ESP8266 Radyasyon Modeli: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

ESP8266, yerleşik WiFi üzerinden internete bağlanabildiği için popüler bir mikro denetleyici modülüdür. Bu, hobi için minimum ek donanımla uzaktan kumandalı gadget'lar ve IoT cihazları yapmak için birçok fırsat sunar. Elverişli bir şekilde, modüllerin çoğu, ya baskılı devre ters F tipi ya da bir seramik çip olan bir anten içerir. Bazı kartlar, ekstra menzil için harici bir antenin takılmasına bile izin verir. Çoğumuz radyo, TV ve hatta cep telefonu antenlerinin tuhaflıklarına aşinayız. Antenin veya setin konumunu dikkatlice ayarladıktan sonra, siz uzaklaşıp otururken sinyal gürültülü oluyor! Ne yazık ki, kablosuz bir cihaz olan ESP8266, benzer antisosyal davranışlar gösterebilir. ESP8266'nın radyasyon modelini ölçmek için bir yöntem, modül tarafından bildirilen RSSI sinyal gücü kullanılarak bu Talimatta açıklanmıştır. Çeşitli anten türleri test edilir ve her sürüm için en iyi nokta vurgulanır. ESP8266 modülünü 30 dakikalık bir süre boyunca 360 derece döndürmek için küçük bir step motor kullanılır ve her 20 saniyede bir ortalama RSSI okuması ölçülür. Veriler, sonuçları maksimum sinyal yönünün çözülebileceği kutupsal bir çizim olarak gösteren ücretsiz bir IoT analiz hizmeti olan ThingSpeak'e gönderilir. Bu işlem, ESP8266 modülünün çeşitli yönelimleri için tekrarlandı.

Gereçler

Bu projenin bileşenleri, çöp kutunuzda yoksa eBay, Amazon vb. gibi tedarikçilerden internette kolayca bulunabilir.

28BYJ48 5V step motor ULN2003 sürücü panosu Arduino UNO veya benzeri test için ESP8266 modülleri Harici anten USB güç kaynağı Arduino IDE ve ThingSpeak hesabı Çeşitli eşyalar - plastik tüp, tel, Blu tak

Adım 1: Sisteme Genel Bakış

Step motoru 30 dakikalık bir süre boyunca tam bir dönüş boyunca sürmek için bir Arduino Uno kullanılır. Motor, Uno'da mevcut olandan daha fazla akım aldığından, ekstra motor akımını sağlamak için ULN2003 sürücü kartı kullanılır. Motor, sabit bir platform sağlamak için bir tahta parçası üzerine vidalanır ve test edilen modülü monte etmek için kullanılacak motor miline itilen bir plastik boru uzunluğu sağlar. Uno'ya güç verildiğinde, motor mili her 30 dakikada bir tam dönüş yapar. WiFi sinyal gücünü ölçmek için programlanmış bir ESP8266 modülü, RSSI, modülün tam bir dönüş yapması için plastik boruya yapıştırılır. Her 20 saniyede bir, ESP8266 sinyal gücü okumasını, sinyalin kutupsal koordinatlarda çizildiği ThingSpeak'e gönderir. RSSI okuması, çip üreticileri arasında değişebilir, ancak genellikle her birim 1dBm sinyale karşılık gelecek şekilde 0 ile -100 arasındadır. Negatif sayılarla uğraşmaktan nefret ettiğim için, okumaların pozitif olması ve daha yüksek değerler daha iyi bir sinyal gücünü göstermesi için kutup grafiğindeki RSSI okumasına sabit bir 100 eklendi.

Adım 2: Step Motor

28BYJ48 step motor, stabilite sağlamak için bir parça tahtaya hafifçe vidalanmıştır. Test edilen modülü monte etmek için step motor miline yaklaşık 8 inçlik 1/4” plastik boru yapıştırılmıştır. Uno, sürücü panosu ve motor, internette birçok kez anlatıldığı gibi kablolanmıştır. Dosyadaki kısa bir çizim Uno'ya parlatılır, böylece tüp güç verildiğinde her 30 dakikada bir tam bir daire döndürür.

Motoru döndürmek için kullanılan çizim metin dosyasında listelenmiştir, burada devrim niteliğinde bir şey yoktur.

Adım 3: ESP8266 Testi

Test modülleri ilk olarak, step motorun tam devri için her 20 saniyede bir RSSI okumasını ThingSpeak'e gönderen bir taslak ile parlatıldı. Test A, B ve C ile gösterilen her modül için üç yön çizilmiştir. A konumunda modül, anten en üstte olacak şekilde tüp tarafına monte edilmiştir. Antene dönükken, antenin RHS'si testin başlangıcında yönlendiriciyi gösterir. Ne yazık ki, yine negatif sayılar tarafından soyuldum, motor saat yönünde dönüyor ama kutup grafiği saat yönünün tersine ölçekleniyor. Bu, antenin kapatılmamış geniş tarafının yönlendiriciye yaklaşık 270 derece baktığı anlamına gelir. B konumunda, modül borunun üstüne yatay olarak monte edilir. Anten, testin başlangıcında A testindeki gibi yönlendiriciyi işaret eder. Son olarak, modül A testindeki gibi konumlandırılır ve ardından modül saat yönünde 90 derece döndürülerek test C konumunu verecek şekilde monte edilir.

Metin dosyası, RSSI verilerini ThingSpeak'e göndermek için gereken kodu verir. ThingSpeak kullanıyorsanız kendi WiFi ayrıntılarınızı ve API anahtarınızı eklemeniz gerekir.

