نمط الإشعاع ESP8266: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

تعد ESP8266 وحدة تحكم دقيقة شائعة لأنه يمكن توصيلها بالإنترنت من خلال شبكة WiFi المدمجة. هذا يفتح العديد من الفرص للهواة لصنع أدوات يتم التحكم فيها عن بعد وأجهزة إنترنت الأشياء مع الحد الأدنى من الأجهزة الإضافية. بشكل ملائم ، تشتمل معظم الوحدات على هوائي ، إما دائرة مطبوعة من النوع F المقلوب أو شريحة خزفية. حتى أن بعض اللوحات تسمح بتوصيل هوائي خارجي لنطاق إضافي ، ومعظمنا على دراية بمراوغات الراديو أو التلفزيون أو حتى هوائيات الهاتف الخلوي. بعد ضبط موضع الهوائي أو ضبطه بعناية ، تصبح الإشارة صاخبة تمامًا عندما تبتعد وتجلس! لسوء الحظ ، فإن ESP8266 باعتباره جهازًا لاسلكيًا ، يمكن أن يُظهر سلوكًا غير اجتماعي مماثل. تم شرح طريقة قياس نمط الإشعاع الخاص بـ ESP8266 في هذا Instructable باستخدام قوة إشارة RSSI التي أبلغت عنها الوحدة. تم اختبار عدة أنواع من الهوائيات وتمييز النقطة الحلوة لكل إصدار. يتم استخدام محرك متدرج صغير لتدوير وحدة ESP8266 عبر 360 درجة على مدار 30 دقيقة ومتوسط قراءة RSSI يتم قياسه كل 20 ثانية. يتم إرسال البيانات إلى ThingSpeak ، وهي خدمة مجانية لتحليل إنترنت الأشياء ترسم النتائج على أنها مخطط قطبي يمكن من خلاله حل اتجاه الحد الأقصى للإشارة. تم تكرار هذه العملية لعدة اتجاهات للوحدة النمطية ESP8266.

اللوازم

يمكن العثور بسهولة على مكونات هذا المشروع على الإنترنت من موردين مثل eBay و Amazon وما إلى ذلك إذا لم يكن موجودًا بالفعل في صندوق البريد غير الهام الخاص بك.

28BYJ48 5V محرك متدرج ULN2003 لوحة للقيادة Arduino UNO أو وحدات ESP8266 مماثلة لاختبار هوائي خارجي مزود طاقة USB Arduino IDE و ThingSpeak حساب أشتات - أنبوب بلاستيكي ، سلك ، Blu tak

الخطوة 1: نظرة عامة على النظام

يتم استخدام Arduino Uno لقيادة محرك السائر خلال دوران كامل على مدار 30 دقيقة. نظرًا لأن المحرك يأخذ تيارًا أكثر مما هو متاح من Uno ، يتم استخدام لوحة القيادة ULN2003 لتزويد تيار المحرك الإضافي. يتم تثبيت المحرك ببراغي على قطعة من الخشب لإعطاء منصة ثابتة وطول أنبوب بلاستيكي يتم دفعه على محور دوران المحرك والذي سيتم استخدامه لتركيب الوحدة قيد الاختبار. عندما يتم تشغيل Uno ، يقوم عمود دوران المحرك بالدوران الكامل كل 30 دقيقة. يتم تثبيت وحدة ESP8266 المبرمجة لقياس قوة إشارة WiFi ، RSSI ، في الأنبوب البلاستيكي بحيث تقوم الوحدة بالدوران الكامل. كل 20 ثانية ، يرسل ESP8266 قراءة قوة الإشارة إلى ThingSpeak حيث يتم رسم الإشارة في الإحداثيات القطبية. يمكن أن تختلف قراءة RSSI بين مصنعي الرقائق ولكنها تقع عمومًا بين 0 و -100 مع كل وحدة تقابل 1dBm للإشارة. نظرًا لأنني أكره التعامل مع الأرقام السالبة ، فقد تمت إضافة 100 ثابت إلى قراءة RSSI في المخطط القطبي بحيث تكون القراءات موجبة وتشير القيم الأعلى إلى قوة إشارة أفضل.

