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Forum: HF, Funk und Felder Welche Frequenz / welcher RF Chip für Hausnetz?


Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Moin,

habe jetzt ein bischen mit dem ATmega128RFA1 (AVR + 2.4GHz Transceiver) 
gespielt, habe ansonsten keine Ahnung von Funk. Funktioniert toll, aber 
gefällt mir aus einem Grunde nicht, weil ich nicht vom einen Ende des 
Hauses zum anderen komme.
(Das liegt nicht an meinem schrottigen Layout, da ich Module mit diesem 
AVR inkl Antenne von Dresden Elektronik verwende.)

Ich bin also auf der Suche nach einem Chip  Transceiver  RF-Modul / ? 
was so in etwa folgendes erfüllt:
- Reichweite Freifeld >100m
- Reichweite im Haus "vom Keller bis zum Dachboden bis hinter die 
Garage" (alles innerhalb von 15m, aber eben mit Wänden und Türen...)
- Datenrate >= 100kbit/s
- low power (3.3V / 20mA)
- einfach zu benutzen (bekannte Schnittstelle, fertiges RF Modul)

Eine Anwendungsidee: Schildkröten halten Winterschlaf im Raum hinter 
Garage, da wäre eine Temperaturüberwachung gut: T > 0°C => Alarm im 
Haus.

A prospos Alarm, vielleicht passt da was, was in Alarmanlagen benutzt 
wird?

Danke,
X

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Mich wundert's etwas, dass du damit keine 15 m überbrückst, da hast
du offenbar recht stark dämpfende Wände.

Entweder stellst du einen Router dazwischen (dann hast du allerdings
das Problem, dass du den irgendwie mit Energie versorgen musst), oder
du guckst mal, ob du mit 868 MHz besser fährst.  Da ist die Dämpfung
des Bauwerks geringer, allerdings musst du auch den Platz für die
entsprechend großen Antennen haben, damit die Sache Sinn hat, sonst
verschenkst du den Gewinn gleich wieder.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Hallo Jörg, danke schon mal für die Antwort.
15m++ im Freifeld geht, aber leider nicht quer durchs Haus. Sind 
eigentlich nur 14cm Porenbeton-Wände im Haus. Volle Sendeleistung, 
maximale Wiederholraten, WLAN ausgestellt...
Was könnte ich da noch "tunen"?
Ach ja, ist die Version mit SMD Antenne - das ein Problem?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:

> 15m++ im Freifeld geht, aber leider nicht quer durchs Haus.

Freifeld sollten einige 100 m drin sein.  Ich kenne allerdings
nur die Daten für die Atmel-RCBs mit der PCB-Antenne, die kommen
(wenn man die Antennen in Vorzugsrichtung ausrichtet) auf fast 1 km
im Freifeld.  (Das bezieht sich auf AT86RF230/231, weil es beim
ATmega128RFA1 keine Module/Boards mit der PCB-Antenne gibt.  Aber
die Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit sind ja vergleichbar.)

> Was könnte ich da noch "tunen"?
> Ach ja, ist die Version mit SMD Antenne - das ein Problem?

Ich weiß nicht, was da für eine Antenne drauf ist, aber eine Chipantenne
kann mit ihrer kleinen Fläche nie so effektiv sein wie eine "richtige".
Du könntest natürlich probieren, vorsichtig die Chipantennen runter
zu löten und dann einen Draht anzulöten.  Allerdings wird eine λ/4-
Antenne nur mit einer Massefläche von wenigstens λ/2 Durchmesser zu
reproduzierbaren Ergebnissen führen (wobei man die Fläche auf einige
Drähte reduzieren kann, die sogenannten Radials), ansonsten ist
sie (je nach Umgebung) u. U. nicht besser als die Chipantenne.

