Comment optimiser la portée de votre télécommande ?

Ce document explique comment optimiser la portée de votre télécommande. Tyro Remotes se fait un plaisir d’expliquer ce qui peut affecter négativement les ondes radio et vous fournit quelques suggestions pour tirer le meilleur de votre configuration.

1. Qu’est-ce qui détermine la portée de mon système de commande ?
2. Qu’est-ce qui influence les ondes radio ?
3. Comment optimiser la portée ?
4. 433 MHz ou 868 MHz ? Bande étroite ou bande large ?
5. Tests et vérification

Bon à savoir :

• La portée maximale mentionnée est toujours une indication basée sur une mesure en champ libre et sans interférence. La portée maximale ne peut pas être garantie, car elle est toujours soumise à divers facteurs environnementaux.
• Les illustrations ont été ajoutées à titre indicatif et ne donnent pas une représentation exacte de la réalité.

1. Quelle est l’influence de la fréquence et de la bande passante ?

Le blindage, l’effet de réflexion et l’ombre sont les principales causes pouvant réduire la portée. Les objets qui se trouvent entre l’émetteur et le récepteur, en particulier métaux, béton armé, objets absorbants comme les arbres, l’eau ou la neige, ont un effet imprévisible sur la portée. En général, la portée est optimale quand le champ de vision entre l’émetteur et le récepteur est libre.

Les ondes radio ont une intensité limitée, qui diminue après une courte distance. Comme indiqué ici : la diminution de l’énergie des ondes radio est inversement proportionnelle au carré de la distance.

4 facteurs déterminants la portée

Si on ne prend pas en considération les phénomènes d’absorption et de réflexion, il y a 4 facteurs qui déterminent la portée des systèmes de communication en radiofréquences (RF) :

1. La puissance d’émission de l’émetteur
2. La sensibilité du récepteur
3. L’effet amplificateur de l’antenne
4. L’affaiblissement du signal radio

La puissance d’émission de l’émetteur et la sensibilité de réception du récepteur sont des facteurs importants. Le récepteur nécessite un signal de niveau minimum pour à nouveau isoler (démoduler) le signal source du signal à recevoir. Pour y parvenir, une puissance d’émission élevée est bien entendu avantageuse.

La Marge de liaison

Les quatre facteurs ci-dessus résume la marge de liaison. La marge de liaison ajoute la puissance d’émission et l’amplification de l’antenne et soustrait la sensibilité de réception et l’affaiblissement.

Marge de liaison =	+ Upuissance émise
	– Sensibilité du récepteur
	+ Amplification par les antennes
	– Affaiblissement du signal radio

Marge de liaison =	+ Upuissance émise
	– Sensibilité du récepteur
	+ Amplification par les antennes
	– Affaiblissement du signal radio

Si la puissance de l’émetteur – / – la sensibilité du récepteur est supérieure à l’affaiblissement du signal, cela signifie une marge de liaison positive, donc une communication RF est possible.

Éviter l’affaiblissement

Le type de matériau détermine la manière dont les ondes radio sont affectées. L’affaiblissement peut varier considérablement selon le matériau. Un boîtier en plastique ou un boîtier de commande n’absorbe pratiquement aucun signal. L’antenne peut même être montée à l’intérieur de l’armoire. En revanche, un mur en béton armé de 20 centimètres d’épaisseur ne transmet aucun signal RF.

L’obstacle le plus difficile pour les signaux radio est le métal. Le métal réfléchit les signaux et ne laisse rien passer. Nous recommandons donc que le récepteur (ou au moins l’antenne) soit monté à l’extérieur de l’armoire lors de l’utilisation d’un coffret métallique.

Les sources d’interférence ne sont pas toujours visibles (par exemple, l’humidité ou les champs électriques). Selon les sources d’interférences présentes dans votre région, le choix de la fréquence et / ou de la modulation appropriée peut également avoir un effet sur la portée de votre système RF. Vous trouverez plus d’informations à ce sujet dans 4. 433 MHz ou 868 MHz ? Bande étroite ou large bande?

Tenez compte des effets de réflexion

En plus de l’affaiblissement, la réflexion est également un point d’attention. Les réflexions peuvent apporter une contribution négative et positive. Il est rare qu’un signal passe directement de l’émetteur au récepteur, sans qu’il y est un effet de réflexion quelque part. Cela même lorsque le champ est visuellement libre et sans obstacles.

