ESP8266 Radiācijas modelis: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

ESP8266 ir populārs mikrokontrolleru modulis, jo to var savienot ar internetu, izmantojot iebūvēto WiFi. Tas hobijam paver daudzas iespējas izveidot tālvadības ierīces un IoT ierīces ar minimālu papildu aparatūru. Ērti lielākajā daļā moduļu ir iekļauta antena - vai nu apgriezta F tipa apgriezta shēma, vai keramikas mikroshēma. Daži dēļi pat ļauj pievienot ārēju antenu papildu diapazonam. Lielākā daļa no mums ir pazīstami ar radio, TV vai pat mobilo tālruņu antenu dīvainībām. Pēc rūpīgas antenas vai komplekta pozīcijas noregulēšanas signāls kļūst trokšņains, tiklīdz jūs attālināties un apsēžaties! Diemžēl ESP8266, kas ir bezvadu ierīce, var parādīt līdzīgu antisociālu uzvedību. ESP8266 starojuma modeļa mērīšanas metode ir izskaidrota šajā instrukcijā, izmantojot moduļa ziņoto RSSI signāla stiprumu. Katrai versijai tiek pārbaudīti vairāki antenu veidi un izcelta saldā vieta. Neliels pakāpju motors tiek izmantots, lai 30 minūšu laikā pagrieztu ESP8266 moduli par 360 grādiem un vidējo RSSI rādījumu mēra ik pēc 20 sekundēm. Dati tiek nosūtīti uz ThingSpeak - bezmaksas IoT analīzes pakalpojumu, kas attēlo rezultātus kā polāro diagrammu, no kuras var noteikt maksimālā signāla virzienu. Šis process tika atkārtots vairākām ESP8266 moduļa orientācijām.

Piegādes

Šī projekta sastāvdaļas ir viegli atrodamas internetā no piegādātājiem, piemēram, eBay, Amazon uc, ja vēl nav jūsu atkritumu kastē.

28BYJ48 5V soļu motors ULN2003 draivera panelis Arduino UNO vai līdzīgi ESP8266 moduļi pārbaudei Ārējā antena USB barošanas avots Arduino IDE un ThingSpeak konts Dažādi - plastmasas caurule, vads, Blu tak

1. darbība: sistēmas pārskats

Arduino Uno tiek izmantots, lai 30 minūšu laikā pilnībā pagrieztu pakāpiena motoru. Tā kā motors patērē vairāk strāvas, nekā pieejams Uno, papildu motora strāvas padevei tiek izmantota ULN2003 draivera plāksne. Motors ir pieskrūvēts uz koka gabala, lai iegūtu stabilu platformu un plastmasas caurules garumu, kas piespiests uz motora vārpstas, ko izmantos pārbaudāmā moduļa montāžai. Kad Uno ir ieslēgts, motora vārpsta veic pilnu rotāciju ik pēc 30 minūtēm. ESP8266 modulis, kas ieprogrammēts WiFi signāla stipruma mērīšanai, RSSI, ir iestrēdzis plastmasas caurulē tā, lai modulis pilnībā grieztos. Ik pēc 20 sekundēm ESP8266 nosūta signāla stipruma nolasījumu uz ThingSpeak, kur signāls tiek attēlots polārajās koordinātās. RSSI rādījumi dažādiem mikroshēmu ražotājiem var atšķirties, bet parasti ir no 0 līdz -100, un katra vienība atbilst 1 dBm signālam. Tā kā es ienīstu darījumus ar negatīviem skaitļiem, RSSI rādījumam polārajā diagrammā ir pievienota konstante 100, lai rādījumi būtu pozitīvi un augstākas vērtības norādītu uz labāku signāla stiprumu.

2. solis: pakāpju motors

28BYJ48 soļu motors ir viegli pieskrūvēts pie koka gabala, lai nodrošinātu stabilitāti. Apmēram 8 collas 1/4 collu plastmasas caurules ir pielīmētas pie pakāpiena motora vārpstas, lai uzstādītu pārbaudāmo moduli. Uno, vadītāja panelis un motors ir savienoti, kā jau daudzas reizes aprakstīts internetā. Faila īsā skice tiek parādīta Uno, lai caurule ieslēgtu strāvas apli ik pēc 30 minūtēm.

Skice, kas izmantota motora pagriešanai, ir norādīta teksta failā, šeit nav nekā revolucionāra.

3. darbība: ESP8266 pārbaude

Pārbaudes moduļi vispirms tika parādīti ar skici, kas ik pēc 20 sekundēm nosūta RSSI rādījumu uz ThingSpeak, lai iegūtu pilnu pakāpiena motora apgriezienu. Katram modulim tika attēlotas trīs orientācijas, kas apzīmētas ar testu A, B un C. A pozīcijā modulis ir uzstādīts caurules pusē ar antenu augšpusē. Saskaroties ar antenu, testa sākumā antenas RHS norāda uz maršrutētāju. Diemžēl mani atkal pārsteidza negatīvi skaitļi, motors griežas pulksteņrādītāja virzienā, bet polārais gabals ir mērogots pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Tas nozīmē, ka antenas nesegtais platums ir vērsts pret maršrutētāju aptuveni 270 grādu leņķī. B pozīcijā modulis ir uzstādīts horizontāli caurules augšpusē. Antena norāda uz maršrutētāju tāpat kā testā A testa sākumā. Visbeidzot, modulis ir novietots tāpat kā testā A, un pēc tam modulis tiek pagriezts par 90 grādiem pulksteņrādītāja virzienā un uzstādīts, lai iegūtu testa C pozīciju.

Teksta failā ir norādīts kods, kas nepieciešams RSSI datu nosūtīšanai uz ThingSpeak. Ja izmantojat ThingSpeak, jums jāpievieno sava WiFi informācija un API atslēga.

