Banda de Radio 433 MHz Explicada: Guía Completa para Comunicación Inalámbrica de Baja Potencia

La comunicación inalámbrica permite la transferencia de información de un punto a otro sin usar un medio de transferencia como un conductor eléctrico. Un ejemplo de tecnología inalámbrica son las ondas de radio con frecuencias variables como 433 MHz.

433 MHz es una banda de radio inalámbrica de baja energía. ¿Cómo funcionan los dispositivos compatibles con 433 MHz y por qué elegir esta tecnología sobre Z-Wave y Zigbee estándar?

Quédate para saber más.

¿Qué es 433 MHz?

433 MHz es una banda de radio inalámbrica comúnmente usada en dispositivos domésticos compatibles para enviar señales.

Dispositivo 433 MHz

Además, un sistema RF de 433 MHz consta de un receptor y transmisor que reciben y envían señales de radio entre dos dispositivos. También beneficia aplicaciones innovadoras como timbres inalámbricos, puertas de garaje, automatización del hogar, control de acceso, etc.

¿Qué Comprende una Conexión de 433 MHz?

Una conexión de 433 MHz tiene tres tipos de dispositivos que permiten la comunicación y consisten en un transmisor, receptor y transceptor.

Módulos Transmisor y Receptor RF de 433 MHz

Aquí presentaremos los típicos módulos transmisor y receptor RF de 433 MHz.

Primero, tenemos un transmisor que retransmite información sobre una RF de 433 MHz a pesar de limitaciones de ancho de banda.

Luego, hay un módulo receptor que escucha y recibe comandos.

Por último, el transceptor ofrece la capacidad de enviar y recibir señales, actuando como transmisor y receptor.

Transmisor 433 MHz

Asignación de Pines del Transmisor y Receptor RF de 433 MHz

Ahora, discutamos la configuración de pines de los módulos transceptor y receptor.

Transmisor

Pin DATA – El primer pin acepta los datos digitales necesarios para la transmisión.

Pin VCC – Actúa como pin de alimentación del transmisor. A menudo, los voltajes DC positivos van de 3,5 V a 12 V. Recuerda que el voltaje de alimentación es directamente proporcional a la salida RF: un voltaje mayor resulta en mayor alcance.

Pin GND – Es el pin de tierra.

Pin Antena – Se conecta a la antena externa. Es aconsejable soldar un trozo de hilo de soldar de 17,3 cm para mayor alcance en el pin.

Receptor

Pin VCC – Es la alimentación del receptor. A diferencia del transmisor, se recomienda 5 V para el receptor.

Pin DATA – Funciona como salida de los datos digitales recibidos. Como hay dos pines centrales internos unidos, puedes elegir uno para la salida de datos.

GND – Actúa como pin de tierra.

Antena – A pesar de no estar marcada, opera como antena externa. Está junto a la pequeña bobina en la esquina inferior izquierda del módulo de radio. Similarmente, necesitará un hilo de soldar de 17,3 cm para alcance aumentado.

Especificaciones y Características

Transmisor

Incluyen:

• Primero, tiene un rango de transmisión de 90 m en espacio abierto y velocidad menor a 10 Kbps.
• Luego, su error de frecuencia es máximo ±150 kHz con potencia de transmisión de 25 mW y corriente de salida de 500 mA pico.
• En tercer lugar, su frecuencia de trabajo es 433,92 MHz, mientras su modo de modulación es ASK (Amplitude Shift Keying).
• Su modo de resonancia es SAW. También tiene corriente de trabajo mínima de 9 mA y máxima menor a 40 mA.
• Además, tiene frecuencia IF de 1 MHz, tasa de transmisión máxima de 300 K, y sensibilidad típica de 105 Dbm.
• Por último, su voltaje de trabajo (voltaje de red) varía de 3 V a 12 V.

Receptor

Son los siguientes:

• Sensibilidad superior a -100 dBm (50 Ω) y ancho de banda de 2 MHz.
• En segundo lugar, su frecuencia de trabajo también es 433,93 MHz pero su modo de modulación puede ser ASK u OOK (On-Off Keying).
• Además de ser popular y barato, también entrega una salida al pin de datos en forma codificada.
• Puedes cambiar su frecuencia usando el nodo disponible.
• También tiene frecuencia IF de 1 MHz y sensibilidad típica de 105 Dbm.
• Finalmente, su corriente de trabajo es máxima ≤5,5 mA mientras su voltaje de trabajo es 5,0 VDC ±0,5 V.

Principio de Funcionamiento

Funcionamiento del Transmisor

El módulo transmisor funciona a 434 MHz y usa ASK (más conveniente que Frequency Shift Keying).

Funcionamiento del módulo transmisor 433 MHz

• Primero, pasa una entrada serial a través de un MCU, luego usa RF para transmitir las señales.
• Después, un módulo receptor en el otro extremo de la transmisión de datos recibe las señales transmitidas.
• Por tanto, aplicar lógica baja al pin DATA detiene el oscilador de generar la onda RF. Por el contrario, lógica alta en el pin DATA habilita al oscilador para producir una onda portadora RF constante de 433 MHz.

Funcionamiento del Receptor

Funcionamiento del módulo receptor 433 MHz

• Recibe datos de señal (frecuencia 433 MHz) antes de enviarlos al pin de datos en forma codificada. Sin embargo, puedes usar un nodo variable para ajustar/cambiar frecuencias de 315 MHz a 433 MHz.
• Un decodificador o microcontrolador decodificará y verá la señal de datos más tarde.
• Por último, tiene algunos Op-Amps y circuitos sintonizados RF que amplifican la onda portadora establecida desde el transmisor. Luego, la señal amplificada entra en el Phase Lock Loop antes de proceder a la decodificación. Ahora produce un flujo de salida con menos ruido de fondo.