"Eine gute Antenne ist der beste HF-Verstärker."  (alte Funkerweisheit)

Autor: enan (Gast)
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Hier ein Vorschlag für ein Modul:
amb2500 gibts z.b. bei farnell

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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enan schrieb:
> Hier ein Vorschlag für ein Modul:
> amb2500 gibts z.b. bei farnell

Vorschläge machen ist einfach. ;-)  Kannst du begründen, warum damit
zu rechnen wäre, dass sich nur durch den Einsatz eines anderen Moduls
die Probleme des TEs in Wohlgefallen auflösen werden?

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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enan schrieb:
> Hier ein Vorschlag für ein Modul:
> amb2500 gibts z.b. bei farnell

Ich befürchte, dass das auch nicht besser läuft, hat auch 2.4GHz, auch 
SMD-Antenne, selbe Sendeleistung.

Autor: enan (Gast)
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Ne das kann ich nicht begründen. Aber das Modul erfüllt die oben 
genannten Voraussetzungen und würde sich für den einigermaßen günstigen 
Preis als Vergleichsmodul eignen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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enan schrieb:
> Aber das Modul erfüllt die oben
> genannten Voraussetzungen

Die würden theoretisch die bereits benutzten Module von Dresden
Elektronik ebenfalls erfüllen, praktisch tun sie's aber offenbar
für den TE nicht.  Da es keine technischen Gründe gibt, die erwarten
lassen, dass die Module trotzdem besser sein werden, ist es schon
etwas blauäugig, da einfach nur jemandem einen Namen begründungslos
hinzuwerfen.

Autor: Andreas Auer (Firma: Embedded Microtec) (andi) Flattr this
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Hi,

ich hab in letzter Zeit ein bisschen mit RFM22B Module und Mega128 
herumprobiert und ich muss sagen die Module sind super. Sie sind zwar 
nicht ganz einfach bei der ersten Inbetriebnahme, aber Reichweite ist 
IMHO echt gut.

Hab sie auf Lochraster aufgebaut und benutze ein Drahtstück mit lambda/4 
als Antenne. Heute den ersten Reichweitentest gemacht wobei ein Modul 
bei mir in der Wohnung (Stahlbetonwände) als Basisstation aufgestellt 
war und mit einem weiteren bin ich mal ein Stück gegangen. Bei knapp 
400m Luftlinie (mit 2 Hochhäusern im Weg) hatte ich noch Empfang. Ebenso 
von meiner Wohung im 7. Stück runter in die Tiefgarage. Datenrate war 
bei mir aber "nur" auf 40kbit/s eingestellt.

Außerdem ist der Preis dieser Module (5,95 Euro) auf jedenfall einen 
Versuch wert (wenn man Zeit dazu hast)!

Und rein technisch gesehen hat wahrscheinlich 868MHz bisschen einen 
Vorteil gegenüber 2,4GHz und die RFM22B haben auch noch mehr 
Ausgangsleistung mit bis zu +20dbm.

mfg
Andreas

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Das klingt doch gut!
Und die 868MHz sind auch ein ISM Band - also ohne Zulassung und legal?

Autor: Andreas Auer (Firma: Embedded Microtec) (andi) Flattr this
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Genau. Dort darf man eben auch mit mehr Leistung senden als z.B. im 
434MHz ISM Band, jedoch mit zeitlicher Beschränkung (Duty-Cycle).

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Andreas Auer schrieb:
> Genau. Dort darf man eben auch mit mehr Leistung senden als z.B. im
> 434MHz ISM Band, jedoch mit zeitlicher Beschränkung (Duty-Cycle).

Diese Beschränkung übernimmt aber schon der Chip?

Wo bekommt man diese Module?

Autor: Andreas Auer (Firma: Embedded Microtec) (andi) Flattr this
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Nö, diese Beschränkung übernimmt nicht der Chip. Du musst quasi selbst 
in deinem Programm das entsprechend berücksichtigen. Ist auch je nach 
benutzter Frequenz leicht unterschiedlich 
(http://iaf-bs.de/projects/ism-433-868.de.html)
Ist aber glaub ich meist kein Problem, wenn man nur ein paar Daten 
übertragen will. Du hast ja auch was zwecks Temperaturalarm geschrieben.

