Антенна Z-Wave: 4 ступени

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

• Пассивные антенны увеличивают мощность и дальность действия
• Не требует разборки или пайки
• Недорого
• Легко установить

Я экспериментировал со своей системой Z-Wave Plus, чтобы увеличить радиус действия моих батарейных датчиков двери / окна. Я использую их, чтобы следить за своими ловушками для крыс и мышей, и мне нужно было больше расстояния. См. Другие мои инструкции

Если вы не хотите читать всю техническую информацию ниже, попробуйте приклеить прямой 8-дюймовый медный или рояльный провод к датчику как можно ближе к внутренней антенне (см. Черные отметки пером на рисунках 1 и 2) и посмотрите, не это увеличивает диапазон. Также прикрепите 8-дюймовый провод к концентратору Z-Wave рядом с внутренней антенной, для концентратора Smartthings V3 прикрепите его к передней части с правой стороны, когда вы смотрите на лицевую сторону концентратора, прямо на линии с разъемом питания. Все пассивные антенны должны быть вертикальными. Для проверки активируйте датчик 10 раз до и после добавления антенн, затем проверьте историю, чтобы увидеть, сколько событий записано.

Очень важно расположить провод рядом с внутренней антенной. Оба моих датчика были разобраны, чтобы найти, где находятся внутренние антенны, они напротив батареи. Антенна на рисунке 1 выглядит как небольшая пружина под черной меткой. Антенна на рисунке 2 представляет собой почти полный прямоугольник, отмеченный черными линиями. Поместите пассивную антенну прямо на любую из черных отметок. При перемещении пассивной антенны на первом изображении над внутренней антенной датчик перешел от записи 0/10 до 10/10 успешных событий открытия-закрытия, записанных в истории из того же места

My SmartThings Antenna Instructable, большая часть информации повторяется на последнем шаге этой инструкции

www.instructables.com/id/SmartThings-Anten…

Процедура тестирования

Пассивные антенны (тонкие медные провода) были прикреплены к датчикам и проверены на уровень сигнала с помощью Hackrf One SDR (Software Defined Radio). Длины волн, ⅝ и 1 сравнивались без антенны. Лучше всего зарекомендовала себя антенна с длиной волны.

Ниже приведены результаты в дБ. дБ - это логарифмическая шкала, поэтому увеличение мощности на 3 дБ в 2 раза превышает мощность. Например, если вы измените значение с -50 дБ до -47 дБ, мощность увеличится на 3 дБ или удвоится.

Уровни мощности были измерены на частоте 916 МГц US Z-Wave PLus. Для каждого измерения, разделенного запятой в приведенных ниже данных, датчик двери срабатывал ~ 10 раз и регистрировался пик из 10 срабатываний.

Результаты теста пиковой мощности 916 МГц

Пассивная антенна с длиной волны 5/8 (Лучшая производительность!)

-55,6 дБ, -55,4 дБ, -55,6 дБ, -55,6 дБ, -56,3 дБ

1 длина волны (больше - НЕ лучше!)

-59,9 дБ, -59,4 дБ, -59 дБ

1/4 длины волны (большая часть информации в Интернете рекомендует пассивные антенны с длиной волны 1/4, 5/8 - НАМНОГО лучше!)

-64,7 дБ, -66,4 дБ, -62,8 дБ

Нет пассивной антенны (стоковая)

-71 дБ, -68,5 дБ, -69,1 дБ, -67,4 дБ

Примечание

Z-Wave и Z-Wave Plus используют одну и ту же частоту. Z-Wave Plus - это более новая версия с увеличенным радиусом действия и лучшим временем автономной работы, поэтому приобретите Z-Wave Plus, если можете

Это два датчика, которые я использую.

Датчик двери / окна Monoprice Z-Wave Plus, НЕТ ЛОГОТИПА (У этого был лучший измеренный коэффициент усиления мощности с антенной 5/8) Обновление: датчик был разобран, чтобы определить местонахождение внутренней антенны, поместите пассивную антенну поверх любого из черные метки на фото 2.

www.monoprice.com/product?c_id=122&cp_id=1…

Датчик двери и окна Monoprice Z-Wave Plus, без логотипа (имел гораздо меньшее усиление мощности) Обновление: датчик был разобран, чтобы определить, где находится внутренняя антенна, и показал огромное улучшение количества записанных тестовых событий (0 / 10 записанных событий в старом месте, 10/10 в новом месте), перемещая антенну над черной точкой на 1-м изображении.)

www.monoprice.com/product?p_id=24259

Шаг 1: изготовление пассивной антенны

Найдите свою частоту Z-волны в списке Википедии ниже. Во многих странах есть 2 частоты, если вы не уверены, на какой частоте ваше устройство Z-wave выбирает среднее из двух. В большинстве документов говорится, что частота в США составляет 908,42 МГц, я измерил оба своих датчика на второй частоте 916 МГц..

