РАТЕОС · радиомодемы передачи данных 433 МГц

СПЕКТР 433 — радиомодем вместо кабеля: RS-232/RS-485 в эфир 433 МГц, 10 мВт без разрешений

Радиомодем 433 МГц для беспроводной передачи данных между RS-232/RS-485 устройствами: прозрачный и пакетный режимы, до 76 800 бод в эфире, 10 мВт без разрешений ГКРЧ, DIN и IP65.

Радиомодем «СПЕКТР 433» БАКП.464426.004 (исполнения DIN и IP65)

Модели семейства

СПЕКТР 433, исполнение DINрадиомодем для крепления на DIN-рейку, подключение через разъём RS-232 (DB9) и винтовые клеммы
СПЕКТР 433, исполнение DIN
Диапазон частотот 433,05 до 434,79 МГц; номинал (433,92±0,2%) МГц
Мощность передатчиканоминальная 10 мВт — применение без дополнительных разрешений ГКРЧ РФ; девиация частоты ±5, ±10, ±20, ±40, ±100 кГц, модуляция FSK
Скорость в эфире4800, 9600, 19200, 38400, 76800 бод
Последовательный портRS-232 (дуплекс) или RS-485 (полудуплекс), выбор перемычкой на плате; скорости 1200, 2400, 4800, 7200, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бод; 8 бит, чётность E, O, M, S, N; асинхронный обмен; аппаратный контроль потока CTS/RTS (отключаемый)
Питание+7…+15 В постоянного тока; потребляемый ток не более 90 мА (приём), не более 200 мА (передача); выход встроенного стабилизатора OUT+5V — не более 50 мА для внешних устройств
Буфервнутренний буфер 32 Кбайт (входные/выходные потоки буферизируются)
Исправление ошибокCRC8 на 32 байта; код Хэмминга (12,8); коды Рида–Соломона (7,5), (7,3), (15,11), (15,19); перемежение; рандомизация (скремблирование)
Режимы работыпрозрачный; пакетный в сторону DTE; пакетный в сторону DCE; «прямой доступ» к радиоэфиру; командный; ретранслятор; смена ПО; тест; инициализация
Диапазон температурот минус 40 до +50 °С
Корпус и подключение (DIN)крепление на стандартную DIN-рейку (защёлка); разъём «RS-232» и винтовые клеммы (провода сечением 0,25–2,5 мм², зачистка 5–8 мм); защиты от воздействий окружающей среды НЕТ — при необходимости устанавливается в шкаф нужной степени защиты
Антеннаразъём «ANTENNA» (SMA); внешние антенны диапазона (433–435) МГц с волновым сопротивлением 50 Ом; рекомендуемые: АШ-433 (штыревая, круговая), АН-433 (волновой канал, ~10 дБ), АН2-433 (двухэлементная, ~4 дБ), АГ-433 (вандалоустойчивая, круговая)
Дальность (по РЭ)при 38 400 бод и 10 мВт: несколько сотен метров с ненаправленными и 1–3 км с направленными антеннами при прямой видимости; при 4 800 бод — до нескольких километров; увеличивается в режиме «Ретранслятор»
Органы управления и индикациикнопки MODE (переключение режимов) и RESET (аппаратный сброс); индикатор RX/TX (не горит — приём, зелёный — уровень сигнала выше порога, красный — передача); индикатор MODE (зелёный — данные во входном буфере, мигает при заполнении; красный — командный режим; жёлтый — смена ПО); контакт CTR: замыкание на GND аналогично нажатию MODE
СПЕКТР 433, исполнение IP65пылевлагозащищённое исполнение (IP65) для установки вне шкафа, в том числе непосредственно у антенны
Корпуспылевлагозащитное исполнение со степенью защиты IP65; подключение пружинными клеммами на плате внутри корпуса (нажатие на рычажок сверху контакта); антенный кабель и кабель внешних устройств пропускаются через кабелевводы
Антеннаразъём «ANTENNA» расположен на отрезке кабеля, пропущенного через кабелеввод; модем можно ставить непосредственно возле антенны — минимизация потерь в антенном кабеле, связь с внешним оборудованием — витой парой нужной длины
Комплектный кабельпоставляется с «технологическим» кабелем (пружинные клеммы → разъём RS-232 DB9F + отрезок под питание) — удобен для первоначальной конфигурации в лаборатории; на объект РЭ рекомендует «специальный» кабель без разъёмов, не обеспечивающих защиту от внешних воздействий
Индикацияиндикаторы находятся внутри корпуса и видны только при открытой верхней крышке — целесообразно включать перемычкой «Индикация» только на время настройки и проверки
Перемычки на плате«Индикация» (вкл/выкл светодиодов — экономия тока), «Интерфейс» (RS-232 или RS-485), «Терминатор RS-485» (терминальный резистор включается на «концах» линии RS-485; при выбранном RS-232 рекомендуется отключать)
Радиотракт и питаниеобщие с исполнением DIN: 433,05–434,79 МГц, 10 мВт, FSK, скорости в эфире 4800–76800 бод, питание +7…+15 В, ток ≤90 мА (приём) / ≤200 мА (передача), буфер 32 Кбайт, температура от минус 40 до +50 °С