HLe signal d’une antenne d’émission se propage comme un donut. Il est réfléchi par le sol et arrive à l’antenne de réception. Le signal se reflète également à travers les façades entre les bâtiments. S’il y a un bâtiment ou un mur d’acier entre l’émetteur et le récepteur, le signal utilisera ces réflexions. Il peut atteindre le récepteur sans réflexion grâce à des réflexions sur les structures environnantes. Gardez à l’esprit que les signaux sont d’abord affaiblis avant d’être réfléchis.

Fonction hors de portée

Nos systèmes SAFE sont équipés d’une fonction de sécurité hors de portée. Le récepteur s’éteint lorsqu’il ne reçoit plus le signal continu de l’émetteur. Dans la pratique cela signifie que ces systèmes ont souvent moins de portée que les systèmes sans cette fonction.

2. Qu’est-ce qui a de l’influence sur les ondes radio ?

La force avec laquelle le signal est affecté dépend de diverses variables environnementales. Il existe un grand nombre de sources d’interférences qui affectent négativement la portée des systèmes RF.

Les sources d’interférence les plus courantes sont :

• Murs
• Arbres
• Collines
• Clôtures
• Humidité
• Pluie / neige
• Champs électriques (par exemple transformateurs, moteurs, poteaux lumineux)
• Autres systèmes RF

Entre l’émetteur et le récepteur, les ondes radio peuvent être confrontées à diverses influences. Un signal radio peut :

• S’affaiblir
• Se dissourdre
• Changer de direction
• Augmentater sa force

Affaiblissement

Contrairement à la lumière, par exemple, les ondes radio peuvent pénétrer dans un matériau solide. Les sources d’interférences mentionnées atténuent ou absorbent un signal, mais dans la plupart des cas, il ne se dissout pas complètement. La quantité d’énergie perdue dépend fortement de la nature et de la densité du matériau.

Dissolution

Un signal radio peut se dissoudre si les signaux n’ont pas pu atteindre le récepteur car la distance est trop grande. Les signaux peuvent également se dissoudre lorsqu’ils sont absorbés ou en raison de la composition de l’air extérieur.

Changement de direction

Les ondes radio peuvent également changer de direction ou se refléter. La réflexion se produit avec tous les produits qui contiennent des métaux tels que les miroirs, les cadres de portes métalliques, les armoires métalliques et l’acier de construction. Le verre isolant ou l’isolant incorporant des feuilles métalliques réfléchit également les ondes radio.

Le matériau réfléchissant provoque un «point mort» avec seulement quelques très petites ondes radio ou sans ondes radio. Ceci est également connu comme l’ombre des ondes radio. La puissance du signal peut donc être fortement affaiblie ou entièrement réfléchie.

La surface de l’eau réagit presque de la même manière que le métal. Il est donc fortement conseillé de tester au préalable la portée au-dessus de l’eau, des navires ou des écluses.

Bon à savoir :

• La présence d’acier a presque toujours une mauvaise influence sur la portée. Si l’antenne réceptrice est montée à proximité de tôles d’acier, la portée peut même être minimisée. Il est également possible, lorsque les systèmes sont montés dans un conteneur ou une cage métallique, que, contrairement aux spécifications, ils ne puissent pas fonctionner simultanément. En effet, les réflexions provoquent des interférences. Dans cet environnement extrême pour les signaux RF, il n’est pas possible de travailler côte à côte simultanément. Des tests en temps opportun avant l’assemblage final sont non seulement recommandés dans un tel environnement, mais vraiment nécessaires.

Augmentation de la force

Si deux signaux (provenant de la même source ou de deux sources différentes) se rejoignent, peuvent s’amplifier. Cependant, les signaux peuvent également s’affaiblir.

3. Comment optimiser la portée ?

En plus du choix de la télécommande et de la prévention des sources d’interférences, l’emplacement du récepteur et de l’antenne est très important pour la portée. Par conséquent, gardez à l’esprit les points suivants pour optimiser la portée de votre système :

