Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jaka antena do łączności na 868MHz w rurze

Nemo 27 Aug 2013 19:39 3759 19
lampy.pl
  • #1
    Nemo
    Level 31  
    Temat jest dość nietypowy, dlatego właśnie powstał ten post. :) Jeśli napisałem w złym dziale, to proszę o przeniesienie do właściwego.

    W starej instalacji przemysłowej są dwa podziemne osadniki z żelbetu oddalone od siebie o około 40-45 metrów. Pierwszy z nich jest zmodernizowany i oczujnikowany, a poza tym jest do niego stosunkowo dobry dostęp. Do drugiego, ze względu na zły stan techniczny bardzo trudno się dostać i jest to kosztowne. Wejście jest możliwe, lecz potrzeba całej ekipy aby zabezpieczyć schodzącego. Oba osadniki połączone są żelbetowymi rurami, przy czym większa jest ciągle pod poziomem wody, natomiast odpowietrzająca ma średnicę około 25 cm. Można przyjąć, że jest ona prosta, choć w rzeczywistości poszczególne rury nieco się rozjeżdżają (konstrukcja z lat 50-tych). W każdym razie gdy włoży się zapaloną latarkę po jednej stronie, widać światło po drugiej. Nie bezpośrednio, lecz odbite od ścian.

    W drugim osadniku konieczne było zamontowanie czujnika poziomu cieczy i przesłanie wyniku do sterownika w pierwszym osadniku. Transmisja nie jest zbyt szybka, 2-4kbit/s powinno wystarczyć. Takowe urządzenie zostało zainstalowane i przetestowane. Jednakże pojawił się problem przy przesyłaniu informacji. Wykonanie linii przewodowej wymaga wyprowadzenia instalacji na powierzchnię i ponowne jej wprowadzenie do osadnika. W tym przypadku to dość duży kłopot, gdyż nie można puścić przewodu rurą odpowietrzającą. Pojawił się zatem pomysł, aby przesłać informację drogą radiową przy pomocy transceiverów na 868 MHz korzystając ze światła rury odpowietrzającej. Super, tyle że ze zwykłymi antenami sygnał nie przechodzi w ogóle.

    Podsumowując: dwa transceivery radiowe na 868 MHz (lub inne) umieszczone u przeciwnych wylotów prawie prostej żelbetowej rury o średnicy około 25 cm.

    Czy takie połączenie radiowe jest w ogóle możliwe? A jeśli jest, to jakie anteny należałoby zastosować? Jak je ustawić? A może trzeba zmienić częstotliwość transceiverów?

    Szukam pomysłu, drogowskazu, czegokolwiek. A może ktoś już się z czymś podobnym zmierzył?

    Pozdrawiam.
  • lampy.pl
  • Helpful post
    #2
    mkpl
    Level 37  
    Fala na 868 ma około 35cm i chcecie ją przepuścić przez średnicę 25cm nie da rady.
    Idźcie z częstotliwością w górę jednocześnie traktując rurę jako falowód lub zróbcie połączenie optyczne
  • #3
    Yaga
    Level 16  
    Uwzględniając środowisko w którym ma to zadziałać (trudny dostęp, najpewniej duża wilgoć, hipotetyczna możliwość zalania tej rury odpowietrzającej) - dałbym sobie spokój z kombinacjami transmisji radiowej. Przywołany tu stosunek "długości" fali do "średnicy" rury, jest dość zabawny... tu nie o to chodzi i nie rzecz w antenach czy zmianie częstotliwości - gdybyś znacznie podniósł moc nadajnika i zastosował czulszy odbiornik, sygnał najpewniej by przeleciał... ale ze względu na otoczenie i warunki zewnętrzne, nie byłbym pewny niezawodności pracy takiego rozwiązania.

    Chyba sensowniej zrobić wszystko aby jednak zasilanie czujnika poziomu oraz sygnał z tego czujnika, puścić przewodowo.
    Nie piszesz dlaczego wykluczasz, przeciągniecie tym kanałem odpowietrzającym 45 metrów jakiegoś kabla. To nie jest duża odległość... należy tylko wymyślić jakąś sprytną technologie wprowadzenia tam przewodu, nawet poprzez tą większą, zalaną rurę. Energetycy, kablarze telekomunikacyjni, używają specjalistycznych, elastycznych skręcanych tyczek do takiej zabawy i przepychają przewody nawet na większych odcinkach.
    To będzie jednak najpewniejsze rozwiązanie tym bardziej że jest na rynku wiele typów hermetycznych kabli... odpornych praktycznie na wszystko.
  • #4
    M. S.
    Level 34  
    Quote:
    Fala na 868 ma około 35cm i chcecie ją przepuścić przez średnicę 25cm nie da rady.


