ESP8266 Model de radiații: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

ESP8266 este un modul popular de microcontroler deoarece poate fi conectat la internet prin intermediul WiFi-ului de la bord. Acest lucru deschide numeroase oportunități pentru pasionat de a crea gadgeturi controlate de la distanță și dispozitive IoT cu minimum de hardware suplimentar. În mod convenabil, majoritatea modulelor încorporează o antenă, fie un circuit imprimat de tip F inversat, fie un cip ceramic. Unele plăci permit chiar și conectarea unei antene externe pentru o rază suplimentară de acțiune. Majoritatea dintre noi sunt familiarizați cu ciudățenii antenelor de radio, TV sau chiar de telefon mobil. După ce ați reglat cu atenție poziția antenei sau a setului, semnalul devine zgomotos în timp ce vă îndepărtați și vă așezați! Din păcate, ESP8266 fiind un dispozitiv fără fir, poate prezenta un comportament antisocial similar. O metodă de măsurare a tiparului de radiație al ESP8266 este explicată în acest instructabil folosind puterea semnalului RSSI raportată de modul. Sunt testate mai multe tipuri de antene și punctul dulce evidențiat pentru fiecare versiune. Un mic motor pas cu pas este folosit pentru a roti modulul ESP8266 cu 360 de grade pe o perioadă de 30 de minute și o citire RSSI medie măsurată la fiecare 20 de secunde. Datele sunt trimise către ThingSpeak, un serviciu gratuit de analiză IoT care prezintă rezultatele ca un complot polar din care se poate rezolva direcția semnalului maxim. Acest proces a fost repetat pentru mai multe orientări ale modulului ESP8266.

Provizii

Componentele pentru acest proiect sunt ușor de găsit pe internet de la furnizori precum eBay, Amazon etc., dacă nu sunt deja în cutia de gunoi.

28BYJ48 5V motor pas cu pas ULN2003 placă de driver Arduino UNO sau module ESP8266 similare pentru test Antena externă Alimentare USB Arduino IDE și cont ThingSpeak Diverse - tub de plastic, sârmă, Blu tak

Pasul 1: Prezentare generală a sistemului

Un Arduino Uno este utilizat pentru a acționa motorul pas cu pas printr-o rotație completă pe o perioadă de 30 de minute. Deoarece motorul preia mai mult curent decât este disponibil de la Uno, placa de conducere ULN2003 este utilizată pentru a furniza curentul suplimentar al motorului. Motorul este înșurubat pe o bucată de lemn pentru a oferi o platformă stabilă și o lungime de tub de plastic împinsă pe axul motorului, care va fi utilizat pentru montarea modulului supus testului. Când Uno este pornit, axul motorului face o rotație completă la fiecare 30 de minute. Un modul ESP8266 programat pentru a măsura puterea semnalului WiFi, RSSI, este lipit de tubul de plastic, astfel încât modulul să facă o rotație completă. La fiecare 20 de secunde, ESP8266 trimite citirea puterii semnalului către ThingSpeak unde semnalul este reprezentat grafic în coordonate polare. Deoarece urăsc tratarea numerelor negative, s-a adăugat o constantă 100 la citirea RSSI în graficul polar, astfel încât citirile să fie pozitive și valorile mai mari să indice o putere mai bună a semnalului.

Pasul 2: Motor pas cu pas

Motorul pas cu pas 28BYJ48 este înșurubat ușor pe o bucată de lemn pentru a oferi stabilitate. Aproximativ 8 inci de tub de plastic de 1/4”este lipit pe axul motorului pas cu pas pentru montarea modulului testat. Uno, placa șoferului și motorul sunt conectate, așa cum a fost descris de multe ori pe internet. O schiță scurtă din fișier este afișată în Uno astfel încât tubul să rotească un cerc complet la fiecare 30 de minute când este alimentat.

Schița utilizată pentru rotirea motorului este listată în fișierul text, nimic revoluționar aici.

Pasul 3: Testarea ESP8266

Modulele pentru test au fost intermitente mai întâi cu o schiță care trimite citirea RSSI către ThingSpeak la fiecare 20 de secunde pentru o revoluție completă a motorului pas cu pas. Au fost reprezentate trei orientări pentru fiecare modul notat prin testul A, B și C. În poziția A, modulul este montat pe partea tubului cu antena de sus. Când se îndreaptă spre antenă, RHS-ul antenei indică routerul la începutul testului. Din păcate, am fost din nou nobilizat de numere negative, motorul se rotește în sensul acelor de ceasornic, dar complotul polar este redus în sens invers acelor de ceasornic. Aceasta înseamnă că latura neobscurată a antenei este orientată spre router la aproximativ 270 de grade. În poziția B, modulul este montat orizontal pe partea superioară a tubului. Antena indică routerul ca la testul A la începutul testului. În cele din urmă, modulul este poziționat ca la testul A și apoi modulul este răsucit în sensul acelor de ceasornic cu 90 de grade și montat pentru a da poziția de testare C.

Fișierul text oferă codul necesar pentru a trimite datele RSSI către ThingSpeak. Trebuie să adăugați propriile detalii WiFi și cheia API dacă utilizați ThingSpeak.

