Расположение модуля ESP-12F на плате

[AndrF]

Да, похоже, если разница и есть, то она довольно незначительна - на уровне погрешности измерений.

Но все же - это тоже результат. По крайней мере стало ясно что отпиливание куска платы особых преимуществ не даст.

 

[=AK=]

то не будете сравнивать разные платы, а экспериментировать с одними и теми-же до и после модификаций.

Может, вы плохо читать умеете, поэтому не заметили, что для ESP-12E так и сделано, и для Wemos тоже. Правда, с Wemos надо было осциллограмму тока снять иначе до того как отпилил, ну да ладно. Касательно количества сетей - это показатель для проверки. Основной - изменение тока.

А вообще-то в массовом производстве различия между модулями одного типа должно быть небольшим. Но эту тему я исследую потом.

 

[gerkimuyda]

Может, вы плохо читать умеете, поэтому не заметили, что для ESP-12E так и сделано, и для Wemos тоже.

По ходу чтения текста создалось впечатление, что испытуемые платы сравнивались с одной и той-же отпиленной...

По крайней мере стало ясно что отпиливание куска платы особых преимуществ не даст.

Как ранее было кем-то отмечено - установка в корпус принесет свои влияния... И тем-более - куда важнее место расположения модуля, относительно стен, других приборов и роутера вайфай.

 

[=AK=]

установка в корпус принесет свои влияния...

Угу. Причем заранее известно, что это влияние будет аналогично влиянию PCB под антенной - сдвинет настройку антенны вниз по частоте.

 

[=AK=]

А вообще-то в массовом производстве различия между модулями одного типа должно быть небольшим.

Для затравки: два модуля ESP-12F, установленные на PCB толщиной 1.6 мм.

Первый модуль - на плате NodeMCU, график тока я уже приводил ранее:


Второй модуль - на заказной плате с условным названием Mez. График тока практически не отличается, хотя форма импульсов имеет более сглаженную формк за счет несколько бОльшей емкости конденсаторов в цепях питания:


Таким образом, тезис о достаточно хорошей повторяемости характеристик модулей нашел свое первое подтверждение. Обе антенны расстроены одинаково.

 

[=AK=]

И не количеством сферических сетей в вакууме проверяется стабильность связи, а хотя-бы пингами с увеличенным размером "ping esp8266.lan -l 1472 -n 200"

Я не "стабильность связи" проверяю, а настройку антенны. Поэтому ваши пинги совсем не в кассу. Как раз количество обнаруженных сетей хоть как-то отражает качество настройки антенны, а ваши пинги к этому вообще отношения не имеют.

Тем не менее, кроме количества сетей можно сравнивать уровень сигнала при работе с какой-то одной конкретной сетью. Вот усредненные результаты по 10 сканам для каждого модуля:

• ESP-12F на NodeMCU (антенна над PCB) -78.5 дБм
• ESP-12F на подпиленной Wemos (антенна в воздухе) -71.3 дБм
• ESP-12Е на NodeMCU (антенна в воздухе) -75.3 дБм

Эти результаты хорошо согласуются с тем, что было видно из графиков тока:

• Антенна ESP-12F должна висеть в воздухе. Если антенна над платой, то характеристики модуля заметно хуже
• Антенна ESP-12Е имеет худшие характеристики, чем ESP-12F, зато менее чувствительна к расположению, ее можно и над платой оставить, и вывесить за пределы платы.

По крайней мере стало ясно что отпиливание куска платы особых преимуществ не даст.

Вы про формулу Фрииса слышали когда-нибудь? Из нее следует, что если улучшить бюджет канала связи на 6 дБ, то расстояние уверенной связи увеличится вдвое. А удаление PCB из-под антенны ESP-12F улучшило бюджет канала более чем на 6 дБ.

Увеличение дальности в два раза при одновременном уменьшении пикового тока - это что, не преимущество что ли? У вас, помнится, ESP-32 не желал стабильно работать от USB как раз из-за того, что потреблял в пике такой большой ток, что проседало питание на плате, вам пришдось кондер навешивать. А с хорошо согласованной антенной эта проблема вообще бы не возникла.

 

[AndrF]

Увеличение дальности в два раза при одновременном уменьшении пикового тока - это что, не преимущество что ли? У вас, помнится, ESP-32 не желал стабильно работать от USB как раз из-за того, что потреблял в пике такой большой ток, что проседало питание на плате, вам пришдось кондер навешивать. А с хорошо согласованной антенной эта проблема вообще бы не возникла.

Я же писал что отпиливание антенны в том случае не помогло. А вот кондер - помог...

 

[=AK=]

Запустил RAK Creator Pro с модулем RAK473 на базе RTL8711А.

Залил скетч ScanNetworks. Потребление при сканировании примерно такое же, как у ESP8266, но в паузах между сканированиями падает на треть.

Антенна настроена хоть не идеально, но все же неплохо. Однако там, где ESP-12F видит 15-20 сетей, модуль RAK видит всего 5-10. То есть, чувствительность у RTL существенно хуже, чем у ESP, как и было обещано даташитами.

 

[=AK=]

Ну и до кучи Ameba RTL8195A с внешней штыревой антенной

Пиковый ток потребления наименьший из всех проверенных мною модулей:

А чувствительность лучше, чем у ESP-12F, он видит больше сетей.

 

[gerkimuyda]

Лучше сравните с esp8266 с керамической антенной, и с внешней антенной.