    Proponowałbym się koledze powyższym zdaniem nie sugerować, bo jak się popchnie mocniej nogą to taka fala się do rury zmieści.

    P. S.
    Mam nadzieję, że szanowany kolega mkpl żartował sobie podobnie jak ja.
  • #5
    mkpl
    Level 37  
    Yaga no masz rację... stosunek średnicy do długości fali miał tylko uświadomić bardzo dużą tłumienność środowiska. Wiadomo, że jakby przywalić tam 100W to na pewno coś wylezie...

    Inna kwestia, że trzeba to jakoś zasilić nie inaczej jak właśnie kablem.
  • #6
    Nemo
    Level 31  
    Połączenie przewodowe w tym wypadku to ostateczność, ze względu na koszty. Aby połączyć oba osadniki przewodem w prawidłowy sposób potrzeba go ponad 100 metrów, do tego wykopy, przeciski i cała reszta. Koszt samego przewodu byłby w tym przypadku niewielki. Przepuszczenie zaś przewodu rurą odpowietrzającą jest niedozwolone ze względów technologicznych. Nie wnikam w szczegóły dlaczego, podobno chodzi o możliwość udrażniania obu rur. W takim przypadku przewód mógłby ulec przerwaniu. Dlatego właśnie powstała koncepcja z radiem, jako medium transmisyjnym.

    :arrow:mkpl Moim zdaniem obiecująco wygląda potraktowanie rury jako falowodu. Jednakże w tym przypadku częstotliwość 868 MHz będzie chyba zbyt mała. Dobrze myślę? Inna sprawa, jak potraktować taką betonową rurę - czy jest to falowód otwarty, czy zamknięty? Oczywiste jest, że wylotów rury nie można niczym przysłonić. Jak wyliczyć potrzebną moc i tłumienie czegoś takiego?

    A może dałoby się zastosować antenę magnetyczną w postaci cewki spiralnej lub innej o odpowiedniej konstrukcji? Coś jak przy bezprzewodowym przesyłaniu energii na odległość. Oczywiste, że w tym przypadku chodziłoby tylko o sygnalizację, a nie o przesył energii zdolnej do zasilania czujnika. Z jednej strony to tylko 45 metrów, a może aż. Zasilanie czujnik ma autonomiczne, zatem chodzi tylko o przesył danych. Da się to ugryźć w ten sposób?

    Pozdrawiam.
  • lampy.pl
  • #7
    Tomasz.W
    Level 35  
    Nemo wrote:
    ...Moim zdaniem obiecująco wygląda potraktowanie rury jako falowodu. Jednakże w tym przypadku częstotliwość 868 MHz będzie chyba zbyt mała. Dobrze myślę? Inna sprawa, jak potraktować taką betonową rurę - czy jest to falowód otwarty, czy zamknięty? Oczywiste jest, że wylotów rury nie można niczym przysłonić. Jak wyliczyć potrzebną moc i tłumienie czegoś takiego?...
    Natomiast moim zdaniem, z racji tego że nawet nie wiesz o czym piszesz to zapomnij o tym pomyśle.
    Nemo wrote:
    ...A może dałoby się zastosować antenę magnetyczną....
    A wiesz jak wygląda i jak działa antena magnetyczna ? No nie sądzę. Kilka anten tego typu "mam na sumieniu", ale nie wyobrażam sobie wykonania jej na tą częstotliwość.
    Nemo wrote:
    ...Zasilanie czujnik ma autonomiczne...
    Autonomiczne to znaczy jakie.
    Nemo wrote:
    ... zatem chodzi tylko o przesył danych. Da się to ugryźć...
    Najprościej kabelkiem.
  • Helpful post
    #8
    MariuszC
    Level 16  
    Czy rura odpowietrzająca ma zbrojenie? Może dołączając anteny urządzeń do drutów zbrojeniowych udałoby się przesłać wystarczający sygnał. Pewnie lepiej przez taki kanał poszłoby 433 MHz.
    Link magnetyczny w tych warunkach należałoby zbudować na częstotliwości poniżej 9 kHz z zastosowaniem anten ferrytowych lub lepiej ramowych (jeżeli jest zbrojenie, to zadziała jak rdzeń przewodzący strumień). Na pewno jednak nie uzyskasz tak dużej prędkości przesyłu danych - pasmo w tym zakresie jest mocno zakłócone przez wszelkie urządzenia impulsowe. Ważne też jest, jakim poziomem mocy zasilania dysponujesz w monitorowanym zbiorniku (czy wystarczy na "solidną" nośną).
    Pozdrawiam
    Mariusz
  • #9
    mkpl
    Level 37  
    Im większa częstotliwość tym lepsza "penetracja" obiektu przez falę.

