Uart drahtloser sender und empfänger

Arten von UART-Funk-Sendern/Empfängern

Ein UART-Funk-Sender und -Empfänger kommuniziert über einen universellen asynchronen Empfänger/Sender (UART). Dieses Gerät wandelt parallele Daten in ein serielles Format für die Übertragung um und umgekehrt für den Empfang. Ein UART kann viele Kommunikationsprotokolle verwenden, wie z. B. I2C, SPI, RS-232 und RS-485.

Es sind viele Arten von UART-Modellen und -Variationen verfügbar, die nach Modulationstechnik, Frequenzband und Leistungssendung gruppiert werden können:

• Modulationstechnik

  Es gibt hauptsächlich zwei Arten von UARTs, die unterschiedliche Modulationsmethoden zur Änderung von Radiowellen verwenden. Die erste Art ist digital, die Frequenzumtastung (FSK) oder Amplitudenumtastung (ASK) verwendet, um Daten auf die Trägerwelle zu modulieren. Die zweite Art ist analog, die Amplitudenmodulation (AM) oder Frequenzmodulation (FM) verwendet.

• Frequenzband

  Das UART-Funkkommunikationsgerät arbeitet innerhalb bestimmter Frequenzbänder, die durch lokale Vorschriften festgelegt werden. Einige Geräte können in mehreren Bändern betrieben werden, was die Flexibilität erhöht. Häufige Bänder sind 2,4 GHz mit Bluetooth, Wi-Fi und Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS); 915 MHz mit Zigbee und Low-Power Wide-Area Network (LPWAN); und 868 MHz mit LPWAN.

• Leistungssendung

  Basierend auf der Leistungssendung können UARTs als Langstrecken- oder Kurzstrecken-Geräte klassifiziert werden. Langstreckensender und -empfänger können über große Entfernungen kommunizieren, die oft mehrere Kilometer überschreiten, und verwenden dafür Leistung und empfindliche Antennen. Beispiele für Langstrecken-Sender- und Empfänger-UARTs sind LoRa, Sigfox und NB-IoT. Kurzstrecken-UARTs können über begrenzte Entfernungen kommunizieren – meist wenige Meter bis maximal einige Dutzend Meter. Sie sind im Allgemeinen kompakter und kostengünstiger als Langstrecken-Geräte. Zu dieser Kategorie gehören Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi und RF.

Tatsächliche UART-Geräte sind oft eine Kombination der oben beschriebenen verschiedenen Typen. Die Kenntnis der spezifischen Anforderungen der Zielanwendung hilft bei der Bestimmung der richtigen Art von UART.

Funktionen und Merkmale von UART-Funk-Sendern und -Empfängern

Ein drahtloses Transceiversystem, das einen universellen asynchronen Empfänger/Sender (UART) verwendet, kann eine effektive Lösung für die Sicherung der drahtlosen Langstreckenübertragung sein, bei der ein niedriger Stromverbrauch entscheidend ist. Im Folgenden finden Sie einige der wichtigsten Funktionen und Merkmale eines UART-Funk-Senders und -Empfängers:

• Datenübertragung: Die Hauptfunktion eines UART-Funk-Senders und -Empfängers ist die drahtlose Übertragung und der Empfang von Daten. Daten werden vom Sender zum Empfänger in Form von modulierten Funksignalen übertragen.
• Asynchrone Kommunikation: Ein typisches UART-System arbeitet im asynchronen Kommunikationsmodus zwischen einem Sender und einem Empfänger. Diese Art der Kommunikation erfordert keine Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger, wodurch die Datenübertragung über große Entfernungen ermöglicht wird.
• Modulationstechniken: Für die drahtlose Übertragung sollten Modulationstechniken verwendet werden, um das datentragendes Signal in Radiowellen umzuwandeln. Die Art der zu verwendenden Modulation hängt von der Frequenz und der Wellenform des Signals ab. So kann FM für die Übertragung analoger Signalwellen verwendet werden, während PSK, FSK und QPSK bei der digitalen Signalübertragung eingesetzt werden können.
• Kodierung und Dekodierung: In einem UART-Kommunikationssystem werden Daten für die Übertragung kodiert, um sicherzustellen, dass die Datenintegrität während der Übertragung erhalten bleibt. Nach erfolgreichem Empfang werden die Daten dekodiert und für die Verwendung durch das Empfängerende zur Verfügung gestellt.
• Zertifikate und Normen: Die Einhaltung behördlicher Zertifikate und Normen ist bei der Verwendung eines drahtlosen Übertragungssystems von entscheidender Bedeutung. Diese Zertifikate und Normen stellen sicher, dass ein drahtloses Übertragungssystem andere elektronische Geräte nicht stört und sichere Strahlungspegel beibehält.
• Reichweite: Drahtlose Übertragungssysteme haben unterschiedliche Reichweiten, abhängig vom Grad der Modulation und den Umgebungsfaktoren. Der Umfang sollte bei der Auswahl eines drahtlosen Übertragungssystems berücksichtigt werden, um die Anforderungen einer Endanwendung zu erfüllen.

