По сравнению с проводными системами, беспроводные системы гораздо проще установить, их легко переместить или добавить к системе. Выполнение простых рекомендаций из этого руководства по размещению и планирования обеспечит успешную установку и надежную работу радиосетей EnOcean 868 или 315 MHz в различных зданиях.
Разделы руководства:
Принципы распространения радиосигналов в зданиях.
Руководство по проектированию для коммерческих зданий.
Руководство по проектированию для жилых зданий.
Настоящее руководство охватывает два основных, чаще всего используемых на практике, типа установки системы радиосвязи:
I. Радиодатчики управляют приводами непосредственно (RF шина).
В этом случае пути радио радиосигнала не должны быть протяженными. При необходимости устанавливается центральный ретранслятор для усиления радиосигнала. Такой способ установки больше всего подходит для небольших жилых домов.
II. Радиодатчики управляют приводами при помощи системы автоматизации.
В определенных местах здания устанавливаются радио-шлюзы, подключенные к системе автоматизации здания (например, BACnet, TCP / IP, EIB / KNX, LON). Это универсальный способ, он чаще всего используется при реализации сложных проектов.
Радиосигналы - это электромагнитные волны, следовательно, они ослабевают с увеличением пройденного пути. Дальность действия радиосигналов всегда ограничена. Зону радиопокрытия снижают и различные материалы, находящиеся на пути распространения радиоволн. Радиоволны могут проникать через стены из разных материалов, чем больше их толщина, тем сильнее затухание волны. Ослабление радиоволн, по сравнению с прохождением в условиях прямой видимости (LOS), зависит и от материала стен.
Дерево, гипс, стекло без металлического покрытия | 0 - 10% |
Кирпич, прессованные панели | 5 - 35% |
Железобетон | 10 - 90% |
Металл, алюминиевая облицовка | см. п. 1.2 |
В условиях ограниченного пространства зона надежной работы имеет вид эллипсоида, с передатчиком (Tx) и приемником (Rx) в узловых точках. Из-за того, что геометрическая форма помещения искажает процесс распространения радиоволн, реальная дальность передачи снижается с теоретических 30 м. (LOS), примерно, до 10 м. на частоте 868 MHz и 17 м. на частоте 315 MHz . Условия распространения радиоволн в помещениях с низкими потолками и толстыми стенами считаются неблагоприятными.
Вид монтажа антенны, расстояние антенны от потолка, пола и стен оказывает большое влияние на зону покрытия. Внешние антенны обычно имеют лучшую производительность, чем внутренние антенны, вмонтированных в стену приемников. Люди и другие объекты в комнате также могут ослабить уровень сигнала. На практике, из-за большого количества различных воздействий, расстояния между передатчиком и приемниками следует рассчитывать наиболее тщательно. Для достижения высокой надежности системы радиосвязи, в случае нескольких, даже одновременно проявляющихся, неблагоприятных условий, следует проектировать размещение устройств с достаточным запасом по расстоянию между ними.
2.1. до 20 м, если антенны у передатчика и приемника действительно имеют хорошую конструкцию и расположение;
2.2. до 10 м, если:
- приемник установлен в массивную стену;
- приемник установлен рядом с углами комнаты;
- приемник небольшого размера с внутренней антенной;
- приемник или его антенна установлены на металлическую поверхность;
- монтаж выполняется в помещении с низкими потолками;
Массивные предметы, сделанные из металла, такие как металлические стены-разделители и металлические вставки потолка, массивные армированные стены и металлическая фольга теплоизоляции, отражают электромагнитные волны и, следовательно, создают радио тени. Однако мелкие металлические детали, например металлические штыри в сухой стене из гипса, не вызывают эффект экранирования.
Передача радиоволн происходит даже через металл внутренних стен-разделителей. Это происходит посредством отражения. Стены, сделанные из металла или бетона, тоже отражают электромагнитные волны. Радиоволны проникают в соседнюю комнату или этаж через неметаллические, например, деревянные или стеклянные двери. Локальное радио покрытие может сильно уменьшится. Монтаж дополнительного ретранслятора в подходящем месте может легко обеспечить дополнительный путь распространения радиоволн.
