محلل TicTac Super Wifi ، ESP-12 ، ESP8266: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

يعتمد هذا المشروع على رمز القمر الصناعي الأصلي ومفهوم استخدام صندوق TicTac كعلبة.

ومع ذلك ، بدلاً من استخدام زر لبدء القراءات ، يستخدم هذا لوحة اللمس التي تأتي مع شاشة TFT SPI. تم تعديل الكود للتحكم بشكل أفضل في الإضاءة الخلفية لمصابيح LED ووضع الشاشة في وضع السكون (حيث تحتاج وحدة العرض إلى الاستمرار في تشغيلها لشريحة اللمس). الوحدة الحالية في وضع السكون منخفضة بما يكفي لكي يستمر ليبو 1000 مللي أمبير لعدة سنوات. يوجد أيضًا شحن للبطارية وحماية من الجهد المنخفض.

شاهد الخطوة الأخيرة للحصول على مقطع فيديو يعمل.

القطع:

• 48 جرام مربع TicTac
• ESP12 (يفضل ESP-12F)
• شاشة مقاس 2.4 بوصة بتقنية SPI TFT
• وحدة شحن ليبو
• الترانزستور PNP
• 3.3 فولت تيار هادئ منخفض ، منظم جهد
• المقاومات والمكثفات المرتبطة (التفاصيل لاحقًا)

الخطوة الأولى: التطوير

اعتقدت أنني سأحدد مسار التطوير لهذا المشروع. يمكنك تخطي هذا القسم إذا كنت ترغب في القيام بذلك مباشرة.

هذا هو أحد مشاريعي الأولى ESP8266. لقد كنت مغرمًا بالمفهوم الأنيق المتمثل في استخدام صندوق TicTac كإطار لمحلل Wifi وقررت صنعه. شكرا لك: محلل واي فاي محمول. قررت استخدام شاشة أكبر مقاس 2.4 بوصة - تأتي مع لوحة تعمل باللمس وعلى PCB مع دبابيس يسهل الاتصال بها.

عندما بدأت البناء ، اكتشفت الترتيبات التي من شأنها أن تجعل هوائي ESP12 خاليًا من الإلكترونيات. كان الخيار الوحيد هو أن تكون داخل الغطاء. أردت أيضًا وحدة الشاحن أسفل الموزع. كان السؤال إذن أين يمكن تحديد موقع "على الزر"؟ لم أرغب في إحداث ثقب في الجزء الخلفي من العلبة. سيكون الغطاء العلوي هو الأفضل - لكن لا يوجد مكان إذا كان لدي الوحدتان هناك.

أدى ذلك إلى فكرة استخدام لوحة اللمس كزر تشغيل. لقد لاحظت أن أحد موصلات العرض كان يحمل عنوان "T_IRQ" - وقد بدا ذلك مشجعًا. شريحة اللمس هي XPT2046. ونعم من دواعي سروري أنه يحتوي على وضع السكون التلقائي ويسحب T_IRQ منخفضًا إذا تم لمس اللوحة. هذا مثالي لاستبدال مفتاح الدفع ويمكن ببساطة توصيله بإعادة تعيين ESP12.

كان يجب أن أذكر أن الكود يقوم بإجراء عدة عمليات مسح لشبكات wifi ثم يزيل الطاقة عن الشاشة ويضع ESP12 في نوم عميق - يتم إيقاظه من خلال إدخال إعادة التعيين.

لذلك مع وضوح هذا المفهوم ، قمت بتوصيله باستخدام NodeMcu - ولم ينجح! لذلك كان هناك المزيد من العمل للقيام به. كنت مدركًا أيضًا أنني لا أستطيع التحقق من تيار السكون باستخدام NodeMcu بسبب شريحة USB الموجودة على متن الطائرة ومنظم الجهد الحالي المرتفع الهادئ. أردت أيضًا نظامًا لبرمجة ESP12 بسهولة. أدى ذلك إلى صنع لوحة اندلاع / نظام تطوير ESP12 يمكن برمجته بسهولة مثل NodeMCU ، ولكن باستخدام مبرمج FTDI. بهذه الطريقة يكون المنظم وشريحة USB منفصلين. انظر: ESP-12E و ESP-12F Programming and Breakout Board

ثم قمت بتوصيله باستخدام لوحي الجديد الذي يحمل ESP-12F - وقد نجح. كان التغيير الوحيد الذي أجريته هو تقصير منظم الجهد في وحدة العرض بحيث تم دفع كل شيء عند 3.3 فولت. لقد بدأت في إجراء تعديلات على الكود الخاص بي ، وخاصة الكود لوضع شريحة العرض (ILI9341) في وضع السكون حيث ستحتاج شريحة لوحة اللمس إلى التشغيل (في وضع السكون) عندما تكون وحدة ESP أيضًا في وضع السكون. ثم راجعت تيار النوم. كان هذا 90uA. لذا فإن بطارية 1000 مللي أمبير تدوم لمدة عام. بداية جيدة.