 

[=AK=]

NodeMCU с модулем ESP-07

Ток при сканировании

Антенна согласована хорошо, пиковый ток менее 400 мА, равномерный по всему диапазону. Чувствительность такая же, как у ESP-12F с антенной за границами PCB:
- ESP-07 ловит "эталонную" сеть с уровнем RSSI=-74.95 dBm (усреднение за 100 сканов)
- ESP-12F ловит ту же самую "эталонную" сеть с уровнем RSSI=-74.85 dBm (тоже усреднение за 100 сканов)

Однако есть одно большое "НО".
- ESP-12F видит в среднем 13.6 сетей за 100 сканов
- ESP-07 видит за 100 сканов:
-- 5.95
-- 4.90
-- 4.40
-- и т.п. сетей. То есть, в среднем около 5. Намного меньше чем ESP-12F.

Как это объяснить? Пока что единственное, что приходит в голову - это какое-то "насыщение" антенны при передаче. Типа, при приеме сигнал слабый, антенна настроена хорошо, все ОК. А при передаче сравнительно мощный сигнал как-то влияет на характеристики антенны, она становится рассогласованной, мощность излучения мала, в результате чего мало кто модуль слышит. Сразу скажу, объяснение достаточно бредовое на мой взгляд.

 

[=AK=]

У модуля ESP-07 отпаял перемычку к керамической антенне и подключил к разъему внешнюю штыревую антенну. Ток возрос:

RSSI для "эталонной" сети немного улучшился, до -74.15 дБм. А количество обнаруженных сетей возросло до 18.55 в среднем. То есть, внешнюю антенну они согласовали нормально.

 

[=AK=]

ESP-32

Модуль ESP-WROOM-32 на плате ESP32-DevKitC, заказанной в Электродраконе:

На модуле между антенной и экраном белой краской напечатана буква "К", очевидно, это ревизия. Раньше были модули с буквой "С", у них и гравировка на экране тоже отличалась.
Настройка антенны равномерная по диапазону, пиковый ток около 450 мА:

Однако количество обнаруженных сетей в среднем всего 5 (усреднение за 20 сканов). А у ESP-12F в тех же условиях - в среднем 14.

 

[=AK=]

Вот аналогичный модуль, купленный на Али, с модулем ESP-WROOM-32 ревизии "С". Только у него антенна была не в воздухе, а над платой, и жрал он больше 0.6А в пике. Поэтому плату под антенной я отпилил. И еще отрезал кусочек антенны, самый хвостик, около 1 мм. На фотке это видно рядом с зеленой точкой:

Пиковый ток потребления примерно 380 мА.

Однако видит он тоже примерно 5 сетей в среднем.

 

[=AK=]

Пришел новый модули Wemos. Теперь можно сравнить два ESP-12F, один на оригинальной плате Wemos (антенна над PCB толщиной 1мм) и на доработанной плате Wemos, где антенна висит в воздухе.

Оригинальная обнаруживает в среднем около 15 сетей, "эталонную" сеть видит с уровнем -76.5 дБм
В пике потребляет около 450 мА

Доработанная обнаруживает в среднем примерно 14 сетей, а "эталонную" сеть видит с уровнем -75.0 дБм
В пике потребляет около 400 мА


В общем, разница небольшая. Очевидно дело в малой толщине PCB, ну и в том еще, что полностью отпилить PCB под антенной я не смог.

 

[pvvx]

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.

Смените канал - их 11 (13). У ESP8266 и так шумный передатчик и ему пофигу до антенны. Сделайте эксп - замкните её, поставьте SDK 0.9.x и мерьте, пока не выгорит и вы не удостоверитесь, что это причуды ПО и плацебо
Но главное не забудьте сменить осциллограф - он у вас показывает наведенную помеху от передатчика (НЧ гармоники и огибающие, а не ток)

 

[=AK=]

Смените канал - их 11 (13).

Везде используется скетч, который сканирует все каналы.

 

[pvvx]

Везде используется скетч, который сканирует все каналы.

По вашим-же данным уходит частота - значит испытывайте только один крайний канал
А крышку от ведра или кастрюли, уже подносили, но в виде медного экрана, пару лет назад с печальными итогами для ESP8266 c прошивкой до первой сертификации на излучение модулем Espressif...
https://esp8266.ru/forum/threads/ra...logo-webservera-na-esp8266.56/page-4#post-864
В последующих прошивках это дело поправили и чипы у детей гореть перестали.
Вы примерно на это и натыкаетесь, если там реально ток больше. Смотрите доки по WiFi, как должен подстраивать мощность передающий...
От второго слоя изолятора меняется направленность, а согласование антенны там и так ужасное и не изменяется.

 

[=AK=]

Вот аналогичный модуль, купленный на Али, с модулем ESP-WROOM-32 ревизии "С". Только у него антенна была не в воздухе, а над платой, и жрал он больше 0.6А в пике. Поэтому плату под антенной я отпилил.

Отпаял с этой платы модуль ESP-WROOM-32


Затем запаял на нее новый модуль ESP-WROOM-32 ревизии "С" и загрузил в него скетч WiFiScan

Как и прочие ESP-32 модули, он видит примерно 5 сетей там, где Wemos видит 15 и более.

Ток потребления

Видно, что с повышением частоты (т.е. с увеличением номера канала) ток растет примерно с 360 мА до 430 мА. Очевидно, означает, что антенна настроена на самый низкочастотный канал, или еще ниже.

В прошлый раз, отрезав хвостик антенны длиной примерно 1 мм, я немного перестарался, антенна оказалась настроена на высокочастотный канал или выше. Сейчас попробую отрезать кусочек поменьше.

 

[=AK=]

Сейчас попробую отрезать кусочек поменьше.

Отрезал примерно половину от того, что отчикал в прошлый раз

По количеству увиденных сетей особой разницы нет, как и можно было ожидать. Настройка по диапазону стала более равномерной:

Однако стоит ли овчинка выделки? Похоже, что нет.