• Система автоматизации с открытым исходным кодом на базе esp8266/esp32 микроконтроллеров и приложения IoT Manager. Наша группа в Telegram

Расположение модуля ESP-12F на плате

=AK=

New member
Большинство плат на базе модулей ESP-12F, ESP-12E располагают их так, что антенна оказывается над печатной платой. Так сделаны модули NodeMCU, WeMos D1 Mini, и т.д.

NodeMCU.jpg Wemos_d1_mini.jpg

Однако аппнота на аналогичный модуль ESP-WROOM-02 рекомендует, чтобы антенна висела в воздухe.

Для проверки влияния печатной платы под антенной я замерил пиковый ток потребления модуля Wemos, исполняющего Arduino скетч WiFiScan, он оказался равным примерно 0.4 А. После этого я отпилил кусок под антенной и снова замерил макс. ток потребления. Он уменьшился примерно на 10%, до 0.35А.
Wemos_d1_mini_modified.jpg

Количество обнаруженных скетчем сетей почти не изменилось. Но стоит отметить, что печатная плата Wemos довольно тонкая, и потому ее вредное влияние не так уж велико. Аналогичный эксперимент, проведенный с модулем ESP-WROOM-32, расположенным над толстой платой, дал уменьшение пикового тока примерно на треть, а число обнаруженных сетей значительно увеличилось, чуть ли не в два раза.
 

AndrF

Active member
Количество обнаруженных скетчем сетей почти не изменилось. Но стоит отметить, что печатная плата Wemos довольно тонкая, и потому ее вредное влияние не так уж велико. Аналогичный эксперимент, проведенный с модулем ESP-WROOM-32, расположенным над толстой платой, дал уменьшение пикового тока примерно на треть, а число обнаруженных сетей значительно увеличилось, чуть ли не в два раза.
Я уже писал вам что тоже отпиливал кусок от своей платы Nodemcu DOIT - повторил ваш эксперимент. По току сказать ничего не могу, так как не измерял. А вот количество сетей на мой взгляд не изменилось и осталось в пределах 16..18.
 

=AK=

New member
Лечебный эффект таблетки "плацебо" научно доказан множественными экспериментами )))
Ну да, конечно, и аппнота врет (и не только эта), и уменьшение пикового тока просто померещилось. Однако на слепую веру доводы разума, как известно, не действуют.
 

kab

New member
Лечебный эффект таблетки "плацебо" научно доказан множественными экспериментами )))
Давайте проведём "мысленный" эксперимент (желающие могут повторить в реальности). Положите устройство с приемно-излучающей антенной в кастрюлю и закройте крышкой. Проверьте качество связи. Затем, постепенно отодвиньте кастрюля, оставив только крышку. В процессе производя замеры качества связи. В конце концов отодвиньте и крышку. И докажите мне на основе теории распространения радиоволн, что нахождение крышки кастрюли в непосредственной близости устройства с антенной на уровень сигнала не влияет. Это физика...
 

=AK=

New member
Давайте проведём "мысленный" эксперимент (желающие могут повторить в реальности).
Он, небось, уже заложил в серию модуль над печатной платой. Так что теперь ни за что не признается, что глупость сморозил. :D

А вообще-то при расчете/настройке PCB антенны не то что дополнительную плату под антенной надо учитывать, даже наличие или отсутствие паяльной маски играет роль. Ну и пластмассовый корпус тоже может сильно расстроить антенну:

MIFA_antenna_casing.png
 

gerkimuyda

New member
Посмотрел на свою плату - нигде дополнительного "экрана" под антеной не увидел. Все лишнее вытравлено при производстве... И где вы такие платки берете?
А еще - на скорость распространения радиоволн влияет ветер (а у нас нынче ветрено и порывы приличные). А, и магнитные бури и расположение луны!

