ESP8266 Радиационен модел: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

ESP8266 е популярен микроконтролерен модул, защото може да бъде свързан към интернет чрез вградения WiFi. Това отваря много възможности за любителя да прави приспособления с дистанционно управление и IoT устройства с минимум допълнителен хардуер. Удобно е, че повечето модули включват антена, или с печатна схема, обърнат тип F, или с керамичен чип. Някои платки дори позволяват включване на външна антена за допълнителен обхват. Повечето от нас са запознати с странностите на радиото, телевизията или дори антените за мобилни телефони. След внимателно регулиране на положението на антената или набора, сигналът става шумен точно когато се отдалечите и седнете! За съжаление, ESP8266 като безжично устройство може да покаже подобно асоциално поведение. Метод за измерване на радиационния модел на ESP8266 е обяснен в тази инструкция, като се използва силата на RSSI сигнала, докладвана от модула. Тестват се няколко типа антени и се подчертава сладкото място за всяка версия. Малък стъпков двигател се използва за завъртане на модула ESP8266 на 360 градуса за период от 30 минути и средно отчитане на RSSI на всеки 20 секунди. Данните се изпращат до ThingSpeak, безплатна услуга за анализ на IoT, която показва резултатите като полярен график, от който може да се разреши посоката на максималния сигнал. Този процес се повтаря за няколко ориентации на модула ESP8266.

Консумативи

Компонентите за този проект могат лесно да бъдат намерени в интернет от доставчици като eBay, Amazon и т.н., ако вече не са в кутията ви за боклуци.

28BYJ48 5V стъпков двигател ULN2003 драйверна платка Arduino UNO или подобни модули ESP8266 за тестване Външна антена USB захранване Arduino IDE и ThingSpeak акаунт Разни неща - пластмасова тръба, тел, Blu tak

Стъпка 1: Преглед на системата

Arduino Uno се използва за задвижване на стъпковия двигател чрез пълно въртене за период от 30 минути. Тъй като моторът приема по -голям ток от наличния от Uno, платката на драйвера ULN2003 се използва за захранване на допълнителния ток на двигателя. Двигателят се завинтва върху парче дърво, за да се осигури стабилна платформа и дължина от пластмасова тръба, натисната върху шпиндела на двигателя, която ще се използва за монтиране на изпитвания модул. Когато Uno е включен, моторният шпиндел се върти напълно на всеки 30 минути. Модулът ESP8266, програмиран да измерва силата на WiFi сигнала, RSSI, е залепен към пластмасовата тръба, така че модулът да се върти напълно. На всеки 20 секунди ESP8266 изпраща отчитане на силата на сигнала до ThingSpeak, където сигналът е начертан в полярни координати. Четенето на RSSI може да варира между производителите на чипове, но обикновено е между 0 и -100, като всяка единица съответства на 1dBm сигнал. Тъй като мразя да се занимавам с отрицателни числа, към показанията на RSSI в полярния график е добавена константа 100, така че показанията са положителни, а по -високите стойности показват по -добра сила на сигнала.

Стъпка 2: Стъпков двигател

Стъпковият двигател 28BYJ48 е леко завинтен към парче дърво, за да осигури стабилност. Около 8 инча пластмасова тръба от 1/4”е залепена върху шпиндела на стъпковия двигател за монтиране на тествания модул. Uno, таблото на водача и моторът са свързани, както е описано много пъти в интернет. Кратък скица във файла се мига в Uno, така че тръбата ще се върти на пълен кръг на всеки 30 минути, когато се включи.

Скицата, използвана за завъртане на двигателя, е посочена в текстовия файл, тук няма нищо революционно.

Стъпка 3: Тестване на ESP8266

Модулите за тестване първо бяха мигани със скица, която изпраща RSSI показанията до ThingSpeak на всеки 20 секунди за пълен оборот на стъпковия двигател. Три ориентации бяха нанесени за всеки модул, обозначен с тест A, B и C. В позиция A модулът е монтиран от страната на тръбата с най -горната антена. Когато е обърната към антената, RHS на антената сочи към рутера в началото на теста. За съжаление отново бях омагьосан от отрицателни числа, моторът се върти по часовниковата стрелка, но полярният график се мащабира обратно на часовниковата стрелка. Това означава, че незакритата широка страна на антената е обърната към рутера на около 270 градуса. В позиция В, модулът е монтиран хоризонтално върху горната част на тръбата. Антената сочи към маршрутизатора, както при тест А в началото на теста. Накрая модулът се позиционира като при тест А и след това модулът се усуква по посока на часовниковата стрелка на 90 градуса и се монтира, за да даде тестовата позиция С.