Adım 4: Ters F Baskılı Devre Sonuçları

Test edilen ilk modül, üretimi en ucuz olduğu için en yaygın tip olan kıvrımlı bir baskı devre antenine sahipti. Kutup grafiği, modül döndürüldükçe sinyal gücünün nasıl değiştiğini gösterir. RSSI'nin bir log ölçeğine dayandığını ve bu nedenle 10 RSSI birimindeki bir değişikliğin sinyal gücündeki 10 katlık bir değişiklik olduğunu unutmayın. Modülün üstündeki anten ile Test A en yüksek sinyali verir. Ayrıca en iyi konum, PCB yolunun yönlendiriciye baktığı konumdur. Daha kötü sonuçlar, karttaki diğer bileşenlerden çok fazla korumanın olduğu B testinde ortaya çıkar. Test C de bileşen korumasından muzdariptir ancak PCB yolunun yönlendiriciye açık bir yolu olduğu bazı konumlar vardır. Modülü monte etmenin en iyi yolu, PCB yolu yönlendiriciye bakacak şekilde anteni en üstte tutmaktır. Bu durumda, yaklaşık 35 birimlik bir sinyal gücü bekleyebiliriz. Optimum olmayan konumlar, sinyal gücünü kolayca on kat azaltabilir. Normalde modül hem fiziksel hem de çevresel koruma için bir kutuya monte edilirdi, bunun sinyali daha da azaltacağını bekleyebiliriz… Gelecek için bir test.

ThingSpeak, verileri düzenlemek ve kutupsal çizimleri yapmak için biraz koda ihtiyaç duyar. Bu, gömülü metin dosyasında bulunabilir.

Adım 5: Seramik Talaş Sonuçları

Bazı ESP8266 modülleri, basılı devre izi yerine anten için seramik bir çip kullanır. Seramiğin yüksek dielektrik sabiti muhtemelen fiziksel boyutta bir küçülmeye izin vermesi dışında nasıl çalıştıkları hakkında hiçbir fikrim yok. Çip Anteninin avantajı, maliyet pahasına daha küçük bir ayak izidir. Sinyal gücü testleri seramik çip antenli bir modül üzerinde tekrarlandı ve resimdeki sonuçları verdi. Çip anten, PCB tasarımı ile 35'e kıyasla 30'dan daha büyük bir sinyal gücü elde etmek için mücadele ediyor. Belki de boyut her şeyden önce önemlidir? Modülü çip en üstte olacak şekilde monte etmek en iyi iletimi sağlar. Bununla birlikte, B Testinde, kart yatay olarak monte edildiğinde, belirli konumlarda kart üzerindeki diğer bileşenlerden çok fazla koruma vardır. Son olarak Test C'de, çipin yönlendiriciye açık bir yolu olduğu ve diğer kart bileşenlerinden engel olduğu diğer zamanlar vardır.

Adım 6: Çok Yönlü Anten Sonuçları

Seramik yonga modülü, bir IPX konektörü aracılığıyla harici bir anten bağlama seçeneğine sahipti. Konektör kullanılmadan önce, çipten IPX soketine giden sinyal yolunu değiştirmek için bir bağlantı taşınmalıdır. Bu, bağlantıyı cımbızla tutarak ve ardından bağlantıyı bir havya ile ısıtarak oldukça kolay oldu. Lehim eridiğinde, bağlantı kaldırılabilir ve yeni konuma yerleştirilebilir. Havya ile başka bir dokunuş, bağlantıyı tekrar yeni konumuna lehimleyecektir. Omni anteni test etmek biraz farklıydı. İlk olarak anten yatay olarak döndürülerek test edilmiştir. Daha sonra anten 45 derecelik bir konuma tıklandı ve test edildi. Son olarak anten dikey olarak bir çizim yapıldı. Şaşırtıcı bir şekilde, özellikle yönlendirici antenler dikey ve benzer bir düzlemde olduğu için en kötü konum anten için dikey bir konumdu. En iyi konumlar, yaklaşık 120 derecelik bir dönüş açısı ile yatay ve 45 derece arasındaki antenleydi. Bu koşullar altında, sinyal gücü 40'a ulaştı, orijinal çip antene göre önemli bir gelişme. Grafikler, antenler için ders kitaplarında gösterilen bu güzel simetrik halka diyagramlarına yalnızca en ufak bir benzerlik gösteriyor. Gerçekte, bilinen ve bilinmeyen diğer birçok faktör, deneysel ölçümü sistemi test etmenin en iyi yolu haline getiren sinyal gücünü etkiler.

7. Adım: Optimum Anten

Son bir test olarak, çok yönlü anten, en yüksek sinyal gücü konumunda 45 derece olarak ayarlandı. Bu sefer anten döndürülmedi, ölçüm değişimi hakkında bir fikir vermesi için 30 dakika boyunca veri günlüğüne bırakıldı. Grafik, ölçümün +/- 2 RSSI birimi içinde kararlı olduğunu gösterir. Tüm bu sonuçlar elektrikle meşgul bir evde alındı. Elektrik gürültüsünü azaltmak için DECT telefonları, mikrodalga fırınları veya diğer WiFi ve Bluetooth cihazlarını kapatma girişiminde bulunulmadı. Bu gerçek dünya… Bu Eğitilebilir Tablo, ESP8266 ve benzeri modüllerde kullanılan antenlerin etkinliğinin nasıl ölçüleceğini gösterir. Basılı bir iz anteni, bir çip antene kıyasla daha iyi bir sinyal gücü sağlar. Ancak beklendiği gibi harici bir anten en iyi sonucu verir.