ESP8266 Säteilykuvio: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

ESP8266 on suosittu mikro -ohjainmoduuli, koska se voidaan yhdistää Internetiin sisäisen WiFi -yhteyden kautta. Tämä avaa harrastajalle monia mahdollisuuksia tehdä kauko -ohjattavia gadgeteja ja IoT -laitteita mahdollisimman pienellä laitteistolla. Useimmat moduulit sisältävät kätevästi antennin, joko painetun piirin invertoidun F -tyypin tai keraamisen sirun. Jotkut levyt mahdollistavat jopa ulkoisen antennin kytkemisen lisäalueelle. Useimmat meistä tuntevat radion, television tai jopa matkapuhelimen antennien omituisuudet. Kun olet säätänyt antennin tai laitteen asentoa huolellisesti, signaali muuttuu meluisaksi, kun siirryt pois ja istut alas! Valitettavasti ESP8266 on langaton laite, ja se voi osoittaa samanlaista epäsosiaalista käyttäytymistä. ESP8266: n säteilykuvion mittausmenetelmä selitetään tässä oppaassa käyttäen moduulin ilmoittamaa RSSI -signaalin voimakkuutta. Useita antennityyppejä testataan ja makeat kohdat korostetaan kullekin versiolle. Pientä askelmoottoria käytetään ESP8266 -moduulin kääntämiseen 360 astetta 30 minuutin aikana ja keskimääräinen RSSI -lukema mitataan 20 sekunnin välein. Tiedot lähetetään ThingSpeakiin, joka on ilmainen IoT -analyysipalvelu, joka kartoittaa tulokset polaariseksi käyräksi, josta voidaan määrittää suurimman signaalin suunta. Tämä prosessi toistettiin useille ESP8266 -moduulin suunnille.

Tarvikkeet

Tämän projektin komponentit löytyvät helposti Internetistä toimittajilta, kuten eBay, Amazon jne., Jos ne eivät ole jo roskakorissa.

28BYJ48 5V askelmoottori ULN2003 -ohjainkortti Arduino UNO tai vastaavat ESP8266 -moduulit testausta varten Ulkoinen antenni USB -virtalähde Arduino IDE ja ThingSpeak -tili Sekalaiset - muoviputki, lanka, Blu tak

Vaihe 1: Järjestelmän yleiskatsaus

Arduino Unoa käytetään askelmoottorin ajamiseen täydellä kierroksella 30 minuutin aikana. Koska moottori ottaa enemmän virtaa kuin Unosta on saatavilla, ULN2003 -ohjainkorttia käytetään moottorin ylimääräisen virran syöttämiseen. Moottori ruuvataan kiinni puukappaleeseen, jolloin saadaan vakaa alusta ja moottorikaralle työnnetty pituus muoviputkea, jota käytetään testattavan moduulin asentamiseen. Kun Unoon kytketään virta, moottorin kara pyörii täydellisesti 30 minuutin välein. ESP8266 -moduuli, joka on ohjelmoitu mittaamaan WiFi -signaalin voimakkuus, RSSI, on kiinnitetty muoviputkeen niin, että moduuli pyörii täydellisesti. ESP8266 lähettää signaalin voimakkuuden 20 sekunnin välein ThingSpeakille, jossa signaali piirretään napakoordinaateissa. Koska vihaan negatiivisten lukujen käsittelyä, RSSI -lukemaan on lisätty vakio 100 napakaaviossa niin, että lukemat ovat positiivisia ja korkeammat arvot osoittavat parempaa signaalin voimakkuutta.

Vaihe 2: Askelmoottori

28BYJ48 -askelmoottori on ruuvattu kevyesti puukappaleeseen vakauden aikaansaamiseksi. Noin 8 tuumaa 1/4 tuuman muoviputkea liimataan askelmoottorin karaan testattavan moduulin asentamiseksi. Uno, ohjainkortti ja moottori on kytketty, kuten on kuvattu monta kertaa Internetissä. Tiedostossa oleva lyhyt luonnos välähtää Unoon niin, että putki pyörii täyden ympyrän 30 minuutin välein, kun siihen kytketään virta.

Moottorin pyörittämiseen käytetty luonnos on lueteltu tekstitiedostossa, tässä ei ole mitään mullistavaa.

Vaihe 3: ESP8266 -testaus

Testimoduulit välitettiin ensin luonnoksella, joka lähettää RSSI -lukeman ThingSpeakille 20 sekunnin välein askelmoottorin täyden kierroksen aikaansaamiseksi. Jokaiselle testillä A, B ja C merkitylle moduulille piirrettiin kolme suuntaa. Kun antenni on vastapäätä, antennin RHS osoittaa reitittimeen testin alussa. Valitettavasti minua negatiiviset numerot taas jaloittivat, moottori pyörii myötäpäivään, mutta napakaavio skaalataan vastapäivään. Tämä tarkoittaa, että antennin peittämätön sivu on suunnilleen 270 asteen kulmassa reititintä kohti. Asennossa B moduuli on asennettu vaakasuoraan putken päälle. Antenni osoittaa reitittimeen kuten testissä A testin alussa.

Tekstitiedosto antaa koodin, joka tarvitaan RSSI -datan lähettämiseen ThingSpeakiin. Sinun on lisättävä omat WiFi -tiedot ja sovellusliittymäavain, jos käytät ThingSpeakia.

