Super Wifi analyzátor TicTac, ESP-12, ESP8266: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento projekt nadväzuje na pôvodný kód mesačnej navigácie a koncept použitia boxu TicTac ako krytu.

Namiesto spustenia čítania pomocou tlačidla sa však používa dotykový panel s displejom TFT SPI. Kód bol upravený tak, aby lepšie ovládal podsvietenie LED a prepínal displej do režimu spánku (pretože modul displeja musí zostať napájaný dotykovým čipom). Jednotkový prúd v spánku je dostatočne nízky na to, aby lipo 1000 mah vydržalo niekoľko rokov. Nechýba ani nabíjanie batérie a ochrana pred nízkym napätím.

V poslednom kroku si pozrite video, ako funguje.

Diely:

• 48g box TicTac
• ESP12 (najlepšie ESP-12F)
• 2,4”SPI TFT displej
• Lipo nabíjací modul
• PNP tranzistor
• 3,3v nízky pokojový prúd, regulátor napätia
• Súvisiace odpory a kondenzátory (podrobnosti neskôr)

Krok 1: Vývoj

Myslel som, že načrtnem cestu vývoja tohto projektu. Túto sekciu môžete preskočiť, ak sa do toho chcete rovno pustiť.

Toto je jeden z mojich prvých projektov ESP8266. Bol som zaujatý úhľadným konceptom použitia boxu TicTac ako krytu pre analyzátor Wifi a rozhodol som sa ho vytvoriť. Ďakujem: prenosný analyzátor WiFi. Rozhodol som sa použiť väčší 2,4”displej - dodávaný s dotykovým panelom a na doske plošných spojov s kolíkmi, ku ktorým sa bude jednoduchšie pripájať.

Keď som začal stavať, preskúmal som opatrenia, ktoré by mali anténu ESP12 od elektroniky. Jedinou možnosťou bolo, aby to bolo vo vnútri čiapky. Tiež som chcel pod dávkovač modul nabíjačky. Otázkou potom bolo, kde nájsť tlačidlo „zapnúť“? Nechcel som urobiť dieru v zadnej časti puzdra. Horná čiapočka by bola najlepšia - ale ak tam mám dva moduly, nie je miesto.

To viedlo k myšlienke použiť dotykový panel ako tlačidlo zapnutia. Všimol som si, že jeden z konektorov displeja bol označený ako „T_IRQ“- to vyzeralo povzbudivo. Dotykový čip je XPT2046. A k mojej radosti je, že má režim automatického spánku a ak sa dotknete panelu, stiahne T_IRQ nízko. To je ideálne na výmenu tlačidlového spínača a dá sa jednoducho pripojiť k resetovaniu ESP12.

Mal som spomenúť, že kód spustí niekoľko skenovaní WiFi sietí a potom odpojí napájanie displeja a prepne ESP12 do hlbokého spánku - ktorý sa prebudí vstupom pre reset.

Takže keď je tento koncept jasný, zapojil som ho pomocou NodeMcu - a nefungovalo to! Takže bolo na čom pracovať. Tiež som si bol vedomý toho, že nemôžem kontrolovať spánkový prúd pomocou NodeMcu kvôli zabudovanému USB čipu a vysokému pokojovému regulátoru napätia. Tiež som chcel systém na ľahké programovanie ESP12. To viedlo k tomu, že som vytvoril oddeľovací dosku/vývojový systém ESP12, ktorý bolo možné naprogramovať rovnako ľahko ako NodeMCU, ale pomocou programátora FTDI. Regulátor a USB čip sú tak oddelené. Pozri: Programovacia a oddeľovacia doska ESP-12E a ESP-12F

Potom som to zapojil pomocou svojej novej dosky držiacej ESP-12F-a fungovalo to. Jedinou zmenou, ktorú som urobil, bolo skratovanie regulátora napätia na zobrazovacom module, takže všetko bolo napájané 3,3 V. Začal som vykonávať svoje kódové režimy, najmä kód na prepnutie zobrazovacieho čipu (ILI9341) do režimu spánku a čip dotykového panela by musel byť napájaný (v režime spánku), keď je modul ESP tiež v režime spánku. Potom som skontroloval spánkový prúd. To bolo 90uA. Batéria 1 000 mAh by teda vydržala rok. Dobrý začiatok.

