Улучшение связи iSpindel по Wifi. Переделка штатной антенны.

Время на прочтение: 5 минут(ы)

iSpindel, как средство контроля температуры и плотности получил широкое и заслуженное распространение в среде пивоваров и винокуров. Для тех, кто данное устройство собирал сам, будет не нова информация о частых периодических или полных отказах, казалось бы работающего iSpindel, по причине высокого процента некондиционных электронных компонентов, основные из которых DS18B20 и контроллер с Wifi (на базе ESP8266, ESP32 и т.д.)

 Если вы всё же победили нерадивого производителя радиодеталей, то вас может поджидать особенность загрузки скетча. Вернее сказать перепрошивки/обновления, когда остатки старой прошивки мешают работать новой. Лечение описано здесь, инициализацией памяти.

И вот у нас в руках работающее устройство! Однако, при помещении его в реальные условия: металлический ферментер, холодильник, удаленный роутер с преградами в виде стен и шкафов, оказывается устройство не справляется с возложенной на него функцией. Показания он считывает и даже передаёт, однако принять сигнал некому.  Тут мы подошли к третьей «засаде» под названием технический маркетинг, суть которого выпуск готовых плат с заведомо возможным улучшения каких-либо характеристик без существенной переделки заводского конвейера, конечно под новой версией и улучшенными характеристиками. Также имеет место достижение максимальной помехоустойчивости, пусть даже за счёт уменьшения чувствительности. Бороться в этой статье будем именно со следствием этого недуга.

Рис. 1

Плата контроллера на базе ESP6288 и пр. имеет встроенную антенну Wifi -дорожка в виде змейки (Рис. 1).  Усиленный сигнал с контроллера передает именно она, практически с ничтожным собственным усилением.  И что в итоге мы получаем? Если силы сигнала и хватает пройти все препятствия на пути к роутеру, то он приходит настолько слабым, что чувствительности последнего недостаточно для его усиления.

Есть другие уважаемые варианты: перенести роутер ближе к iSpindel, установить репитер, сделать пассивную антенну, купить роутер поновее и прочее… 

Но есть другой путь, менее  затратный!

Испытания различных типов антенн в реальных условиях.

 Цель испытаний: определение оптимального типа антенны, для уверенной передачи и приёма данных iSpindel по Wifi в условиях различных преград и помех.

 Условия испытаний: квартира в 9-ти этажном панельном доме. Антенны устанавливались на один и тот же  iSpindel. После переустановки антенн  аккумулятор заряжался до полного. Все локации приемника (MAC Book Air) совпадали с точностью 100 мм. Ориентация (ось) iSpindel и ориентация приемника при различных антеннах соблюдались идентичными.

 Условия помех: загруженная Wifi многоквартирного дома, 2 работающих роутера в квартире, антенна сотового оператора (2,6 ГГц) на одном уровне и в прямой видимости холодильника через окно (около 100 м). Дополнительно вводилась помеха включением СВЧ печи (2,45 ГГц), стояла в 1,5 м от холодильника. Для справки: iSpindel по Wifi работает на частоте 2,4 ГГц).

Рис. 2

Пайка антенн к плате D1 mini производится по Рис. 2. Аккуратно перережьте по краям перемычки и соскоблите их. При пайке не перегревайте дорожки, т.к. они отстают от платы. Паяльными кислотами не пользоваться! Лучше спиртовой флюс, после пайки который необходимо смыть/протереть спиртом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Типы антенн:

А— штыревая (сделана частичным копированием антенны со старого роутера) без дополнительных расчётов.  Материал:  медная  трансформаторная проволока  d=1- 1,2  mm.   Диаметром менее 0,8 мм лучше не делать.  Припаивается к дорожке с обозначением «Паять центральную жилу» на Рис. 2.  После пайки обязательно прихватите клеем конец антенны к плате, а лучше ещё дополнительно где-нибудь посередине.                                                                     

 

 

D— полуволновой вибратор с симметрирующим компенсатором (сделан по старым советским книгам, рассчитан под частоту 2,4 ГГц с учетом коэффициента укорочения). Материал: коаксиальный кабель от антенны роутера, стальная гильза от DS18B20. Припаивается и жила и оплётка по Рис. 2. Лучшее расположение антенны- это компенсатором (гильзой) к аккумулятору. У меня в суете просто не хватило длинны коаксиального кабеля, чтобы перевернуть. После пайки прихватывается клеем к плате в месте компенсатора.

F— штатная антенна

Локации приемника и излучателя:

0— без преград ; приёмник на расстоянии 1 м.

1— iSpindel в 5л нержавеющей магнитной кастрюле с водой и дуршлагом в качестве крышки; приёмник 1 м.

2— —/— и в холодильнике; приёмник от фасада холодильника 1 м.

3— —/— ; приёмник за гипсолитовой стеной (75 mm) от задней стороны холодильника 0,6 м.

4— —/— ; приёмник за двумя гипсолитовыми стенами по 75 mm, от задней стороны холодильника 1,5 м.

5— —/— ; приёмник за одной ж/б стеной (160 mm) от боковой стороны холодильника 2,2 м.

6— —/— ; приёмник  за двумя ж/б стенами по 160 mm —/— 4,5 м.

Для оценки уровня сигнала и шума использовалась программа NetSpot. Параллельно была открыта html страница iSpindel с периодическим её переключением, для практической оценки устойчивости приёма-передачи данных. Как оказалось на практике, именно оценка по связи с html iSpindel и является определяющей устойчивости передачи данных. В отчётной таблице это столбец «стабильность передачи…», ощутимые сбои выделены цветным фоном.

Отчетная таблица проведенных замеров:

Так выглядит графическое представление программы NetSpot для антенны тип А.

Слева направо: с 0 по 6 локации приёмника. Пробелы между условными прямоугольными графиками- это паузы сканирования во время перехода между локациями. Синяя сплошная  линия — уровень сигнала, синяя штрих-пунктирная — уровень шума. Всплески шума- это работа СВЧ печи.

 

Вывод.

Из представленных выше, самой чувствительной как к помехам, так и к полезному сигналу является антенна тип D. Но обрывы связи при включении СВЧ печи, а также другие необъяснимые всплески шумов нивелируют чувствительность к полезному сигналу.

Лучшей по устойчивости связи в поле помех является антенна тип А.

Какую антенну выбрать- решать вам. Я советовал бы тип А.

P.S. Волновая электроника вещь тонкая и изменение условий, даже взаимное расположение дорожек на плате может оказать существенное влияние на работу радиоканала. Как видите на фотографиях, свои устройства я делал из макетной платы. Металлизация на плате является отражателем для радиоволн, т.е. усилителем- это мой бонус. Поэтому будет ли  улучшения связи при реализации решений этой статьи достаточно, или потребуются дополнительные  мероприятия,-выяснится, к сожалению, только после испытаний на вашем устройстве в ваших условиях эксплуатации. Но комплексное решение всегда лучше.

Для оценки прохождения пакетов поставьте частоту передачи в iSpindel на 5- 10 сек. За сутки, просмотрев логи данных на сервисном сайте определите сколько сеансов передач потеряно и как часто это происходит.

 

 

Обсудим?

Симпозиум

Обсуждать здесь:: https://brewscrew.ru/forum-2/elektro/ispindel/
5

Автор публикации

не в сети 4 недели

Vadim74

82
Комментарии: 0Публикации: 1Регистрация: 15-02-2021

Другие записи этого автора:

Другие записи этого автора:

Метки: , , , , , , , . Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.