ESP8266 Vzorec sevanja: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

ESP8266 je priljubljen modul mikrokrmilnika, saj ga je mogoče povezati z internetom prek vgrajene WiFi. To ljubitelju odpira številne možnosti za izdelavo daljinsko vodenih pripomočkov in naprav IoT z najmanj dodatne strojne opreme. Primerno je, da večina modulov vsebuje anteno, obrnjeno s tiskanim vezjem tipa F ali keramični čip. Nekatere plošče celo omogočajo priključitev zunanje antene za večji doseg. Po skrbnem prilagajanju položaja antene ali nastavljenega signala postane hrupno, ko se odmaknete in sedite! Žal lahko ESP8266 kot brezžična naprava pokaže podobno antisocialno vedenje. Metoda merjenja vzorca sevanja ESP8266 je razložena v tem navodilu z uporabo jakosti signala RSSI, o katerem poroča modul. Za vsako različico je preizkušenih več vrst anten in označena sladka točka. Majhen koračni motor se uporablja za vrtenje modula ESP8266 za 360 stopinj v obdobju 30 minut in povprečno odčitavanje RSSI vsakih 20 sekund. Podatki se pošljejo v ThingSpeak, brezplačno analizo IoT, ki rezultate prikaže kot polarno ploskev, iz katere je mogoče razrešiti smer največjega signala. Ta postopek se je ponovil za več usmeritev modula ESP8266.

Zaloge

Sestavine za ta projekt lahko enostavno najdete na internetu pri dobaviteljih, kot so eBay, Amazon itd.

28BYJ48 5V koračni motor ULN2003 gonilniška plošča Arduino UNO ali podobni moduli ESP8266 za preskus Zunanja antena Napajanje USB Arduino IDE in račun ThingSpeak Razen vse - plastična cev, žica, Blu tak

1. korak: Pregled sistema

Arduino Uno se uporablja za pogon koračnega motorja s polno rotacijo v obdobju 30 minut. Ker motor porabi več toka, kot je na voljo pri Uno, se gonilna plošča ULN2003 uporablja za napajanje dodatnega toka motorja. Motor je privit na kos lesa, da dobimo stabilno ploščad in dolžino plastične cevi, potisnjene na vreteno motorja, ki bo uporabljen za namestitev preskusnega modula. Ko je Uno vklopljen, se motorno vreteno vsakih 30 minut popolnoma vrti. Modul ESP8266, programiran za merjenje jakosti signala WiFi, RSSI, je pritrjen na plastično cev, tako da se modul popolnoma vrti. ESP8266 vsakih 20 sekund pošlje odčitavanje jakosti signala na ThingSpeak, kjer je signal narisan v polarnih koordinatah. Odčitki RSSI se lahko razlikujejo med proizvajalci čipov, običajno pa so med 0 in -100, pri čemer vsaka enota ustreza 1 dBm signala. Ker se ne maram ukvarjati z negativnimi številkami, je k branju RSSI v polarnem grafikonu dodano konstantnih 100, tako da so odčitki pozitivni, višje vrednosti pa kažejo na boljšo jakost signala.

Korak: Koračni motor

Koračni motor 28BYJ48 je za stabilnost rahlo privit na kos lesa. Približno 8 palcev 1/4”plastične cevi je prilepljeno na vreteno koračnega motorja za namestitev preskusnega modula. Uno, voznikova plošča in motor so ožičeni, kot je bilo že večkrat opisano na internetu. Kratka skica v datoteki se vstavi v Uno, tako da se cev ob vklopu vrti po pol kroga vsakih 30 minut.

Skica, ki se uporablja za vrtenje motorja, je navedena v besedilni datoteki, tukaj ni nič revolucionarnega.

3. korak: Testiranje ESP8266

Preskusni moduli so bili najprej osvetljeni s skico, ki vsakih 20 sekund pošlje odčitavanje RSSI v ThingSpeak za popoln vrtljaj koračnega motorja. Za vsak modul so bile narisane tri usmeritve, označene s preskusom A, B in C. V položaju A je modul nameščen na strani cevi z zgornjo anteno. Ko je obrnjena proti anteni, RHS antene kaže na usmerjevalnik na začetku preskusa. Na žalost so me spet oplemenile negativne številke, motor se obrača v smeri urinega kazalca, polarna ploskev pa se spreminja v nasprotni smeri urinega kazalca. To pomeni, da je neopažena široka stran antene obrnjena proti usmerjevalniku za približno 270 stopinj. V položaju B je modul vodoravno nameščen na vrhu cevi. Antena kaže na usmerjevalnik kot pri preskusu A. na začetku preskusa. Nazadnje je modul postavljen kot pri preskusu A, nato pa modul zasukamo v smeri urinega kazalca za 90 stopinj in ga namestimo, da dobimo preskusni položaj C.

Besedilna datoteka vsebuje kodo, potrebno za pošiljanje podatkov RSSI v ThingSpeak. Če uporabljate ThingSpeak, morate dodati svoje podatke o WiFi in ključ API.