ثم أزلت منظم الجهد على وحدة العرض. كان يكفي رفع دبوس الأرض. الآن كان نظام السكون الحالي 32uA. ما زلت مضطرًا إلى إضافة منظم 3.3 فولت ولكني كنت أعرف واحدًا بتيار هادئ 2uA فقط. حتى الآن نحن ننظر إلى عمر بطارية 3 سنوات!

كنت أرغب أيضًا في تركيب المكونات قدر الإمكان على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لجعل الأسلاك أكثر إتقانًا. لذلك في هذه المرحلة ، تقدمت في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور للوحدة. كنت أرغب في الاتصال مباشرة بدبابيس وحدة العرض. كان هذا صعبًا جدًا لذا اخترت الأسلاك الصلبة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى وحدة العرض.

لقد فعلت المزيد من العبث بالكود. أضفت إشعارًا بالنوم - ملء الشاشة باللون الأسود وطباعة ZZZ قبل النوم. لقد قمت أيضًا بتأخير تشغيل الإضاءة الخلفية LED حتى تمتلئ الشاشة. هذا يتجنب الوميض الأبيض في بداية الكود الأصلي. لقد قمت بإجراء تعديلات مماثلة في النهاية ، حيث قمت بإيقاف تشغيل مصابيح LED قبل وضع الشاشة في وضع السكون.

قد تتساءل عن كيفية قياس uA. موت سهل! ضع المقاوم 1k في سلسلة مع سلك الطاقة الموجب. قم باختصار هذا باستخدام سلك توصيل حتى يمكن تشغيل النظام. ثم ، عندما يكون في وضع السكون ، قم بإزالة سلك التوصيل وقياس انخفاض الجهد عبر المقاوم. مع المقاوم 1k 100mv يعني 100uA. إذا كان انخفاض الجهد كبيرًا جدًا ، فأنا أستخدم مقاومة منخفضة القيمة. لقد استخدمت هذه الطريقة لقياس رقم واحد nA باستخدام مقاوم 1 متر على أنظمة أخرى ذات تيارات نوم منخفضة حقًا.

الخطوة الثانية: البناء

ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو سلك صلب؟

تستخدم الوحدة التي قمت بإنشائها هنا PCB لعقد وحدات ESP12F والشاحن ومنظم الجهد وترانزستور PNP والمكثفات المرتبطة ومقاومات السحب. هذا هو أفضل طريق ، لكنه يتطلب معدات حفر PCB و SMD. ومع ذلك ، يمكن إنشاء النظام عن طريق توصيل الوحدات مباشرة ووضع منظم الجهد وترانزستور PNP على قطعة من اللوح الشريطي - كما كان الحال في مشروع TicTac السابق (المرتبط سابقًا).

إذا قررت استخدام خيار PCB ، فقد ترغب أيضًا في إنشاء لوحة برمجة ESP12 الخاصة بي ، خاصة إذا كنت تخطط للقيام بمزيد من المشاريع باستخدام لوحات ESP12.

قائمة الاجزاء:

• 49 جرام مربع TicTac
• ESP-12F (أو ESP-12E) لاحظ أن ESP-12F له نطاق أفضل ، بخلاف ذلك مثل ESP-12E
• شاشة عرض SPI TFT مقاس 2.4 بوصة مع برنامج تشغيل ILI9341 ولمس على سبيل المثال TJCTW24024-SPI
• وحدة الشاحن - انظر الصورة
• شريط دبوس 2 مم (اختياري ولكنه يستحق الاستخدام)
• ترانزستور PNP بتنسيق SOT23. لقد استخدمت BCW30 ولكن أي أخرى بها أكثر من 100 مللي أمبير وكسب DC> 200 يجب أن تكون على ما يرام.
• منظم 3v3 250ma (دقيقة) بتنسيق SOT23. لقد استخدمت Microchip MCP1703T-33002E / CB. سيعمل الآخرون لكنهم سيتحققون من تيارهم الهادئ. (أقترح أقل من 30uA).
• المقاومات (جميع المقاسات 0805)
• 10k 4off
• 3k3 1 قبالة
• المكثفات (جميع أحجام 0805)
• 2n2 2 قبالة
• 0.1u 1 قبالة
• PCB كملف WiFiAnalyserArtwork.docx مرفق.
• بطارية LiPo أحادية الخلية. السعة 400-1000mahr - التي تناسب الحقيبة. 400mahr كبيرة بما يكفي.