Szenarien für einen UART-Funk-Sender und -Empfänger

Der Markt für die drahtlose UART-Übertragung ist groß, und die vielen Anwendungen erstrecken sich über viele Branchen. Die Verwendung eines UART-Senders kann die folgenden Aufgaben vereinfachen:

• Automatisierungsaufgaben: Industrielle und geschäftliche Anwendungen für UART umfassen Automatisierungstechnik, intelligente Industrien und Produktionseinheiten. Das UART-Modell hilft bei der Übertragung von Computerdaten an das drahtlose System für die oben genannten Anwendungen und viele weitere. Ein UART-Gerät kann dazu beitragen, die Zeit zu verkürzen, die für die Automatisierung eines Prozesses benötigt wird.
• Spielzeug- und Spieleindustrie: Viele Spielzeuge und Spielegeräte nutzen die UART-Technologie, um in Echtzeit mit anderen Geräten zu kommunizieren, die drahtlos verbunden sind. Spielkonsolen und Spielzeugauto-Fernbedienungen verwenden diese Technologie.
• Telemetrie: Militärausrüstung und Überwachungssysteme verwenden Telemetrie, um missionskritische Systeme aus der Ferne zu überwachen und zu steuern. Das UART-Terminal hilft bei der Echtzeitübertragung von Daten, so dass die Systemparameter überwacht und bei Bedarf eingegriffen werden kann.
• Kommunikationsgeräte: Alarmsysteme, intelligente Haus-Sicherheitsgeräte und Pike-Cam-Systeme sind auf die Echtzeitübertragung von Daten angewiesen, um drahtlos zu kommunizieren. Diese Art der Datenübertragung ist entscheidend, um den Zustand des Geräts zu verstehen und die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen.
• Gesundheitswesen: Ein weiterer Bereich, in dem ein UART-RF-Sender zu sehen ist, sind Anwendungen im Gesundheitswesen. Datenüberwachungssysteme, Patiententracking-Geräte und andere Arten von Geräten können die UART-Technologie verwenden, um Patientenbewegungen und wichtige Daten zu überwachen.
• Eingebettete Technologie: Viele Anwendungen in der industriellen Automatisierung und eingebetteten Technologie nutzen UART für die verschlüsselte Kommunikation von Geräten. Roboter, Sensoren, Controller und viele andere Geräte zeigen, wie die UART-Technologie zur Echtzeitdatenübertragung beitragen kann.

So wählen Sie einen UART-Funk-Sender und -Empfänger aus

Die Auswahl des richtigen UART-Funk-Senders und -Empfängers hängt von mehreren Faktoren ab, die die Leistung und die Eignung für eine bestimmte Anwendung direkt beeinflussen.

• Kommunikationsreichweite

  Die Anwendungsanforderungen bestimmen die Kommunikationsreichweite. Kurzstreckenanwendungen, wie z. B. die Verbindung von Sensoren mit einem Controller in einem begrenzten Raum, benötigen einen Sender und Empfänger mit kurzer Reichweite. Langstrecken-Geräte hingegen eignen sich für Anwendungen, die die Datenübertragung über mehrere Kilometer hinweg erfordern.

• Datenrate

  Die Datenrate ist die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits. Wählen Sie ein Gerät mit einer Datenrate, die die Anforderungen der Anwendung erfüllt. So eignet sich beispielsweise ein Gerät mit hoher Datenrate für Anwendungen, die eine schnelle Datenübertragung erfordern.