الخطوة 2: محرك متدرج

المحرك السائر 28BYJ48 مشدود ببراغي إلى قطعة من الخشب لتوفير الثبات. يتم لصق حوالي 8 بوصات من أنبوب بلاستيكي 1/4 بوصة على محور محرك السائر لتركيب الوحدة قيد الاختبار. تم توصيل Uno ولوحة القيادة والمحرك بأسلاك كما تم وصفه عدة مرات على الإنترنت. يتم وميض رسم قصير في الملف في Uno بحيث يدور الأنبوب دائرة كاملة كل 30 دقيقة عند تشغيله.

الرسم المستخدم لتدوير المحرك مدرج في الملف النصي ، لا شيء ثوري هنا.

الخطوة 3: اختبار ESP8266

تم وميض وحدات الاختبار أولاً برسم تخطيطي يرسل قراءة RSSI إلى ThingSpeak كل 20 ثانية لإحداث ثورة كاملة في محرك السائر. تم رسم ثلاثة اتجاهات لكل وحدة تم تحديدها بواسطة الاختبار A و B و C. في الموضع A ، يتم تثبيت الوحدة على جانب الأنبوب مع وضع الهوائي في الأعلى. عند مواجهة الهوائي ، يشير RHS للهوائي إلى جهاز التوجيه في بداية الاختبار. لسوء الحظ ، تعرضت لأرقام سالبة مرهقة مرة أخرى ، يدور المحرك في اتجاه عقارب الساعة ولكن المخطط القطبي يتم تحجيمه عكس اتجاه عقارب الساعة. هذا يعني أن الجانب العريض غير المحجوب للهوائي يواجه جهاز التوجيه عند حوالي 270 درجة ، وفي الموضع B ، يتم تثبيت الوحدة أفقيًا على الجزء العلوي من الأنبوب. يشير الهوائي إلى جهاز التوجيه كما في الاختبار A في بداية الاختبار. أخيرًا ، يتم وضع الوحدة كما في الاختبار A ثم يتم لف الوحدة في اتجاه عقارب الساعة بمقدار 90 درجة ويتم تثبيتها لإعطاء موضع الاختبار C.

يعطي الملف النصي الرمز المطلوب لإرسال بيانات RSSI إلى ThingSpeak. تحتاج إلى إضافة تفاصيل WiFi الخاصة بك ومفتاح API إذا كنت تستخدم ThingSpeak.

الخطوة 4: نتائج الدائرة المطبوعة F المقلوبة

تحتوي الوحدة الأولى التي تم اختبارها على هوائي دائرة مطبوعة متعرج وهو النوع الأكثر شيوعًا لأنه أرخص في التصنيع. يوضح الرسم القطبي كيف تتغير قوة الإشارة مع تدوير الوحدة. تذكر أن RSSI يعتمد على مقياس لوغاريتمي وبالتالي فإن تغيير 10 وحدات RSSI هو تغيير 10 مرات في قوة الإشارة. يعطي الاختبار A مع الهوائي أعلى الوحدة أعلى إشارة. أيضًا ، يكون أفضل وضع هو عندما يواجه مسار PCB جهاز التوجيه. تظهر النتائج الأسوأ في الاختبار B حيث يوجد الكثير من الحماية من المكونات الأخرى على السبورة. يعاني اختبار C أيضًا من حماية المكونات ، ولكن هناك بعض المواضع التي يكون فيها مسار PCB واضحًا للموجه ، وأفضل طريقة لتركيب الوحدة هي أن يكون الهوائي في المقدمة مع مسار PCB المواجه للموجه. في هذه الحالة ، يمكننا توقع قوة إشارة تبلغ حوالي 35 وحدة. يمكن للمواضع غير المثلى أن تقلل بسهولة من قوة الإشارة بعشر مرات. عادة ، يتم تركيب الوحدة في صندوق للحماية المادية والبيئية ، ويمكننا أن نتوقع أن يؤدي ذلك إلى تقليل الإشارة بشكل أكبر … اختبار للمستقبل.

يحتاج ThingSpeak إلى القليل من التعليمات البرمجية لتنظيم البيانات وإنشاء المخططات القطبية. يمكن العثور على هذا في الملف النصي المضمّن.