Текстовият файл дава кода, необходим за изпращане на RSSI данните към ThingSpeak. Трябва да добавите свои собствени WiFi данни и API ключ, ако използвате ThingSpeak.

Стъпка 4: Обърнати резултати от F печатна верига

Първият тестван модул имаше криволичеща антена с печатна схема, която е най -често срещаният, тъй като е най -евтината за производство. Полярният график показва как се променя силата на сигнала при завъртане на модула. Не забравяйте, че RSSI се основава на дневна скала и затова промяната на 10 RSSI единици е 10 -кратна промяна в мощността на сигнала. Тест A с антената в горната част на модула дава най -високия сигнал. Също така най -добрата позиция е, когато печатната платка е обърната към рутера. По -лошите резултати се наблюдават при тест В, където има много екраниране от другите компоненти на платката. Тест C също страда от екраниране на компоненти, но има някои позиции, където печатната платка има ясен път към маршрутизатора. В този случай можем да очакваме сила на сигнала от около 35 единици. Неоптималните позиции могат лесно да намалят силата на сигнала с десет пъти. Обикновено модулът ще бъде монтиран в кутия както за физическа, така и за опазване на околната среда, можем да очакваме, че това ще намали сигнала още повече … Тест за бъдещето.

ThingSpeak се нуждае от малко код, за да организира данните и да направи полярните графики. Това може да се намери във вградения текстов файл.

Стъпка 5: Резултати от керамични чипове

Някои модули ESP8266 използват керамичен чип за антената вместо печатната печатна схема. Нямам представа как работят, освен високата диелектрична константа на керамиката вероятно позволява намаляване на физическия размер. Предимството на чип антената е по -малък отпечатък за сметка на разходите. Тестовете за силата на сигнала бяха повторени на модул с керамична чип антена, даваща резултатите на снимката. Антената с чип се бори да постигне сила на сигнала по -голяма от 30 в сравнение с 35 с дизайна на печатната платка. Може би размерът все пак има значение? Монтирането на модула с най -горния чип осигурява най -доброто предаване. Въпреки това в Тест B с хоризонтално поставена платка, има много екраниране от другите компоненти на дъската в определени позиции. И накрая, в Тест C има позиции, при които чипът има ясен път към рутера и друг път, когато има препятствия от другите компоненти на платката.

Стъпка 6: Резултати от всенаправена антена

Модулът с керамичен чип имаше възможност за свързване на външна антена чрез IPX конектор. Преди да може да се използва конекторът, трябва да се премести връзка, за да се размени пътят на сигнала от чипа към гнездото IPX. Това се оказва доста лесно, като държите връзката с пинсета и след това загрявате връзката с поялник. След като спойката се стопи, връзката може да се повдигне и да се постави на ново място. Друг удар с поялника ще запои връзката обратно в новото положение. Тестването на omni антената беше малко по -различно. Първо антената беше тествана чрез завъртане хоризонтално. След това антената беше щракната в позиция 45 градуса и тествана. Накрая беше направен график с вертикалната антена. По -скоро изненадващо, по -лошото положение беше вертикално положение на антената, особено тъй като антените на рутера бяха вертикални и в подобна равнина. Най -добрите позиции бяха с антената между хоризонтала и 45 градуса с ъгъл на въртене около 120 градуса. При тези условия силата на сигнала достигна 40, което е значително подобрение спрямо оригиналната чип антена. Схемите показват само най -малката прилика с тези красиво симетрични диаграми на понички, показани в учебниците за антени. В действителност, много други фактори, известни и непознати, влияят върху силата на сигнала, което прави експерименталното измерване най -добрият начин за тестване на системата.

Стъпка 7: Оптималната антена

Като последен тест, всенасочената антена беше настроена на 45 градуса в позиция с най -висока сила на сигнала. Този път антената не беше завъртяна, а оставена в базата данни за 30 минути, за да се даде представа за вариацията на измерването. Графиката показва, че измерването е стабилно в рамките на +/- 2 RSSI единици. Всички тези резултати са взети в домакинство, натоварено с електричество. Не беше направен опит за изключване на DECT телефони, микровълнови фурни или други WiFi и Bluetooth устройства за намаляване на електрическия шум. Това е реалният свят … Тази инструкция показва как да се измери ефективността на антените, използвани на ESP8266 и подобни модули. Отпечатана антена дава по -добра сила на сигнала в сравнение с чип антена. Както се очаква, външна антена дава най -добър резултат.