Comunicación de Arduino a Arduino de largo alcance

Su configuración actual probablemente funcione bien a 100 m entre unidades y desea que funcione a 200 veces esta distancia (20 km). En un universo perfecto (en el espacio libre), necesitará 40 mil veces más potencia de transmisión, por lo que, si utiliza una potencia de transmisión de 1 mW, deberá aumentarla a al menos 40 vatios.

Aquí está la ecuación de transmisión de Friis y esto se relaciona con el espacio libre: -

Lo que básicamente dice es que para las mismas antenas y que transmiten a la misma frecuencia, la potencia recibida se relaciona con el recíproco de la distancia al cuadrado. Funciona con ratios también. Si 1 mW obtiene 100 metros, para lograr la misma potencia recibida al doble de esta distancia, necesita transmitir 4 mW. A diez veces la distancia que necesita para transmitir 100 mW. A 100 veces la distancia, la potencia requerida es de 10 vatios, etc., por lo que 40 vatios no es un número tonto.

Dado que es probable que la ruta entre el transmisor y el receptor esté llena de una gran cantidad de otros usuarios de 433 MHz, para obtener el mismo rendimiento, es probable que necesite transmitir más de 100 vatios.

Entonces, usas una cantidad ilegal de fuerza bruta o una cantidad legal de sofisticación con un poco de fuerza bruta.

Por supuesto, se puede lograr algo de sofisticación al restringir la velocidad de datos enviada. Esto se debe a que el receptor podría estar diseñado para funcionar con un ancho de banda mucho menor y no tener que luchar contra el ruido. Aquí hay una fórmula generalmente aceptada para la cantidad de energía que necesita un receptor a temperaturas ambiente: -

La potencia requerida en dBm es -154dBm + 10log \ $ _ {10} \ $ (velocidad de datos) dBm

Entonces, a 1 bit por segundo, su receptor podría estar diseñado para tener un ancho de banda realmente reducido (excluyendo así el ruido) y necesitaría una potencia de -154 dBm. A 1000 bits por segundo, la potencia de recepción aumenta a -124 dBm y a 10,000 bits por segundo será de -112 dBm.

Dado que su receptor actual podría ser capaz de recibir 10 kbps, rediseñarlo con un ancho de banda muy restringido (por ejemplo, 100 bps) significará que la potencia de recepción podría ser 20 veces menor. Por lo tanto, los 100 vatios mencionados anteriormente, con cierta sofisticación (es decir, el rediseño del receptor), podrían significar ahora una potencia de transmisión de 20 dB inferior a 5 vatios.

Regresando a la ecuación de transmisión de Friis, si en lugar de 433 MHz transmitiera utilizando 96.8 MHz (4.5 veces la longitud de onda), la potencia recibida sería 20 veces más alta, por lo que podría reducir la potencia de transmisión en un factor adicional de veinte. p>

El uso de antenas con ganancia (direccionalidad) es otra forma de enfocar la energía en un receptor lejano, aunque a 433 MHz y la curvatura de la tierra (a 20 km) probablemente no sea una buena opción a menos que use repetidores.

Por lo tanto, la sofisticación sobre la fuerza bruta generalmente funciona y es lo que aconsejo.

Probablemente no pueda hacerlo con un transceptor ASK de 433MHz (en el que se basa el cable virtual), al menos no legalmente. La tecnología emergente que aborda el espacio de diseño que estás describiendo, creo, es LoRaWAN, pero aún es bastante incipiente. Hacer un poco de Google en él sin embargo.

Depende de la duración del rango que desee cubrir, existen diferentes soluciones.

Para los rangos más cercanos, puede usar soluciones de baja potencia de 2.4GHz. Eso es unos 10 metros como máximo en interiores o unos cientos de metros en exteriores. Puede usar su solución inalámbrica nRF24L01+ o los sistemas Zigbee 802.15.4 o Bluetooth Low Energy si está pensando en hablar con un teléfono inteligente.

Al aumentar la distancia, querrá buscar soluciones de mayor potencia. Los sistemas de 433MHz tienen buenas propagaciones sin consumir demasiada energía. El Wi-Fi de plena potencia puede funcionar si puede obtener el objetivo de una antena direccional, y es la solución fácil de usar para computadoras a esta distancia.

Para una cobertura aún más amplia, querrá usar la infraestructura de otra persona: su proveedor de telefonía celular favorito y / o Internet. Dos Arduino, cada uno con un módem celular, pueden enviarse mensajes de texto entre ellos. O puede usar el módem celular para establecer una conexión de datos GPRS (o 3G) para hablar con un servidor en algún lugar.