Pola Radiasi ESP8266: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

ESP8266 adalah modul mikrokontroler yang populer karena dapat dihubungkan ke internet melalui WiFi onboard. Hal ini membuka banyak peluang bagi para penghobi untuk membuat gadget remote control dan perangkat IoT dengan minimal hardware ekstra. Praktis, sebagian besar modul menggabungkan antena, baik sirkuit tercetak tipe F terbalik atau chip keramik. Beberapa papan bahkan memungkinkan antena eksternal untuk dipasang untuk jangkauan ekstra. Sebagian besar dari kita akrab dengan kebiasaan radio, TV atau bahkan antena ponsel. Setelah menyesuaikan posisi antena atau set dengan hati-hati, sinyal menjadi berisik saat Anda menjauh dan duduk! Sayangnya, ESP8266 sebagai perangkat nirkabel, dapat menunjukkan perilaku antisosial yang serupa. Metode pengukuran pola radiasi ESP8266 dijelaskan dalam Instruksi ini menggunakan kekuatan sinyal RSSI yang dilaporkan oleh modul. Beberapa jenis antena diuji dan sweet spot disorot untuk setiap versi. Motor stepper kecil digunakan untuk memutar modul ESP8266 hingga 360 derajat selama 30 menit dan pembacaan RSSI rata-rata diukur setiap 20 detik. Data dikirim ke ThingSpeak, layanan analisis IoT gratis yang memetakan hasil sebagai plot kutub dari mana arah sinyal maksimum dapat diselesaikan. Proses ini diulang untuk beberapa orientasi modul ESP8266.

Perlengkapan

Komponen untuk proyek ini mudah ditemukan di internet dari pemasok seperti eBay, Amazon, dll. Jika belum ada di kotak sampah Anda.

28BYJ48 5V motor stepper ULN2003 papan driver Arduino UNO atau modul ESP8266 serupa untuk pengujian Antena eksternal Catu daya USB Arduino IDE dan akun ThingSpeak Serba-serbi - tabung plastik, kawat, Blu tak

Langkah 1: Gambaran Umum Sistem

Arduino Uno digunakan untuk menggerakkan motor stepper melalui putaran penuh selama 30 menit. Karena motor mengambil lebih banyak arus daripada yang tersedia dari Uno, papan driver ULN2003 digunakan untuk memasok arus motor ekstra. Motor disekrup pada sepotong kayu untuk memberikan platform yang stabil dan panjang tabung plastik didorong ke poros motor yang akan digunakan untuk memasang modul yang sedang diuji. Saat Uno dinyalakan, spindel motor berputar penuh setiap 30 menit. Modul ESP8266 yang diprogram untuk mengukur kekuatan sinyal WiFi, RSSI, ditempelkan ke tabung plastik sehingga modul membuat putaran penuh. Setiap 20 detik, ESP8266 mengirimkan pembacaan kekuatan sinyal ke ThingSpeak di mana sinyal diplot dalam koordinat kutub. Pembacaan RSSI dapat bervariasi antara produsen chip tetapi umumnya terletak antara 0 dan -100 dengan setiap unit yang sesuai dengan sinyal 1dBm. Karena saya benci berurusan dengan angka negatif, konstanta 100 telah ditambahkan ke pembacaan RSSI di plot kutub sehingga pembacaannya positif dan nilai yang lebih tinggi menunjukkan kekuatan sinyal yang lebih baik.

Langkah 2: Motor Stepper

Motor stepper 28BYJ48 disekrup ringan ke sepotong kayu untuk memberikan stabilitas. Sekitar 8 inci tabung plastik 1/4” direkatkan ke spindel motor stepper untuk memasang modul yang sedang diuji. Uno, papan driver, dan motor terhubung seperti yang telah dijelaskan berkali-kali di internet. Sketsa pendek dalam file di-flash ke Uno sehingga tabung akan berputar satu lingkaran penuh setiap 30 menit saat dinyalakan.

Sketsa yang digunakan untuk memutar motor tercantum dalam file teks, tidak ada yang revolusioner di sini.

Langkah 3: Pengujian ESP8266

Modul untuk pengujian pertama kali di-flash dengan sketsa yang mengirimkan pembacaan RSSI ke ThingSpeak setiap 20 detik untuk putaran penuh motor stepper. Tiga orientasi diplot untuk setiap modul yang dilambangkan dengan uji A, B dan C. Pada posisi A, modul dipasang pada sisi tabung dengan antena paling atas. Saat menghadap antena, RHS antena mengarah ke router di awal pengujian. Sayangnya, saya dinodai oleh angka negatif lagi, motor berputar searah jarum jam tetapi plot kutub diskalakan berlawanan arah jarum jam. Ini berarti bahwa sisi lebar antena yang tidak tertutup menghadap router sekitar 270 derajat. Pada posisi B, modul dipasang secara horizontal di bagian atas tabung. Antena menunjuk ke router seperti pada pengujian A pada awal pengujian. Akhirnya, modul diposisikan seperti pada pengujian A dan kemudian modul diputar searah jarum jam sebesar 90 derajat dan dipasang untuk memberikan posisi pengujian C.

File teks memberikan kode yang diperlukan untuk mengirim data RSSI ke ThingSpeak. Anda perlu menambahkan detail WiFi dan kunci API Anda sendiri jika menggunakan ThingSpeak.