Огнестойкие стены, шахты лифтов, лестницы, силовые шкафы следует рассматривать, как экранирующие элементы. Экранирующего эффекта можно избежать путем изменения положения (вывод из тени) приемо-передающих антенн или с помощью ретранслятора
Угол, при котором передаваемый сигнал попадает на стену, очень важен. Эффективная толщина стен, как и затухание сигнала, изменяется в зависимости от этого угла. Для снижения потерь сигналы нужно передавать через стены напрямую, ниши в стенах следует избегать.
При использовании приемника с внутренней антенной, его не следует устанавливать на одной и той же стене вместе с передатчиком. Вблизи поверхности стен радиоволны подвержены влиянию отражения и интерференции. Следовательно, антенна должна быть расположена на противоположной, или примыкающей к ней, стене. При использовании устройства с внешней антенной, идеальное место установки антенны в центре помещения. Размещение антенны должна быть не менее 10 - 15 см от угла стены или бетонного потолка.
Пассивная антенна
Этот вид антенн связан с приемником через специальный коаксиальный кабель. Идеальное место ее установки в центре помещения. “Магнитная антенна” (например, Hirschmann MCA 1890MH для 868 MHz) должна быть установлена на большой металлической поверхности для создания адекватного анти-полюса, ее очень легко установить на металлические предметы, например, на вентиляционные коммуникации за подвесным потолком.
Плоская (планарная) антенна (например, HAMA MiniPlanar 38499 для 868 MHz) должна устанавливаться вдали от металлических предметов, например, на подвесных потолках или в сухой стене из гипса в соединительных коробках подходящего размера (см. рисунок). Планарные антенны нельзя устанавливать непосредственно на бетон, свойства которого похожи на металл. Исключение составляет 868 MHz планарная антенна MCA 1890MP от Hirschmann. Она также может непосредственно клеится на металлический потолок. Более подробную информацию о пассивных антеннах и антенных разъемах можно найти в руководстве по применению EnOcean AN103
Внешние пассивные антенны. Для 315 MHz внешней антенны можно использовать четвертьволновую антенну ANT-315-CW-RH-ND от Digikey с магнитным креплением DN70101 от ThieCom (см. еще www.linxtechnologies.com).
Активная антенна.
Так называемая активная антенна это отдельное устройство со встроенной антенной, которое взаимодействует с приемником через кабель RS485 (шлюз RS485). В этом случае коаксиальный антенный кабель, потери в котором растут с его длиной, не используется, и, следовательно, между антенной и приемником сигнал передается без потерь.
Расстояние между EnOcean приемниками и передатчиками других беспроводных систем (например, GSM / DECT / WLAN) или источниками высокочастотных помех (компьютеры, аудио / видео оборудование) должно быть не менее 50 см. Передатчики EnOcean могут быть установлены рядом с любым другим высокочастотным передатчиком без каких-либо проблем. Нельзя использовать систему 868 MHz RFID и приемники 868 MHz EnOcean в одном помещении.
В случае плохих условий распространения можно использовать ретранслятор. EnOcean ретрансляторы не требуют настройки (например, программирования), имеют различный дизайн и просто подключаются к соответствующему источнику питания. Различные возможности использования показаны на иллюстрациях в главах "1.2 Экранирование" и "1.3 Угол проникновения".
Слабый радиосигнал ретранслятором принимается, обновляется и передается снова, так что теоретически достигается почти двойной диапазон дальности. EnOcean ретрансляторы первого уровня не могут быть каскадными. Посылка, повторенная однажды, не может быть повторена снова. EnOcean ретрансляторы, переключенные в двухуровневый режим, позволяет двум ретрансляторам быть каскадными. Двухуровневый режим следует использовать только в экстремальных случаях.
Мобильный измеритель интенсивности поля EPM 300 позволяет установщику определить идеальные монтажные позиции для датчиков и приемников, проверить неисправные соединения уже установленных устройств. EPM 300 показывает значение напряженности поля полученной посылки и любых помех в диапазоне 868 MHz, а EPM 300С в диапазоне 315 MHz. Более подробную информацию можно найти в документе AN005 "Отладка радиосистем" и в инструкции по эксплуатации EPM300.
