Vzor žiarenia ESP8266: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

ESP8266 je populárny modul mikrokontroléra, pretože sa dá pripojiť k internetu prostredníctvom integrovaného WiFi. To otvára pre nadšencov veľa príležitostí vyrábať diaľkovo ovládané pomôcky a zariadenia IoT s minimom dodatočného hardvéru. Väčšina modulov je pohodlne vybavená anténou, buď obráteným typom F s plošnými spojmi, alebo keramickým čipom. Niektoré dosky dokonca umožňujú pripojenie externej antény aj kvôli zvýšeniu dosahu. Väčšina z nás pozná zvláštnosti rádia, televízie alebo dokonca antény mobilného telefónu. Po starostlivom nastavení polohy antény alebo zostavy začne signál šumieť, iba keď sa vzdialite a sadnete si! ESP8266, ktorý je bezdrôtovým zariadením, môže bohužiaľ vykazovať podobné asociálne správanie. Metóda merania vzoru žiarenia ESP8266 je v tomto návode vysvetlená pomocou sily signálu RSSI hlásenej modulom. Testuje sa niekoľko typov antén a pre každú verziu je zvýraznené sladké miesto. Malý krokový motor sa používa na otáčanie modulu ESP8266 o 360 stupňov v priebehu 30 minút a priemerné čítanie RSSI sa meria každých 20 sekúnd. Údaje sa odosielajú do bezplatnej služby IoT ThingSpeak, ktorá mapuje výsledky ako polárny graf, z ktorého je možné vyriešiť smer maximálneho signálu. Tento proces sa opakoval pre niekoľko orientácií modulu ESP8266.

Zásoby

Komponenty tohto projektu sa dajú ľahko nájsť na internete od dodávateľov, ako sú eBay, Amazon atď., Ak už nie sú vo vašom nevyžiadanej schránke.

28BYJ48 5V krokový motor ULN2003 doska vodiča Arduino UNO alebo podobné moduly ESP8266 na test Externá anténa Napájanie USB Arduino IDE a ThingSpeak Účtovníctvo - plastová trubica, drôt, Blu tak

Krok 1: Prehľad systému

Arduino Uno sa používa na pohon krokového motora plným otáčaním počas 30 minút. Pretože motor spotrebúva viac prúdu, ako je k dispozícii z Uno, doska vodiča ULN2003 slúži na napájanie dodatočného prúdu motora. Motor je priskrutkovaný na kus dreva, aby poskytol stabilnú plošinu a dĺžku plastovej trubice natlačenú na vreteno motora, ktorá sa použije na montáž testovaného modulu. Keď je Uno zapnuté, vreteno motora sa každých 30 minút úplne otočí. Modul ESP8266 naprogramovaný na meranie sily signálu WiFi, RSSI, je prilepený k plastovej trubici, aby sa modul úplne otočil. ESP8266 každých 20 sekúnd odošle čítanie sily signálu do ThingSpeak, kde je signál vykreslený v polárnych súradniciach. Čítanie RSSI sa môže líšiť medzi výrobcami čipov, ale spravidla leží medzi 0 a -100, pričom každá jednotka zodpovedá 1 dBm signálu. Pretože nenávidím riešenie záporných čísel, k čítaniu RSSI v polárnom diagrame bola pridaná konštanta 100, aby boli hodnoty kladné a vyššie hodnoty naznačovali lepšiu silu signálu.

Krok 2: Krokový motor

Krokový motor 28BYJ48 je ľahko priskrutkovaný k kusu dreva, aby poskytoval stabilitu. Na vreteno krokového motora je na montáž testovaného modulu prilepených asi 8 palcov 1/4 “plastovej trubice. Uno, doska vodiča a motor sú zapojené, ako už bolo mnohokrát popísané na internete. Krátky náčrt v súbore je vložený do Uno, aby sa trubica po zapnutí otáčala každých 30 minút o celý kruh.

Skica použitá na otáčanie motora je uvedená v textovom súbore, tu nejde o nič prevratné.

Krok 3: Testovanie ESP8266

Moduly na testovanie boli najskôr prekreslené pomocou náčrtu, ktorý každých 20 sekúnd odosiela čítanie RSSI do systému ThingSpeak, aby sa dosiahli úplné otáčky krokového motora. Pre každý modul boli vynesené tri orientácie označené testom A, B a C. V polohe A je modul namontovaný na strane trubice s anténou hore. Keď smeruje k anténe, RHS antény ukazuje na začiatku testu na smerovač. Nanešťastie ma opäť ušľachtili záporné čísla, motor sa otáča v smere hodinových ručičiek, ale polárna krivka je zmenšená proti smeru hodinových ručičiek. To znamená, že nezakrytý bok antény je otočený k routeru asi o 270 stupňov. V polohe B je modul namontovaný horizontálne na vrch trubice. Anténa smeruje na router ako pri teste A na začiatku testu. Nakoniec je modul umiestnený ako pri teste A a potom je modul otočený o 90 stupňov v smere hodinových ručičiek a namontovaný tak, aby poskytol testovaciu polohu C.