Potom som odstránil regulátor napätia na module displeja. Stačilo by len zdvihnúť uzemňovací kolík. Teraz bol spánkový prúd systému 32uA. Stále som musel pridať regulátor 3,3 V, ale vedel som, že má iba 2uA pokojový prúd. Teraz sa teda pozeráme na 3 -ročnú výdrž batérie!

Tiež som chcel čo najviac namontovať komponenty na dosku plošných spojov, aby bolo vedenie úhľadnejšie. V tomto mieste som teda pokračoval v návrhu DPS pre jednotku. Bol by som rád, keby som sa pripojil priamo k kolíkom modulu displeja. To bude dosť ťažké, preto som sa rozhodol pre pevný drôt z DPS na zobrazovací modul.

Trochu viac som sa pohral s kódom. Pridal som upozornenie na spánok - vyplnenie obrazovky čiernou farbou a vytlačenie ZZZ pred spaním. Tiež som oddialil zapnutie podsvietenia LED, kým sa obrazovka nezaplnila. Tým sa zabráni bielemu záblesku na začiatku pôvodného kódu. Podobné režimy som urobil aj na konci vypnutím LED diód pred usnutím displeja.

Možno vás zaujíma, ako merať uA. Mŕtve ľahké! Pripojte odpor 1k do série s kladným napájacím káblom. Skratujte to pomocou prepojky, aby systém mohol bežať. Potom, keď je v režime spánku, odstráňte prepojovací kábel a zmerajte pokles napätia na rezistore. S 1k odporom 100mv znamená 100uA. Ak je pokles napätia príliš veľký, použijem odpor s nižšou hodnotou. Túto metódu som použil na meranie jedného obrázku nA pomocou odporu 1 m na iných systémoch so skutočne nízkymi spánkovými prúdmi.

Krok 2: Konštrukcia

DPS alebo tvrdý drôt?

Jednotka, ktorú som tu postavil, používa DPS na uchytenie modulov ESP12F a nabíjačky a regulátora napätia a tranzistora PNP a súvisiacich kondenzátorov a výsuvných odporov. Toto je najčistejšia cesta, ale vyžaduje zariadenie na leptanie DPS a spájkovačku SMD. Systém však mohol byť vyrobený priamym zapojením modulov a umiestnením regulátora napätia a tranzistora PNP na kus tabule - ako to bolo v predchádzajúcom projekte TicTac (prepojený skôr).

Ak sa rozhodnete pre možnosť PCB, možno budete chcieť vytvoriť aj moju programovaciu dosku ESP12, najmä ak plánujete robiť ďalšie projekty s doskami ESP12.

Zoznam položiek:

• 49g box TicTac
• ESP-12F (alebo ESP-12E) Všimnite si, že ESP-12F má lepší dosah, inak rovnaký ako ESP-12E
• 2,4”SPI TFT displej s ovládačom ILI9341 a dotykom napr. TJCTW24024-SPI
• Modul nabíjačky - viď foto
• 2 mm kolíkový pásik (voliteľný, ale oplatí sa ho použiť)
• PNP tranzistor vo formáte SOT23. Použil som BCW30, ale všetky ostatné s kapacitou viac ako 100 mA a ziskom DC> 200 by mali byť v poriadku.
• Regulátor 3v3 250mA (min) vo formáte SOT23. Použil som Microchip MCP1703T-33002E/CB. Ostatní budú fungovať, ale skontrolujú ich pokojový prúd. (navrhnúť menej ako 30uA).
• Rezistory (všetky veľkosť 0805)
• Zľava 10 tis
• Zľava 3k3 1
• Kondenzátory (všetky veľkosti 0805)
• 2n2 2 vypnuté
• 0,1u 1 zľava
• DPS ako súbor WiFiAnalyserArtwork.docx priložený.
• Jednobunková batéria LiPo. Kapacita 400 - 1 000 mAh - to sa do kufra zmestí. 400 mahr je dosť veľké.

