Pola Sinaran ESP8266: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

ESP8266 adalah modul mikrokontroler yang popular kerana boleh dihubungkan ke internet melalui WiFi onboard. Ini membuka banyak peluang bagi penggemar untuk membuat alat kawalan jauh dan peranti IoT dengan minimum perkakasan tambahan. Secara mudah, kebanyakan modul merangkumi antena, sama ada jenis F terbalik litar bercetak atau cip seramik. Beberapa papan bahkan membenarkan antena luaran dipasang untuk jangkauan tambahan. Sebilangan besar daripada kita biasa dengan kebiasaan antena radio, TV atau telefon bimbit. Setelah mengatur kedudukan antena atau set dengan teliti, isyarat akan menjadi bising ketika anda bergerak dan duduk! Malangnya, ESP8266 menjadi peranti tanpa wayar, dapat menunjukkan tingkah laku antisosial yang serupa. Kaedah mengukur corak radiasi ESP8266 dijelaskan dalam Instructable ini menggunakan kekuatan isyarat RSSI yang dilaporkan oleh modul. Beberapa jenis antena diuji dan titik manis diserlahkan untuk setiap versi. Motor stepper kecil digunakan untuk memutar modul ESP8266 hingga 360 darjah selama 30 minit dan bacaan RSSI rata-rata diukur setiap 20 saat. Data dihantar ke ThingSpeak, sebuah perkhidmatan analisis IoT percuma yang memetakan hasilnya sebagai plot kutub dari mana arah isyarat maksimum dapat diselesaikan. Proses ini diulang untuk beberapa orientasi modul ESP8266.

Bekalan

Komponen untuk projek ini mudah didapati di internet dari pembekal seperti eBay, Amazon dll jika belum ada di kotak sampah anda.

28BYJ48 5V motor stepper ULN2003 board driver Arduino UNO atau modul ESP8266 yang serupa untuk ujian Antena luaran Bekalan kuasa USB Arduino IDE dan ThingSpeak akaun Serba - tiub plastik, wayar, Blu tak

Langkah 1: Gambaran Keseluruhan Sistem

Arduino Uno digunakan untuk menggerakkan motor stepper melalui putaran penuh dalam jangka masa 30 minit. Oleh kerana motor mengambil lebih banyak arus daripada yang tersedia dari Uno, papan pemacu ULN2003 digunakan untuk membekalkan arus motor tambahan. Motor disekat pada sekeping kayu untuk memberikan platform yang stabil dan panjang tiub plastik didorong ke gelendong motor yang akan digunakan untuk memasang modul yang diuji. Apabila Uno dihidupkan, gelendong motor membuat putaran penuh setiap 30 minit. Modul ESP8266 yang diprogramkan untuk mengukur kekuatan isyarat WiFi, RSSI, terpaku pada tiub plastik sehingga modul membuat putaran penuh. Setiap 20 saat, ESP8266 mengirimkan bacaan kekuatan isyarat ke ThingSpeak di mana isyarat diplot dalam koordinat kutub. Bacaan RSSI boleh berbeza antara pengeluar cip tetapi umumnya terletak antara 0 dan -100 dengan setiap unit sepadan dengan 1dBm isyarat. Oleh kerana saya tidak suka berurusan dengan nombor negatif, 100 tetap telah ditambahkan pada bacaan RSSI dalam plot kutub sehingga bacaannya positif dan nilai yang lebih tinggi menunjukkan kekuatan isyarat yang lebih baik.

Langkah 2: Motor Stepper

Motor stepper 28BYJ48 diikat ke sekeping kayu dengan ringan untuk memberikan kestabilan. Tiub plastik kira-kira 8 inci 1/4 dilekatkan pada gelendong motor stepper untuk memasang modul yang diuji. Uno, papan pemandu dan motor disambungkan seperti yang telah dijelaskan berkali-kali di internet. Sketsa pendek dalam fail dimasukkan ke Uno sehingga tiub akan memutar bulatan penuh setiap 30 minit ketika dihidupkan.

Lakaran yang digunakan untuk memutar motor disenaraikan dalam fail teks, tidak ada revolusi di sini.

Langkah 3: Ujian ESP8266

Modul untuk ujian pertama kali dilancarkan dengan lakaran yang mengirimkan bacaan RSSI ke ThingSpeak setiap 20 saat untuk revolusi penuh motor stepper. Tiga orientasi diplotkan untuk setiap modul yang dilambangkan dengan ujian A, B dan C. Pada posisi A, modul dipasang di sisi tiub dengan antena paling atas. Semasa menghadap antena, RHS antena menunjuk ke penghala pada awal ujian. Sayangnya, saya diberi angka negatif sekali lagi, motor berpusing mengikut arah jam tetapi plot kutub diskala mengikut arah jam. Ini bermaksud bahagian antena yang tidak terlindung menghadap penghala sekitar 270 darjah. Di kedudukan B, modul dipasang secara mendatar di bahagian atas tiub. Antena menunjuk pada penghala seperti pada ujian A pada permulaan ujian. Akhirnya, modul diposisikan seperti pada ujian A dan kemudian modul dipusingkan mengikut arah jam sebanyak 90 darjah dan dipasang untuk memberikan kedudukan ujian C.

Fail teks memberikan kod yang diperlukan untuk mengirim data RSSI ke ThingSpeak. Anda perlu menambahkan butiran WiFi dan kunci API anda sendiri jika menggunakan ThingSpeak.

