RF-Datenübertragung: Eigenbau mit Chipset, Abnahme nötig?

OP #7636971
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Hallo, ich soll eine drahtlose Datenübertragung für digitale Messwerte entwickeln. Der Abstand ist <15cm. Jedoch sind Alu- und Stahlteile in der Nähe. Die Datenrate muss mindestens 1Mbps, besser 2Mbps betragen. Kritisch ist eine extrem kurze Latenzzeit von <1ms. Und sollte nicht zu groß sein (ca. <10cm^2) Als Chipset habe ich nRF24Lxxx (von Nordic) gefunden. Welche Latenz haben die? Welche anderen Chipsets wären geeignet, bei denen man ohne großen Overhead senden kann? Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung? Wie aufwändig ist die, Preisregion? Über sachdienliche Hinweise wäre ich äußerst dankbar.

(Firma: Wilhelm.Consulting) #7636985
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Du musst (wahrscheinlich) en 300 328, en 301 489-1 und en301 489-15 einhalten.

Die etsi Normen findest du per Google... Sind frei verfügbar.

Dazu noch safety und emf.

Im grunde darfst du, wenn die Normen zutreffen, alles selbst prüfen... Die funk-normen sind harmonisiert und gelistet.

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#7636989
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Alex schrieb:

ich soll eine drahtlose Datenübertragung für digitale Messwerte entwickeln. Der Abstand ist <15cm. Jedoch sind Alu- und Stahlteile in der Nähe. Die Datenrate muss mindestens 1Mbps, besser 2Mbps betragen. Kritisch ist eine extrem kurze Latenzzeit von <1ms.

Hatten wir das Thema nicht erst kürzlich, und Dir wurde IR vorgeschlagen?

Ja: Beitrag "NFC-ICs für Datenübertragung gesucht"

Eine Begründung für die kurze Latenz konntest Du damals auch nicht bringen, vermutlich ist das alles ganz doll geheim.

Gast #7636990
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Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung?

Die Sendeleistung ist wichtig, ein EM-Pfurz mit Reichweite kürzer als zum Gehäusedeckel stört keinen. Und geprüft/abgenommen wird das Produkt, nicht die Entwicklungsphase. Wenn es während der Entwicklung zu Störaussendungen kommt, kommt u.U. die Bundesnetzagentur vorbei.

Schau in den Bandplan.

https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/Telekommunikation/Frequenzen/Grundlagen/Frequenzplan/frequenzplan-node.html

https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Allgemeines/Bundesnetzagentur/Publikationen/service/WLAN.pdf?__blob=publicationFile&v=9

OP #7636995
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@Harald K.

Hatten wir das Thema nicht erst kürzlich, und Dir wurde IR vorgeschlagen? Sehr scharf erkannt, Gratulation. Mittlerweile habe ich aber Bedenken wegen Stromverbrauch und der Einstreuung der Speisefrequenz. Deshalb will ich jetzt auch eine Funkübertragung ausloten. Was hackst du auf der latenzzeit rum? Die <1ms wird von unseren Konkurrenten erreicht, ist für die Anwendung absolut nötig und nicht verhandelbar!!! Aber ansonsten kommt von dir nichts konstruktives.

Moderator Persönliche Seite #7636996
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Alex schrieb:

Die <1ms wird von unseren Konkurrenten erreicht, ist für die Anwendung absolut nötig und nicht verhandelbar!

Dann untersuche, was die Konkurrenz so treibt.

Ich habe mal ein paar Jahre in der IC-Entwicklung für Funk-Chips mitgearbeitet¹): < 1 ms ist zwar vielleicht nicht utopisch, aber wenn du das beherrschst, dann ist die Frage nach ein paar einzuhaltenden ETSI-Normen am Ende die kleinste, und auch die Frage nach den Kosten für ein Messlabor stellst du dann nicht in irgendeinem Forum.

¹) Atmels IEEE-802.15.4-ICs, wenn du es genau wissen möchtest.