    Zastanawiam się nad linkiem optycznym np w podczerwieni lub też i światłowód o ile nie będzie traktowany przez przepisy jako kabel
  • #10
    sp6
    Level 23  
    Proponuję użyć urządzeń do łączności po lini energetycznej.Pracują na częstotliwości +- 100KHz Taka częstotliwość w małym stopniu jest tłumiona w takim środowisku.
  • #11
    Nemo
    Level 31  
    :arrow: Tomasz.W:
    Quote:
    Natomiast moim zdaniem, z racji tego że nawet nie wiesz o czym piszesz to zapomnij o tym pomyśle.


    Gdyby ludzkość kierowała się takimi opiniami, ciągle mieszkalibyśmy w jaskiniach.

    Zasilanie autonomiczne - mam na myśli, że nie jest podłączone do sieci energetycznej. W tym przypadku w grę wchodzą baterie lub akumulatory.

    :arrow: MariuszC: Rura odpowietrzająca ma zbrojenie. Są to odcinki prefabrykowanych rur żelbetowych o długości około 1 metra (może trochę więcej) zestawionych jedna za drugą. Niektóre odcinki miały podobno zespawane zbrojenia po uprzednim odbiciu warstwy betonowej i ponownie je zabetonowano.

    Sugerujesz, żeby wyjścia antenowe transceiverów połączyć metalicznie ze zbrojeniem rury?

    Z zasilaniem nie jest zbyt dobrze, obecnie są tam przewidziane baterie lub akumulatory. Ich wymiana częściej niż raz na rok to kolejny koszt.

    :arrow: mkpl: Link optyczny też jest brany pod uwagę, choć jego budowa wymagałaby zrobienia wszystkiego od podstaw. To jest taki plan "B". :)

    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #12
    MariuszC
    Level 16  
    Tak, spróbuj podłączyć, to najprostrze co można zrobić. Może trafisz na druty elektrycznie połączone ze sobą i to wystarczy. Nawet bez połączenia elektrycznego pojemności między drutami powinny przepuścić sygnał (wersja optymistyczna).
    Mógłbyś jeszcze kupić dwie anteny kierunkowe na 860MHz (25 elementów, firma Dipol) i skierować do wewnątrz rury. Skoro jest zbrojenie, to i falowód może się stworzy :-). Anteny mają chyba 16 dB wzmocnienia, a to już daje spory sygnał.
    Powodzenia
    Mariusz
  • #13
    mkpl
    Level 37  
    Może lepiej 1.2, 2.4 lub 5GHz ? Dla 5GHz długość fali to około 6cm albo takie Zigbee na 2.4G długość fali 12cm idealnie się powinno nadać
  • Helpful post
    #14
    kondensator
    Level 36  
    Można wypróbować:
    - ultradźwięki (kiedyś piloty RTV były na ultradżwiękach, nie na podczerwień...)
    Rożne przetworniki (nawet większej mocy od myjek) teraz są do kupienia, LM567 jeszcze chyba też... Oczywiście transmisja nie może trwać procentowo długo, jeszcze zacznie się kruszyć ten stary żelbet...
    - podczerwień lub nawet widzialne światło (coś a'la zmodyfikowana RONJA)
    - 868MHz / 2.4GHz / 5.6GHz + anteny kierunkowe (bardzo wskazany układ diversity z oddzielnymi antenami kierunkowymi o przeciwnej polaryzacji, mimo że niby nic się nie rusza !).

    W każdym przypadku bardzo, ale to bardzo powolna i bardzo nadmiarowa transmisja dwukierunkowa z potwierdzeniem.

    Niestety z opisu wynika na razie że warunki środowiskowe raczej bardzo trudne - nawet dobrze zaprojektowane obudowy (HDPE, PTFE, IP68...) do elektroniki i anten długiej żywotności raczej nie dadzą (trzeba mieć gotowe następne zestawy na wymianę). Problemy i koszty związane z obudową mogą być nawet większe niż w wyborem częstotliwości pracy (niestety wymagane próby - obliczenia w takim przypadku to raczej strata czasu; do prób "na chwilę" obudowa nie jest tak krytyczna).