Как это работает и подключается

  • Модем — функционально и конструктивно законченное устройство приёма/передачи данных по радиоканалу: управляет встроенным FSK-приёмопередатчиком диапазона (433–435) МГц (частота, мощность, девиация, полоса приёмника, скорость), буферизует данные последовательного порта, формирует пакеты для эфира, вводит адресацию, помехоустойчивое кодирование и перемежение.
  • Перед передачей модем проверяет занятость эфира по внутреннему сигналу RSSI, чтобы избежать коллизий; на приёме — демодулирует FSK-сигнал, декодирует пакеты и разбирает их адресацию.
  • «Прозрачный» режим: последовательный поток устройства проходит по радио без изменения протокола — модем встраивается в уже построенные системы без доработки их ПО. Есть пакетные режимы («Пакетный #1» DCE→DTE и «Пакетный #2» DTE→DCE) с подтверждениями и окном пакетов.
  • Режим «Прямой доступ»: внешнее устройство само ведёт обмен в эфире (свои протоколы, адресация, кодирование); внимание — в этом режиме назначение контактов RS-232 и работа индикаторов другие (раздел РЭ «Режим «Прямой доступ»»).
  • Конфигурация (частота, скорости, девиация, состав пакетов, FEC, параметры порта, адреса, режимы) задаётся ASCII-командами диалогового интерфейса ($COM, $FREQ, $PWR, $FEC, $RST, $RSS и др.) в «Командном» режиме через любую терминальную программу ПК и хранится в энергонезависимой памяти (ЭНОЗУ).
  • Возможно удалённое конфигурирование по радиоэфиру (чтение/запись профиля удалённого модема — $RPRF/$WPRF/$EPS/$EPE); в версии ПО 2.08 добавлена возможность запрета удалённого конфигурирования (бит $MDA.bRemoteCfgDisable).
  • Поддерживаемые конфигурации сетей: точка–точка, точка–много точек, точка–много точек с базовой станцией и их комбинации; адресация и примеры организации сетей — раздел 9 РЭ.
  • Обмен с компьютером/прибором — по RS-232 (сигналы TXD, RXD, RTS, CTS, DCD; DTR/DSR не используются) или RS-485 (контакты A и B); DCD программируется: нормальный режим, режим наличия соединения или DCD232 (активность выдачи данных), с инверсией — бит Invert_DCD.
  • Рекомендации Сигма-ИС (РП 11): БЦП «Р-08» исп.1–6 для работы с радиомодемом должен иметь специальную версию прошивки; применяется и БЦП исп.8 (ППКТ «Рубикон»). Сетевые устройства подключаются к линии 1 БЦП; длина линии RS-485 между БЦП, СУ и радиомодемом — не более 1200 м, скорость по RS-485 с радиомодемом — 9600 бит/с. В примерах подключения используются БЦП исп.6 и исп.2.
  • Питание БЦП, радиомодема и сетевых устройств рекомендуется брать от одних и тех же ИБП (ИБП-12, ИБП-12А, ИБП-1200, ИБП-1200А, ИБП-1224); в БЦП исп.3 и исп.4 есть встроенный блок питания 12 В, максимальный ток 1 А. На обоих оконечных устройствах линии RS-485 включают согласующие резисторы около 120 Ом (перемычками, в том числе в радиомодеме).
  • Рекомендуемый режим радиомодема в связке с БЦП — пакетный широковещательный без подтверждений на уровне модемов: ответы и повторные посылки всё равно контролирует ППК. Для БЦП исп.8 РП 11 приводит эталонный набор параметров модема: FREQ=433920,433920, AR=5, PWR=3, TXID=FFFF, MYID=3501, RETRY=000, RPTN=255. В тестах точка–точка (антенна BY-433-02 SMA-M, прямая видимость) PWR=0, AR=5 (19200 бит/с в эфире), MYID=0002 и 0004, TXID=0004 и 0002; в режиме точка–много точек базовая станция MYID=0001 TXID=00FF, удалённые модемы TXID=00FF и PID00=0001.