• Modulationsverfahren

  Das Modulationsverfahren, das für die drahtlose Übertragung von Daten verwendet wird, wirkt sich auf die Reichweite, Robustheit und Qualität des Signals aus. Anwendungen, die robuste Signale mit exzellenter Qualität über große Entfernungen hinweg erfordern, benötigen Sender, die Modulationsverfahren wie Frequenzumtastung (FSK) oder Phasenumtastung (PSK) verwenden.

• Ausgangsleistung

  Eine höhere Ausgangsleistung kann die Übertragungsreichweite und Zuverlässigkeit erhöhen. Die Ausgangsleistung wirkt sich jedoch auf den Stromverbrauch aus. Geräte mit niedriger Ausgangsleistung sind ideal für batteriebetriebene kleine und kompakte Geräte.

• Frequenz

  Berücksichtigen Sie das Frequenzband, das von den Sender- und Empfängermodulen verwendet wird. Stellen Sie sicher, dass das Band in dem Gebiet, in dem das Gerät eingesetzt wird, frei nutzbar ist. Wenn das Gerät in industriellen Umgebungen eingesetzt werden soll, wählen Sie ein Modul, das in einem weniger überlasteten Frequenzband arbeitet.

• Besondere Funktionen

  Sender- und Empfängermodule können mit besonderen Funktionen wie Verschlüsselung für Datensicherheit, eingebauten Mikrocontrollern für die Vorverarbeitung von Daten oder Langstreckenfunktionen (z. B. LoRa) für die Kommunikation über große Entfernungen ausgestattet sein. Berücksichtigen Sie zusätzliche Funktionen, die die Funktionalität verbessern und spezifische Anforderungen erfüllen können.

• Gerätezertifizierung

  Stellen Sie sicher, dass das drahtlose Gerät die notwendigen Zertifizierungen für die Einhaltung der lokalen Vorschriften besitzt. Die Überprüfung der Gerätezertifizierungen verhindert rechtliche Probleme und stellt sicher, dass die Geräte die Interoperabilitätsstandards erfüllen.

UART-Funk-Sender und -Empfänger F&A

F1: Kann ein UART-Empfänger ohne Sender funktionieren?

A1: Ein UART-Empfänger kann nicht ohne Sender funktionieren. Die Hauptfunktion eines Senders ist es, Daten zu senden, die von einem Empfänger interpretiert werden. Beide Teile sind für die Kommunikation notwendig. Einige UART-Geräte können jedoch in Modi arbeiten, die es ihnen ermöglichen, abwechselnd als Sender und Empfänger zu arbeiten. Full-Duplex-Systeme ermöglichen es Sendern und Empfängern auch, gleichzeitig über die gleiche Leitung zu arbeiten. Sender und Empfänger können im Allgemeinen als Teile einer Schaltung oder eines Systems verbunden werden, auch wenn sie keine eigenständigen Geräte sind.

F2: Wie groß ist die Reichweite von UART-Funk-Sendern und -Empfängern?

A2: Die Reichweite variiert erheblich, abhängig von den Umgebungsfaktoren, Hindernissen und der verwendeten Technologie. In offenen Bereichen können einige Systeme Reichweiten von bis zu mehreren Kilometern erreichen. In Industrie- und städtischen Umgebungen kann die Reichweite jedoch aufgrund von Störungen und Signalabschwächung reduziert werden. Sichtverbindungsbedingungen optimieren die Reichweite für viele Sender- und Empfängertypen. Niedrigere Frequenzsysteme haben im Allgemeinen längere Reichweiten als höhere Frequenzen.

F3: Wie funktioniert die Datenübertragung zwischen UART-Funk-Sendern und -Empfängern?

A3: Die Daten werden vom Sender über ein Radiofrequenz- oder Infrarotsignal gesendet, das die seriellen UART-Daten in ein Format umwandelt, das für die drahtlose Übertragung geeignet ist. Dieses Signal wird vom Empfänger empfangen und dekodiert, der das drahtlose Signal wieder in serielle UART-Daten umwandelt, die vom empfangenden Gerät verstanden werden können. Diese Übertragung erfordert zusätzlich zu UART die Einhaltung eines bestimmten drahtlosen Kommunikationsprotokolls.