    Co do rury żelbetowej - falowód ani otwarty, ani zamknięty, ale za to bardzo stratny... :)
    PS: Sprzęt do wideo inspekcji kanalizacji może się przydać do wciągnięcia np. światłowodu - gdyby jednak nie całkiem bezprzewodowo)
  • #15
    Nemo
    Level 31  
    :arrow: MariuszC: Udało się przeprowadzić test przewodzenia na zbrojeniach rur. Z jednej strony dopięty akumulator 12V biegunem ujemnym do zbrojenia, pętla z przewodu LY 2,5mm2 (około 60m) z biegunem dodatnim i z drugiej żarówka samochodowa 21W pomiędzy ten przewód i zbrojenie. Żarówka zaświeciła. Prąd płynący przez żarówkę około 1,5A, napięcie na żarówce 11,3V, podczas gdy na akumulatorze napięcie 12,43V. Pomiędzy wynikami mogą być pewne odchylenia, ze względu na odczyt w pewnych odstępach czasu. Wynika z tego, że połączone zbrojenia mają około 0,35Ω. Zatem jest pospawane w całości i to całkiem nieźle. Może nawet w kilku miejscach każdy odcinek z następnym.

    Sugerujesz, aby podłączyć antenę do tego zbrojenia z obu stron? A do czego w takim razie podłączyć masę nadajników? Czy takie połączenie nie uszkodzi nadajnika, chodzi mi o SWR?

    Jest możliwość, aby nadajniki pracowały na 433 MHz. Czy taka częstotliwość byłaby lepsza w tym zastosowaniu?

    :arrow: kondensator: Oryginalne oczujnikowanie i istniejące obudowy to fabryczne IP68. Sam układ transmitujący jest stosunkowo niewielki i również nie powinno być z nim problemu. Jeśli chodzi o czas pracy tego rozwiązania - trudno powiedzieć. Jeśli się uda zestawić połączenie, to być może do następnego remontu. Jeśli nie, zostanie tylko połączenie przewodowe. Wszystko ma być skończone zanim rozpoczną się jesienne deszcze. Zatem czasu coraz mniej.

    Pozdrawiam.
  • Helpful post
    #16
    MariuszC
    Level 16  
    Przy tak małej mocy (rozumiem, że masz do 10mW) raczej mało prawdopodobne abyś uszkodził nadajnik niedopasowanym obciążeniem. Podłączyłbym wyjście/wejście antenowe bezpośrednio do zbrojenia a masy układów uziemił (jeżeli masz taką możliwość, np. wbić pręt w ziemię). Chyba, że Koledzy podpowiedzą jeszcze inne rozwiązanie.

    433MHz teoretycznie powinno mieć mniejsze tłumienie, ale jedynie test da odpowiedź - jeszcze nie słyszałem o takiej linii transmisyjnej :-)

    Powodzenia
    Mariusz
  • #17
    Nemo
    Level 31  
    Moc nadajnika to max 50mW (17dBm).

    Jeśli chodzi o uziemienie, to zbrojenia rur z pewnością mają potencjał ziemi, gdyż są połączone ze zbrojeniami osadników. Żadnego dodatkowego uziemienia tam zrobić nie można.

    Ciągle się zastanawiam, czy dać antenę bezpośrednio na pręty zbrojeniowe, a masę pozostawić odizolowaną.

    Pozdrawiam.
  • #18
    MariuszC
    Level 16  
    Podłącz po prostu końce anten do zbrojenia (pewnie jako anteny masz kawałek drutu). Nic prostrzego nie wymyślimy.
    Jeżeli nie zadziała, to może masy układów do zbrojenia a anteny swobodnie do rury.
    Jak nie pomoże, to jeszcze anteny kierunkowe zostają.

    Czekam niecierpliwie na wyniki :-)

    M.
  • #19
    rekinisko
    Level 22  
    Nemo wrote:
    ... Wykonanie linii przewodowej wymaga wyprowadzenia instalacji na powierzchnię i ponowne jej wprowadzenie do osadnika. W tym przypadku to dość duży kłopot, gdyż nie można puścić przewodu rurą odpowietrzającą ...
    Czy możesz rozwinąć ten wątek? Ja bym to puścił przewodem.
  • #20
    Nemo
    Level 31  
    Trochę to czasu zajęło, dlatego pociągnę temat dalej.

    Pomimo wielkich nadziei na dzień dzisiejszy nie udało się zestawić połączenia radiowego pomiędzy osadnikami przy pomocy rury. Transceivery się "nie widziały", choć w normalnych warunkach (anteny prowizorycznie wystawione na powietrze za pośrednictwem przewodów) było wszystko dobrze.

    Ze względu na nadchodzący sezon deszczowy i zimę temat musiał zostać rozwiązany szybko i skutecznie. Na razie przewód sygnalizacyjny został położony prowizorycznie wewnątrz rury odpowietrzającej. W takiej konfiguracji działa normalnie. I jak znam realia, prowizorka będzie najtrwalsza. O ile nie nastąpi jakaś nieprzewidziana sytuacja.

    Jeszcze raz wszystkim dziękuję za pomoc. Tematu jednak nie odpuszczam i gdy znów nadarzy się sposobność do testów, to je przeprowadzę, a o wynikach napiszę.

    Pozdrawiam.