Ich hab meine Module bei lynx-dev.com gekauft.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Andreas Auer schrieb:
> Nö, diese Beschränkung übernimmt nicht der Chip. Du musst quasi selbst
> in deinem Programm das entsprechend berücksichtigen. Ist auch je nach
> benutzter Frequenz leicht unterschiedlich
> (http://iaf-bs.de/projects/ism-433-868.de.html)
> Ist aber glaub ich meist kein Problem, wenn man nur ein paar Daten
> übertragen will. Du hast ja auch was zwecks Temperaturalarm geschrieben.
>
> Ich hab meine Module bei lynx-dev.com gekauft.

Danke und danke!
:-)

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Bevor ich mit den RFM22B anfange, werde ich nochmal versuchen, den 
ATmega128RFA1 auszureizen, evtl. mit Repeater.

Hat da jemand Tipps, wie ich so einen Repeater realisiere?
Einfach Daten empfangen und selbige nochmal auf selber Frequenz senden 
scheint mir zu einfach...

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Andreas Auer schrieb:

> Hab sie auf Lochraster aufgebaut und benutze ein Drahtstück mit
> lambda/4 als Antenne.

Nur, dass der TE keinen Schreck bekommt: das heißt, ein Draht von 8,6
cm Länge, der für reproduzierbare Ergebnisse auf einer Metallplatte
von 17 cm Durchmesser stehen sollte.  (Er hat ja im Moment noch eine
Chipantenne von vielleicht 15 mm Länge.)

> Und rein technisch gesehen hat wahrscheinlich 868MHz bisschen einen
> Vorteil gegenüber 2,4GHz

Ja, schrob ich oben schon: die Dämpfung durch die Gebäude ist
geringer.

> und die RFM22B haben auch noch mehr
> Ausgangsleistung mit bis zu +20dbm.

Wunschdenken des Herstellers.  Bereits laut errate notes sind es
weniger, und der Rx-Tx-Umschalter und das Anpassnetzwerk schlucken
offenbar auch noch einiges, jedenfalls habe ich nicht mehr als 13...14
dBm messen können.  Damit ist man dann schon wieder ziemlich nahe an
den 10 dBm des AT86RF212 dran. ;-)  (OK, für korrekte ETSI-Konformität
sollte man dort in EU-Land nicht über +5 dBm gehen.  Allerdings müsste
man sich die tatsächliche Konformität eines RFM22B bei voller Leistung
wohl auch nochmal genau ansehen.)

X- Rocka schrieb:

> Und die 868MHz sind auch ein ISM Band

Nein, ein SRD-Band.

> - also ohne Zulassung und legal?

Legal ist es, wenn du die Betriebsbedingungen einhälst.  Diese stehen
einerseits in der Allgemeinzuteilung, die wiederum die ETSI EN 300220
referenziert.

Wenn du das Gerät nicht "in Verkehr bringst" (verkaufst oder
anderweitig veräußerst), musst du zwar keine Konformitätserklärung
produzieren, aber du musst natürlich trotzdem die entsprechenden
Rechtsvorschriften einhalten.

Andreas Auer schrieb:
> Ist auch je nach
> benutzter Frequenz leicht unterschiedlich
> (http://iaf-bs.de/projects/ism-433-868.de.html)

Allgemeinzuteilung: Zuteilungen SRD-Band 863-870 MHz

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:
> Bevor ich mit den RFM22B anfange, werde ich nochmal versuchen, den
> ATmega128RFA1 auszureizen, evtl. mit Repeater.

Wie ich bereits schrieb, ich würde erstmal mit einer besseren
Antenne beginnen.