Korak: Rezultati obrnjenega F tiskanega vezja

Prvi preizkušeni modul je imel vijugasto anteno s tiskanim vezjem, ki je najpogostejša, saj je najcenejša za izdelavo. Polarni diagram prikazuje, kako se jakost signala spreminja z vrtenjem modula. Ne pozabite, da RSSI temelji na dnevniški lestvici, zato je sprememba 10 enot RSSI 10 -kratna sprememba moči signala. Test A z anteno na vrhu modula daje najvišji signal. Prav tako je najboljši položaj, ko je tirna plošča obrnjena proti usmerjevalniku. Slabši rezultati so pri testu B, kjer je veliko zaščite pred drugimi komponentami na plošči. Test C trpi tudi zaradi zaščite komponent, vendar obstaja nekaj položajev, kjer ima vodilo za PCB jasno pot do usmerjevalnika. V tem primeru lahko pričakujemo jakost signala približno 35 enot. Neprimerni položaji lahko preprosto zmanjšajo moč signala za desetkrat. Običajno bi bil modul nameščen v škatli tako za fizično kot za varstvo okolja, lahko pričakujemo, da bo to še bolj zmanjšalo signal … Test za prihodnost.

ThingSpeak potrebuje malo kode za organizacijo podatkov in izdelavo polarnih ploskev. To lahko najdete v vdelani besedilni datoteki.

5. korak: Rezultati keramičnih čipov

Nekateri moduli ESP8266 uporabljajo antenski keramični čip namesto sledi tiskanega vezja. Nimam pojma, kako delujejo, razen visoka dielektrična konstanta keramike verjetno omogoča zmanjšanje fizične velikosti. Prednost čipske antene je manjši odtis na račun stroškov. Preskusi jakosti signala so bili ponovljeni na modulu s keramično čipsko anteno, ki je dala rezultate na sliki. Antena s čipom se trudi doseči jakost signala večjo od 30 v primerjavi s 35 z zasnovo tiskanega vezja. Mogoče je velikost kljub vsemu pomembna? Namestitev modula z zgornjim čipom omogoča najboljši prenos. Vendar pa v testu B z vodoravno nameščeno ploščo obstaja veliko zaščite pred drugimi komponentami na plošči v določenih položajih. Nazadnje v testu C obstajajo položaji, kjer ima čip jasno pot do usmerjevalnika in v drugih primerih, ko obstajajo ovire od drugih komponent plošče.

Korak 6: Rezultati vsesmerne antene

Modul s keramičnim čipom je imel možnost priključitve zunanje antene prek priključka IPX. Pred uporabo priključka je treba premakniti povezavo za zamenjavo signalne poti od čipa do vtičnice IPX. To se je izkazalo za precej enostavno, če ste držali povezavo s pinceto in jo nato segreli s spajkalnikom. Ko se spajka stopi, lahko povezavo dvignete in postavite na novo mesto. Še en madež s spajkalnikom bo spajkal povezavo nazaj v nov položaj. Preizkus omni antene je bil nekoliko drugačen. Najprej smo anteno preskusili z vodoravnim vrtenjem. Nato smo anteno pritisnili v položaj 45 stopinj in jo preizkusili. Nazadnje je bila narejena ploskev z navpično anteno. Nenavadno je bil slabši položaj antene navpično, še posebej, ker so bile antene usmerjevalnika navpične in v podobni ravnini. Najboljši položaji so bili z anteno med vodoravno in 45 stopinjami s kotom vrtenja okoli 120 stopinj. V teh pogojih je moč signala dosegla 40, kar je znatno izboljšanje v primerjavi z izvirno čipsko anteno. Narisi kažejo le najmanjšo podobnost s tistimi lepo simetričnimi diagrami krofov, ki so prikazani v učbenikih za antene. V resnici na moč signala vplivajo številni drugi znani in neznani dejavniki, zaradi česar je eksperimentalno merjenje najboljši način za testiranje sistema.

7. korak: Optimalna antena

Kot zadnji test je bila vsesmerna antena nastavljena na 45 stopinj v položaj najvišje jakosti signala. Tokrat antene niso obračali, ampak jo pustili 30 minut v podatkovnem zapisu, da bi dobili predstavo o variaciji meritve. Naris prikazuje, da je meritev stabilna znotraj +/- 2 enot RSSI. Vsi ti rezultati so bili pridobljeni v električno zaposlenem gospodinjstvu. Za zmanjšanje električnega hrupa niso poskušali izklopiti telefonov DECT, mikrovalovnih pečic ali drugih naprav WiFi in Bluetooth. To je resnični svet … Ta navodila kažejo, kako izmeriti učinkovitost anten, ki se uporabljajo na ESP8266 in podobnih modulih. Natisnjena antena daje boljšo moč signala v primerjavi z anteno s čipom. Vendar pa pričakovano najboljši rezultat daje zunanja antena.