Пс: если пластиковую кастрюлю специально не мочить (оставить ее сухой) - то сильного влияния она не оказывает. А вот фикус, передвинутый на 10см - существенно влияет на прием сквозь него с другого конца дома... Пойду, попью чайку, собранного девственницами на ранней заре восхода солнца, повернутыми против ветра (говорят, он вкуснее, чем собранного рожавшими повернутыми по ветру)... :D
 

=AK=

New member
Посмотрел на свою плату - нигде дополнительного "экрана" под антеной не увидел. Все лишнее вытравлено при производстве...
С чего вы вдруг взяли про какой-то "экран"? Речь идет о чистом FR-4 (ну еще паяльная маска до кучи), без меди. У FR-4 диэлектрическая проницаемость примерно 4.6, в отличие от 1 у воздуха.

Аппноту религия не позволяет прочитать, или по-ангельски не кумекаете? :D
 
Последнее редактирование:

AndrF

Active member
Посмотрел на свою плату - нигде дополнительного "экрана" под антеной не увидел. Все лишнее вытравлено при производстве...
Сам стеклотекстолит не вытравлен. Для платок Nodemcu, скорей всего, используют обычный стеклотекстолит. А так как частота WiFi не такая-то уж и маленькая, так что некоторое поглощение сигнала им вполне возможно. Опровергнуть/доказать подобное можно экспериментально, что =AK= и попытался проделать, опубликовав свои измерения. Хотите опровергнуть - ну повторите опыт...
 

=AK=

New member
некоторое поглощение сигнала
Дело вовсе не в "поглощении". Материал печатной платы, у которого диэлектрическая проницаемость в 4.6 раз больше, чем у воздуха, сильно меняет характеристики самой антенны. Ее частота уходит вниз на несколько сотен мегагерц, а все согласование чипа с антенной идет коту под хвост. На рабочих частотах VSWR радикально вырастает, сигнал передатчика, вместо того, чтобы уходить в антенну и далее в эфир, сильно отражается и прет назад в передатчик. Вследствие рассогласования антенны намного возрастает ток передатчика и ухудшается чувствительность приемника.
 

=AK=

New member
Вот пиковый ток модуля Wemos в его оригинальной форме. Одно деление - 100 мА:


Wemos_current.png

А вот тот же модуль после удаления PCB под антенной:


Wemos_mod_current.png

. Хотите опровергнуть - ну повторите опыт...
Это точно. Только флеймить все горазды, при этом ни бельмеса ни в чем не понимают. :D
 

=AK=

New member
Процентов 10% разницы точно есть. При том, что плата у Wemos всего 1 мм. На плате 1.6 мм разница будет больше. По расстоянию связи разница тоже будет сопоставимая, поскольку влияет и на прием, и на передачу. Вот так, за здоров живешь, получить увеличение расстояния процентов на 20 и заодно уменьшить проблемы с питанием - по-моему неплохо.
 

enjoynering

Well-known member
ну судя по даташиту во втром варианте (без текстолита под платой и 6мм зазором) мощность передатчика уменьшается. соотвественно и потребление тоже.
 

=AK=

New member
ну судя по даташиту
Вы о каком даташите?

во втром варианте (без текстолита под платой и 6мм зазором) мощность передатчика уменьшается. соотвественно и потребление тоже.
Почему мощность уменьшается?

Скетч ничего не знает о том, есть стеклотекстолит под антенной или нет. Он всегда работает (сканирует WiFi) при одной и той же мощности передатчика. А то, что передатчик при этом потребляет разный ток ток по питанию, есть свидетельство лучшего или худшего согласования выхода передатчика с антенной. При наилучшем согласовании он будет потреблять минимальный ток.
 

=AK=

New member
Посмотрел на поведение NodeMCU, на котором стоит модуль ESP-12F другой модели, у которого MIFA антенна сделана по-другому. "Все не так однозначно" (с), поведение отличается. Надо тестировать отдельно каждый тип модуля. Я этим займусь на досуге, но займет это не день и не неделю - надо разных модулечков заказать для тестов.
 

=AK=

New member
Результаты буду выкладывать постепенно, по мере их получения.