Persönliche Seite #7637017
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Jörg W. schrieb:

Datenrate ist das eine, Latenz das andere.

Klar, aber wenn das Funksystem direkt an den Prozessorkern angebunden ist und keine komplexe Protokoll-Implementation dazwischen steht, ist da nicht mehr viel was Latenz verursachen kann. Es ist allerdings fraglich, ob man bei den SiLabs-Teilen direkt an die Hardware dran kommt, diese ist nicht öffentlich dokumentiert.

Moderator Persönliche Seite #7637023
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Niklas G. schrieb:

Klar, aber wenn das Funksystem direkt an den Prozessorkern angebunden ist und keine komplexe Protokoll-Implementation dazwischen steht, ist da nicht mehr viel was Latenz verursachen kann.

Keine ACK / Retry? Was passiert bei Fehlern oder verlorenen Paketen?

Vom TE kommt eh nichts, und er wird vermutlich auch den Aufwand nicht bezahlen wollen. Aus der Ecke, an der ich mal mitgemacht habe, wäre der AT86RF215 sicher in der Lage, diese Datenraten zu schaffen (und er ist vollständig dokumentiert), aber der Aufwand, das alles zu implementieren, wird Mannjahre umfassen.

Daher schrieb ich ja, dass das bissel ETSI-Normen-Kram das kleinste der Probleme ist.

Persönliche Seite #7637032
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Jörg W. schrieb:

Keine ACK / Retry? Was passiert bei Fehlern oder verlorenen Paketen?

Ein "ACK" muss ja nicht bei jedem einzelnen Paket kommen. Da gibt es ja diverse Stellschrauben. Aber es stimmt natürlich, man muss sich genau überlegen wie man mit Störungen / Fehlübertragungen umgeht. z.B. bei einer Live-Video-Übertragung könnte man Fehler einfach ignorieren, da will man einfach nur hohe Datenrate haben. Hängt eben stark von der Anwendung ab.

Jörg W. schrieb:

AT86RF215

Interessantes Teil...

#7637052
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Alex schrieb:

Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung? Wie aufwändig ist die, Preisregion?

Du funkst nicht. 15cm ist mit Abstrahlleistungen kleiner als jeder Funkstandard zu schaffen. Aber um 1ms Latenz zu erreichen müssen Sender und vor allem Empfänger aktiv und eingeschwungen sein. Du sendest also dauernd, und schiebst nur so bald vorhanden die Daten rein. Ebenso das Acknowledge, auch der Kanal muss ständig aktiv sein. Damit brauchst du 2 Trägerfrequenzen. Da herkömmliche Systeme das aber nicht so machen, brauchst du eine Eigenentwicklung. Es muss nicht viel aufwändiger als eine offene Leitung an einem schnellen Digitalchip und ein passiver Schwingkreis mit Auswertung auf Empfängerseite sein, aber dazu braucht man einen HF-Experten.

Der Keks ist zu gross für dich.

OP #7637053
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Ok, hatte vergessen zu erwähnen: Störungen und Fehler in der Übertragung müssen nur erkannt werden. Keine Wiederholung etc. Nur eine Neusynchronisierung. Auch ist eine Übertragung in Gegenrichtung nicht (unbedingt) nötig. Die Fehlerrate muss natürlich gering sein (<1 / 100, besser <1 / 1000). Der zu überbrückende Abstand ist wenige cm. Das hängt vom mech. Aufbau ab, der sich mit unterschiedlichen Messbereichen etwas ändert und das ist auch noch nicht konstruiert.

@Jörg W.: "aber der Aufwand, das alles zu implementieren, wird Mannjahre umfassen"

Oha. Ist das echt so kompliziert? Kann man im 2,4GHz-Band nicht kontinuierlich senden? Ich bräuchte (nur) eine SPI-Schnittstelle zur Anbindung an den Prozessor.