Vaihe 4: Käänteiset F -tulostuspiirin tulokset

Ensimmäisessä testatussa moduulissa oli mutkikas painettu piiriantenni, joka on yleisin tyyppi, koska se on halvin valmistaa. Napakaavio osoittaa, kuinka signaalin voimakkuus muuttuu moduulia käännettäessä. Muista, että RSSI perustuu lokimittakaavaan, joten 10 RSSI -yksikön muutos on 10 -kertainen muutos signaalin tehossa. Paras sijainti on myös silloin, kun piirilevyraita on reititintä kohti. Huonommat tulokset tapahtuvat testissä B, jossa levyn muut komponentit ovat paljon suojattuja. Testi C kärsii myös komponenttien suojauksesta, mutta joissakin kohdissa PCB -radalla on selkeä polku reitittimeen. Paras tapa asentaa moduuli on antenni ylimpänä ja PCB -raita reititintä kohti. Tässä tapauksessa voimme odottaa noin 35 yksikön signaalin voimakkuutta. Ei -optimaaliset asennot voivat helposti vähentää signaalin voimakkuutta kymmenkertaisesti. Normaalisti moduuli asennettaisiin koteloon sekä fyysistä että ympäristönsuojelua varten. Voimme olettaa, että tämä vähentää signaalia entisestään… Testi tulevaisuutta varten.

ThingSpeak tarvitsee vähän koodia tietojen järjestämiseen ja napaisten käyrien tekemiseen. Tämä löytyy upotetusta tekstitiedostosta.

Vaihe 5: Keraamisten sirujen tulokset

Jotkut ESP8266 -moduulit käyttävät antennia varten keraamista sirua painetun piirikiskon sijasta. Minulla ei ole aavistustakaan siitä, miten ne toimivat, paitsi että keramiikan korkea dielektrisyysvakio sallii todennäköisesti fyysisen koon kutistumisen. Siruantennin etuna on pienempi jalanjälki kustannusten kustannuksella. Signaalinvoimakkuustestit toistettiin moduulilla, jossa oli keraaminen siruantenni, joka antoi kuvan tulokset. Siruantenni pyrkii saavuttamaan signaalin voimakkuuden, joka on suurempi kuin 30 verrattuna piirilevyrakenteeseen. Ehkä koolla on loppujen lopuksi väliä? Moduulin asentaminen sirun ollessa ylhäällä antaa parhaan lähetyksen. Kuitenkin testissä B, jossa levy on asennettu vaakasuoraan, levyn muut komponentit on suojattu paljon tietyissä asennoissa. Lopuksi testissä C on paikkoja, joissa sirulla on selkeä polku reitittimeen ja muina aikoina, kun muut levyn komponentit estävät.

Vaihe 6: Omni -suunta -antennin tulokset

Keraamisella sirumoduulilla oli mahdollisuus liittää ulkoinen antenni IPX -liittimen kautta. Ennen kuin liitintä voidaan käyttää, linkkiä on siirrettävä signaalireitin vaihtamiseksi sirulta IPX -pistorasiaan. Tämä osoittautui melko helpoksi pitämällä linkkiä pinseteillä ja lämmittämällä sitten linkkiä juotosraudalla. Kun juote sulaa, linkki voidaan nostaa pois ja asettaa uuteen asentoon. Toinen hana juotosraudalla juottaa linkin takaisin uuteen asentoon. Omni -antennin testaus oli hieman erilainen. Antenni testattiin ensin kiertämällä sitä vaakasuoraan. Seuraavaksi antenni napsautettiin 45 asteen asentoon ja testattiin. Lopuksi tehtiin juoni, jossa antenni oli pystysuorassa, mutta yllättävän huonompi sijainti oli antennin pystysuora asento, varsinkin kun reitittimen antennit olivat pystysuorassa ja vastaavassa tasossa. Parhaat asennot olivat antennin ollessa vaakasuoran ja 45 asteen välissä ja kiertokulman ollessa noin 120 astetta. Näissä olosuhteissa signaalin voimakkuus saavutti 40, mikä on merkittävä parannus alkuperäiseen siruantenniin verrattuna. Kaaviot osoittavat vain pienintäkään samankaltaisuutta kuin ne kauniisti symmetriset donitsikaaviot, jotka on esitetty antenneja koskevissa oppikirjoissa. Todellisuudessa monet muut tunnetut ja tuntemattomat tekijät vaikuttavat signaalin voimakkuuteen, mikä tekee kokeellisesta mittauksesta parhaan tavan testata järjestelmää.

Vaihe 7: Optimaalinen antenni

Lopputestinä omni -suunta -antenni asetettiin 45 astetta korkeimman signaalin voimakkuuden asentoon. Tällä kertaa antennia ei kierretty, vaan se jätettiin datalogille 30 minuutiksi, jotta saadaan käsitys mittauksen vaihtelusta. Kaavio osoittaa, että mittaus on vakaa +/- 2 RSSI-yksikön sisällä. Kaikki nämä tulokset otettiin sähköisesti kiireisessä kotitaloudessa. Yritettiin sammuttaa DECT -puhelimet, mikroaaltouunit tai muut WiFi- ja Bluetooth -laitteet sähkömelun vähentämiseksi. Tämä on todellinen maailma… Tämä opas näyttää kuinka mitata ESP8266: n ja vastaavien moduulien antennien tehokkuutta. Painettu raita -antenni antaa paremman signaalin voimakkuuden kuin siruantenni. Ulkoinen antenni antaa kuitenkin odotetusti parhaan tuloksen.