Итак, гоняю скетч WiFiScan на разных модулях. Работу модулей сравниваю по двум характеристикам:
- по пиковому току потребления
- по количеству обнаруженных WiFi сетей
И то и другое является косвенным свидетельством того, насколько хорошо согласован чип с антенной. При ухудшении согласования макс. ток должен возрастать, а колтчество обнаруженных сетей будет меньше. Я полагаю, что во время сканирования частота меняется от меньшей к большей. Соответственно, по пикам тока можно судить, как согласована антенна на разных участках WiFi диапазона. То есть, имеем некое подобие анализатора спектра.

Первый модуль - ESP-12F.

Для начала проверим модуль, установленный на плате NodeMCU, где под антенной находится стеклотекстолит толщиной 1.6 мм
ESP-12F_NodeMCU.png
Ток потребления после сброса модуля, одна клетка - 100 мА
ESP-12F_NodeMCU_curr.png
Видно, что по мере увеличения частоты ток возрастает от 370 мА до 520 мА. Что говорит о том, что антенна оказалась настроена на нижнюю частоту WiFi диапазона. Что и следовало ожидать, поскольку стеклотекстолит под антенной увеличивает емкостные составляющие и сдвигает собственную частоту антенны вниз. Среднее количество обнаруженных сетей - 15.8 за 20 сканирований, минимальное - 13, максимальное - 18.

Теперь проверяем такой же модуль ESP-12F, но на плате Wemos D1 mini, где часть стеклотекстолита под антенной я отпилил:
ESP-12F_Wemos.png
Ток потребления после сброса:
ESP-12F_Wemos_curr.png
Изменения тока по диапазону стали меньше, в пределах 400...420 мА. Среднее количество обнаруженных сетей - 17.5 за 20 сканирований, минимальное - 13, максимальное - 20.
 
Последнее редактирование:

=AK=

New member
Второй модуль - ESP-12E.

У него по-другому сделана антенна. Исходный вариант - на плате NodeMCU.
ESP-12E_NodeMCU.png
Ток потребления после сброса:
ESP-12E_NodeMCU_curr.png
Особой неравномерности по диапазону не наблюдается. Пожалуй, с ростом частоты согласование даже немного улучшается. Количество обнаруженных сетей - в среднем 19.3 за 20 измерений, минимум 17, максимум 22.

Точно в этих же условиях еще раз замерял доработанную Wemos с ESP-12F - получил в среднем 20.2, минимум 19, максимум 22. :)

Отпилил кусок от NodeMCU
ESP-12E_NodeMCU_mod.png
Ток потребления после сброса:
ESP-12E_NodeMCU_mod_curr.png
Изменений мало, разве что чуть равномернее распределение. Количество обнаруженных сетей - в среднем 19.7 за 20 измерений, минимум 16, максимум 21.

Похоже, что антенна у ESP-12E более широкополосная, поэтому для нее почти нет разницы, расположена она над PCB или висит в воздухе. Кроме того, могло повлиять то, что после доработки "змейка" освободилась, а согласующий антенный отвод остался над платой.
 
Последнее редактирование:

gerkimuyda

New member
Аж хочется плакать от таких "экспериментов". Ну да ладно, не буду мешать... дерзайте... супер-пупер-лабораторное исследование :)))
PS: Когда решите все-таки правдоподобно опробовать - то не будете сравнивать разные платы, а экспериментировать с одними и теми-же до и после модификаций.
И не количеством сферических сетей в вакууме проверяется стабильность связи, а хотя-бы пингами с увеличенным размером "ping esp8266.lan -l 1472 -n 200"
У меня NodeMCU v3 на пакеты длинее 1472 байта не отвечает. Любые другие устройства (включая и древний телефон) по вайфаю - спокойно отвечают на длину 65500.

Хотите опровергнуть - ну повторите опыт...
Так я ведь приводил примеры, что эффект "плацебо" - есть действующий и лечащий!!! научно доказано )))) Никто не говорит, что он не работает! ))
Так и здесь... Тем мизером, который привносит текстолит, можно пренебречь, учитывая другие особенности и моменты...

пс: вспомнилась тема "электродопинга в велосипедах", а вы готовы за такую фигню 200 тыс евро за колесо отдать? сильно она поможет на даунхильном байке? :))))
Или вот:
 
Последнее редактирование:
Сверху Снизу