#7637064
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Alex schrieb:

@Jörg W.: "aber der Aufwand, das alles zu implementieren, wird Mannjahre umfassen"

Oha. Ist das echt so kompliziert? Kann man im 2,4GHz-Band nicht kontinuierlich senden?

"Man" ja. Du nicht. Du willst/musst vorhandene Chips verwenden, um die Entwicklungszeit in einem sinnvollen Rahmen zu halten. Und die sind mit anderen Anforderungen entwickelt worden. Bei den üblichen Verdächtigen wie 802.15.4 oder 802.15.1 sendet man eben nicht durchgehend und braucht daher relativ lange Präambeln zur Synchronisierung.

fchk

Moderator Persönliche Seite #7637069
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Michael B. schrieb:

Du funkst nicht. 15cm ist mit Abstrahlleistungen kleiner als jeder Funkstandard zu schaffen.

Ist egal, mit den einschlägigen Normen, deren Einhaltung und dem Nachweis der Einhaltung müsste er sich trotzdem befassen.

Alex schrieb:

Kann man im 2,4GHz-Band nicht kontinuierlich senden?

Was genau hilft dir das?

Btw., du könntest mit dem genannten AT86RF215 sogar reine IQ-Bitstreams senden und empfangen, wenn du das partout willst, aber der Aufwand wird dann noch größer.

Alex schrieb:

Hatten wir das Thema nicht erst kürzlich, und Dir wurde IR vorgeschlagen?

Sehr scharf erkannt, Gratulation. Mittlerweile habe ich aber Bedenken wegen Stromverbrauch

Ah ja. 2,4-GHz-Technik verbraucht ja auch fast nichts.

#7637096
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Alex schrieb:

Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung? Wie aufwändig ist die, Preisregion?

Bei einer Eigenentwicklung eines Einzelstücks zum Gebrauch in den eigenen vier Wänden mit 15cm Reichweite legst du halt ein Handy daneben. Wenn dann noch alles funktioniert (Telefon, Wlan, Bluetooth), und auch dein System nicht aus dem tritt kommt, fertig.

Wenn das kein Einzelstück wird, und/oder die Gefahr besteht, daß das Gerät mal euer Haus verlässt, muß halt CE drauf, und die dafür benötigten Prüfungen durchgeführt werden.

Oliver

(Firma: Wilhelm.Consulting) #7637114
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Michael B. schrieb:

Alex schrieb:

Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung? Wie aufwändig ist die, Preisregion?

Du funkst nicht. 15cm ist mit Abstrahlleistungen kleiner als jeder Funkstandard zu schaffen.

Informationsübertragung über den "Äther" ist Funk... sorry!

Ansonsten musst du unter den EMV Grenzwerten bleiben... dann könnte man argumentieren versuchen.

Frank K. schrieb:

Alex schrieb:

@Jörg W.: "aber der Aufwand, das alles zu implementieren, wird Mannjahre umfassen"

Oha. Ist das echt so kompliziert? Kann man im 2,4GHz-Band nicht kontinuierlich senden?

"Man" ja.

Nein. Für Funk ist ein duty-cycle vorgegeben oder die Sendeleistung extrem limitiert.

Eine ISM Anwendung (als z.B. Mikrowelle) darf da quasi (zu lesen: ja, es gibt da auch vorgaben, die sind aber vergleichsweise harmlos) machen was sie will. Informationsübertragung ist aber nicht ISM, sonder Funk...auch wenn der Funk in einem ISM Band stattfindet. Interessant dabei ist auch, dass im ISM Band, die ISM Anwendung den Funk stören darf. Nachzulesen bei der ITU (sollte in den Radio Regulations Vol3 stehen).

Oliver S. schrieb:

Alex schrieb:

Bei einer Eigenentwicklung im 2,4GHz-Band braucht es da ein Funk-Abnahmeprüfung? Wie aufwändig ist die, Preisregion?