> Hat da jemand Tipps, wie ich so einen Repeater realisiere?
> Einfach Daten empfangen und selbige nochmal auf selber Frequenz senden
> scheint mir zu einfach...

Die Idee wäre, eine einfache Netzwerkschicht zu nutzen.  Auf der
MAC-Schicht (ISO Layer 2) benutzt du MAC-Adressen (sinnvollerweise
kurze, also 16 bit) für die Kommunikation.  Die MAC-Payload des Frames
ist dann der Frame der NWK-Schicht (ISO Layer 3), die eine eigene
Adressierung benutzt.  Diese Adressierung geht von Endpunkt zu
Endpunkt (wie bei IP auch).  Der Repeater lässt den NWK-Frameinhalt
unangerührt, aber er ändert entsprechend der Routingtabelle die
Zieladresse des Layer 2.

Als Beispiel: du hast drei Knoten, mit den Adressen 0x0001, 0x0002 und
0x0003.  0x0001 sieht nur 0x0002, 0x0002 sieht 0x0001 und 0x0003,
0x0003 sieht nur 0x0002.  0x0001 will sich mit 0x0003 unterhalten und
baut dazu einen NWK-Frame auf, der 0x0003 als Zieladresse und 0x0001
als Quelladresse hat.  Dann schaut er in seiner Routingtabelle nach
und stellt fest, dass er 0x0003 nicht direkt erreichen kann, sondern
den Frame an 0x0002 schicken muss.  Er baut also um den NWK-Frame noch
einen MAC-Frame, der 0x0001 als Quelle und 0x0002 als Ziel hat (sowie
am Ende die CRC-16, die logisch auch zum MAC gehört).  Nun kann er den
Frame dem Layer 1 (PHY) übergeben, der ihn verschickt.  0x0002
empfängt ihn, und wenn der Frame dort vom MAC zur NWK-Schicht gereicht
wird, stellt diese fest, dass das Ziel ja Knoten 0x0003 ist.
Daraufhin schaut er in seiner Routingtabelle nach und stellt fest,
dass er 0x0003 direkt erreichen kann, und er baut einen MAC-Frame mit
0x0003 als Ziel und 0x0002 als Absender.  Damit kann er an 0x0003
gesendet werden.

Für ein alternatives Konzept kannst du dir auch "RUM" mal ansehen
("Route under MAC"):

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Autor: oszi40 (Gast)
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Jörg Wunsch schrieb:
> weil ich nicht vom einen Ende des
> Hauses zum anderen komme.

Bevor ich weiteres Geld ausgeben würde, wäre die Wahl eines anderen, 
optimaleren Standorts die billigste Variante. Manchmal reichen schon ein 
paar cm höher um ein Hindernis zu überlisten. Dann wäre die 
Antennenoptimierung der nächste Schritt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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oszi40 schrieb:
> Jörg Wunsch schrieb:

Ich schreibe zwar viel ;), aber das war nicht aus meiner Tastatur.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Danke Dr. Wunsch!

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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oszi40 schrieb:

> Bevor ich weiteres Geld ausgeben würde, wäre die Wahl eines anderen,
> optimaleren Standorts die billigste Variante....

Ein neues Haus kaufen?
;-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:
> Danke Dr. Wunsch!

Nee, um eine Diss. habe ich mich bislang gedrückt. ;-)

Habe mir die Module gerade mal angesehen.  Ablöten der Chipantenne
wird nicht ganz einfach werden.  Ich würde erstmal probieren, einen
Draht an das "heiße" Ende der Antenne bzw. vor den davor liegenden
Kondensator zu löten.

Autor: Andreas Auer (Firma: Embedded Microtec) (andi) Flattr this
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Jörg Wunsch schrieb:
> Nur, dass der TE keinen Schreck bekommt: das heißt, ein Draht von 8,6
> cm Länge, der für reproduzierbare Ergebnisse auf einer Metallplatte
> von 17 cm Durchmesser stehen sollte.  (Er hat ja im Moment noch eine
> Chipantenne von vielleicht 15 mm Länge.)