Aplicación de 433,92 MHz

• Dispositivos radar gubernamentales,
• Satélites aficionados,
• Redes de máquinas de energía,
• Radio aficionado/Ham como DX, Telefonía (SSB), Morse (CW), Voz Digital (DV) mensajería,
• Dispositivos RFID,
• Dispositivos de control remoto como sensores domésticos, interruptores inalámbricos, persianas controladas remotamente,

(sensor infrarrojo)

• Instrumentos inalámbricos, y
• IoT (Internet de las Cosas)

Ventajas y Desventajas de 433,92 MHz

Ventajas

Algunos pros de 433 MHz son:

Consume poca energía

Comparado con otros estándares de automatización del hogar como Zigbee o Z-Wave, 433 MHz usa relativamente poca energía. Así, es ideal para dispositivos alimentados por botón o sensores inalámbricos.

Largo alcance inalámbrico

En segundo lugar, su beneficio sobre el infrarrojo en control remoto es que las paredes no lo bloquean ya que es tecnología de radio. Por ejemplo, cuando estás en otra parte de la casa controlando una persiana motorizada, nada obstruirá la señal de radio.

Además, tiene una frecuencia más baja comparada con Wi-Fi (2,4/5,8 GHz), Zigbee (2,4 GHz) o Z-Wave (868-928 MHz). Significa que su alcance punto a punto de 433 MHz es un logro significativo.

Rentable

Los fabricantes encuentran estos dispositivos fáciles de implementar en productos de hogar inteligente, lo que explica por qué se venden fácil y rápido.

Desventajas

Los contras a considerar antes de comprar incluyen:

Se requiere Receptor/Transmisor

Desafortunadamente, 433 MHz no tendrá comunicación directa con tu PC o teléfono ya que carecen de antena dedicada. Sin embargo, posee característica similar a estándares premium, ej., Z-Wave y Zigbee.

Carece de Redes Mesh

Generalmente, las redes mesh permiten a los dispositivos retransmitir señales destinadas a otros nodos de red cuando trabajan bajo tecnología similar. Además, si agregas más nodos, la confiabilidad de tu red mejora.

Triste, los dispositivos 433 MHz no pueden construir una red mesh. En este caso, recomendamos Z-Wave o Zigbee ya que tienen la característica.

No es tan inteligente

La tecnología 433 MHz es básica/mínima ya que tiene señal unidireccional (recibiendo o enviando). Consecuentemente, tendrás que asumir que ha captado una señal y la ejecutó ya que no confirma los comandos. Algunos dispositivos, particularmente sensores, pueden ser menos confiables que estándares Z-Wave y Zigbee.

Además, los dispositivos bajo el módulo 433 MHz no dan información sobre su consumo energético o estado de batería. Así que necesitarás verificar el nivel de voltaje de batería usando un pin analógico.

Tutorial de Configuración 433 MHz: Conectar Transmisor y Receptor RF a Arduino UNO

Trabajemos ahora en un proyecto usando el 433 MHz compatible con cargador.

Componentes Requeridos

• Porta baterías,
• Cables jumper,
• Power bank,
• Protoboard pequeña,
• Pantalla TFT Color 1,8",
• DHT22,
• Kit RF 433 MHz, y
• Arduino UNO barato

Diagrama del Transmisor

Las conexiones de pines entre componentes y Arduino son las siguientes:

Código Arduino — para Transmisores RF 433 MHz

A continuación, un resumen del código del receptor usando la interfaz Arduino IDE.

Diagrama del Receptor

Las conexiones de pines están en la pantalla a continuación:

Código Arduino — para Receptores RF 433 MHz

A continuación, un resumen del código del receptor usando la interfaz Arduino IDE.

¿Cómo Mejorar el Alcance del Módulo RF 433 MHz?

La antena usada para el receptor y transmisor influye grandemente en el alcance obtenido con los dos módulos RF. Te comunicarías a 1 m de distancia sin antena.

En espacios abiertos (exteriores), puedes comunicarte a 50 m con un excelente diseño de antena. Sin embargo, los rangos de señal en interiores serán un poco débiles.

Un simple trozo de hilo uninúcleo es suficiente para construir una antena adecuada para receptor y transmisor, así que no lo compliques. Además, mantén la longitud de la antena ya que el diámetro no es tan significativo. Una antena eficiente tiene longitud similar a la longitud de onda que usas. Una antena de cuarto de onda es mejor.

Calcular la longitud de onda de una frecuencia se denota por:

Aplicación práctica en el aire:

Velocidad de transmisión = Velocidad de la luz (299.792.458 m/s)

Frecuencia de transmisión = 433 MHz

Por tanto:

Como vimos, una antena de 69,24 cm (redondeada a banda de 70 cm) es larga e impráctica. Así, una antena helicoidal de cuarto de onda de aproximadamente 6,8 pulgadas o 17,3 cm es ideal.

Conclusión

Brevemente, la banda de Radiofrecuencia (RF) 433 MHz es un dispositivo de radio que es rentable, tiene redes de baja energía y capacidad inalámbrica.

Esperamos que ahora sepas un poco más sobre dispositivos 433 MHz. Sin embargo, si aún tienes preguntas, puedes contactarnos.