Bei einer Eigenentwicklung eines Einzelstücks zum Gebrauch in den eigenen vier Wänden mit 15cm Reichweite legst du halt ein Handy daneben. Wenn dann noch alles funktioniert (Telefon, Wlan, Bluetooth), und auch dein System nicht aus dem tritt kommt, fertig.

Wlan macht 100mW. Spätestens mit dem In-Band Störer ist's vorbei mit lustig, wenn du nur mit den EMV-Grenzwerten als Sendepegel auskommen willst.

Nicht lizenzierter Funk muss immer irgendwelche Störungen akzeptieren - und sei es nur eine andere Anwendung im gleichen Kanal!

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#7637118
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Niklas G. schrieb:

Klar, aber wenn das Funksystem direkt an den Prozessorkern angebunden ist und keine komplexe Protokoll-Implementation dazwischen steht, ist da nicht mehr viel was Latenz verursachen kann.

Ähm, bei Größenordnung 1ms ist der Prozessor / Anbindung ja wohl kaum die massgebliche Quelle der Latenz. Um auf dein OFDM Beispiel zurückzukommen, DAB+ ist auch OFDM, dort wird rein von der Mathematik her für die Übertragung eines Symbols exakt 1ms benötigt. (Dazu kommen noch ca. 0.25ms Puffer) D.h. prinzipbedingt hat OFDM bei DAB+ bereits ~1.2ms Latenz, da kann das System so schnell sein wie es will.

Persönliche Seite #7637120
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Andreas M. schrieb:

Ähm, bei Größenordnung 1ms ist der Prozessor / Anbindung ja wohl kaum die massgebliche Quelle der Latenz

Naja, bei z.B. einem WiFi Modul das über UART angebunden wird und AT-Befehle bekommt würde ich mit größeren Latezen rechnen.

Andreas M. schrieb:

dort wird rein von der Mathematik her für die Übertragung eines Symbols exakt 1ms benötigt.

Kommt wohl auf den Modus an. Da ja Reichweite und Bandbreite ein geringes Problem sind kann man vermutlich eine schnelle Symbolrate wählen.

Moderator Persönliche Seite #7637138
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Hans W. schrieb:

Für Funk ist ein duty-cycle vorgegeben

Auf 2,4 GHz nicht, nur auf dem SRD-Band 868 MHz.

Auf 2,4 GHz musst du eh damit klar kommen, dass ein Mikrowellenofen dauerhaft breitbandig frequenzmoduliert 1 W oder mehr abstrahlt.

Aber Sinn hat das eh nicht, statt eines existierenden paketorientierten Standards irgenwelches eigenes Gestreame zu erfinden, von den Kosten ganz zu schweigen.

(Firma: Wilhelm.Consulting) #7637270
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Jörg W. schrieb:

Hans W. schrieb:

Für Funk ist ein duty-cycle vorgegeben

Auf 2,4 GHz nicht, nur auf dem SRD-Band 868 MHz.

Ähm... z.B. EN300 328 tx-gap min 5ms und tx-time max 5ms für non-adaptive FHSS.

Hat so einfach ist das also alles nicht!

Wie gesagt, die ISM Mikrowelle darf quasi durchgehend stören, der Funkteilnehmer aber nicht durchgehend senden.

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(Firma: Wilhelm.Consulting) #7637370
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Hans W. schrieb:

Für Funk ist ein duty-cycle vorgegeben oder die Sendeleistung extrem limitiert.

Jörg W. schrieb:

Die EN300440 hat keine Restriktionen bezüglich duty cycle – dafür weniger Leistung,

Sagt ich ja :)

Jörg W. schrieb:

Aber lass mal, der TE ist meilenweit davon entfernt, sowas zu bauen.

Wäre auch meine Einschätzung... Da fehlt einiges an Knowhow... und ich bin mir sicher, dass beim 1. Angebot von einem Consulter das Projekt stirbt.

