Futebol de Robos F180 » Eletronica

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?

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?

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.

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.

Inclua aqui a fonte da informação.

Veja outros modelos de perda de percurso:

https://www.ripublication.com/irph/ijece/ijecev4n4__10.pdf

https://dspace.mit.edu/openaccess-disseminate/1721.1/73088

https://core.ac.uk/download/pdf/84396454.pdf

Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:

Inclua aqui a fonte da informação.

Algumas das antenas que vi:

https://www.aliexpress.com/item/2-4Ghz-2dbi-rubber-Zigbee-antenna-short-3cm-SMA-male-OMNI-2/32509030711.html?spm=2114.search0104.3.8.1f3d2adaLc9fPC&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_1_10065_10068_10547_319_10059_10884_317_10548_10887_10696_321_322_10084_453_10083_454_10103_10618_10307_537_536_10902,searchweb201603_61,ppcSwitch_0&algo_expid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c-1&algo_pvid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c

https://www.aliexpress.com/item/2-4GHz-2dBi-Wifi-Antenna-RP-SMA-Connector-Right-Angle-for-Wireless-Devices/32806303482.html?spm=2114.search0104.3.22.1f3d2adaLc9fPC&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_1_10065_10068_10547_319_10059_10884_317_10548_10887_10696_321_322_10084_453_10083_454_10103_10618_10307_537_536_10902,searchweb201603_61,ppcSwitch_0&algo_expid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c-3&algo_pvid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c

https://www.aliexpress.com/item/Wifi-Antenna-2-4G-2dbi-with-RP-SMA-connector-signal-booster-right-angle-Bluetooth-NEW-Wholesale/32397531949.html?spm=2114.search0104.3.64.1f3d2adaLc9fPC&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_1_10065_10068_10547_319_10059_10884_317_10548_10887_10696_321_322_10084_453_10083_454_10103_10618_10307_537_536_10902,searchweb201603_61,ppcSwitch_0&algo_expid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c-9&algo_pvid=c829817e-76cc-4d04-b080-205a1238c51c

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

https://dspace.mit.edu/openaccess-disseminate/1721.1/73088

https://core.ac.uk/download/pdf/84396454.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?

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.

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.

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1123028092-antena-setorial-15dbi-gtk-cabo-de-3-metros-divisor-sma-_JM?quantity=1

Para o proprio robo, além das antenas que eu coloquei antes, achei essa da digike:

https://www.digikey.com/product-detail/en/linx-technologies-inc/ANT-2.4-CW-RAH-SMA/ANT-2.4-CW-RAH-SMA-ND/1793607

que tem ganho maximo de 1.6dBi.

Procurei pelas palavras "sector antenna 2.4G sma". Algo a mais que devo acrescentar na busca?

Procure por antenas Wi-Fi.

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?

Sim. É isso mesmo.

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.

Ficou com vocês aquela minha antena setorial para wi-fi?

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

Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:

Ficou com vocês aquela minha antena setorial para wi-fi?

Ficou não.

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.

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.