Textový súbor poskytuje kód potrebný na odoslanie údajov RSSI do ThingSpeak. Ak používate ThingSpeak, musíte pridať svoje vlastné podrobnosti o WiFi a kľúč API.

Krok 4: Invertované výsledky v tlačenom obvode F

Prvý testovaný modul mal kľukatú anténu s plošnými spojmi, ktorá je najbežnejším typom, pretože je najlacnejšia na výrobu. Polárny graf ukazuje, ako sa mení sila signálu pri otáčaní modulu. Nezabudnite, že RSSI je založené na logovej stupnici, takže zmena 10 jednotiek RSSI je 10 -násobnou zmenou výkonu signálu. Test A s anténou v hornej časti modulu dáva najvyšší signál. Tiež je najlepšia poloha, keď je stopa DPS otočená k smerovaču. Horšie výsledky sú v teste B, kde je na doske veľa tienenia od ostatných komponentov. Test C tiež trpí tienením súčiastok, existujú však polohy, v ktorých má dráha dosky plošných spojov jasnú cestu k smerovaču. Modul je možné najlepšie pripevniť anténou hore a dráhou dosky plošných spojov smerovať k smerovaču. V tomto prípade môžeme očakávať silu signálu zhruba 35 jednotiek. Neoptimálne polohy môžu ľahko znížiť silu signálu desaťkrát. Za normálnych okolností by bol modul namontovaný v krabici na fyzickú aj environmentálnu ochranu. Dalo by sa očakávať, že to ešte viac zníži signál … Test pre budúcnosť.

ThingSpeak potrebuje trochu kódu na usporiadanie údajov a vytváranie polárnych grafov. To nájdete vo vloženom textovom súbore.

Krok 5: Výsledky keramického čipu

Niektoré moduly ESP8266 používajú namiesto dráhy plošných spojov pre anténu keramický čip. Nemám potuchy, ako fungujú, okrem toho, že vysoká dielektrická konštanta keramiky pravdepodobne umožňuje zmenšenie fyzickej veľkosti. Výhodou čipovej antény je menšia stopa na úkor nákladov. Testy sily signálu sa opakovali na module s anténou s keramickým čipom, ktorý poskytol výsledky na obrázku. Čipová anténa sa snaží dosiahnuť silu signálu väčšiu ako 30 v porovnaní s 35 pri návrhu DPS. Možno na veľkosti predsa len záleží? Montáž modulu s čipom hore zaisťuje najlepší prenos. Avšak v teste B s doskou namontovanou vodorovne je v určitých polohách na doske veľa tienenia. Nakoniec v teste C existujú polohy, kde má čip voľnú cestu k smerovaču, a inokedy, keď dochádza k prekážkam z ostatných komponentov dosky.

Krok 6: Výsledky všesmerovej antény

Modul keramického čipu mal možnosť pripojenia externej antény cez konektor IPX. Predtým, ako bude možné konektor použiť, je potrebné presunúť odkaz na výmenu signálnej cesty z čipu do zásuvky IPX. Ukázalo sa to celkom ľahko, keď ste článok držali pinzetou a potom ho zahriali spájkovačkou. Akonáhle sa spájka roztaví, spojku je možné zdvihnúť a umiestniť do novej polohy. Ďalšia kvapka so spájkovačkou spájkuje odkaz späť do novej polohy. Testovanie omni antény bolo mierne odlišné. Najprv bola testovaná anténa horizontálnym otáčaním. Potom bola anténa zacvaknutá do polohy 45 stupňov a testovaná. Nakoniec bol urobený pozemok s vertikálnou anténou. Prekvapivo bola horšia poloha vertikálna poloha antény, najmä preto, že smerové antény boli zvislé a v podobnej rovine. Najlepšie polohy boli s anténou medzi horizontálnou a 45 stupňovou s uhlom natočenia asi 120 stupňov. Za týchto podmienok sila signálu dosiahla 40, čo je významné zlepšenie oproti pôvodnej čipovej anténe. Pozemky ukazujú len najmenšiu podobnosť s týmito krásne symetrickými diagrammi šišiek uvedenými v učebniciach pre antény. V skutočnosti ovplyvňuje silu signálu mnoho ďalších známych i neznámych faktorov, vďaka čomu je experimentálne meranie najlepším spôsobom testovania systému.

Krok 7: Optimálna anténa

Ako posledný test bola všesmerová anténa nastavená na 45 stupňov v polohe najvyššej sily signálu. Tentoraz sa anténa neotočila, ale ponechala sa 30 minút v protokole údajov, aby sa získala predstava o variáciách merania. Graf ukazuje, že meranie je stabilné v rámci +/- 2 jednotiek RSSI. Všetky tieto výsledky boli urobené v elektricky rušnej domácnosti. Nebol vykonaný žiadny pokus o vypnutie telefónov DECT, mikrovlnných rúr alebo iných zariadení WiFi a Bluetooth na zníženie elektrického šumu. Toto je skutočný svet … Tento návod ukazuje, ako zmerať účinnosť antén používaných na moduloch ESP8266 a podobných. Vytlačená koľajová anténa poskytuje lepšiu silu signálu v porovnaní s čipovou anténou. Ako sa však očakáva, najlepší výsledok poskytne externá anténa.