Pasul 4: Rezultatele circuitului tipărit inversat F

Primul modul testat avea o antenă cu circuit imprimat meandru, care este cel mai comun tip, deoarece este cel mai ieftin de fabricat. Graficul polar arată cum se modifică puterea semnalului pe măsură ce modulul este rotit. Amintiți-vă că RSSI se bazează pe o scară de jurnal și, prin urmare, o schimbare de 10 unități RSSI este o schimbare de 10 ori a puterii semnalului. Testul A cu antena din partea de sus a modulului dă cel mai mare semnal. De asemenea, cea mai bună poziție este atunci când pista PCB este orientată spre router. Cele mai proaste rezultate apar în testul B, unde există o mulțime de protecție față de celelalte componente de pe placă. Testul C suferă, de asemenea, de ecranarea componentelor, dar există unele poziții în care pista PCB are o cale liberă către router. Cel mai bun mod de a monta modulul este cu antena de sus, cu pista PCB orientată spre router. În acest caz, ne putem aștepta la o putere a semnalului de aproximativ 35 de unități. Pozițiile non-optime pot reduce cu ușurință puterea semnalului cu un factor de zece. În mod normal, modulul ar fi montat într-o cutie atât pentru protecția fizică, cât și pentru protecția mediului, ne-am putea aștepta ca acest lucru să reducă semnalul și mai mult … Un test pentru viitor.

ThingSpeak are nevoie de un pic de cod pentru a organiza datele și a face graficele polare. Acest lucru poate fi găsit în fișierul text încorporat.

Pasul 5: Rezultate chipsuri ceramice

Unele module ESP8266 utilizează un cip ceramic pentru antenă în locul pistei circuitului imprimat. Nu am nicio idee despre cum funcționează, cu excepția faptului că constanta dielectrică ridicată a ceramicii permite probabil o reducere a dimensiunii fizice. Avantajul antenei cu cip este o amprentă mai mică în detrimentul costurilor. Testele de rezistență a semnalului au fost repetate pe un modul cu o antenă cu cip ceramică, oferind rezultatele din imagine. Poate că mărimea contează la urma urmei? Montarea modulului cu cipul de sus oferă cea mai bună transmisie. Cu toate acestea, în testul B cu placa montată orizontal, există o mulțime de ecranare față de celelalte componente de pe placa în anumite poziții. În cele din urmă, în testul C există poziții în care cipul are o cale liberă către router și alte ori când există obstrucție de la celelalte componente ale plăcii.

Pasul 6: Rezultate antenă omni direcțională

Modulul cu cip ceramic a avut opțiunea de a conecta o antenă externă printr-un conector IPX. Înainte ca conectorul să poată fi utilizat, trebuie mutată o legătură pentru a schimba calea semnalului de la cip la soclul IPX. Acest lucru s-a dovedit destul de ușor ținând legătura cu penseta și apoi încălzind legătura cu un fier de lipit. Odată ce lipirea se topeste, legătura poate fi ridicată și plasată în noua poziție. Un alt tampon cu fierul de lipit va lipi legătura înapoi în noua poziție. Testarea antenei omni a fost ușor diferită. Mai întâi, antena a fost testată prin rotirea orizontală. Apoi, antena a fost pusă într-o poziție de 45 de grade și testată. În cele din urmă, a fost realizat un complot cu antena verticală. Destul de surprinzător, poziția mai proastă a fost o poziție verticală pentru antenă, mai ales că antenele routerului erau verticale și într-un plan similar. Cele mai bune poziții au fost cu antena între orizontală și 45 de grade, cu un unghi de rotație de aproximativ 120 de grade. În aceste condiții, puterea semnalului a atins 40, o îmbunătățire semnificativă față de antena originală a cipului. Graficele arată doar cea mai mică asemănare cu acele diagrame frumos simetrice cu gogoși prezentate în manualele pentru antene. În realitate, mulți alți factori, cunoscuți și necunoscuți, influențează puterea semnalului, făcând din măsurarea experimentală cel mai bun mod de a testa sistemul.

Pasul 7: Antena optimă

Ca test final, antena omni direcțională a fost setată la 45 de grade în poziția de putere a semnalului cea mai mare. De data aceasta, antena nu a fost rotită, ci a fost lăsată în registrul de date timp de 30 de minute pentru a da o idee despre variația măsurătorilor. Graficul indică faptul că măsurarea este stabilă până la +/- 2 unități RSSI. Toate aceste rezultate au fost luate într-o gospodărie ocupată electric. Nu s-a făcut nicio încercare de a opri telefoanele DECT, cuptoarele cu microunde sau alte dispozitive WiFi și Bluetooth pentru a reduce zgomotul electric. Aceasta este lumea reală … Acest instructable arată cum se măsoară eficiența antenelor utilizate pe ESP8266 și module similare. O antenă cu pistă tipărită oferă o putere mai bună a semnalului comparativ cu o antenă cu cip. Cu toate acestea, așa cum era de așteptat, o antenă externă oferă cel mai bun rezultat.