Nur nochmal kurz zu meinen Reichweitenergebnissen. Also die Antenne war 
klarerweise 8,6cm lang. Was bei mir aber viel kleiner ausgefallen ist, 
war die Massefläche. Und trotzdem waren fast 400m kein Problem. Mit 
ensprechender Massefläche wär da sicher noch einiges drin!

>>[Ausgangsleistung mit bis zu +20dbm]
> Wunschdenken des Herstellers.  Bereits laut errate notes sind es
> weniger, und der Rx-Tx-Umschalter und das Anpassnetzwerk schlucken
> offenbar auch noch einiges, jedenfalls habe ich nicht mehr als 13...14
> dBm messen können.  Damit ist man dann schon wieder ziemlich nahe an
> den 10 dBm des AT86RF212 dran. ;-)  (OK, für korrekte ETSI-Konformität
> sollte man dort in EU-Land nicht über +5 dBm gehen.  Allerdings müsste
> man sich die tatsächliche Konformität eines RFM22B bei voller Leistung
> wohl auch nochmal genau ansehen.)

Mit dem Anpassnetzwerk hast du sicherlich recht. Hab leider momentan 
keine Möglichkeit das zu messen. Aber in den Errata notes von den RFM22B 
steht nichts mehr von weniger Leistung. Bei den RFM22 (ohne B) war 
angegeben, dass sie "nur" +17dbm liefern, das stimmt.

mfg, Andreas

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Jörg Wunsch schrieb:

> Habe mir die Module gerade mal angesehen.  Ablöten der Chipantenne
> wird nicht ganz einfach werden.  Ich würde erstmal probieren, einen
> Draht an das "heiße" Ende der Antenne bzw. vor den davor liegenden
> Kondensator zu löten.

Gibt's da beim Draht was zu beachten? Dick, dünn, Litze?
Danke nochmals von einem Ahnungslosen...

Hab's einfach mal probiert, 3cm nächstbeste Litze von der Werkbank - 
DEUTLICHE Verbesserung! Reicht jetzt fast so weit wie nötig. Fast... Da 
geht bestimmt noch was!
Freu... :-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:
> Gibt's da beim Draht was zu beachten? Dick, dünn, Litze?
> Danke nochmals von einem Ahnungslosen...

Steif genug, dass er seinem Namen als "Vertikalantenne" auch noch
Ehre machen kann ;-), aber nicht zu dick, damit du nicht die
Leiterzüge runterreißt, wenn du ihn versehentlich anstößt.  Ich denke,
was um die 0,7 mm Durchmesser sollte brauchbar sein.

Autor: oszi40 (Gast)
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Wenn's immer noch nicht reicht: Blech als Reflektor dahinter testen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Wir haben hier mal ein wenig experimentiert.  Zwei derartige Module
von Dresden Elektronik (mit Chipantennen) miteinander reden lassen,
dabei ED- und LQI-Werte ausgegeben, wobei einer der Module langsam
weg bewegt wird.

Danach haben wir einen der Module durch einen anderen (RCB mit
AT86RF231) mit einer SMA-Buchse und "Stummelantenne" ersetzt (wie
es sie bei Dresden Elektronik auch zu kaufen gibt, wird dort mit
0 dBi Antennengewinn angegeben).  Ergebnis: rund 10 dB mehr Leistung
am Empfänger, das entspricht etwa der dreifachen Reichweite.  Den
zweiten Modul haben wir dabei noch nicht getauscht, wenn man das
macht, müsste man fast die 10fache Reichweite bekommen!

Fazit: Chipantennen sind Kompromissantennen.  Aber OK, das wusste
man eigentlich auch vorher schon. ;-)  Physik lässt sich halt nicht
überlisten.

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