Langkah 4: Hasil Litar Bercetak F Terbalik

Modul pertama yang diuji mempunyai antena litar bercetak berkelok-kelok yang merupakan jenis yang paling biasa kerana ia paling murah untuk dihasilkan. Petak kutub menunjukkan bagaimana kekuatan isyarat berubah ketika modul diputar. Ingat RSSI berdasarkan skala log dan perubahan 10 unit RSSI adalah 10 kali perubahan daya isyarat. Ujian A dengan antena di bahagian atas modul memberikan isyarat tertinggi. Juga, kedudukan terbaik adalah ketika trek PCB menghadap ke penghala. Hasil yang lebih buruk berlaku dalam ujian B di mana terdapat banyak pelindung dari komponen lain di papan. Uji C juga mengalami pelindung komponen tetapi ada beberapa posisi di mana trek PCB memiliki jalan yang jelas ke penghala. Cara terbaik untuk memasang modul adalah dengan antena paling atas dengan trek PCB menghadap ke penghala. Dalam kes ini, kita dapat menjangkakan kekuatan isyarat sekitar 35 unit. Kedudukan yang tidak optimum dapat mengurangkan kekuatan isyarat dengan faktor sepuluh. Biasanya, modul akan dipasang dalam kotak untuk perlindungan fizikal dan persekitaran, kita dapat menjangkakan bahawa ini akan mengurangkan isyarat lebih banyak lagi … Ujian untuk masa depan.

ThingSpeak memerlukan sedikit kod untuk mengatur data dan membuat petak polar. Ini boleh didapati dalam fail teks terbenam.

Langkah 5: Hasil Cip Seramik

Beberapa modul ESP8266 menggunakan cip seramik untuk antena dan bukannya trek litar bercetak. Saya tidak tahu bagaimana ia berfungsi kecuali pemalar dielektrik tinggi seramik mungkin memungkinkan untuk mengecilkan saiz fizikal. Kelebihan antena cip adalah jejak yang lebih kecil dengan mengorbankan kos. Ujian kekuatan isyarat diulang pada modul dengan antena cip seramik yang memberikan hasil dalam gambar. Antena cip berjuang untuk mencapai kekuatan isyarat lebih besar daripada 30 berbanding 35 dengan reka bentuk PCB. Mungkin saiznya penting? Pemasangan modul dengan cip paling atas memberikan transmisi terbaik. Namun dalam Ujian B dengan papan dipasang secara mendatar, terdapat banyak pelindung dari komponen lain di papan pada kedudukan tertentu. Akhirnya dalam Ujian C terdapat kedudukan di mana cip mempunyai jalan yang jelas ke penghala dan pada masa lain apabila terdapat halangan dari komponen papan yang lain.

Langkah 6: Hasil Antena Berarah Omni

Modul cip seramik mempunyai pilihan untuk menyambungkan antena luaran melalui penyambung IPX. Sebelum penyambung dapat digunakan, pautan mesti dipindahkan untuk menukar jalur isyarat dari cip ke soket IPX. Ini terbukti cukup mudah dengan memegang pautan dengan pinset dan kemudian memanaskan pautan dengan besi pematerian. Setelah pateri mencair, pautan dapat dilepaskan dan diletakkan di kedudukan baru. Satu lagi titisan dengan besi pematerian akan menyisipkan pautan kembali ke kedudukan baru. Menguji antena omni sedikit berbeza. Mula-mula antena diuji dengan memutarnya secara mendatar. Seterusnya antena diklik ke kedudukan 45 darjah dan diuji. Akhirnya plot dibuat dengan antena menegak. Sebaliknya mengejutkan, kedudukan yang lebih buruk adalah kedudukan menegak untuk antena terutamanya kerana antena penghala menegak dan berada dalam bidang yang serupa. Posisi terbaik adalah dengan antena antara mendatar dan 45 darjah dengan sudut putaran sekitar 120 darjah. Dalam keadaan ini, kekuatan isyarat mencapai 40, peningkatan yang ketara berbanding antena cip asal. Petak hanya menunjukkan kemiripan sedikit dengan gambar donat simetri yang indah yang ditunjukkan dalam buku teks untuk antena. Pada hakikatnya, banyak faktor lain, yang diketahui dan tidak diketahui, mempengaruhi kekuatan isyarat menjadikan pengukuran eksperimen sebagai kaedah terbaik untuk menguji sistem.

Langkah 7: Antena Optimum

Sebagai ujian terakhir, antena arah omni ditetapkan 45 darjah pada kedudukan kekuatan isyarat tertinggi. Kali ini antena tidak dipusingkan tetapi dibiarkan pada katalog selama 30 minit untuk memberi idea mengenai variasi pengukuran. Plot menunjukkan pengukuran stabil hingga +/- 2 unit RSSI. Semua hasil ini diambil di sebuah rumah yang sibuk dengan elektrik. Tidak ada usaha untuk mematikan telefon DECT, ketuhar gelombang mikro atau peranti WiFi dan Bluetooth lain untuk mengurangkan kebisingan elektrik. Inilah dunia nyata… Instructable ini menunjukkan cara mengukur keberkesanan antena yang digunakan pada ESP8266 dan modul yang serupa. Antena trek bercetak memberikan kekuatan isyarat yang lebih baik berbanding dengan antena cip. Namun, seperti yang diharapkan, antena luaran memberikan hasil terbaik.