Mengapa jangkauan remote kunci mobil bertambah saat ditempelkan ke kepala

 (physics.stackexchange.com)
2 poin oleh GN⁺ 2024-01-10 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Fenomena ketika remote kunci mobil kembali berfungsi di batas jangkauan saat ditempelkan ke kepala atau dada adalah persoalan yang melibatkan gabungan antara tubuh manusia dan sinyal RF, perubahan arah antena, serta efek ketinggian dan pantulan
  • Penjelasan fisika yang umum adalah bahwa tubuh manusia memiliki tingkat konduktivitas tertentu sehingga dapat berkopel secara kapasitif dengan sinyal sekitar 315MHz, dan kepala atau bagian dada dapat mengubah pola radiasi sinyal
  • Dalam pengukuran sederhana dengan 2009 Volkswagen GTI, dibandingkan 6 posisi, 2 arah, masing-masing 3 klik; posisi yang paling berhasil adalah menempelkan remote rata pada pelipis
  • Penjelasan lain menyebut antena loop kecil pada remote berkopel secara magnetis dengan body loop yang lebih besar yang dibentuk oleh lengan, bahu, dan kepala, sehingga dapat memberikan peningkatan 2–3 kali
  • Sulit menyimpulkan bahwa kepala selalu bertindak seperti “penguat”; untuk memastikan apakah peningkatan itu nyata atau sekadar perubahan pola radiasi, diperlukan pengukuran dengan kondisi yang terkendali

Fenomena yang diamati di batas jangkauan

  • Penanya mengatakan bahwa ketika remote kunci mobil berada di luar jangkauan operasi, mobil terbuka saat pemancar ditempelkan di samping kepala
  • Setelah itu, percobaan sederhana diulang pada hari yang sama dengan hasil:
    • Bergerak menjauh dari mobil sampai ke titik ketika remote tidak berfungsi
    • Remote berfungsi saat ditempelkan di samping kepala
    • Remote juga berfungsi saat ditempelkan di dada
    • Remote tidak berfungsi saat ditempelkan di kaki
  • Kemungkinan bahwa ini hanya efek ketinggian juga diperiksa, tetapi jika remote hanya diangkat setinggi kepala atau dada tanpa ditempelkan ke tubuh, remote tetap berada di luar jangkauan
  • Video demonstrasi Top Gear juga diajukan sebagai contoh yang menunjukkan fenomena yang sama

Kopling tubuh manusia dan kemungkinan resonansi

  • Karena tubuh manusia memiliki konduktivitas tertentu seperti air garam, tubuh dapat berkopel secara kapasitif dengan sumber RF
  • Sistem remote keyless entry biasanya menggunakan frekuensi RF 315MHz, dengan panjang gelombang sekitar 1m
    • Antena yang efisien bisa memiliki panjang kira-kira λ/2, yaitu sekitar 0,5m
  • Dari sudut pandang ini, bagian tubuh seperti kepala atau dada mungkin bertindak seperti rongga resonansi terhadap sinyal RF remote
    • Di sini, “rongga” tidak hanya berarti ruang kosong, tetapi juga mencakup wilayah yang memantulkan sebagian gelombang elektromagnetik pada batasnya
    • Wilayah yang ditempati otak juga dianggap dapat memenuhi kondisi semacam ini
  • Ada juga analogi bahwa ruang kosong pada gitar memperbesar suara senar, tetapi kemudian dikoreksi bahwa instrumen dawai dapat berbunyi keras hanya dengan soundboard meski tanpa rongga resonansi, sehingga analogi ini bisa agak menyesatkan

