Transmisión/recepción inalámbrica a través de 100 pies (30 m), incluido el muro de hormigón

Tengo un título en ingeniería eléctrica, pero poca experiencia en la construcción de equipos inalámbricos. Necesito transmitir una señal a unos 100 pies de distancia, incluido un muro de hormigón. Necesito algo pequeño que transmita solo una señal binaria "Estoy ENCENDIDO" cuando está encendido, y nada cuando está apagado.

Realmente no me importa qué tan grande sea el receptor, pero me gustaría que el transmisor fuera relativamente pequeño. El transmisor realmente solo recibiría una señal de "encendido" (se espera que transmita cuando tenga energía) y luego dejará de transmitir cuando cesó la energía.

Por lo general, para esta aplicación, usaría algún tipo de solución exagerada grande solo para usar componentes familiares disponibles en el mercado. Pero muy poco parece llegar a este recinto de concreto (Celular/WiFi/GPS/etc.) ¿Qué podría usar?

estamos sobre el diseño de la electrónica. Esta es tanto una pregunta de lluvia de ideas/sondeo como de compras.
@Kortuk Yo diría que podrías haber sugerido una edición para mejorarlo... y eso habría hecho que mi día fuera un poco mejor en lugar de un poco peor. Pero lo reescribí. ¿Más feliz?
Por tus preguntas, pensé que probablemente eras solo un tipo de software, si hubiera pensado que conocías el hardware, te habría sugerido que editaras para un diseño. Honestamente, si solo desea una solución lista para usar, este no es el lugar correcto. Lamento que hayan asaltado tu auto. esto parece que podría ser una buena pregunta, veamos si obtiene las respuestas de alta calidad que desea. En la nota de edición, realmente haría las ediciones yo mismo, pero normalmente solo tengo tiempo para cerrar las cosas sobre la marcha y avisar a la gente.
También sugeriría editar el título, que es muy engañoso. El título en realidad implica un muro de hormigón de 100 pies de espesor, que es diferente de una distancia aérea de 100 pies, incluido un pequeño muro de hormigón.
Se vierte mucho hormigón con una malla de acero en su interior para reforzarlo. Esa malla también penetra frecuentemente en el suelo. Esto debería producir una jaula de Faraday, hasta cierto punto. Entonces, ¿la longitud de onda debe ser más pequeña que el tamaño de la malla, pero no tan pequeña como para que el concreto la bloquee? (A menos que su concreto no tenga acero).
@Kortuk: Gracias por reabrir esto. Mi primera reacción impulsiva (especialmente dados mis antecedentes y mis pensamientos de que era una pregunta legítima), definitivamente fue enfurecerme contra ti por otra injusticia percibida en mi día. Pero es mejor mantener la calma y ser cívico/táctico. Estoy tratando de diseñar esta solución a un problema que la policía parece incapaz de resolver sin ayuda... momentos de enseñanza... pero voy a construir esto antes de que reemplacen la ventana, así que al menos si vuelve a pasar puedo decir "reaccioné, cambié algo..."
@HostileFork, no te preocupes, entendí tu angustia. Lo cerré durante un turno de noche en el trabajo y solo tuve un momento para escribir el comentario antes de tener que correr por un problema.
Después de que me robaron el auto, tenía un NOOK viejo (con la pantalla rota) que uso para la comunicación 3G usando el Internet gratuito que B&N me da para hacer ping a casa desde mi auto con un receptor GPS para obtener las coordenadas.
@crasic ¡Eso es bastante útil si te roban el auto, pero no ayuda mucho para los robos...! Además, ¿cómo lo mantiene cargado sin que lo detecten y se lo lleven (o que lo escondan y agoten la batería de su automóvil...)
Lo saqué de la caja y lo metí en un pequeño recinto, lo escondí dentro del tablero con una pequeña placa MCU que conducía la lógica entre el receptor GPS y el NOOK. Un pequeño goteo a 5v < 500mA no agotará la batería de su automóvil de manera apreciable a menos que la deje fuera durante meses.

Respuestas (2)

Tienes que tener cuidado con este tipo de señal de 'estoy conectado'.

Muchas regulaciones para frecuencias de radio sin licencia (como la banda ISM, etc.) estipulan un ciclo de trabajo máximo en la transmisión, lo que significa que solo se le permite transmitir activamente durante un cierto porcentaje del tiempo. Esto evita el bloqueo de una frecuencia particular y permite una mejor TDM de señales.

Por ejemplo, para la gama ISM (Industrial, Scientific, Medical):

Dependiendo de la subbanda, la potencia de transmisión está limitada a 10 dBm … 27 dBm. La asignación de tiempo permitida (ciclo de trabajo) también varía con la subbanda. Así se reducen las interferencias con otros equipos de 868 MHz y así se puede lograr una mejor calidad de transmisión.

- IGS 433/868

Entonces, sea cual sea la solución que elija, tendrá que crear algún tipo de baliza pulsada periódica que envíe una señal de ráfaga corta en períodos predefinidos en lugar de solo una señal constante de "encendido".