Langkah 4: Hasil Sirkuit Cetak F Terbalik

Modul pertama yang diuji memiliki antena sirkuit cetak berkelok-kelok yang merupakan jenis yang paling umum karena paling murah untuk diproduksi. Plot kutub menunjukkan bagaimana kekuatan sinyal berubah saat modul diputar. Ingat RSSI didasarkan pada skala log sehingga perubahan 10 unit RSSI adalah 10 kali perubahan kekuatan sinyal. Uji A dengan antena di bagian atas modul memberikan sinyal tertinggi. Juga, posisi terbaik adalah ketika jalur PCB menghadap router. Hasil yang lebih buruk terjadi pada tes B di mana ada banyak pelindung dari komponen lain di papan. Tes C juga mengalami pelindungan komponen tetapi ada beberapa posisi di mana jalur PCB memiliki jalur yang jelas ke router. Cara terbaik untuk memasang modul adalah dengan antena paling atas dengan jalur PCB menghadap router. Dalam hal ini, kita dapat mengharapkan kekuatan sinyal sekitar 35 unit. Posisi yang tidak optimal dapat dengan mudah mengurangi kekuatan sinyal hingga sepuluh kali lipat. Biasanya, modul akan dipasang di dalam kotak untuk perlindungan fisik dan lingkungan, kami berharap ini akan mengurangi sinyal lebih banyak lagi… Sebuah ujian untuk masa depan.

ThingSpeak membutuhkan sedikit kode untuk mengatur data dan membuat plot kutub. Ini dapat ditemukan di file teks yang disematkan.

Langkah 5: Hasil Chip Keramik

Beberapa modul ESP8266 menggunakan chip keramik untuk antena, bukan trek sirkuit tercetak. Saya tidak tahu bagaimana mereka bekerja kecuali konstanta dielektrik yang tinggi dari keramik mungkin memungkinkan untuk menyusut dalam ukuran fisik. Keuntungan dari chip Antena adalah tapak yang lebih kecil dengan mengorbankan biaya. Tes kekuatan sinyal diulang pada modul dengan antena chip keramik memberikan hasil dalam gambar. Antena chip berjuang untuk mencapai kekuatan sinyal lebih besar dari 30 dibandingkan dengan 35 dengan desain PCB. Mungkin ukuran memang penting? Memasang modul dengan chip paling atas memberikan transmisi terbaik. Namun pada Uji B dengan papan dipasang secara horizontal, ada banyak pelindung dari komponen lain di papan pada posisi tertentu. Terakhir di Test C ada posisi dimana chip memiliki jalur yang jelas ke router dan di lain waktu ada halangan dari komponen board lainnya.

Langkah 6: Hasil Antena Omni Directional

Modul chip keramik memiliki opsi untuk menghubungkan antena eksternal melalui konektor IPX. Sebelum konektor dapat digunakan, tautan harus dipindahkan untuk menukar jalur sinyal dari chip ke soket IPX. Ini terbukti cukup mudah dengan memegang tautan dengan pinset dan kemudian memanaskan tautan dengan besi solder. Setelah solder meleleh, tautan dapat diangkat dan ditempatkan di posisi baru. Oleskan lagi dengan besi solder akan menyolder tautan kembali ke posisi baru. Pengujian antena omni sedikit berbeda. Pertama antena diuji dengan memutarnya secara horizontal. Selanjutnya antena diklik ke posisi 45 derajat dan diuji. Akhirnya dibuat plot dengan antena vertikal. Agak mengejutkan, posisi yang lebih buruk adalah posisi vertikal untuk antena terutama karena antena router vertikal dan pada bidang yang sama. Posisi terbaik adalah dengan antena antara horizontal dan 45 derajat dengan sudut rotasi sekitar 120 derajat. Dalam kondisi ini, kekuatan sinyal mencapai 40, peningkatan signifikan dibandingkan antena chip asli. Plot hanya menunjukkan sedikit kemiripan dengan diagram donat simetris yang indah yang ditunjukkan dalam buku teks untuk antena. Pada kenyataannya, banyak faktor lain, yang diketahui dan tidak diketahui, mempengaruhi kekuatan sinyal yang membuat pengukuran eksperimental menjadi cara terbaik untuk menguji sistem.

Langkah 7: Antena Optimal

Sebagai pengujian terakhir, antena omni directional disetel 45 derajat pada posisi kekuatan sinyal tertinggi. Kali ini antena tidak diputar tetapi dibiarkan ke datalog selama 30 menit untuk memberikan gambaran tentang variasi pengukuran. Plot menunjukkan pengukuran stabil dalam +/- 2 unit RSSI. Semua hasil ini diambil dalam rumah tangga yang sibuk dengan listrik. Tidak ada upaya yang dilakukan untuk mematikan telepon DECT, oven microwave atau perangkat WiFi dan Bluetooth lainnya untuk mengurangi kebisingan listrik. Ini adalah dunia nyata…Petunjuk ini menunjukkan bagaimana mengukur efektivitas antena yang digunakan pada ESP8266 dan modul serupa. Antena track yang dicetak memberikan kekuatan sinyal yang lebih baik dibandingkan dengan antena chip. Namun, seperti yang diharapkan, antena eksternal memberikan hasil terbaik.