ESP8266 Sugárzási minta: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Az ESP8266 népszerű mikrovezérlő modul, mert a fedélzeti WiFi -n keresztül csatlakoztatható az internethez. Ez számos lehetőséget nyit meg a hobbi számára, hogy távirányítású modulokat és IoT -eszközöket készítsen a minimális extra hardverrel. Kényelmesen a legtöbb modul tartalmaz egy antennát, akár nyomtatott áramkör invertált F típusú, akár kerámia chipet. Néhány tábla még külső antenna csatlakoztatását is lehetővé teszi a nagyobb hatótávolság érdekében. Legtöbbünk ismeri a rádió, a TV vagy a mobiltelefon antennák furcsaságait. Miután gondosan beállította az antenna vagy a készülék helyzetét, a jel zajos lesz, amikor eltávolodik és leül! Sajnos, az ESP8266 vezeték nélküli eszköz, hasonló antiszociális viselkedést mutathat. Az ESP8266 sugárzási mintájának mérési módszerét ismertetjük ebben az utasításban, a modul által jelentett RSSI jelerősség használatával. Számos antennatípust tesztelnek, és mindegyik változatnál kiemelik az édes pontot. Egy kis léptetőmotor segítségével az ESP8266 modult 360 fokban el lehet forgatni 30 perc alatt, és az átlagos RSSI -értéket 20 másodpercenként mérik. Az adatokat elküldik a ThingSpeak nevű ingyenes IoT elemző szolgáltatásnak, amely az eredményeket poláris diagramként ábrázolja, ahonnan a maximális jel iránya feloldható. Ezt a folyamatot megismételték az ESP8266 modul több irányában is.

Kellékek

Ennek a projektnek az összetevői könnyen megtalálhatók az interneten olyan beszállítóktól, mint az eBay, az Amazon stb., Ha még nincsenek a szemétdobozban.

28BYJ48 5V léptetőmotor ULN2003 meghajtó tábla Arduino UNO vagy hasonló ESP8266 modulok teszteléshez Külső antenna USB tápegység Arduino IDE és ThingSpeak fiók Különféle tárgyak - műanyag cső, huzal, Blu tak

1. lépés: A rendszer áttekintése

Az Arduino Uno -t arra használják, hogy a léptetőmotort 30 percen keresztül teljes fordulattal vezessék. Mivel a motor nagyobb áramot vesz fel, mint amennyi az Uno -tól elérhető, az ULN2003 vezérlőpanelt használják a motor extra áramának ellátására. A motort egy fadarabra csavarják, hogy stabil platformot és műanyag csövet kapjanak a motor orsójára, amelyet a vizsgált modul felszerelésére használnak. Amikor az Uno be van kapcsolva, a motor orsója 30 percenként teljes fordulatot végez. A WiFi jelerősség mérésére programozott ESP8266 modul, az RSSI, a műanyag csőhöz van ragasztva, így a modul teljes körben elfordul. Az ESP8266 20 másodpercenként elküldi a jel erősségét a ThingSpeak -nek, ahol a jelet poláris koordinátákban ábrázolják. Az RSSI leolvasás változhat a chipgyártók között, de általában 0 és -100 között van, minden egység 1dBm jelnek felel meg. Mivel utálom a negatív számokkal való foglalkozást, a poláris ábrán az RSSI leolvasáshoz egy állandó 100 -at adtunk hozzá, így az értékek pozitívak, és a magasabb értékek jobb jelerősséget jeleznek.

2. lépés: Léptetőmotor

A 28BYJ48 léptetőmotor enyhén csavarva van egy fadarabhoz a stabilitás érdekében. Körülbelül 8 hüvelyk 1/4 hüvelykes műanyag cső van ragasztva a léptetőmotor orsójára a vizsgálandó modul felszereléséhez. Az Uno, a vezérlőpult és a motor be van kötve, amint azt az interneten sokszor leírták. A fájlban lévő rövid vázlat az Uno -ba villog, így a cső 30 percenként teljes kört forgat bekapcsoláskor.

A motor forgatásához használt vázlat szerepel a szövegfájlban, itt semmi forradalmi.

3. lépés: ESP8266 tesztelés

A tesztelésre szánt modulokat először felvázolták egy vázlattal, amely 20 másodpercenként elküldi az RSSI -leolvasást a ThingSpeak -nek a léptetőmotor teljes fordulata érdekében. Az A, B és C teszttel jelölt modulok mindegyikéhez három irányt ábrázoltak. Az A helyzetben a modul a csőoldalra van szerelve, az antenna pedig a legfelső. Amikor az antenna felé néz, az antenna RHS -je a teszt elején a routerre mutat. Sajnos ismét negatív számok nemesítettek, a motor az óramutató járásával megegyező irányba forog, de a poláris diagram az óramutató járásával ellentétes irányba van méretezve. Ez azt jelenti, hogy az antenna le nem fedett széles oldala körülbelül 270 fokos irányban néz az útválasztó felé. A B helyzetben a modul vízszintesen van felszerelve a cső tetején. Az antenna az útválasztón mutat, mint az A tesztnél a vizsgálat kezdetén. Végül a modul az A teszt szerint van elhelyezve, majd a modult 90 fokkal az óramutató járásával megegyező irányba elforgatva rögzíti a C teszthelyzetet.

A szöveges fájl megadja az RSSI -adatok ThingSpeak -hez történő elküldéséhez szükséges kódot. A ThingSpeak használata esetén hozzá kell adnia saját WiFi adatait és API -kulcsát.

