• 에너지 기계 네트워킹,
• DX, 전화(SSB), 모스(CW), 디지털 음성(DV) 메시징과 같은 아마추어/햄 라디오
• RFID 기기,
• 가정용 센서, 무선 스위치, 원격 제어 블라인드와 같은 원격 제어 장치

(적외선 센서)

• 무선 기기 및
• 사물 인터넷(IoT)

433.92MHz의 장점과 단점

장점

433MHz의 장점 중 일부는 다음과 같습니다.

저전력 소모

Zigbee나 Z-wave와 같은 다른 홈 오토메이션 표준에 비해 433MHz는 상대적으로 낮은 전력을 사용합니다. 따라서 버튼이나 무선 센서와 같은 배터리로 작동되는 장치에 이상적입니다.

긴 무선 범위

둘째, 리모컨의 적외선에 비해 이점은 무선 기술이기 때문에 벽으로 차단할 수 없다는 것입니다. 예를 들어 집의 다른 부분에 있지만 전동 롤러 블라인드를 제어하는 ​​경우 무선 신호를 방해하는 것은 없습니다.

또한 Wi-Fi(2.4/5.8GHz), Zigbee(2.4GHz), Z-wave(868~928MHz)에 비해 주파수가 낮습니다. 이는 433MHz의 점대점 주파수 범위가 상당한 위업임을 의미합니다.

비용 효율성

제조업체는 이러한 장치를 스마트 홈 제품에 쉽게 구현할 수 있다는 사실을 알게 되었으며, 이는 제품이 쉽고 빠르게 판매되는 이유를 설명합니다.

단점

구매하기 전에 고려해야 할 단점은 다음과 같습니다.

수신기/송신기 필요

불행히도 433MHz는 전용 안테나가 없기 때문에 PC나 휴대폰과 직접 통신할 수 없습니다. 그러나 Z-Wave 및 Zigbee와 같은 프리미엄 표준과 유사한 기능을 가지고 있습니다.

메시 네트워킹 부족

일반적으로 메시 네트워킹을 사용하면 유사한 기술에서 작업할 때 장치가 다른 네트워크 노드를 위한 신호를 릴레이할 수 있습니다. 또한 노드를 더 추가하면 네트워크의 안정성이 향상됩니다.

안타깝게도 433MHz 장치는 메시 네트워크를 구성할 수 없습니다. 이 경우 기능이 있는 Z-wave나 Zigbee를 추천합니다.

너무 똑똑하지 않아

433MHz 기술은 단방향 신호(수신 또는 발신)를 가지므로 기본/최소 기술입니다. 결과적으로 신호 명령을 확인하지 않기 때문에 신호를 선택하고 실행했다고 가정해야 합니다. 일부 장치, 특히 센서는 Z-Wave 및 Zigbee 표준보다 덜 신뢰할 수 있습니다.

또한 433MHz 모듈 아래의 장치는 에너지 소비 또는 배터리 상태에 대한 정보를 제공하지 않습니다. 따라서 아날로그 핀을 사용하여 배터리 전압 레벨을 확인해야 합니다.

433MHz 설정 튜토리얼:RF 송신기와 수신기를 Arduino UNO에 연결

이제 충전기 호환 433MHz를 사용하여 프로젝트를 진행해 보겠습니다.

필수 구성요소

• 배터리 홀더,
• 점퍼 와이어,
• 파워 뱅크,
• 작은 브레드보드,
• 1.8인치 컬러 TFT,
• DHT22,
• 433MHz RF 키트 및
• 저렴한 Arduino UNO

송신기 도표

구성 요소와 Arduino 간의 핀 연결은 다음과 같습니다.

Arduino 코드 — 433MHz RF 송신기용

아래는 Arduino IDE 인터페이스를 사용하는 수신기 코드를 요약한 것입니다.

수신기 다이어그램

핀 연결은 아래 디스플레이에 있습니다.

Arduino 코드 — 433MHz RF 수신기용

아래는 Arduino IDE 인터페이스를 사용하는 수신기 코드를 요약한 것입니다.

433MHz RF 모듈의 범위를 개선하는 방법은 무엇입니까?

수신기와 송신기에 사용되는 안테나는 두 개의 RF 모듈로 얻은 범위에 큰 영향을 미칩니다. 안테나 없이 1m 거리에서 통신할 수 있습니다.

탁 트인 공간(옥외)에서도 우수한 안테나 설계로 50m 이상 통신이 가능합니다. 그러나 실내 신호 범위는 약간 약합니다.

단일 코어 와이어의 간단한 조각으로 수신기와 송신기에 적합한 안테나를 구축하기에 충분하므로 복잡하게 만들지 마십시오. 또한 안테나의 직경은 그리 크지 않으므로 안테나의 길이를 유지하십시오. 효율적인 안테나는 사용하는 파장과 길이가 비슷합니다. 1/4 파장 안테나가 더 좋습니다.

주파수의 파장을 계산하는 것은 다음과 같이 표시됩니다.

공중에서 실제 적용;

전송 속도 =빛의 속도(즉, 299,792,458m/s)

전송 주파수 =433MHz

그러므로;

우리가 보았듯이 69.24cm(70cm 대역으로 반올림) 안테나는 길고 비실용적입니다. 따라서 약 6.8인치 또는 17.3cm의 1/4 파장 헬리컬 안테나는 목가적입니다.

결론

간단히 말해서, 무선 주파수(RF) 433MHz 대역은 비용 효율적이고 저에너지 네트워킹을 갖고 있으며 무선 기능을 갖춘 무선 장치입니다.

이제 433MHz 장치에 대해 더 현명해지기를 바랍니다. 그러나 여전히 질문이 있는 경우 당사에 문의할 수 있습니다.