ESP8266 spinduliuotės modelis: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

ESP8266 yra populiarus mikrovaldiklio modulis, nes jį galima prijungti prie interneto per įmontuotą „WiFi“. Tai atveria daugybę galimybių mėgėjams gaminti nuotoliniu būdu valdomas programėles ir daiktų interneto įrenginius su minimalia papildoma įranga. Patogu, kad daugumoje modulių yra antena, atspausdinta F tipo invertuota grandinė arba keraminė mikroschema. Kai kurios plokštės netgi leidžia prijungti išorinę anteną papildomam diapazonui. Daugelis iš mūsų yra susipažinę su radijo, televizoriaus ar net mobiliojo telefono antenų keistenybėmis. Kruopščiai sureguliavus antenos ar rinkinio padėtį, signalas skleidžia triukšmą, kai tik atsitraukiate ir atsisėdate! Deja, ESP8266 yra belaidis įrenginys ir gali rodyti panašų asocialų elgesį. ESP8266 spinduliuotės modelio matavimo metodas paaiškinamas šioje instrukcijoje, naudojant modulio pateiktą RSSI signalo stiprumą. Kiekvienos versijos bandomi keli antenų tipai ir paryškinama saldžioji vieta. Mažas žingsninis variklis naudojamas ESP8266 moduliui pasukti 360 laipsnių kampu per 30 minučių, o vidutinis RSSI rodmuo matuojamas kas 20 sekundžių. Duomenys siunčiami į nemokamą daiktų interneto analizės paslaugą „ThingSpeak“, kuri rezultatus atvaizduoja kaip polinį brėžinį, iš kurio galima nustatyti maksimalaus signalo kryptį. Šis procesas buvo pakartotas kelioms ESP8266 modulio kryptims.

Prekės

Šio projekto komponentus galima lengvai rasti internete iš tiekėjų, tokių kaip „eBay“, „Amazon“ir kt., Jei jie dar nėra jūsų šiukšliadėžėje.

28BYJ48 5V žingsninis variklis ULN2003 tvarkyklės plokštė „Arduino UNO“ar panašūs ESP8266 moduliai bandymui Išorinė antena USB maitinimo šaltinis „Arduino IDE“ir „ThingSpeak“paskyra Įvairūs - plastikinis vamzdis, viela, „Blu tak“

1 žingsnis: Sistemos apžvalga

„Arduino Uno“naudojamas žingsninio variklio sukimui per 30 minučių. Kadangi variklis ima daugiau srovės, nei galima iš „Uno“, papildomai variklio srovei tiekti naudojama ULN2003 tvarkyklės plokštė. Variklis prisukamas ant medžio gabalo, kad būtų užtikrinta stabili platforma ir plastikinio vamzdžio ilgis, pritvirtintas prie variklio veleno, kuris bus naudojamas bandomam moduliui montuoti. Kai „Uno“yra įjungtas, variklio velenas sukasi visiškai kas 30 minučių. ESP8266 modulis, užprogramuotas matuoti „WiFi“signalo stiprumą, RSSI, yra priklijuotas prie plastikinio vamzdžio, kad modulis suktųsi visiškai. Kas 20 sekundžių ESP8266 siunčia signalo stiprumo rodmenis į „ThingSpeak“, kur signalas pavaizduotas polinėmis koordinatėmis. RSSI rodmenys gali skirtis tarp mikroschemų gamintojų, bet paprastai yra nuo 0 iki -100, o kiekvienas vienetas atitinka 1 dBm signalą. Kadangi aš nekenčiu susidorojimo su neigiamais skaičiais, poliarinėje diagramoje RSSI rodmeniui buvo pridėta pastovi 100, kad rodmenys būtų teigiami, o didesnės vertės rodo geresnį signalo stiprumą.