بالنسبة للخيار غير ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، استخدم المعادلات المحتوية على الرصاص ، والمقاومات ¼W وما فوق جيدة ، والمكثفات بجهد تشغيل 5 فولت أو أكبر.

عند عمل PCB - قم بحفر الثقوب عند 0.8 مم. إذا كانت لديك عين شديدة - يمكن أن تكون فتحات شريط الدبوس ESP12 2 مم 0.7 مم للحصول على دعم أفضل.

وضع المكون:

عند تجميع PCB ، قم بالمقاومات والمكثفات أولاً ، ثم المنظم والترانزستور PNP ، متبوعًا بوحدة الشاحن وشريط الدبوس لـ ESP12. لم أقم بلحام ESP12 في مكانه لأنه ثابت بدرجة كافية مضغوط على شريط الدبوس ، ومن السهل إعادة برمجته من اللوحة. ستلاحظ أن PCB به موصلات لـ TX و RX و GPIO 0 وإعادة التعيين والأرض إذا كنت ترغب في إعادة البرمجة في الموقع. لاحظ أن الزر سيكون مطلوبًا لسحب GPIO منخفضًا. يمكن سحب إعادة التعيين إلى مستوى منخفض عن طريق لمس الشاشة. يمكن استخدام زر ولكن فقط إذا تم فصل السلك الخاص بجهاز العرض T_IRQ.

الخطوة 3: الأسلاك

قبل توصيل شاشة العرض بلوحة الدائرة الكهربائية ، قم بإزالة المنظم i1 ووضع نقطة من اللحام على J1 والتي تحل محل هذا بعد ذلك. بعد ذلك يجب أن يبدو كما يلي:

ثم قم بإزالة شريط الدبوس أو قص المسامير. أفضل طريقة لإزالة شريط الدبوس هو دبوس واحد في كل مرة. ضع مكواة لحام على جانب واحد أثناء سحب الدبوس بالكماشة على الجانب الآخر.

يمكن الآن بدء الأسلاك ، بدءًا من توصيل كابل الشريط بالشاشة. قطع حوالي 7-8 سم من كابل الشريط PC وحدد 10 طرق. قم بقص 9 طرق للخلف بمقدار 10 مم مع ترك واحدة أطول عند حافة واحدة لدبوس T-IRQ. يمكن بعد ذلك تفريغ الباقي إلى حيث سيتم لحامهم وتقليمهم قليلاً عند الضرورة.

لقد وضعت ولحامًا واحدًا في كل مرة بدءًا من VCC.

ضع PCB حيث يجب أن يكون بالنسبة للشاشة. ثم ، واحدًا تلو الآخر ، قم بقص الأسلاك إلى 5 مم أو أطول من المطلوب وقم بقص العزل 2 مم ، وصفيح النهاية واللحام في مكانه. يسير توجيه الأسلاك على النحو التالي (حساب أرقام الدبوس من VCC):

عرض	ثنائي الفينيل متعدد الكلور	تعليق
1	1	VCC
2	8	GND
3	9	CS
4	5	إعادة تعيين
5	7	د / ج
6	2	SDI (MOSI)
7	4	SCK
8	10	قاد
9	3	SDO (MISO)
10	6	T_IRQ

الآن كل ما تبقى هو توصيل البطارية وبرمجة ESP12. إذا كانت البرمجة في الموقع ، قم بتوصيل البطارية الآن. إذا كانت البرمجة خارج اللوحة ، قم بتوصيل البطارية بعد ذلك.

الخطوة 4: البرمجة

قم بتنزيل ملف الكود ESP8266WiFiAnalMod.ino المرفق ، وأنشئ مجلدًا باسم "ESP8266WiFiAnalMod" في مجلد رسومات Arduino وانقل الملف إليه.

ابدأ Arduino IDE (قم بتنزيله وتثبيته من Arduino.cc إذا لزم الأمر) وأضف تفاصيل لوحة ESP إذا لم يكن لديك (انظر: Sparkfun).

قم بتحميل الكود (File> Sketchbook>… ESP8266WiFiAnalMod).