4. solis: apgriezti F drukātās shēmas rezultāti

Pirmajam pārbaudītajam modulim bija līkumota iespiedshēmas antena, kas ir visizplatītākais veids, jo to ir vislētāk ražot. Polārais grafiks parāda, kā mainās signāla stiprums, pagriežot moduli. Atcerieties, ka RSSI pamatā ir žurnāla skala, un tāpēc 10 RSSI vienību maiņa ir 10 reizes lielāka signāla jaudas maiņa. A tests ar antenu moduļa augšpusē dod visaugstāko signālu. Labākā pozīcija ir arī tad, ja PCB sliede ir vērsta pret maršrutētāju. Sliktāki rezultāti rodas B testā, kur ir daudz ekranējumu no pārējiem tāfeles komponentiem. Tests C arī cieš no komponentu ekranēšanas, bet ir dažas pozīcijas, kur PCB sliežu ceļš ir skaidrs ceļš uz maršrutētāju. Labākais veids, kā uzstādīt moduli, ir ar antenu augšpusē un PCB sliežu ceļu pret maršrutētāju. Šajā gadījumā mēs varam sagaidīt aptuveni 35 vienību signāla stiprumu. Neoptimālās pozīcijas var viegli samazināt signāla stiprumu desmitkārtīgi. Parasti modulis būtu uzstādīts kastē gan fiziskai, gan vides aizsardzībai, mēs varētu sagaidīt, ka tas vēl vairāk samazinās signālu … Pārbaude nākotnei.

ThingSpeak ir nepieciešams mazliet kods, lai organizētu datus un izveidotu polāros paraugus. To var atrast iegultajā teksta failā.

5. darbība. Keramikas mikroshēmu rezultāti

Dažos ESP8266 moduļos antenai tiek izmantota keramikas mikroshēma, nevis iespiedshēmas celiņš. Man nav ne jausmas, kā tie darbojas, izņemot keramikas augsto dielektrisko konstanti, iespējams, ļauj samazināt fizisko izmēru. Mikroshēmas antenas priekšrocība ir mazāks nospiedums uz izmaksu rēķina. Signāla stipruma testi tika atkārtoti modulī ar keramikas mikroshēmas antenu, kas parādīja attēla rezultātus. Mikroshēmas antena cīnās, lai panāktu signāla stiprumu, kas lielāks par 30, salīdzinot ar 35 ar PCB dizainu. Varbūt izmēram tomēr ir nozīme? Moduļa uzstādīšana ar mikroshēmu augšpusē nodrošina vislabāko pārraidi. Tomēr testā B ar plāksni, kas uzstādīta horizontāli, noteiktās pozīcijās ir daudz ekranējumu no pārējiem tāfeles komponentiem. Visbeidzot, testā C ir vietas, kur mikroshēmai ir skaidrs ceļš uz maršrutētāju, un citos gadījumos, kad ir šķēršļi no citām plates sastāvdaļām.

6. darbība: Omni virziena antenas rezultāti

Keramikas mikroshēmas modulim bija iespēja pieslēgt ārējo antenu caur IPX savienotāju. Pirms savienotāja izmantošanas ir jāpārvieto saite, lai mainītu signāla ceļu no mikroshēmas uz IPX ligzdu. Tas izrādījās diezgan viegli, turot saiti ar pincetēm un pēc tam sasildot saiti ar lodāmuru. Kad lodmetāls kūst, saiti var noņemt un novietot jaunā stāvoklī. Vēl viens lāpstiņas lodēšanas gludeklis pielodēs saiti atpakaļ jaunajā pozīcijā. Omni antenas pārbaude bija nedaudz atšķirīga. Vispirms antena tika pārbaudīta, pagriežot to horizontāli. Pēc tam antena tika noklikšķināta 45 grādu stāvoklī un pārbaudīta. Visbeidzot, tika izveidots gabals ar antenu vertikāli. Drīzāk pārsteidzoši, ka sliktākā pozīcija bija antenas vertikālais stāvoklis, jo īpaši tāpēc, ka maršrutētāja antenas bija vertikālas un līdzīgā plaknē. Labākās pozīcijas bija ar antenu starp horizontālu un 45 grādiem ar rotācijas leņķi aptuveni 120 grādi. Šajos apstākļos signāla stiprums sasniedza 40, kas ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar sākotnējo mikroshēmas antenu. Zīmējumi parāda tikai mazāko līdzību tām skaisti simetriskajām virtuļu diagrammām, kas parādītas antenu mācību grāmatās. Patiesībā daudzi citi zināmi un nezināmi faktori ietekmē signāla stiprumu, tāpēc eksperimentālais mērījums ir labākais veids, kā pārbaudīt sistēmu.

7. solis: optimālā antena

Visbeidzot, visaptverošā virziena antena tika iestatīta par 45 grādiem augstākā signāla stipruma stāvoklī. Šoreiz antena netika pagriezta, bet tika atstāta datu katalogam 30 minūtes, lai sniegtu priekšstatu par mērījumu variācijām. Diagramma norāda, ka mērījums ir stabils +/- 2 RSSI vienību robežās. Visi šie rezultāti tika iegūti elektriski aizņemtajā mājsaimniecībā. Netika mēģināts izslēgt DECT tālruņus, mikroviļņu krāsnis vai citas WiFi un Bluetooth ierīces, lai samazinātu elektrisko troksni. Šī ir reālā pasaule… Šī pamācība parāda, kā izmērīt ESP8266 un līdzīgos moduļos izmantoto antenu efektivitāti. Izdrukāta sliežu antena nodrošina labāku signāla stiprumu salīdzinājumā ar mikroshēmas antenu. Tomēr, kā gaidīts, ārējā antena dod vislabāko rezultātu.