Список частот Z-Wave

Возьмите свою частоту и поместите ее в эту ссылку на калькулятор ниже, чтобы получить 1 длину волны, а затем умножьте ее на, чтобы получить длину волны 5/8, это будет длина вашей антенны / провода.

www.everythingrf.com/rf-calculators/freque…

Вот как рассчитать длину для двух частот США

Z-волна плюс 908,42 МГц: длина волны = 0,33001526 м = 12,99 дюйма: ⅝ длина волны = 8,11 дюйма

Z-волна плюс 916 МГц: длина волны 0,32728434 = 12,88 дюйма: ⅝ длина волны = 8,05 дюйма

Отрежьте небольшой медный провод или провод для фортепиано до длины волны 5/8, которую вы рассчитали. Вы можете купить струну для пианино в хозяйственном магазине, купите самую тонкую, что у них есть.

Приклейте провод к датчику сбоку и проверьте!

Совет: для большей дальности попробуйте направить переднюю часть концентратора Z-волны на самый дальний датчик. У меня есть концентратор Samsung Smartthings v3, на их веб-сайте говорится, что самый сильный прием - спереди.

Шаг 2: Как проводились измерения

Первое изображение с пассивной антенной с длиной волны 5/8, прикрепленной к передней панели, второе изображение без антенны.

Я использовал Hackrf One, потому что мог позаимствовать его у друга. Излишек для измерения Z-волны, есть более дешевые SDR, которые должны работать, хотя я с ними не знаком. Вам нужен тот, который будет измерять частоты в диапазоне z-волн, от ~ 850 МГц до ~ 950 МГц. Прокомментируйте, если кто-нибудь поймет, как проводить измерения с помощью менее дорогих SDR.

Измерительное оборудование

Hackrf One ~ 300 долларов

www.seattletechnicalbooks.com/hackrf

Думаю, это антенна, обновлю после того, как попрошу друга.

Программное обеспечение для измерений

Я использовал бесплатный анализатор спектра, «анализатор спектра Pavsa hackrf». Он был прост в установке, надежен и хорошо работал.

Настройки измерения

Настройте анализатор спектра так, чтобы он начинался чуть ниже и заканчивался чуть выше вашей частоты z-волны, для меня это было от 915 МГц до 917 МГц. Я поиграл с количеством отсчетов и БПФ (Гц), пока не получил согласованные измерения, 5000 бит (Гц) и 65536 отсчетов работали хорошо. На вкладке параметров диаграммы выберите «Водопад включен», «Показать пики» и «Постоянное отображение» и установите «Продолжительность отображения» на 60 секунд.

Шаг 3. Пассивная антенна-концентратор Smartthings V3

Попробуйте прикрепить изолентой провод с длиной волны 5/8 (8 дюймов для Z-волны США) к передней правой стороне концентратора Smartthings V3, тестирование ниже показывает, что это увеличивает диапазон

Я нашел изображение печатной платы концентратора Smartthings V3, см. Ссылку ниже. Антенна Z-волны находится перед концентратором, непосредственно перед разъемом питания. На рисунке ниже изображена нижняя часть печатной платы, поэтому пассивная антенна должна располагаться с правой стороны. Для концентраторов других марок постарайтесь найти место крепления внутренней антенны и проложите провод как можно ближе.

community.smartthings.com/t/should-i-wait-…

Мне не удалось найти способ заставить концентратор Smartthings отправлять исходящий сигнал для измерения с помощью SDR, поэтому я активировал свои датчики по 15 раз каждый без пассивной антенны концентратора и еще 15 раз с помощью пассивной антенны концентратора на расстоянии ~ 40 футов от центр. История проверена, чтобы узнать, сколько событий было записано. Мои результаты с пассивной концентрационной антенной были почти идеальными.

Результаты без пассивной антенны-концентратора

Прямоугольный датчик 11/15 (зарегистрированные события / общее время срабатывания датчика)

Закругленный датчик 13/15

Результаты с пассивной антенной-концентратором

Прямоугольный датчик 15/15

Круглый датчик 14/15

Шаг 4. Эксперимент с пассивной антенной Smartthings V3

С датчиками я обнаружил, что размещение пассивной антенны ближе к внутренней антенне увеличивает сигнал. Размещение пассивной антенны ближе к внутренней антенне концентратора также должно помочь увеличить сигнал / дальность действия. Мне не удалось разобрать концентратор, поэтому я просверлил большое отверстие под резиновой ножкой и разместил 8-дюймовый (5/8 длины волны) провод рядом с внутренней антенной. Это примерно на 1/2 дюйма ближе, чем то, где он был приклеен. к передней части ступицы. Внутренняя антенна выглядит как пружина примерно того же диаметра, что и карандаш (см. Рисунок 3). В настоящее время у меня нет возможности проводить измерения с помощью этой антенны. Я пытаюсь позаимствовать Hackrf One SDR, чтобы провести измерения и опубликовать их.

Разборка Драма

Безуспешно пытался разобрать хаб. Под этикеткой или квадратной резиновой нижней рукояткой нет винтов. Похоже, что нижняя часть скользит, есть даже стрелка, показывающая, в каком направлении скользить. Моя не скользила, я даже пытался использовать молоток и большую плоскую отвертку, чтобы заставить ее скользить в обоих направлениях, она не сдвинулась с места. В итоге я использовал большое сверло, чтобы проделать отверстие, которое будет закрыто резиновой рукояткой. Обратите внимание, что плата установлена в перевернутом виде, вам нужно просверлить снизу, чтобы получить доступ к антенне. Антенна находится прямо перед вилкой питания, см. Рисунок 3.