• Dans le cas de plusieurs récepteurs, placez les à au moins 50 cm les uns des autres.
• Ne mettez jamais le récepteur ou l’antenne directement sur ou en face d’un objet métallique, gardez au moins 50 cm de distance.
• Montez le récepteur et l’antenne jusqu’à maximum 3 à 4 mètres au dessus du niveau de travail; en dessous ou au dessus du niveau de travail réduirait la portée.
• Placez le récepteur à au moins 50 cm des moteurs ou autres appareils générant un champ de force.
• Ne placez jamais le récepteur et l’antenne dans une armoire ou cabine métalliques ou autres endroits similaires.
• Si vous devez montez le récepteur dans un endroit défavorable, utilisez une rallonge d’antenne pour déplacer facilement l’antenne dans un endroit plus favorable.
• Assurez-vous qu’il y a une ligne de vue vers le récepteur lors de l’utilisation. Si cela n’est pas possible, assurez-vous que le signal franchisse le chemin le plus court à travers l’obstacle (voir figure 6). .
• Pour les applications où le travail est à la même hauteur, comme les treuils ou la direction d’essieu, le mieux est de monter le récepteur avec l’antenne en position verticale.
• Dans les applications avec de grandes différences de hauteur, comme dans la technologie de levage, il est parfois préférable de monter le récepteur avec l’antenne en position horizontale.

Positionnement de l’émetteur et du récepteur

Position de l’émetteur : En général, l’émetteur portatif se positionne de manière verticale, afin d’optenir la plus grande portée possible. Ceci dépend aussi de la position de l’antenne de l’émetteur dans le boîtier.

Position de l’antenne de réception : Placez la toujours en position verticale à moins que le récepteur se trouve bien au dessus de vous, dans ce cas il est préférable de la placer à l’horizontale.

Exemple: De nombreux utilisateurs placent le récepteur avec une antenne verticale tout en haut dans l’arête d’un bâtiment industriel, de préférence directement au-dessus de la machine à utiliser. Le raisonnement est le suivant : il y a toujours une connexion visuelle avec l’émetteur portatif. Cependant, cela n’aura pas d’effet positif. Si vous dessinez le signal autour de l’émetteur et de l’antenne de réception comme un beignet, vous verrez que la portée n’est pas bonne partout. L’émetteur ne peut pas atteindre le récepteur au sol là où vous marchez et travaillez normalement. Le conseil est donc de placer le récepteur à une hauteur de 2 mètres ou de placer l’antenne horizontalement.

Appareils fonctionnant sur la même fréquence

Vérifiez qu’il n’y est pas de dispositifs sans fil à proximité du récepteur qui utilisent la même fréquence. Cela risquerait d’affecter les performances du système et d’avoir un effet négatif sur la portée.

Sources d’interférences extrêmes

Les champs électromagnétiques affectent les signaux radio, nous vous conseillons de protéger les émetteurs et les récepteurs et de les placer à distance. Pensez aux convertisseurs de fréquence, aux onduleurs, transformateurs, poteaux électriques et appareils ménagers comme un four micro-ondes.

Antenne

Il existe deux types d’antennes de base:

• L’antenne de réception qui reçoit l’énergie radio et la convertit en courant alternatif
• L’antenne de diffusion qui est alimentée par un courant alternatif et qui le transforme en champ de fréquence radio

Dans sa forme la plus simple, une antenne est un mince fil conducteur. L’antenne utilise le phénomène selon lequel les ondes électromagnétiques dans les conducteurs génèrent un courant alternatif (lors de la réception) et vice versa que le courant alternatif génère (transmet) des ondes électromagnétiques.

La longueur de l’antenne dépend de la gamme de fréquences souhaitée. Avec la fréquence 433 MHz, cela représente 16,5 centimètres (depuis la base) et avec la fréquence 868 MHz, c’est 8,2 centimètres (depuis la base). En principe, il n’y a pas de différence entre une antenne d’émission et de réception. La longueur de l’antenne ne détermine pas la portée de la télécommande.

Un fonctionnement correct et non perturbé de l’antenne est essentiel pour la portée du signal radio. Des éléments comme la corrosion des fils ou des connecteurs, la rupture des câbles ou un placement incorrect de l’antenne affecteront immédiatement la portée.

Montage de l’antenne pour armoires de commande

Si vous installez un récepteur dans un coffret électrique, nous vous recommandons de sortir l’antenne à l’aide d’un câble de rallonge d’antenne avec son coupleur. Un boîtier de commande métallique fonctionne comme une cage de Faraday, donc aucun signal ne pénètre. Cependant, une rallonge engendre également une atténuation du signal et donc une diminution de la portée. C’est pour cela que nous conseillons d’utiliser une rallonge d’une longueur nécessaire mais aussi courte que possible.