Монтаж

  • Установка DIN-исполнения: отвести вниз фиксирующую защёлку, поставить модем на рейку выступами верхней части корпуса за край рейки, вернуть защёлку вверх. DIN-исполнение НЕ защищено от окружающей среды — при необходимости ставить в шкаф нужной степени защиты.
  • Антенный кабель — 50 Ом (например RG-58), не длиннее 10 м, иначе существенные потери ВЧ-сигнала и падение дальности; если нужен длиннее (до 100 м) — RG-213 или RG-8. IP65-исполнение выгодно ставить прямо у антенны.
  • Питание: источник постоянного напряжения (7–15) В, ток до 200 мА в режиме передачи; от выхода OUT+5V можно питать внешние устройства с потреблением не более 50 мА.
  • Интерфейс RS-232/RS-485 выбирается перемычкой «Интерфейс» на плате; терминальный резистор RS-485 включается перемычкой только на «концах» линии, при RS-232 — рекомендуется отключить (экономия энергии).
  • Для коллизий в полудуплексной шине RS-485 введён параметр RS485_GUARD_TIME ($RG29); времена пред-/пост-установки DCD — PRE_DCD_TIME и POST_DCD_TIME ($RG24, $RG25), измеряются в интервалах, равных ½ времени передачи бита.
  • Вход в командный режим после обновления прошивки: подать питание при нажатой кнопке MODE и отпустить её, когда светодиод MODE загорится красным; параметры порта при этом — 9600/8N1; затем выполнить инициализацию командой $IEE Mxxxx.
  • РЭ предупреждает: модем — технически сложное электронное устройство, конфигурация, установка и эксплуатация должны выполняться пользователями с достаточной подготовкой и навыками.
  • Настройка БЦП «Р-08» исп.1–6 со специальной прошивкой (меню 4 Конфигурация → 2 СУ → Меню → 4 Настройки → 1 Линия 1): скорость 9600 бит/с, «Задержка» 2 мс, «Таймаут» 700–900 мс. Для БЦП исп.8 (ППКТ «Рубикон») по РП 11: скорость 9600, количество пустых байт 2, длительность ожидания начала 700, ожидания конца 700, ожидания перед началом 2 — при этом устойчиво работают до 20 СУ в линии RS-485 через радиомодемы СПЕКТР 433.
  • Порядок пусконаладки радиоканала (РП 11): при отключенном питании подключить антенну с устройством грозозащиты к радиомодему; при обесточенных устройствах подключить радиомодем к блоку питания и ПК по RS-232; подать питание, настроить радиомодем любой терминальной программой для COM-портов (в РП 11 — Terminal v1.9b) — FREQ, AR, MYID, TXID, PID00 (для режима с базовой станцией), PWR; отключить питание, включить снова и проверить, что параметры сохранились; затем подключить БЦП, ИБП и СУ, сконфигурировать БЦП и СУ (скорость СУ 9600 бод).
  • Антенны (РП 11): BY-433-02 SMA-M — ненаправленная малогабаритная, крепится прямо на разъём модема; АШ-433 (усиление 3 dBd) — наружная до 3 км; АН2-433 (4 dBd) — направленная до 6 км; АН5-433 (8 dBd) — направленная до 10 км; АГ-433 (0 dBd) — вандалоустойчивая до 3 км. Антенный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом: RG-8 или RG-213 (потери около 15 дБ/100м на частоте 400 МГц) либо RG-58 только до 10 м (потери около 4 дБ); при длине больше 10 м — только RG-8 или RG-213. Антенну вне помещения подключают через грозозащиту диапазона частот модема; питание и RS-485 модема вне помещения защищают блоками БЗЛ.
  • Две независимые базовые станции в одном здании разносят по частоте и по расстоянию (в примере РП 11 использованы 433920 и 434700) — иначе системы мешают друг другу.

Примеры

Беспроводная замена кабеля между двумя точками

В «прозрачном» режиме модем встраивается в уже построенную систему без доработки её ПО: данные последовательного порта идут по радиоканалу как по кабелю (точка–точка).

Сбор телеметрии с нескольких удалённых объектов

Сети точка–много точек и точка–много точек с базовой станцией: развитая адресация, пакетные режимы, помехоустойчивое кодирование; РЭ прямо называет назначение — системы сбора телеметрических данных и удалённого управления.

Добить дальность за горизонт

Режим «Ретранслятор»: пакеты ретранслируются промежуточным модемом, дальность связи растёт; есть интеллектуальная коррекция очереди пакетов (удаление дублей и устаревших).