Pre možnosť bez PCB použite olovnaté ekvivalenty, odpory ¼W a vyššie sú v poriadku a kondenzátory s pracovným napätím 5v alebo vyšším.

Pri výrobe DPS - vyvŕtajte otvory 0,8 mm. Ak máte bystré oko - otvory ESP12 s 2 -kolíkovými lištami môžu mať 0,7 mm pre lepšiu podporu.

Umiestnenie komponentov:

Pri montáži DPS urobte najskôr odpory a kondenzátory, potom regulátor a tranzistor PNP, za nimi modul nabíjačky a kolíkový konektor pre ESP12. ESP12 som nespájkoval na miesto, pretože je dostatočne pevný nalisovaný na kolíkový pás a je ľahšie ho preprogramovať z dosky. Všimnite si, že PCB má konektory pre TX, RX, GPIO 0, reset a uzemnenie, ak by ste niekedy chceli preprogramovať in-situ. Všimnite si toho, že na vytiahnutie GPIO low bude potrebné tlačidlo. Reset je možné potiahnuť nadol dotykom na displej. Tlačidlo je možné použiť, ale iba vtedy, ak je odpojený vodič k displeju T_IRQ.

Krok 3: Zapojenie

Pred zapojením displeja na dosku s plošnými spojmi odstráňte regulátor i1 a na J1 naneste kvapku spájky, ktorá to potom nahradí. Potom by to malo vyzerať takto:

Potom buď odstráňte pásik čapu, alebo kolíky zastrihnite. Najlepším spôsobom, ako odstrániť pásik s kolíkmi, je jeden kolík naraz. Na jednu stranu naneste spájkovačku a na druhej strane ťahajte kolík kliešťami.

Teraz sa môže začať zapojenie, začínajúc prepojením plochého kábla s displejom. Odstrihnite plochý kábel PC približne 7-8 cm a vyberte 10 spôsobov. Orežte 9 spôsobov späť o 10 mm tak, aby na kolíku T-IRQ zostal jeden dlhší na jednom okraji. Zvyšok potom môžete rozložiť na miesto, kde budú spájkované a v prípade potreby o niečo viac orezať.

Postupne od VCC som umiestnil a spájkoval jeden zvod.

Dosku plošných spojov umiestnite tam, kde musí byť, vo vzťahu k displeju. Potom jeden po druhom orezajte drôty na 5 mm alebo viac, ako je požadované, a odizolujte 2 mm izoláciu, koniec pocínujte a spájkujte. Vedenie drôtu prebieha nasledovne (počítanie čísel pinov z VCC):

Displej	DPS	Komentovať
1	1	VCC
2	8	GND
3	9	CS
4	5	RESET
5	7	D/C
6	2	SDI (MOSI)
7	4	SCK
8	10	LED
9	3	SDO (MISO)
10	6	T_IRQ

Teraz zostáva len pripojiť batériu a naprogramovať ESP12. Ak programujete na mieste, pripojte batériu teraz. Ak programujete mimo dosky, pripojte batériu neskôr.

Krok 4: Programovanie

Stiahnite si priložený súbor s kódom ESP8266WiFiAnalMod.ino, vytvorte priečinok s názvom „ESP8266WiFiAnalMod“v priečinku so skicami Arduino a presuňte súbor do tohto priečinka.

Spustite Arduino IDE (v prípade potreby stiahnite a nainštalujte z Arduino.cc) a pridajte podrobnosti o doske ESP, ak ich nemáte (pozri: Sparkfun).

Vložte kód (Súbor> Skicár>… ESP8266WiFiAnalMod).