Pengukuran langsung dengan Volkswagen GTI

  • Penjawab yang sama mengukur respons remote pada berbagai posisi dan arah
  • Kondisi eksperimen:
    • Kendaraan yang digunakan adalah 2009 Volkswagen GTI
    • Remote diuji pada 6 posisi, masing-masing dengan 2 arah
    • Pada tiap posisi dan arah dilakukan 3 klik, lalu jumlah respons kendaraan dicatat
    • Di sekitar lokasi hampir tidak ada struktur besar, tetapi terdapat tabung vakum baja nirkarat berselubung beton milik LIGO Livingston Interferometer yang membentang beberapa km sejajar dengan sumbu pengukuran
  • Posisi dan arah pengujian:
    • Bagian bawah kaki: mengarah ke kendaraan atau mengarah ke langit
    • Ketinggian sedang dengan lengan direntangkan ke kanan: mengarah ke kendaraan atau mengarah ke langit
    • Posisi tinggi di atas kepala: mengarah ke kendaraan atau mengarah ke langit
    • Dagu: diarahkan ke dagu atau ditempelkan rata pada dagu
    • Pelipis: diarahkan ke pelipis atau ditempelkan rata pada pelipis
    • Tengah dada: diarahkan ke dada atau ditempelkan rata pada dada dengan remote menghadap ke atas
  • Hasil pengukuran:
    • Remote cenderung bekerja lebih baik saat ditempelkan ke kepala
    • Besar peningkatannya tidak sebesar yang mungkin diharapkan dari hasil pencarian umum tentang topik ini
    • Posisi terbaik adalah menempelkan remote rata pada pelipis
    • Jika tidak ditempelkan ke kepala, mengarahkan remote ke kendaraan lebih baik daripada mengarahkannya ke atas
    • Seberapa tinggi remote diangkat tampaknya tidak terlalu berpengaruh
    • Menempelkannya ke dada lebih buruk daripada mengangkatnya dengan lengan terentang

Penjelasan antena loop dan body loop

  • Antena loop kecil di dalam remote kunci bisa memiliki efisiensi rendah karena keterbatasan ukuran
    • Remote harus muat di saku, sehingga sengaja dirancang kecil
    • Ada penjelasan bahwa antena loop internal hanya memancarkan kurang dari 10% energi yang dimasukkan, sementara sisanya berubah menjadi panas
  • Saat remote ditempelkan ke kepala, lengan, bahu, dan kepala membentuk antena body loop yang lebih besar, dan struktur ini dianggap bisa hampir 100 kali lebih efisien daripada antena internal remote
  • Loop kecil dan body loop besar berkopel secara magnetis seperti transformator
    • Koplingnya tidak kuat, tetapi kombinasi antena dapat menjadi sekitar 2–3 kali lebih baik daripada remote saja, sehingga jangkauan operasi dapat meningkat secara nyata
  • Komentar juga memuat hasil pengukuran cepat menggunakan remote Toyota, power meter RF Keithley, dan antena 1/4 gelombang pada jarak 1,3m
    • Tanpa body loop: -59 dBm
    • Dengan body loop: -55 dBm
    • Daya sekitar 2,5 kali lebih besar, yang setara dengan sekitar 1,5 kali dalam hal jangkauan
  • Terhadap penjelasan ini ada pula sanggahan bahwa karena konduktivitas tubuh manusia lebih rendah daripada tembaga dan rugi-ruginya besar, klaim efisiensi tersebut memerlukan data pendukung

Variabel arah, ketinggian, dan desain eksperimen

  • Arah remote

    • Antena internal remote adalah antena loop yang bentuknya mendekati lingkaran di atas papan, dan ada penjelasan bahwa sinyal paling kuat saat sisi atas atau bawah remote menghadap penerima
    • Posisi seperti remote TV yang ditembakkan ke depan dapat membuat remote berputar 90 derajat sehingga mengarah ke arah yang lemah
    • Saat ditempelkan ke dagu, arah remote berubah sehingga kinerjanya bisa membaik

  • Ketinggian antena dan multipath

    • Dalam model multipath pantulan bidang, daya terima sebanding dengan (h1 h2 / R^2)^2
      • h1 dan h2 adalah ketinggian antena pemancar dan penerima, sedangkan R adalah jarak
    • Dalam model ini, ketinggian antena dapat membuat perbedaan besar pada kualitas penerimaan
    • Pada ketinggian rendah, hamburan oleh objek sekitar lebih banyak, tetapi hal itu tidak tercermin dalam persamaan tersebut

  • Frekuensi dan pengaruh tubuh manusia

    • Pada frekuensi remote yang umum, rugi serap hampir tidak ada, dan panjang gelombang 450MHz sekitar 66cm
    • Antena kecil dapat mengalami detuning di dekat reflektor atau benda logam berukuran sekitar satu panjang gelombang
    • Tubuh manusia sebagian besar berupa air garam sehingga bukan radiator atau reflektor yang baik, tetapi kepala dianggap sebagai dielektrik yang cukup baik dibandingkan bagian tubuh lainnya