Радиоканал между БЦП «Р-08» и сетевыми устройствами

По рекомендациям Сигма-ИС (НЛВТ.016 РП 11, ред. 2 от 15.09.2017) СПЕКТР 433 заменяет линию RS-485 между БЦП ППКОПУ «Р-08» (и ППКОП «Р-060») и сетевыми устройствами удалённых объектов; режимы: точка–точка, точка–много точек с одной базовой станцией и две независимые базовые станции.

Частые вопросы

Нужно ли разрешение на частоты 433 МГц?

По РЭ — нет: выходная мощность до 10 мВт в диапазоне (433,92±0,2%) МГц позволяет применять модем без получения дополнительных разрешений ГКРЧ РФ на использование полосы радиочастот.

Какая реальная дальность связи?

РЭ: при 38 400 бод и 10 мВт — несколько сотен метров с ненаправленными антеннами и до 1–3 км с направленными (АН-433, ~10 дБ) при прямой видимости; при 4 800 бод — до нескольких километров. Дальность зависит от скорости, антенн, местности и помех; вне прямой видимости расширяется ретранслятором.

Чем настраивать модем?

Любой терминальной программой ПК: в «Командном» режиме модем принимает ASCII-команды ($COM, $FREQ, $PWR, $IEE, $LOG, $SCAN и др. — раздел 11 РЭ), профиль хранится в энергонезависимой памяти. Поддерживается и удалённое конфигурирование по эфиру ($RPRF/$WPRF/$EPS/$EPE), которое можно запретить битом $MDA.bRemoteCfgDisable.

Можно ли заменить им кабель RS-232/RS-485 без переделки программы верхнего уровня?

Да, для этого и есть «прозрачный» режим: модем легко встраивается в уже построенные системы без необходимости доработки программного обеспечения — поток последовательного порта передаётся по радио как есть.

Как использовать СПЕКТР 433 с БЦП «Р-08»?

По РП 11 Сигма-ИС: БЦП исп.1–6 с специальной прошивкой (или исп.8), сетевые устройства на линии 1 БЦП, скорость 9600 бит/с, радиомодемы в пакетном широковещательном режиме без подтверждений; дальность без ретрансляторов до 1–3 км с направленными антеннами при прямой видимости, 10 мВт без разрешений ГКРЧ.

Нюансы и грабли

  • Совместимость по эфиру определяется первым полем версии микропрограммы (AA.BB(CC)): модемы с разными AA НЕ работают друг с другом корректно — при обновлении прошивки её нужно менять у ВСЕХ модемов сети (история версий РЭ помечает такие переходы «!»).
  • После обновления микропрограммы обязателен вход в командный режим (9600/8N1, кнопка MODE при подаче питания) и инициализация $IEE Mxxxx — иначе модем может работать некорректно.
  • Данные, поступившие в модем при сброшенном CTS (входной буфер полон), УТЕРЯЮТСЯ — при аппаратном контроле потока внешнее устройство обязано его учитывать.
  • Перемычка «Терминатор RS-485» нужна только на концах линии; включённый терминатор в середине шины и оставленный терминатор при RS-232 — типовые ошибки монтажа (вторая ещё и ест ток).
  • Длинный антенный кабель съедает дальность: более 10 м RG-58 — уже существенные потери; тянуть RG-213/RG-8 или, что лучше, ставить IP65-модем у самой антенны.
  • Индикатор RX/TX «не горит» — это приём (норма), а не «молчит»: горит зелёным он только когда уровень входного сигнала превышает заданный порог ($RST).
  • В режиме «Прямой доступ» назначение контактов RS-232 меняется — подключение по обычной схеме даст не то поведение; читать соответствующий раздел РЭ до коммутации.
  • DIN-исполнение без защиты от среды — установка только в шкаф; для улицы — исполнение IP65, у которого индикация видна лишь при снятой крышке (перемычку «Индикация» включать только на время настройки).
  • Расхождение по питанию: в РП 11 указано номинальное напряжение питания радиомодема 12 В (допустимо 7...32 В), а в РЭ модема (БАКП.464426.004 РЭ, таблица этой карточки) — +7…+15 В. Ориентироваться на более жёсткий предел РЭ изготовителя модема.
  • В РП 11 в одном месте указана скорость в эфире 4800/9600/19200/38000 бод, а в РЭ — 38400; в РП 11 сказано, что общее количество СУ в радиоканальной системе не должно превышать 10 (с пометкой «???»), а при настройке БЦП исп.8 — устойчивая работа до 20 СУ. Количество СУ за модемом согласовывать с производителем.
  • При радиопомехах или потере связи с отдельными СУ период опроса резко растёт (700 мс ожидания на каждый неудачный опрос); даже при нормальной работе устройства за радиомодемом вносят задержку около 200–300 мс.

Документация