2 žingsnis: žingsninis variklis

28BYJ48 žingsninis variklis yra lengvai prisukamas prie medžio gabalo, kad būtų užtikrintas stabilumas. Maždaug 8 coliai 1/4 colio plastikinio vamzdžio yra klijuojami ant žingsninio variklio veleno, kad būtų galima sumontuoti bandomą modulį. „Uno“, vairuotojo lenta ir variklis yra prijungti, kaip buvo daug kartų aprašyta internete. Į „Uno“mirksi trumpas failo eskizas, kad įjungus vamzdelį kas 30 minučių suktų visą ratą.

Eskizas, naudojamas varikliui pasukti, yra išvardytas teksto faile, čia nieko revoliucinio.

3 žingsnis: ESP8266 testavimas

Bandymo moduliai pirmiausia buvo sumontuoti eskizu, kuris kas 20 sekundžių siunčia RSSI rodmenis į „ThingSpeak“, kad būtų pasiektas visas žingsninio variklio apsisukimas. Kiekvienam moduliui buvo pažymėtos trys orientacijos, pažymėtos bandymais A, B ir C. A padėtyje modulis yra sumontuotas vamzdžio pusėje, o antena yra viršutinė. Atsukę į anteną, bandymo pradžioje antenos RHS nukreipta į maršrutizatorių. Deja, mane vėl nustebino neigiami skaičiai, variklis sukasi pagal laikrodžio rodyklę, tačiau poliarinė schema yra keičiama prieš laikrodžio rodyklę. Tai reiškia, kad neuždengta antenos pusė yra nukreipta į maršrutizatorių maždaug 270 laipsnių kampu. B padėtyje modulis yra sumontuotas horizontaliai vamzdžio viršuje. Antena nukreipta į maršrutizatorių, kaip ir bandymas A bandymo pradžioje. Galiausiai modulis yra išdėstytas taip, kaip ir A bandyme, tada modulis pasukamas pagal laikrodžio rodyklę 90 laipsnių kampu ir sumontuojamas, kad būtų suteikta bandymo C padėtis.

Teksto faile pateikiamas kodas, reikalingas RSSI duomenims siųsti į „ThingSpeak“. Jei naudojate „ThingSpeak“, turite pridėti savo „WiFi“informaciją ir API raktą.

4 žingsnis: Apversti F spausdintinės grandinės rezultatai

Pirmasis išbandytas modulis turėjo vingiuotą spausdintinės grandinės anteną, kuri yra labiausiai paplitusi, nes ją pigiausia pagaminti. Poliarinė schema rodo, kaip keičiantis signalo stiprumui keičiasi modulis. Atminkite, kad RSSI yra pagrįstas žurnalo skale, todėl 10 RSSI vienetų pasikeitimas yra 10 kartų didesnis signalo galios pokytis. A bandymas su antena modulio viršuje suteikia didžiausią signalą. Be to, geriausia pozicija yra tada, kai PCB takelis yra nukreiptas į maršrutizatorių. Prastesni rezultatai gaunami atliekant B bandymą, kai yra daug ekranų nuo kitų plokštės komponentų. C testas taip pat kenčia nuo komponentų ekranavimo, tačiau kai kuriose vietose PCB takelis turi aiškų kelią į maršrutizatorių. Geriausias būdas sumontuoti modulį yra antena ant viršaus, o PCB takelis nukreiptas į maršrutizatorių. Šiuo atveju galime tikėtis apie 35 vienetų signalo stiprumo. Ne optimalios padėtys gali lengvai sumažinti signalo stiprumą dešimt kartų. Paprastai modulis būtų sumontuotas dėžutėje tiek fizinei, tiek aplinkos apsaugai, galime tikėtis, kad tai dar labiau sumažins signalą … Ateities bandymas.

„ThingSpeak“reikia šiek tiek kodo, kad būtų galima sutvarkyti duomenis ir sudaryti polinius brėžinius. Tai galima rasti įterptame teksto faile.