Montage d’antenne sur une surface en acier

Si une plaque de masse (surface conductrice) ou une surface en acier est appliquée sous l’antenne, cela améliorera les performances de l’antenne. Il a été constaté que pour une antenne unipolaire verticalement sur la plaque de sol agit comme un plan pour réfléchir les ondes radio. Pour fonctionner correctement, la plaque de masse de l’antenne doit avoir au moins un quart de longueur d’onde (calculée à partir de la base de l’antenne).

4. Fréquence – 433 MHz ou 868 MHz ? Bande étroite ou Bande large ?

433 MHz vs 868 MHz

Nous allons vous expliquer la différence entre la bande de fréquence 433 MHz et la 868 MHz. Étant donné que de nombreux types d’équipements différents sont autorisés sur la bande de fréquences 433 MHz, cette fréquence est plus sensible aux interférences que la bande de fréquences 868 MHz.

Quant à la transmission de signaux de longueur d’onde plus longue, ils parcourent généralement une plus grande distance et ont une meilleure perméabilité que les signaux de longueur d’onde plus courte. Des fréquences plus élevées entraînent des longueurs d’onde plus courtes. Donc techniquement, 433 MHz devrait parcourir une distance supérieure à 868 MHz. Cependant, 433 MHz et 868 MHz peuvent avoir les mêmes performances de transmission, car de nombreux autres facteurs déterminent ces performances.

En champ libre, il n’y a en principe aucune différence de portée entre 433 MHz et 868 MHz. Cependant, la bande de fréquences 433 MHz est moins affectée par les réflexions et a une meilleure perméabilité.

Bande étroite vs Bande large

En communication radio, la largeur de la bande est expliquée comme la portée de fréquences utilisée dans le canal respectif. Selon la taille de la bande, qui est indiquée en kHz, MHz ou GHz, et certaines autres propriétés, ils peuvent être classés en bande étroite ou bande large.

Communication à bande large

La communication à bande large, comme son nom l’indique, utilise une partie plus large du spectre. Cela présente des avantages et des inconvénients. La communication à bande large offre une bande passante plus élevée et donc une communication plus rapide. Cette communication permet de filtrer les sources de bruits sourds dans le spectre. Il est plus difficile de transmettre et de détecter des signaux à bande large; il nécessite un rapport signal / bruit élevé. La puissance du signal est répartie sur la largeur du spectre, ce qui affaiblit le signal à mesure qu’il s’élargit (en supposant un certain niveau de puissance).

Communication à bande étroite

La communication à bande étroite utilise une bande passante étroite. Ces signaux sont souvent utilisés dans une forme de communication plus lente dans laquelle des flux de données lents doivent être envoyés. Les signaux à bande étroite ont généralement une portée beaucoup plus grande, car des filtres plus étroits peuvent être utilisés pour éliminer les bruits indésirables. L’énergie émise se concentre également sur une plus petite partie du spectre. La technologie à bande étroite est utilisée pour une bonne connexion à longues distances ou lors d’une utilistion dans des conditions perturbatrices (par exemple, un environnement riche en métaux).

2,4 GigaHertz

Le monde regorge d’équipements télécommandés fonctionnant à 2,4 GHz. Cela semble pratique, car le 2,4 GHz peut être utilisé partout dans le monde. De plus, c’est la seule bande passante sans radio qui peut être utilisée dans tous les pays du monde.

Cette bande passante est très populaire et est utilisée pour de nombreuses applications (principalement non professionnelles) telles que les maquettes radiocommandées des bateaux, voitures, avions et pour les drones et les routeurs WiFi.

LBT et AFA

Dans plusieurs systèmes à bande étroite la technique LBT / AFA (“ Listen Before Talk ” / ” Adaptive Frequency Agility ”) est utilisée. Dans ces techniques on vérifie tout d’abord que le canal soit libre. Si c’est le cas, la connexion sur ce canal est faite. Dans le cas contraire, le prochain canal est pris.

5. Tests et vérification

Tous nos systèmes sont conçus pour avoir une portée maximale dans des conditions normales.

Comme nous l’avons indiqué au préalable, il y a de nombreux facteurs extérieurs qui peuvent avoir une influence négative ou positive sur cette portée. Par conséquent, dans les situations où des réflexions, des atténuations ou des sources d’interférences externes sont présents, nous vous recommandons de faire des tests pour vérifier que la portée soit suffisante pour votre application.