Potom nastavte detaily programovania (Nástroje):

Vyberte dosku: Generický modul ESP8266

Ostatné nastavenia nájdete nižšie. Vyberte spôsob resetovania: „nodemcu“, ak používate programátor s automatickým pohonom resetovania a GPIO0. V opačnom prípade nastavte na „ck“pri programovaní na mieste alebo priamym pripojením k prevodníku USB na sériový port.

Číslo portu sa pravdepodobne bude líšiť.

Ak chcete programovať in-situ, budete musieť spájkovať vodiče k prepínaču, aby ste vytiahli nízku úroveň GPIO 0 a pripojiť sa k Tx a Rx-pozri nižšie:

Jednoduchšou možnosťou je použiť programovaciu dosku: ESP-12E a ESP-12F Programming and Breakout Board

Ak programujete na mieste, pripojte sa podľa nižšie uvedeného postupu. Upozorňujeme, že ak je pripojený displej, reset je možné aktivovať pomocou dotykovej obrazovky, v opačnom prípade je potrebný prepínač z Reset na GND. Na doske je potrebné napájanie, najlepšie pripojením 3,7 V na vývody OUT+ a OUT. Ak používate batériu, nabíjačku je potrebné resetovať krátkym zapojením kábla USB.

Ak nastavujete režim programovania manuálne, potiahnite reset nízko (dotyková obrazovka), potiahnite GPIO 0 nízko a pri nízkej úrovni reset resetujte. Teraz kliknite na tlačidlo sťahovania. Programovanie by malo pokračovať.

Ak používate programovaciu a oddeľovaciu dosku, pripojte sériový prevodník USB FTDI, napájajte programovaciu dosku napájaním 3,3 V a kliknite na tlačidlo Stiahnuť.

Krok 5: Konečná montáž a testovanie

Teraz je vhodný čas na predbežný test. Ak bol ESP12 naprogramovaný in -situ, mal by fungovať - stačí sa jemne dotknúť obrazovky a malo by sa začať. Ak je naprogramovaný z jednotky - vložte ESP12 a zapojte batériu a malo by fungovať.

Pri prechode konečnou zostavou som odpojil batériu, čiastočne kvôli pohodliu a čiastočne kvôli tomu, aby som sa vyhnul nechcenému skratu.

Displej sa úhľadne vloží medzi viečko a spodnú časť puzdra. Vyvýšená časť v základni pekne drží obrazovku na strane škatule.

Doska plošných spojov musí byť pripevnená k doske displeja, aby sa zmestila do krytu a predstavovala nabíjaciu zásuvku USB. Akonáhle uvidíte požadovaný vzťah medzi polohami dosiek, umiestnite na obe dosky obojstrannú pásku (typ s hrúbkou 1 mm). To poskytne voľný priestor 2 mm, ktorý by mal zabrániť akémukoľvek elektrickému kontaktu. Preventívne som umiestnil izolačnú pásku pokrývajúcu elektroniku displeja:

Ďalej musíme odobrať asi 2 mm z horného krytu. Urobil som to tak, aby to tesne priliehalo k obrazovke, s vyrezanými extra bitmi pre plochý kábel dotykovej obrazovky a plastový držiak obrazovky. Pozri nižšie:

Nakoniec musíme vložiť batériu a použiť ju na pridržanie displeja na strane krabice. Použil som starý kus polystyrénovej peny a narezal a obrúsil na požadovanú hrúbku. Prilepil som to na dosku displeja pomocou tenkej obojstrannej pásky a pomocou niekoľkých menších kúskov pásky zastavil vysúvanie batérie.

Keď to všetko prepojíte a zistíte, že sa nič nestane, nebojte sa (zatiaľ). Obvod ochrany batérie na module nabíjačky sa musí resetovať. To sa vykonáva pripojením kábla micro USB k napájaniu 5 V. Niekoľko sekúnd je dosť dlho.

A teraz máte užitočné zariadenie, ktoré ukazuje silu systémov ESP8266, a v mojom prípade ma viedlo k zmene môjho kanála WiFi, pretože na rovnakom serveri zistil 5 ďalších!

Dúfam, že sa vám tento krásny projekt bude páčiť.

Mike