Hatte ich speziell im letzt halben Jahr öfter. Es will einfach niemand hören, dass sowas nicht in 0 Zeit entwickelt und getestet ist... und nebenbei muss das Equipment auch finanziert werden.

Vor allem wenn "aber der Marktbegleiter" ein Argument ist, fallen mir die meisten Kunden aus allen Wolken. EN 300 328 und EN 300 440 sind immerhin gelistet. Ob sich das aber mit der Erwartung an die Zuverlässigkeit deckt...

Ganz ehrlich:nimm 2 billige 125kHz rfid spulen zur energieübertragung und übertrag' die Daten optisch. Selbst "diskret" mit transimpedanz verstärker und normalen LEDs ist das quasi 0 Problem und günstig noch dazu.

Einzig den dc-anteil am uart muss man in den Griff bekommen... Aber auch das ist easy: 9-bit Uart und jedes Byte 1mal normal und einmal invertiert übertragen.

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OP #7637525
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@Jörg W.

Auf 2,4 GHz musst du eh damit klar kommen, dass ein Mikrowellenofen dauerhaft breitbandig frequenzmoduliert 1 W oder mehr abstrahlt.

Das dürfte nicht das Problem sein, da unser Produkt nur im industriellen Bereich eingesetzt wird. Da wird eine Küche weit entfernt sein. WLAN ist eher eine Möglichkeit. Es gibt Lösungen, die verwenden sogar 60GHz und haben Ethernet. Sowas kann ich aber nicht gebrauchen.

OK, also doch IrDA als praktisch einzige Möglichkeit. Ich wundere mich nur, wie alle unsere Konkurrenten das hinbekommen haben. Für ein Produkt ist eine Gruppenlaufzeit von 0,4ms angegeben. Alle anderen liegen bei der Gruppenlaufzeit unter 1ms. Da ja immer noch ein Tiefpass im Signalweg ist, bleibt für die RF-Latenz fast nix übrig.

Moderator Persönliche Seite #7637526
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Alex schrieb:

(Richtig zitieren darfst du gern mal noch lernen. Ist nicht wirklich schwierig.)

(Mikrowellenofen)

Das dürfte nicht das Problem sein, da unser Produkt nur im industriellen Bereich eingesetzt wird.

Es gibt auch Industrie-Mikrowellenöfen.

Ich wundere mich nur, wie alle unsere Konkurrenten das hinbekommen haben.

Du solltest dich nicht wundern, sondern analysieren.

(Firma: Wilhelm.Consulting) #7637537
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Jörg W. schrieb:

Es gibt auch Industrie-Mikrowellenöfen.

Oberflächenbehandlung mit Plasma macht dir zumindest "DC" bis 3GHz alles dicht.

Ich kenne Aufbauten aus der "Forschung" , bei denen rfid zur Positionserkennung von "Roboter" verwendet wurde. Bei der Erprobung mit der Plasma Quelle war dann der Schock groß...

Und wie gesagt, auf ISM Frequenzen gibt's für ISM Anwendungen kein Limit... Die ITU hat die Bänder explizit so zugeteilt.

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#7638405
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Alex schrieb:

Ist für CB-Funk vorgesehen. Aber dürfte man da NFC mittels AM-Modulation machen, wenn man mit dem Spektrum innerhalb 26,957MHz und 27,283MHz bleibt?

Der CB-Bereich ist für CB-Funk mit zugelsassenen CB-Funkgeräte freigegeben und keine Wild-West Spielwiese für Long-Range NFC Bastler. Und für alle Funkanlagen, ob klein oder groß, gilt die EU-Funkanlagenrichtline 2014/53/EU, die in DE Gesetzesrang hat. Also nix mit Selbstgestricktem, sondern nur Geräte mit Heiligsprechung durch eine benannte Stelle aka. zertifiziertes Prüflabor.

OP #7638595
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@AL

Long-Range NFC Bastler... du hast meine ersten Post wohl nicht gelesen. Es geht um extrem kurze Entfernungen (<2cm, eher 5mm)

@Jörg W.

