Atividade #1004
openProjeto de enlace para comunicação de volta
Description
Levantar pré-requisitos e seleção de componentes para melhora do projeto de comunicação.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Vi no seguinte site (http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialrdig/pagina_2.asp) que a fórmula para a perda no espaço livre é:
Perda no espaço livre (L) = 32,5 + 20 log d + 20 log f
Onde d é a distância em km e f a frequência em MHz. Para uma distancia de 20m e f = 2.5GHz temos que a perda é da ordem de 67dB.
A sensibilidade do nrf24l01p que compramos é -96dB e ele em si tem uma amplificação de sinal de 20dBm. Com a antena omni do robô de 2dBi resta definir a antena do Tx.
Colocando na fórmula:
sensibilidade < amplificador_tx + antena_tx + antena_rx - perda
-96 < 20 + antena_Tx + 2 (no máximo) - 67; Temos então uma boa folga para o ganho da antena do Tx.
Há algum efeito que estou desconsiderando? Qual próximo passo?
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Ótimo. É um bom começo.
Perda no espaço livre é bastante conservador neste caso. Temos que usar um modelo para ambientes urbanos. Verifique algum dessa natureza. Há várias pesquisas para cálculo de perda Wi-Fi que pode considerar.
De onde veio a informação do ganho da antena do robô?
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Ótimo. É um bom começo.
Perda no espaço livre é bastante conservador neste caso. Temos que usar um modelo para ambientes urbanos. Verifique algum dessa natureza. Há várias pesquisas para cálculo de perda Wi-Fi que pode considerar.De onde veio a informação do ganho da antena do robô?
A informação de ganho da antena veio no link do vendedor. Não achei o gráfico de perda de potência pelo espaço - só dizia que era omni e que a faixa de operação era 2.4G.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Achei esta referência aqui sobre perda de sinal wifi em ambientes fechados, mas é um pouco confusa, parece ter sido retirada de um livro maior (as referencias estão faltando e algumas explicações sobre as siglas).
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/9193/9193_6.PDF
Mas o que se pode adiantar é que:
L_total = L_0 (o que eu calculei) + 10nlog(d) + X_sigma.
Esse X_sigma eu entendi como se fosse a propriedade do espaço, no caso, seria ambiente fechado mas sem obstrução direta, somente objetos/pessoas no local.
Ele dá pra esse caso que P_1 = S + 10*n_1*log(d) e que S para 2.4G é 40dB. Pelo que entendi, o 10*n_1*log(d) seria da faixa de 20. Mas como ele usou termos diferentes não entendi bem sobre o que ele estava se referindo.
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Inclua aqui a fonte da informação.
Veja outros modelos de perda de percurso:
https://www.ripublication.com/irph/ijece/ijecev4n4__10.pdf
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Inclua aqui a fonte da informação.
Algumas das antenas que vi:
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Inclua aqui a fonte da informação.
Veja outros modelos de perda de percurso:
https://www.ripublication.com/irph/ijece/ijecev4n4__10.pdf
Dos três artigos, o do MIT é o que trata da faixa de frequência que estamos lidando. Ele soma um fator adicional à perda de espaço livre que é da forma:
L_total = L_0 + 10 alfa log(r)+C;
esse alfa varia de 2 a 4 (pelo que foi tratado no texto) e o r é a distancia entre TX e RX em metros. C é uma constante adicional que deve ser estimada. Como nosso r é da ordem de 20 metros, temos que o termo do meio fica entre os valores 26 e 52. Ele menciona ainda que para uma rua de cambridge seria da ordem de alfa = 2 e C = 30dB.
Colocando esses valores nas nossas contas anteriores, temos que:
-96 < 20 + antena_Tx + 2 (no máximo) - 67 - 39 (media entre 26 e 52) - 15 (perda constante de 15 dB)
Isso dá que o ganho da antena Tx + antena Rx tenha que ser maior que 5. Isso já acontece na situação máxima, com a antena do rx maior que 10 e a antena do rx igual a 2.
Há algum efeito que devo considerar ainda ou passo pra escolha da antena?
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Com isso viu que é possível um enlace com 20dBm de potência de transmissão e antena de transmissão com ganho > 3dBi.
Escolher antena setorial, maximizando o ganho para permitir maior margem de enlace.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Não consegui encontrar uma antena setorial com o ganho que o sr falou e um baixo custo.
Procurei na digikey, mouser, mercado livre e aliexpress e a unica setorial que achei "barata" era 180 reais.
Para o proprio robo, além das antenas que eu coloquei antes, achei essa da digike:
que tem ganho maximo de 1.6dBi.
Procurei pelas palavras "sector antenna 2.4G sma". Algo a mais que devo acrescentar na busca?
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Procure por antenas Wi-Fi.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Procure por antenas Wi-Fi.
Só encontro antenas wifi omni (até 30 reais) ou setoriais por mais de 150 reais. É essa faixa de preço mesmo?
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Então prossigo como? Compramos essas de mais de 100 reais? Essas omnis tem ganho >10dBi, que vimos que supre nossa necessidade. Mesmo que percamos metade da potencia pro vazio.
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Ficou com vocês aquela minha antena setorial para wi-fi?
Updated by Luiz Renault Leite Rodrigues about 6 years ago
Essa que você postou tem 40 graus de abertura horizontal. Atende?
http://greatek.com.br/novo/wp-content/uploads/2017/10/catalogo_ANTD-2415.pdf
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Ficou com vocês aquela minha antena setorial para wi-fi?
Ficou não.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:
Essa que você postou tem 40 graus de abertura horizontal. Atende?
http://greatek.com.br/novo/wp-content/uploads/2017/10/catalogo_ANTD-2415.pdf
O ideal seria entre 90 e 180 graus de abertura, já que nao controlamos onde vai ficar o pc da intel.
Updated by Onias Castelo Branco about 6 years ago
Li o datasheet do nrf24l01p sobre como funciona a comunicação dele. Algumas coisas que julguei importante:
A taxa de transmissão pode ser 250kbps, 1Mbps ou 2Mbps. Ele diz que usando uma taxa baixa a recepção do sinal é melhor que uma taxa mais alta, porém a taxa alta consome menos corrente e probabilidade reduzida de de colisão no ar. A taxa é definida pelo bit RF_DF do registrador RF_SETUP.
Pelo que entendi quando escrevemos isso: uint8_t RF_DR_HIGH:1; e uint8_t RF_DR_LOW:1; estamos colocando 1 como valor do bit. Então enviamos pacotes a uma taxa de 2Mbps.
Controlamos também a potência que mandamos o sinal pelo registrador RF_SETUP nos bits de RF_PWR. Podemos mandar 0db, -6db, -12 e -18. Queremos mandar 0 então o registrador tem que ser ter 11 nesses bits.
Pela lógica anterior, escrevemos uint8_t RF_PWR:2; então setamos o valor para queda de 0dB.
O tamanho do pacote que usamos para enviar dados é de 32bytes.
Para habilitar o ACK, é necessário resetar a flag NO_ACK e setar o registrador EN_AA. Tópico 7.5 fala com mais detalhes.