الخطوة 5: نتائج رقاقة السيراميك

تستخدم بعض وحدات ESP8266 شريحة سيراميك للهوائي بدلاً من مسار الدائرة المطبوعة. ليس لدي أي فكرة عن كيفية عملها باستثناء ثابت العزل الكهربائي للسيراميك ربما يسمح بتقليص الحجم المادي. ميزة رقاقة الهوائي هي بصمة أصغر على حساب التكلفة. تم تكرار اختبارات قوة الإشارة على وحدة بها هوائي رقاقة سيراميك يعطي النتائج في الصورة. يكافح هوائي الرقاقة لتحقيق قوة إشارة أكبر من 30 مقارنة بـ 35 مع تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ربما الحجم مهم بعد كل شيء؟ يوفر تركيب الوحدة مع الشريحة العلوية أفضل نقل. ومع ذلك ، في الاختبار B مع تثبيت اللوحة أفقيًا ، يوجد الكثير من الحماية من المكونات الأخرى على اللوحة في مواضع معينة. أخيرًا في الاختبار C ، توجد مواضع يكون فيها للرقاقة مسارًا واضحًا إلى جهاز التوجيه وأوقات أخرى عندما يكون هناك عائق من مكونات اللوحة الأخرى.

الخطوة 6: نتائج الهوائي متعدد الاتجاهات

تحتوي وحدة الرقاقة الخزفية على خيار توصيل هوائي خارجي عبر موصل IPX. قبل التمكن من استخدام الموصل ، يجب نقل ارتباط لتبديل مسار الإشارة من الشريحة إلى مقبس IPX. ثبت أن هذا سهل للغاية عن طريق الضغط على الوصلة بالملاقط ثم تسخين الوصلة بمكواة لحام. بمجرد ذوبان اللحام ، يمكن رفع الرابط ووضعه في الوضع الجديد. ربتة أخرى بمكواة اللحام ستلحم الرابط مرة أخرى في الموضع الجديد. كان اختبار الهوائي أومني مختلفًا قليلاً. أولاً تم اختبار الهوائي عن طريق تدويره أفقيًا. بعد ذلك ، تم النقر فوق الهوائي في وضع 45 درجة واختباره. أخيرًا ، تم عمل مخطط مع الهوائي العمودي ، ولكن بشكل مفاجئ ، كان الوضع الأسوأ هو الوضع الرأسي للهوائي خاصة وأن هوائي الموجه كان رأسيًا وفي مستوى مشابه. أفضل المواضع كانت مع الهوائي بين أفقي و 45 درجة بزاوية دوران حوالي 120 درجة. في ظل هذه الظروف ، وصلت قوة الإشارة إلى 40 ، وهو تحسن كبير مقارنة بهوائي الرقاقة الأصلي. تظهر المخططات فقط أدنى تشابه لتلك المخططات الدائرية المتناسقة الجميلة الموضحة في الكتب المدرسية للهوائيات. في الواقع ، تؤثر العديد من العوامل الأخرى ، المعروفة وغير المعروفة ، على قوة الإشارة مما يجعل القياس التجريبي هو أفضل طريقة لاختبار النظام.

الخطوة 7: الهوائي الأمثل

كاختبار نهائي ، تم ضبط الهوائي متعدد الاتجاهات على 45 درجة في وضع أعلى قوة إشارة. هذه المرة لم يتم تدوير الهوائي ولكن ترك لكتالوج البيانات لمدة 30 دقيقة لإعطاء فكرة عن تغير القياس. يشير الرسم البياني إلى أن القياس مستقر ضمن +/- 2 وحدة RSSI. تم أخذ كل هذه النتائج في منزل مشغول كهربائيًا. لم يتم إجراء أي محاولة لإيقاف تشغيل هواتف DECT أو أفران الميكروويف أو أجهزة WiFi و Bluetooth الأخرى لتقليل الضوضاء الكهربائية. هذا هو العالم الحقيقي … يوضح Instructable كيفية قياس فعالية الهوائيات المستخدمة في ESP8266 والوحدات النمطية المماثلة. يعطي هوائي المسار المطبوع قوة إشارة أفضل مقارنة بهوائي الرقاقة. ومع ذلك ، كما هو متوقع ، فإن الهوائي الخارجي يعطي أفضل نتيجة.