Comment augmenter la portée d’un interrupteur RF ?

Untitled-1Avez-vous pensé à d'autres manières de communiquer avec votre portail électrique ? Vos éclairages de jardin ? Commander votre pompe de piscine depuis votre maison ? Faire un interrupteur généralisé ?

Il y a les appareils sans fil bien sûr mais aussi les appareils fonctionnant en courant porteur en ligne (CPL)

Les appareils sans fil utilisent une technologie appelée radiofréquences ou RF. Augmenter la portée pose certains problèmes.

La portée

Les portées atteintes par les interrupteurs radiofréquences ou RF dépassent rarement la cinquantaine de mètres. Pourquoi ? parce que le niveau du signal est proportionnel au "carré de la distance". Donc si la distance augmente de 2m, le signal sera atténué par 4. (équation de Friis)

Si on opte pour une solution intégrée dans les murs, la portée sera d'autant plus réduite.

La portée va dépendre de plusieurs facteurs:

- L'antenne: le design de l'antenne c'est-à-dire comment est construite l'antenne, quelle est sa géométrie et surtout si elle bien "adaptée" par rapport à la fréquence qu'elle peut transmettre. (Voir adaptation d'impédance)

- La puissance de l'émetteur: les émetteur radiofréquences ne peuvent émettre plus d'une certaine limite notamment dans l'utilisation en domestique. A titre de comparaison, on va émettre à 2W sur un téléphone portable et à 100mW pour une antenne Wifi et 700W pour un microonde.

- La fréquence de l'émetteur: la fréquence d'un émetteur radio définit à quelle vitesse on va faire varier le signal à transmettre. Cette fréquence s'exprime en Hz (Hertz). Les radios longues ondes fonctionnent généralement à une fréquence 700Khz c'est-à-dire 700 000 fois par secondes. Les téléphones portables fonctionnent entre 900Mhz et 2,4Ghz, soit entre 900 million et plus de 2 milliards de changements par secondes. Pour information la fréquence d'un microonde se situe autour de 5Ghz.

Plus on va augmenter la fréquence moins grand sera la portée et plus petit sera l'antenne. Si l'antenne n'est pas "adaptée" (trop grand ou trop petite) par rapport à la fréquence, l'émetteur et le récepteur ne pourront communiquer.

- l'environnement: des obstacles peuvent arrêter les ondes électromagnétiques, des murs épais en pierre ou en béton peuvent diminuer considérablement les signaux radio. Des structures métalliques ont aussi un effet catastrophique. Essayez de téléphoner dans un grand supermarché ou dans le métro ? Un autre facteur qui est bien pris en compte dans la téléphonie portable est la vitesse à laquelle se déplace l'utilisateur. Le signal est dégradé lorsque l'utilisateur se déplace. Ce phénomène s'appelle le "fading".

Un autre phénomène mal connu provient de la réflexion des ondes sur les différents objets d'un pièce. La réflexion des ondes va entrainer une atténuation importante sur ces mêmes ondes. Se déplacer de quelques cm peut parfois changer radicalement la puissance du signal reçu.

L'influence sur la santé

Medecin-SanteDe nombreuses études ont essayé de mettre en évidence l'effet des ondes électromagnétiques sur la santé. Le seul souci c'est qu'aucune de ces études ne peut être vraiment indépendante d'un constructeur ou d'un fabriquant, sinon comment la financer ?  Ce qui est certain c'est que nos cellules nerveuses communiquent entre elle par des courants électriques. L'effet d'un champ électromagnétique sur un conducteur parcourus par un courant électrique n'est pas négligeable, nous le voyons tous les jours dans les appareils que nous mettons au points et les règles de compatibilités électromagnétiques auxquelles nous devons nous conformer. Étant donc nous-mêmes conducteurs, l'influence des champs électromagnétiques a évidemment un effet.
Plus le champ est important plus l'effet peut être important. En l'absence de preuve irréfutable de l’innocuité de ces effets, il faut prendre un principe de précaution.

C'est pourquoi les normes européennes définissent des seuils limites à ne pas dépasser. Le seuil se calcule en fonction de l'énergie reçue par notre cerveau. Le seuil maximum est fixé à 2W/kg de cerveau. (SAR ou DAS) Cette limite fixée par l'union européenne se base sur des limites technologiques qu'on pouvant atteindre dans les années 2000 et n'est aucunement liée à des études cliniques.
Cette limite s'applique uniquement pour des appareils de téléphonie portable. Pour des appareils domestiques, aucune règle n'impose de tester les produits selon ce test.

En conclusion plus on augmente le niveau de puissance, plus on va augmenter l'impact potentiel sur la santé.

Le problème des piles:49-238-large

Afin d'augmenter la portée, on peut augmenter la puissance, il faut donc augmenter l'énergie disponible. Afin d'alimenter des équipements radio (interrupteur, détecteur de présence...), les constructeurs font souvent appel avec des systèmes de batteries ou piles. C'est très bien quant il y a pas d'alimentation disponible à proximité d'un interrupteur par exemple, mais c'est une solution économique à court terme. Mais que se passe t-'il quand toute la maison est équipée de ces systèmes ? Nous sommes en permanence en train de changer les piles surtout si l'habitat a été équipé progressivement.

Ce problème est particulièrement ennuyeux sur des systèmes encastrés dans les murs. Il faut alors démonter chaque interrupteur pour changer la pile.

Les solutions:

- Mettre un répéteur radiofréquence qui va répéter le signal (comme on peut trouver dans des réseaux Z-Wave ou Zigbee)

- Tirer des câbles de manière classique, du moins quand c'est possible

- Choisir une solution Courant Porteur en Ligne ou CPL

Wattcube-light-face-detoureUn système courant porteur en ligne utilise les câbles existants pour communiquer et permet de commander un appareil très éloigné d'un interrupteur par exemple. La portée peut atteindre plusieurs km *

Cette technologie répond tout à fait au besoin de pouvoir communiquer loin et sans émettre une onde électromagnétique. Les seuls signaux véhiculés restent dans les câbles électriques avec un niveau inférieur à 2V. (Norme domestique EN50065).

On peur par ailleurs avoir des systèmes hybrides mélangeant la radiofréquence et les courant porteur en ligne, votre cette prise CPL radio

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