  • Kemungkinan bias seleksi

    • Cara “menempelkan remote ke kepala hanya saat tidak berfungsi lalu mengamati keberhasilan” dapat menimbulkan bias seleksi
    • Jika remote diletakkan di dekat kepala atau benda konduktif lain, radiasi elektromagnetiknya dapat berubah besar
    • Namun apakah perubahan itu lebih baik atau hanya berbeda memerlukan verifikasi terpisah
    • Diperlukan pengujian terbalik: cari titik ketika remote tetap gagal meski ditempelkan ke kepala, lalu bandingkan dengan cara biasa
    • Kasus Remcom diperkenalkan sebagai eksperimen yang awalnya dimulai untuk membantah fenomena ini, tetapi akhirnya menunjukkan alasan mengapa hal itu bekerja
    • Tautan: https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-01-10
Komentar Hacker News

  • Penjelasan yang lebih masuk akal adalah pemancar dan antena remote kunci memang disetel agar menghasilkan sinyal maksimum saat berada dekat tubuh. Karena memang begitulah cara pakainya di dunia nyata.
    Jika remote diuji dengan dijauhkan dari tubuh, penyetelannya malah bisa meleset. Di pabrik pun kemungkinan penyetelannya dilakukan pada kondisi berjarak tertentu dari “dummy body”.
    Radio dua arah juga mirip: saat digenggam, tubuh melengkapi bidang ground yang kurang, jadi antenanya harus disetel dalam kondisi itu. Jika antena di atas bidang ground, kabel koaksial, SWR meter, dan pemancar disetel ke 1:1, lalu tangan didekatkan ke antena, begitu tangan masuk dalam kira-kira satu panjang gelombang, meter akan langsung menunjukkan penyetelan yang melenceng.

    • Ini mengingatkan pada proyek di kelas kuliah saat membuat antena waveguide WiFi dari kaleng Pringles. Kebanyakan orang membuatnya mengikuti tutorial, tetapi saya menggulung flashing atap menjadi silinder dengan panjang dan radius yang sesuai, lalu membuat pegangan dari besi pipih aluminium dan batang kayu bulat.
      Performanya bagus, tetapi variasinya juga paling besar. Saat hanya memegang pegangan kayu, saya tidak menyentuh logam; tetapi begitu ibu jari saya diletakkan di bagian aluminium, rasio signal-to-noise langsung membaik. Instruktur menjelaskan bahwa pada frekuensi tinggi, kapasitansi tubuh bekerja hampir seperti hubung singkat, sehingga menyentuh housing meningkatkan kualitas ground.
    • Tidak selalu begitu. Antena disetel agar sesuai dengan daya pancar maksimum yang diizinkan menurut regulasi setempat, dan perbedaan aturan EU·US·JPN juga besar.
      Uji sertifikasi tidak memasukkan kondisi perangkat dipegang tangan manusia, karena terlalu sulit diprediksi dan sangat bervariasi antarindividu. Jadi pengujian dilakukan di lingkungan terkendali hanya dengan antena penerima dan remote yang ditempatkan sesuai standar.
      Efek serupa juga muncul jika remote diletakkan di samping botol air. Dulu saya pernah bertanya kepada seorang insinyur RF dan mendapat beberapa makalah peer-review terkait, tetapi teori RF/antena terlalu dalam sehingga sulit saya pahami.
    • Saya terutama tidak mengerti apa yang dimaksud dengan “lebih masuk akal”. Di komentar Stack Exchange ada setidaknya tiga teori, dan di antaranya penjelasan ini tampak cukup menentukan: https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html
    • Kondisi yang dibandingkan adalah “remote yang dipegang tangan” dan “remote yang dipegang tangan lalu ditempelkan ke kepala”. Keduanya sudah memenuhi kondisi dekat tubuh, jadi penjelasan soal penyetelan saja tidak menjelaskan perbedaan spesifik dalam pertanyaan itu.
    • Cara yang lebih sederhana: setel radio FM, lalu dekatkan tangan ke antena. Tergantung posisi tangan dan jaraknya dari antena, suaranya bisa membaik atau memburuk.

  • Saat kecil, ada TV yang gambarnya menjadi jauh lebih bagus kalau antenanya disentuh, dan kebetulan saya baru mendengar bahwa manusia sebagian besar terdiri dari air. Jadi saya menaruh segelas air di atas TV, dekat antena, dan gambarnya langsung jernih.
    Sayangnya, setelah kejadian itu saya menjadi penanggung jawab dukungan IT keluarga.