4. lépés: Fordított F nyomtatott áramkör eredményei

Az első tesztelt modul kanyargós nyomtatott áramkörű antennával rendelkezett, amely a leggyakoribb típus, mivel a legolcsóbb a gyártása. A poláris diagram azt mutatja, hogyan változik a jelerősség a modul elforgatásakor. Ne feledje, hogy az RSSI naplóskálán alapul, így a 10 RSSI egység változása 10 -szeres változást jelent a jel teljesítményében. Az A teszt a modul tetején lévő antennával adja a legmagasabb jelet. Ezenkívül a legjobb helyzet az, amikor a NYÁK sáv az útválasztó felé néz. A rosszabb eredmények a B teszt során következnek be, ahol sok árnyékolás van a táblán lévő többi összetevőtől. A C teszt is szenved az alkatrészek árnyékolásától, de vannak olyan helyek, ahol a NYÁK sávnak egyértelmű útja van az útválasztóhoz. A modul felhelyezésének legjobb módja, ha az antenna a legfelső, a NYÁK sáv pedig az útválasztó felé néz. Ebben az esetben körülbelül 35 egység jelerősségre számíthatunk. A nem optimális pozíciók könnyen tízszeresére csökkenthetik a jelerősséget. Általában a modult egy dobozba szerelnék, mind a fizikai, mind a környezetvédelem érdekében, számíthatunk arra, hogy ez még tovább csökkenti a jelet… A jövő tesztje.

A ThingSpeaknek szüksége van egy kis kódra az adatok rendszerezéséhez és a poláris ábrák elkészítéséhez. Ez megtalálható a beágyazott szövegfájlban.

5. lépés: Kerámia chip eredmények

Néhány ESP8266 modul kerámia chipet használ az antenna számára a nyomtatott áramkör sávja helyett. Fogalmam sincs, hogyan működnek, kivéve a kerámia magas dielektromos állandóját, amely valószínűleg lehetővé teszi a fizikai méret zsugorodását. A chipantenna előnye a kisebb terhelés a költségek rovására. A jelerősségi teszteket megismételték egy kerámia chip antennával rendelkező modulon, amely a képen látható eredményeket mutatja. A chipantenna küzd a 30 -nál nagyobb térerősség eléréséért a NYÁK -tervezésnél 35 -hez képest. Talán mégis a méret számít? A modul felhelyezése a chip legfelső pontjával biztosítja a legjobb átvitelt. Azonban a B tesztben, amikor a tábla vízszintesen van felszerelve, bizonyos helyzetekben sok árnyékolás van a táblán lévő többi alkatrész ellen. Végül a C tesztben vannak olyan pozíciók, ahol a chipnek egyértelmű útja van az útválasztóhoz, és máskor, amikor a többi lapkomponens akadályozza.

6. lépés: Omni irányított antenna eredmények

A kerámia chip modulnak lehetősége volt külső antenna csatlakoztatására IPX csatlakozón keresztül. A csatlakozó használata előtt egy linket kell mozgatni a jel útvonalának cseréjéhez a chipről az IPX foglalatba. Ez meglehetősen egyszerűnek bizonyult, ha csipesszel megfogta a linket, majd forrasztópáka segítségével felhevítette a linket. Amint a forrasztóanyag megolvad, a kötést le lehet emelni és új helyzetbe lehet helyezni. Egy másik forrasztópáka a forrasztópáka segítségével forrasztja vissza a linket az új pozícióba. Az omni antenna tesztelése kissé más volt. Először az antennát vízszintes elforgatással tesztelték. Ezután az antennát 45 fokos helyzetbe kattintva tesztelték. Végül egy diagramot készítettünk az antenna függőleges helyzetével. Meglepő módon a rosszabb helyzet az antenna függőleges helyzete volt, különösen mivel az útválasztó antennái függőlegesek és hasonló síkban voltak. A legjobb pozíciók az antennával voltak vízszintes és 45 fok között, körülbelül 120 fokos elforgatási szöggel. Ilyen körülmények között a jelerősség elérte a 40 -et, ami jelentős előrelépés az eredeti chipantennához képest. A diagramok csak a legkisebb hasonlóságot mutatják azokkal a gyönyörűen szimmetrikus fánk diagramokkal, amelyeket az antennákhoz készült tankönyvek mutatnak be. A valóságban sok más ismert és ismeretlen tényező befolyásolja a jelerősséget, így a kísérleti mérés a legjobb módszer a rendszer tesztelésére.

7. lépés: Az optimális antenna

Utolsó tesztként az omni irányított antennát 45 fokosra állították a legnagyobb jelerősség helyzetében. Ezúttal az antennát nem forgatták el, hanem 30 percig hagyták adatlistára, hogy képet kaphassanak a mérési eltérésekről. A diagram azt mutatja, hogy a mérés +/- 2 RSSI egységen belül stabil. Mindezeket az eredményeket egy elektromosan forgalmas háztartásban vették fel. Nem próbálták kikapcsolni a DECT telefonokat, mikrohullámú sütőket vagy más WiFi és Bluetooth eszközöket az elektromos zaj csökkentése érdekében. Ez a való világ… Ez az útmutató bemutatja, hogyan mérhető az ESP8266 és hasonló modulokon használt antennák hatékonysága. A nyomtatott sávantenna jobb jelerősséget biztosít a chip antennához képest. A várakozásoknak megfelelően azonban a külső antenna adja a legjobb eredményt.