Esto también debería significar que puede ahorrar energía entre los pulsos, ya que puede apagar el transmisor (muchos chips TX tienen un modo de 'reposo' o 'apagado') cuando no se está utilizando activamente.

Como se ha mencionado en algunos de los comentarios, lo más probable es que haya un conjunto de barras de refuerzo en el hormigón que forman una 'jaula de Faraday'. Esto impide que una gran cantidad de señales penetren cuando golpean las barras y luego las conectan a tierra. Por lo tanto, debe elegir una frecuencia que tenga una longitud de onda más pequeña que el espacio entre las barras. Además, el concreto puede absorber la señal a ciertas frecuencias.

Por lo que entiendo, esto se debe principalmente al contenido de agua en el concreto. El agua contiene hidrógeno. El hidrógeno resuena a 2,4 GHz. Muchas transmisiones (WiFi, por ejemplo) se producen a 2,4 GHz, por lo que el hidrógeno del agua del hormigón absorbe la transmisión. *

Por lo tanto, la banda ISM de 868 MHz tiene una longitud de onda de aproximadamente 0,35 m; esto probablemente sea demasiado grande para caber entre las barras (no estoy seguro de lo que establecen las regulaciones sobre el espacio entre barras). ISM 915 lo reduce a 0,33 m, todavía demasiado grande. Los 2,4 GHz son 0,125 m, mucho más realistas, pero es posible que no atraviesen el hormigón. Por lo tanto, estaría buscando en algún lugar en el rango medio a alto de 1 GHz. Personalmente, no conozco un rango de frecuencia sin licencia en esa área. Debería consultar con las personas que otorgan licencias de RF en su área (FCC, OfCom, etc.).

* (Esta es puramente mi propia conjetura; corríjame, ya que me gustaría saber la verdad yo mismo)

¡Gracias por la respuesta detallada! ¿Hay una buena manera de probar esto? Si bien tengo un viejo y oxidado título Cornell EE, el único "equipo" que tengo es un multímetro de radio shack ... Ya ni siquiera tengo mi juego de radios FRS. Sé que no puedo escuchar la radio FM en el garaje, así que me pregunto cuál sería la mejor prueba de concepto.
(Además, ni siquiera he pensado en presionar a la gente del apartamento para que me deje pasar el cable. No puedo hacerlo sin su permiso, pero como mi motivación para pedir esto se basa en un problema de seguridad crónico, es posible que me permitan hacerlo... y eso dejaría de lado lo que estoy haciendo por completo. Este permiso podría no ser tan fácil de obtener, pero tampoco imposible...)
Nunca he oído que los 2,4 GHz no atraviesen el hormigón. Creo que 60 GHz es un armónico de agua, pero no 2.4. Cuanto menor sea la frecuencia, menos pérdidas tendrá mientras se mantenga por encima de la longitud de onda requerida para atravesar la pared.
@Kellenjb 2.4GHz tiene algo que ver con el hidrógeno: lo usan mucho porque es una zona 'tranquila' en el ruido de fondo.
El agua tiene muchos modos de vibración, como los que se explotan en su microondas que no están relacionados con la frecuencia de transición atómica real, el 2.4Ghz básicamente solo se usa porque no tiene licencia según las regulaciones de ISM. La única transición en el hidrógeno cerca de esa frecuencia es en realidad a 1,4 Ghz, que corresponde a la "línea de hidrógeno" de 21 cm o la transición hiperfina del estado fundamental, que no afectará sus comunicaciones porque no es una transición particularmente fuerte. Todas las demás transiciones son de frecuencia significativamente más alta (el primer estado excitado está en el rango ultravioleta)

El mayor problema que debe analizarse es cómo mejorar la relación señal/ruido (SNR). WiFi está bastante bien optimizado, por lo que si no puede obtener datos en esta área, probablemente tendrá problemas con la mayoría de las bandas de frecuencia. Sin embargo, hay algunas cosas que puede hacer para mejorar su SNR.

Un método para mejorar la SNR es colocar una antena direccional en su extremo receptor. Al usar una antena direccional, el ruido resultante debería ser menor porque no captará ruidos de otras direcciones.

También debe considerar dónde colocar el transmisor en el automóvil, ya que el ángulo en el que la señal atraviesa la pared puede marcar una gran diferencia. Una pared de 6" de espesor puede convertirse en lo que parece una pared mucho más ancha dependiendo del ángulo en el que se encuentre.

Y una última cosa en la que pensar, no estoy al tanto de todas las regulaciones, pero creo que algunas bandas de frecuencia tienen una potencia promedio y una potencia máxima asociada con sus límites. En su situación, sería mejor transmitir a la potencia máxima y ajustar la duración de la transmisión para seguir los requisitos de potencia promedio.

Si todo lo demás falla, es posible que deba considerar colocar un dispositivo en el medio para realizar la retransmisión.

Transmisión/recepción inalámbrica a través de 100 pies (30 m), incluido el muro de hormigón
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