5 žingsnis: Keraminių lustų rezultatai

Kai kurie ESP8266 moduliai naudoja keraminę mikroschemą antenai vietoj spausdintinės grandinės. Aš neįsivaizduoju, kaip jie veikia, išskyrus didelę keramikos dielektrinę konstantą, kuri tikriausiai leidžia sumažinti fizinį dydį. Lustinės antenos pranašumas yra mažesnis pėdsakas išlaidų sąskaita. Signalo stiprumo bandymai buvo pakartoti su moduliu su keramine mikroschemos antena, o tai rodo paveikslėlio rezultatus. Lusto antena stengiasi pasiekti didesnį nei 30 signalo stiprumą, palyginti su 35, naudojant PCB dizainą. Gal vis dėlto dydis turi reikšmės? Modulio montavimas su mikroschema viršuje užtikrina geriausią perdavimą. Tačiau B bandyme, kai plokštė sumontuota horizontaliai, tam tikrose vietose yra daug ekranų nuo kitų plokštės komponentų. Galiausiai C bandyme yra vietų, kuriose lustas turi aiškų kelią į maršrutizatorių ir kitais atvejais, kai trukdo kiti plokštės komponentai.

6 žingsnis: „Omni“kryptinių antenų rezultatai

Keraminio lusto modulis turėjo galimybę prijungti išorinę anteną per IPX jungtį. Prieš naudojant jungtį, reikia perkelti nuorodą, kad signalo kelias būtų pakeistas iš lusto į IPX lizdą. Tai pasirodė gana paprasta, laikant saitą pincetu, o tada kaitinant nuorodą lituokliu. Lydmetaliui ištirpus, saitą galima nuimti ir pastatyti į naują vietą. Kitas pamušalas su lituokliu lituos nuorodą atgal į naują padėtį. „Omni“antenos bandymas buvo šiek tiek kitoks. Pirmiausia antena buvo išbandyta sukant ją horizontaliai. Tada antena buvo paspausta į 45 laipsnių padėtį ir išbandyta. Galiausiai buvo parodyta schema, kurioje antena buvo vertikali. Nenuostabu, kad blogesnė padėtis buvo vertikali antenos padėtis, ypač todėl, kad maršrutizatoriaus antenos buvo vertikalios ir panašioje plokštumoje. Geriausia padėtis buvo su antena tarp horizontalių ir 45 laipsnių, o sukimosi kampas apie 120 laipsnių. Esant tokioms sąlygoms, signalo stiprumas pasiekė 40, o tai žymiai pagerėjo, palyginti su originalia lusto antena. Sklypai tik menkiausiai primena tas gražiai simetriškas spurgų diagramas, pateiktas antenų vadovėliuose. Tiesą sakant, daugelis kitų žinomų ir nežinomų veiksnių turi įtakos signalo stiprumui, todėl eksperimentinis matavimas yra geriausias būdas patikrinti sistemą.

7 žingsnis: Optimali antena

Kaip paskutinis bandymas, visa kryptinė antena buvo nustatyta 45 laipsnių aukščiausio signalo stiprumo padėtyje. Šį kartą antena nebuvo pasukta, o 30 minučių palikta duomenų kataloge, kad būtų galima suprasti matavimo kitimą. Grafikas rodo, kad matavimas yra stabilus +/- 2 RSSI vienetų tikslumu. Visi šie rezultatai buvo gauti elektros srovėje. Nebuvo bandoma išjungti DECT telefonų, mikrobangų krosnelių ar kitų „WiFi“ir „Bluetooth“įrenginių, kad būtų sumažintas elektros triukšmas. Tai yra tikrasis pasaulis … Ši instrukcija parodo, kaip išmatuoti ESP8266 ir panašiuose moduliuose naudojamų antenų efektyvumą. Spausdinta takelio antena suteikia geresnį signalo stiprumą, palyginti su lusto antena. Tačiau, kaip ir tikėtasi, geriausią rezultatą duoda išorinė antena.