  • Jawaban yang memuat berbagai eksperimen dilakukan dengan GTI keluaran 2009, dan itu mengingatkan saya pada Jetta satu generasi sebelumnya, mobil pertama saya. Di manualnya ada gambar yang ramah pengguna yang menunjukkan perkiraan jangkauan total remote.
    https://imgur.com/a/1Pdfyg4
    Sepertinya mereka benar-benar berusaha menjanjikan bahwa remote hanya akan bekerja dalam jarak kira-kira sepanjang lengan dari mobil. Pada kenyataannya tidak separah itu, tetapi juga tidak jauh lebih baik.

    • Jarak operasi yang pendek tidak selalu buruk. Mobil masa kini akan otomatis membuka kunci saat seseorang mencoba membuka pintu jika remote kunci berada dalam jangkauan, jadi jika jangkauannya panjang, seseorang bisa membukanya bahkan saat mobil berada di luar pandangan pemilik.
      Saya tidak tahu apakah jangkauannya sama seperti saat menekan tombol, tetapi saya pernah membaca peretasan ketika pencuri memakai pemancar untuk memperpanjang jangkauan antara mobil dan remote kunci sehingga mobil bisa dibuka saat pemilik tidak terlihat. Semakin panjang jangkauannya, semakin mudah serangan seperti itu.
    • GTI keluaran 2001 juga mirip; bekerja stabil dalam jarak kira-kira 25 kaki dari mobil. Sebaliknya, remote F150 keluaran 2017 bisa bekerja dari jarak 150–200 kaki, dan itu sangat berguna terutama saat musim dingin untuk memanaskan mobil dengan remote start.
    • Pikiran pertama saya adalah, “di gambar itu, mobilnya yang sesuai skala, atau remote-nya yang sesuai skala?”
    • Jika dihitung dari bumper depan memang sepanjang lengan, tetapi jika dari pintu depan kira-kira sepanjang 1–2 mobil.

  • Saat melacak kabel dengan tone generator dan sedang iseng, saya biasa menempelkan probe detektor ke kepala, membasahi ujung jari dengan ludah, lalu menyapukan jari di atas kontak blok 66 sampai terdengar bunyi tone generator.
    0 - Ini alat pemecahan masalah dan identifikasi kabel: generator bertenaga baterai menghasilkan suara bergetar yang khas, dan probe induktif berspeaker memungkinkan kita mendengar suara itu di dekat pasangan kabel yang benar. Biasanya bentuknya seperti ini: https://www.grainger.com/product/EXTECH-Tone-and-Probe-Kit-4...
    1 - Ini blok terminal kabel yang umum dipakai pada sistem telepon: https://en.wikipedia.org/wiki/66_block

    • Tone probe seperti itu sangat menyenangkan untuk dimainkan. Kalau punya sisa 15 dolar, saya sangat menyarankan membeli model murahan dan berjalan-jalan di rumah dengannya.
      Ada semacam pencerahan saat bisa merasakan sendiri, dengan telinga, dunia radiasi elektromagnetik yang biasanya tidak terlihat.

  • Efek ini 100% berhasil. Saya sudah mencobanya berkali-kali pada berbagai mobil selama 20 tahun.
    Yang paling bagus adalah menempelkan sisi datar remote ke dagu.

    • Lucu sekali saat orang tidak percaya. Ketika pertama melihatnya, ini terlihat seperti lelucon “orang gampang tertipu” yang terlalu jelas.
    • Trik ini sudah berkali-kali menghemat waktu saya mencari mobil di tempat parkir.

  • Saya sulit setuju dengan teori resonansi, dan menurut saya justru kantong besar berisi air garam bernama Anda berperan sebagai bidang ground kapasitif bagi antena.
    Mirip seperti saat memasang antena radio amatir atau CB di mobil: logam bodi mobil bekerja seperti bidang ground kapasitif meski tidak bersentuhan langsung dengan tanah sebenarnya. Ini juga mirip dengan penggunaan antena vertikal dengan radial ground yang dibentangkan seperti bintang di atas tanah.

    • Kalau begitu, bukankah seharusnya cukup dengan memegangnya saja menggunakan tangan tanpa sarung tangan?