Как использовать измеритель EPM 300.
Установщик 1 нажимает на кнопку датчика и передает радио посылку. Установщик 2 проверяет напряженности поля, полученные на дисплее устройства, и тем самым определяет идеальное положение для приемника.
При строительстве коммерческих зданий широко применяются стены из огнеупорных материалов, экранирующие радиоволны. В этом случае зона радио покрытия разделяется огнеупорными стенами на отдельные части (секции). Внутри таких секций используются легкие или стеклянные перегородки. Это создает хорошие условия для распространения радиоволн. Необходимо избегать использования в интерьере металлизированных стекол или металлизированных поверхностей перегородок, а также усиленных металлом конструкций.
Ниже приведены два распространенных способа установки.
I. Радиодатчики непосредственно контролируют актуаторы (RF шина).
Обычно используется при небольших зонах охвата.
II. Радио датчики контролируют актуаторы через автоматизированную систему.
В центре помещения размещен радио шлюз, подключенный к системе автоматизации здания (например, BACnet, TCP / IP, LON, EIB).
Весь процесс размещения легко разбивается на шаги:
- огнеупорные стены;
- туалеты, лестницы, лифтовые шахты силовые щиты.
- точки центров окружностей являются идеальными позициями для радио шлюзов;
- шлюзы должны быть расположены таким образом, что ни один экранирующий элемент не смог заблокировать связь в любом углу внутри секций пожарной безопасности (потенциальных местах размещения датчиков).
Когда применение ограничивается одной или двумя комнатами (например, при реконструкции) на прямой дальности передачи все работает, как правило, адекватно. Более сложные варианты могут быть дифференцированы:
- Большие жилые дома должны быть оборудованы ретранслятором. Ретранслятор должен быть размещен в геометрическом центре дома, например, в центре среднего этажа. Точное положение ретранслятора некритично;
- EnOcean ретрансляторы разработаны таким образом, что их можно использовать каскадно до второго уровня. Второй ретранслятор может быть добавлен в случае сильного укрепления потолка или других причин (см. «1.2 Экранирование»). Следует обратить внимание, что использование ретрансляторов, как универсального средства решения задачи увеличения зоны покрытия, контрпродуктивно (см. «1.6 Использование ретрансляторов»).
- Использование отдельных систем для каждой квартиры;
- Объединение отдельных систем в каждой квартире через радио шлюзы в единую систему автоматизации на основе BACnet, EIB / KNX, LON или TCP / IP.
Содержимое раздела 4 из «WP Range Planning Jun2009 en» заменено более свежим из «AN005 Radio System Debugging Jan2011». Информация может быть использована для углубленного понимания процессов, для обеспечения надежной работы и локализации возможных неисправностей.
Любая система радиосвязи состоит из передатчика (Tx-DUT = тестируемого передатчика), пути распространения радиоволн (радио пути), и приемник (Rx-DUT = тестируемого приемника). В случае недостаточного покрытия, появляющихся случайным образом и без видимых причин и также исчезающих временных неисправностей, следует всегда помнить, что радио это не волшебство и принципиально могут возникнуть только следующие проблемы:
Далее рассмотрим каждую проблему по отдельности.
Необходимо для работы:
Тест 1. Источник активных помех.
Включите EPM: Источник активных помех присутствует, если желтый или даже зеленые светодиод EPM 300 мигает или светится постоянно. Короткие импульсы (
Тест 2. Передающее устройство.
Тест 3. Приемное устройство.
Если разница результатов тестируемого приемника и EPM 300 хуже более чем на один метр, то необходимо выполнить следующее:
Тест 4. Радио путь.
Если при последовательном выполнении предыдущих тестов ничего не обнаружено, то причина должна быть на пути распространения радиоволн. Следует, прочить еще раз главы с 1 по 3 этой статьи подробно, а также рассмотреть следующие возможные основные причины:
Dipl. Ing. Armin Anders, EnOcean GmbH, VP Product Management, сайт www.enocean.com