Such sie dir bei der BNetzA raus und lies und verstehe sie. Genau das verstehen ist mein Problem. Oft weiß ich nicht, ob das für meinen Fall zutrifft und - noch wichtiger - wo sind die Schlupflöcher oder welche Auswege gibt es.

Viele Konkurrenten bieten schon Produkte mit digitaler (near field-) Datenübertragung mit hoher Samplerate an. Also gibt es eine Lösung. Und schätzungsweise haben die einen Weg gefunden, die sehr teuren und aufwändigen Abnahmen / Genehmigungen zu umgehen. Das muss ich rausfinden. Ab wann oder wie muss ich nur noch die EMV-Vorschriften (Störausstrahlung) einhalten?

(Firma: Wilhelm.Consulting) #7638878
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Jörg W. schrieb:

Hans W. schrieb:

Und wie gesagt, auf ISM Frequenzen gibt's für ISM Anwendungen kein Limit.

Personenschutzgrenzwerte halt.

Das ist ja das witzige, wenn man nur unter die EMCD fällt... Dann könnte man sich das theoretisch sparen. Usb Powerbank mit induktivem Lader z.B.

Jörg W. schrieb:

Allgemeinzuteilung. Such sie dir bei der BNetzA raus und lies und verstehe sie.

Cept recommendation ERC 70-03

Die einzelnen länder haben teilweise leichte Unterschiede...die sind zum größten Teil dort zumindest erwähnt.

Alex schrieb:

Und schätzungsweise haben die einen Weg gefunden, die sehr teuren und aufwändigen Abnahmen / Genehmigungen zu umgehen. Das muss ich rausfinden. Ab wann oder wie muss ich nur noch die EMV-Vorschriften (Störausstrahlung) einhalten?

Wenn du eine gelistete harmonisierte norm anwenden kannst, ist das eine eigenenerklärung. Wenn nicht, brauchst du für den Funk Teil das OK einer benannten Stelle.

Aber auch die eigenerklärung ist nicht ohne, wenn du das wirklich sauber prüfst. Das sind einige Tage Aufwand um die Messungen zu machen... Also mit Erstellung der test-firmware,....

Die RED gilt übrigens auch für reine empfänger.

Mach einfach was notwendig ist. Das ist unterm Strich billiger wir irgendwelche "Ausnahmen" zu suchen ( die es eigentlich so gar nicht gibt.

Preislich werden die 10-30k (je nach Sonderwunsch) gegenüber den Entwicklungskosten unter gehen.

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Moderator Persönliche Seite #7638891
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Hans W. schrieb:

Aber auch die eigenerklärung ist nicht ohne, wenn du das wirklich sauber prüfst.

Vor allem muss man dafür erstens wissen, was man überhaupt zu erklären hat, und man muss es zumindest soweit messen können, dass man sich sicher sein kann, die Grenzwerte einzuhalten.

Sehe ich beim Wissensstand des TE beides nicht als gegeben an.

OP #7639177
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@Jörg W.

Vor allem muss man dafür erstens wissen, was man überhaupt zu erklären hat, und man muss es zumindest soweit messen können, dass man sich sicher sein kann, die Grenzwerte einzuhalten.

Wir lassen alle unsere Produkte zum Schluss im EMV-Labor abnehmen. Die werden wissen, was zu prüfen ist. Aber man sollte halt vorher ziemlich sicher sein, dass man durchkommt.

RED??

Gast #7639254
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Alex schrieb:

zum Schluss im EMV-Labor abnehmen.

Schön. Da kann man ein Dect Telefon auf den Tisch stellen das mit max Leistung in den Äther brüllt und dank frequency hopping bekommen die das beim Test nicht mal mit. Nicht mal eine Nadel im Spektrum.

EMI Test ist nicht RED. Das sind zwei völlig unterschiedliche Dinge.

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