  • Keysight Labs menguji hal ini beberapa tahun lalu: https://www.youtube.com/watch?v=AjYyjQKW-pU

    • Materinya cukup bagus. Datanya (https://youtu.be/AjYyjQKW-pU?t=198) juga sesuai dengan pengalaman saya: tergantung siapa yang memegang remote dan bagaimana cara memegangnya, selisihnya bisa lebih dari ±6 dB
      Uji jangkauan tidak terlalu mudah direproduksi, dan kalau sudah mulai memikirkan reproduksibilitas, bila tidak punya chamber, lebih baik menyiapkan pengujian luar ruangan dasar pada jarak 3 m. Sebagian besar efek “tempelkan ke dagu” sebenarnya lebih mirip “coba pegang dengan cara lain”
    • Saya tidak menyangka penerus divisi pengujian dan pengukuran HP akan mengunggah konten YouTube seringan ini, tetapi ternyata saya melihatnya juga

  • Saya memakai trik ini saat bekerja memotret mobil bekas. Saya diberi 10–20 remote kunci dan harus berjalan di area luas berisi lebih dari 300 mobil sambil mengambil foto
    Menempelkan remote ke dagu adalah trik untuk menemukan mobil yang cocok, tentu dengan asumsi baterainya belum mati. Sampai sekarang saya masih memakai cara ini untuk menemukan mobil saya saat parkir di tempat yang tidak familiar

    • Sekitar 18 tahun lalu saya bekerja sebagai petugas gambar di Copart Auto Auctions. Pekerjaan saya lebih banyak mengunggah foto ke situs web, lalu meminta foto baru jika tidak sesuai spesifikasi atau jika ada darah terlihat karena sifat lelang asuransi, tetapi saya sangat paham seperti apa situasinya
      Pekerjaan yang menarik, tetapi bayarannya rendah

  • Melihat judul ini, hari ini saya mencoba menempelkan remote kunci ke kepala saat hendak mengunci mobil, tetapi tidak berhasil, jadi saya harus berjalan lebih dekat. Setidaknya saya sudah menyumbang satu data point, dan mungkin saja saya melakukan sesuatu yang salah

    • Saya sudah lama memakai trik ini. Saat mencoba memastikan mobil terkunci dari jarak jauh di tempat parkir, cara ini bekerja dengan baik, dan bagi saya cukup stabil
    • “Bekerja di tengkorak saya”
      Biasanya saya menekankannya kuat-kuat ke dagu, dan berkali-kali memastikan jangkauannya lebih jauh. Begitu juga saat beberapa tahun lalu saya secara eksplisit mengujinya dengan beberapa remote karena penasaran. Sebaiknya coba tekan lebih kuat atau putar remote-nya
    • Mungkin ini salah satu kasus langka ketika saran “cara memegangnya salah” memang valid
    • Sejak pertama melihat Clarkson melakukannya di Top Gear, saya sudah lama memakainya di berbagai mobil. Sampai sekarang orang-orang terkejut saat ditunjukkan bahwa jangkauannya bisa bertambah cukup besar
      Pada Nissan Qashqai keluaran 2008, contoh terbaiknya sekitar setengah lapangan sepak bola

  • Tidak harus kepala; memegangnya dekat badan juga bekerja
    Saya sering bercanda kepada teman-teman bahwa mereka harus membuka mulut dan menjulurkan lidah seperti antena parabola
    Karena cara ini juga bekerja di samping badan, saya mengira kira-kira setengah pancaran radio dipantulkan ke arah kendaraan sehingga sinyalnya menjadi dua kali lipat. Mirip seperti memegang lampu camping omnidirectional dekat tubuh sehingga cahaya ke arah tertentu bertambah

    • Awalnya saya juga berpikir begitu, tetapi dalam pengujian di artikel asli, jangkauannya bertambah hanya saat ditempelkan ke kepala
    • Pada dasarnya ini memakai air di dalam tubuh sebagai antena
      Efek yang sama bisa didapat dengan menempelkan remote mobil ke botol air. Botol air juga meningkatkan jangkauan kira-kira sebesar kepala
    • Saya selalu meletakkan kunci di belakang kepala saat melakukan ini, dan setelah bereksperimen saya memastikan jangkauannya memang bertambah
      Saya yakin kepala akan menyerapnya, tetapi nyatanya jelas ada tambahan jangkauan