ثم اضبط تفاصيل البرمجة (الأدوات):

حدد اللوحة: وحدة ESP8266 العامة

انظر أدناه لبقية الإعدادات. حدد طريقة إعادة الضبط: "nodemcu" إذا كنت تستخدم مبرمجًا مع محرك الأقراص الآلي لإعادة الضبط و GPIO0. بخلاف ذلك ، اضبط على "ck" إذا كانت البرمجة في الموقع أو بالاتصال المباشر بمحول USB بالمحول التسلسلي.

من المحتمل أن يكون رقم المنفذ مختلفًا.

إذا كنت ترغب في البرمجة في الموقع ، فستحتاج إلى لحام الأسلاك بمفتاح لسحب GPIO 0 منخفضًا والاتصال بـ Tx و Rx - انظر أدناه:

الخيار الأسهل هو استخدام لوحة البرمجة: ESP-12E و ESP-12F Programming and Breakout Board

إذا كانت البرمجة في الموقع ، قم بالاتصال على النحو التالي. لاحظ أنه إذا كانت الشاشة متصلة ، فيمكن تنشيط إعادة الضبط بواسطة شاشة اللمس ، وإلا يلزم التبديل من إعادة التعيين إلى GND. الطاقة مطلوبة للوحة ، أفضل من خلال تطبيق 3.7 فولت على دبابيس OUT + و OUT-. إذا كنت تستخدم بطارية ، فيجب إعادة ضبط الشاحن عن طريق توصيل سلك USB لفترة وجيزة.

في حالة ضبط وضع البرمجة يدويًا ، قم بسحب إعادة الضبط بشكل منخفض (شاشة تعمل باللمس) ، اسحب GPIO 0 منخفضًا وأثناء انخفاض تحرير إعادة الضبط. الآن انقر فوق زر التنزيل. يجب أن تستمر البرمجة.

إذا كنت تستخدم لوحة البرمجة والاختراق ، فما عليك سوى توصيل المحول التسلسلي FTDI USB ، وتطبيق طاقة 3.3 فولت على لوحة البرمجة والنقر فوق تنزيل.

الخطوة 5: التجميع والاختبار النهائي

الآن هو الوقت المناسب للاختبار الأولي. إذا تمت برمجة ESP12 في الموقع ، فيجب أن تعمل - فقط المس الشاشة برفق ويجب أن تبدأ. إذا تمت برمجتها خارج الوحدة - أدخل ESP12 وقم بتوصيل البطارية وستعمل.

قمت بفصل البطارية أثناء المرور بالتجميع النهائي جزئيًا للراحة وجزئيًا لتجنب أي ماس كهربائي غير مقصود.

سوف يتم وضع الشاشة بدقة بين الغطاء وأسفل العلبة. القسم المرتفع في القاعدة يحمل الشاشة بشكل جيد على جانب الصندوق.

يجب تثبيت لوحة الدائرة على لوحة العرض لتناسب داخل الغطاء وتقدم مقبس شحن USB. عندما تُرى العلاقة المطلوبة بين مواضع اللوحة ، ضع شريطًا مزدوج الوجه (النوع بسمك 1 مم) على كلا اللوحتين. سيعطي هذا خلوصًا بمقدار 2 مم والذي يجب أن يتجنب أي اتصال كهربائي. لقد وضعت شريطًا عازلًا يغطي إلكترونيات العرض كإجراء احترازي:

بعد ذلك ، نحتاج إلى إزالة حوالي 2 مم من الغطاء العلوي. لقد جعلت هذا ملائمًا للشاشة مع قطع أجزاء إضافية لكابل شريط الشاشة التي تعمل باللمس وحامل الشاشة البلاستيكي. انظر أدناه:

أخيرًا ، نحتاج إلى وضع البطارية واستخدامها لتثبيت الشاشة على جانب الصندوق. لقد استخدمت قطعة قديمة من رغوة البوليسترين وقمت بقطعها وصقلها بالسمك المطلوب. لقد قمت بلصق هذا على شاشة العرض PCB باستخدام شريط رفيع مزدوج الجوانب واستخدمت بضع قطع أصغر من الشريط لمنع البطارية من الانزلاق.

عندما تقوم بتوصيل كل شيء وتجد أنه لم يحدث شيء ، لا تقلق (حتى الآن). يجب إعادة ضبط دائرة حماية البطارية في وحدة الشاحن. يتم ذلك عن طريق توصيله عبر سلك USB صغير بمصدر 5 فولت. بضع ثوان طويلة بما يكفي.

والآن لديك جهاز مفيد يُظهر قوة أنظمة ESP8266 ، وفي حالتي قادني لتغيير قناة WiFi الخاصة بي حيث اكتشف 5 آخرين على نفس القناة!

أتمنى أن تستمتع بهذا المشروع الجميل.

مايك