extern antenn esp32 s2 mini

[grym]

började med home assistant för att kunna kolla energimätaren
gillade den grafiska visningen av energin
lade till lite shellypluggar för energi och timer

kollade runt lite och såg esp32 för mätning och håller på med dom

men,såg två mer användningsområden om det funkar bra

ena är labblogger

det andra är på spåret av se lysdiod på 1km tråden

då kommerfrågan, någon som labbat med externa antenner på esp32 s2 mini ?

dom kostar några tior styck, så man kan leka med dom

jag har två motsvarande problem samtidigt
att få god wifi vid garaget och 1km
så funderingar på bättre antenner på dom är rimligt

har ett gäng kretskortsantenner liggandes man kan leka med

frågan är, hur lång kan man komma utan allt för mycket jobb?

vet att det är ett stort steg från blinkande lysdiod på 1km till en helt portabel home assistant, men funderar på loggerdator med egen home assistant för lek och labb så det kan funka

[hawkan]

Det finns varianter med antennuttag. Det är inte det du tänker på?
Det låter som du vill kapa antennen på kortet i bilden och sätta på en annan.

[ds77]

Vill du inte ge upp lysdioder finns det här: http://ronja.twibright.com/

[rvl]

En av många instruktioner:
https://community.home-assistant.io/t/h ... d/131601/3

[Klas-Kenny]

Kapa av ledaren ut till antennen och löd dit en coax, färdigt.

Ska det vara helt optimalt kanske man skulle byta matchningsnätverket, inte säkert att det är helt anpassat för 50 ohm. Finns rekommenderade komponentvärden i något datablad eller referensdesign ifrån Espressif.

[grym]

https://docs.espressif.com/projects/esp ... esign.html

"The RF trace should have a 50 Ω characteristic impedance"

så då bör man kunna ansluta 50 ohms antenn utan någon matchning

dom flesta exemplen verkar vara väldigt klumpigt monterade, grova koaxer och långa anslutningar


någon som provat att lägga på en ok 2.4 ghz antenn och sett hur långt man kan komma med ok överföring?

[E Kafeman]

Antar att du tänkt köpa ESP32 på färdiga PCB. Blir billigare än du kan köpa delarna om du inte ska volymtillverka i tusental.
Flera av de färdiga ESP32-kort som jag kontrollmätt impedansen från radion har legat mycket fel pga dåligt matchningsnät.
Skulle gissa att somliga källarfirmor reversaenginerar vanliga designers men när det gäller kondensatorer på et fåtal pF kan även ett fåtal PF fel i värde vid reverseengineringen få stor påverkan. De flesta moduler är ok i impedansmatchningen men det finns nästan alttid mätbara förbättringar att göra.
ESP32 har generellt en bra radio som kan ge god räckvidd. Jag har som mest kört 14km med fri sikt mellan Öland och fastlandet men det var inte på något sätt max-avstånd utan bara ett sätt att köra över en kamerasignal mellan två hus där det ena huset saknade internetanslutning..

Man kan köra längre avstånd utan problem med en enkel dipol och fortfarande ha förbindelse. Det var i detta fallet dipoler i bägge ändarna med ett maströr för TV-antenn som avstämd reflektor. Impedansen manuellt matchad mot radions impedans som i mottagningsläge ligger på ca 60 Ohm och något kapacitiv impedans samt 35 Ohm relativt induktivt i sändläge, Detta är mätt mycket nära RF-pinnen på chippet. Adderas kabellängd påverkas reaktansens fasläge. Oavsett vilket, vill man prova själv att designa något så börja med 10pF seriell kondensator,
Saknar man mätmöjligheter så får man som bästa gissning utgå från att det är 50 Ohm resistivt i både sänd och mottagarläge efter denna kondensator. Mismatch-förlusterna blir ändå måttliga. Om förbindelseräckvidden är påtagligt kort får man mäta upp varförm om det är radion , komponenter eller antenn som inte fungerar som de ska
Håll PCB-mönster korta och håll gärna även evt koaxkablar korta och se till att ha frikostiga jordplan på kretskortet. I en störd miljö kan SAW-filter behövas då ESP32 lätt får radioingången mättad av en sändsignalen från en mobiltelefon som sänder i dess omedelbara närhet. ESPP32 saknar interna bandpassfilter vilket finns i somliga andra WiFi-kretsar.

Finns fri sikt så kan man få bättre SNR med några enkla YagiUda-antenner. Är det inte fri sikt mellan antennerna så sjunker räckvidden drastiskt. Ska man göra egna antenner som är väsentligt bättre än en dipol utan att ha tillgång till mätinstrument så är nog den enda antenntypen jag skulle ge mej på en biquad. Dedn är snäll i tuningen och fungerar hyggligt även om man missar lite på måtten. En YagiUda kan köpas billigt från Kina. Somlig är rätt så bra byggda medans andra är rent skräp. Det finns finns vissa kännetyecken att kolla på om det har förutsättningar till att vara en bra antenn,
Ala nybörjare tror at Pringles-antenn är något bra och lättbyggr. Alla, absolut alla misslyckas med den antenn-varianten. En Pringles-antenn är knappt en antenn. Ur antennperspektiv är det öppningen på en hornmatning där man som absolut bäst kan nå 8dBi om man väljer mer korrekta dimensioner än pringlesröret.

Fär antenner gäller samma sakl som för t.ex. extraljus för bil. Högt antenngain motsvarar smalstrålande extraljus. Ju mer gain ju viktigare att man riktar åt rätt håll, precis som med extraljusen men smal stråle.

ESP32 säljs på färdiga PCB med ibland inbyggd keram-antenne eller IFA-antenn etsad på kretskortet. De är bägge mindre effektiva än en tunn kopplingstråd, 30 mm lång och ståendes rakt upp från kretskortet.

Vill man veta förutsättningarna för en räckvidd, det simplaste man kan göra utan några mätinstrument är att sätta upp en mätsträcka mellan två ESP32 som pingar och där man läser av RSSI-bvärdet. Lägg in en enkel webserver som publicerar RSSI-värdet och man kan sedan läsa det på en mobiltelefon. Det är mycket enkel programmering om det inte rent av finns helt färdig kod att bara klistra in.

RSSI-värdet visar mottagen signalnivå. Med en väl kontrollerad mätsträcka kan man sedan testa skillnaden mellan en yttre tråddipol relativt inbyggds antenner och andra antennbyggen så att man vet vad som verkligen är till det bättre. Jag har själv sådan mätsträcka i trädgården på ett fritt ställe där inga träd eller annat stör.
Sträckan är i mitt fall 10 meter mellan två VP-rör som sticker upp ur marken med 1,5 meter. Med uppmätta värden kan man sedan mha Friis ekvation lätt bestämma om förbindelse är möjlig på 10 km avstånd och fri sikt ich det är lätt att laborera och jämföra olika antenner och olika matchning.

Behöver man skapa en tillförlitlig mycket långväga WiFi-överföring med god bit-rate är ett vanligt koncept en 3-elemnts YagiUda som montera istället på för parabolhuvudet i en överbliven parabol.

Är det så att man bara på säkert sätt vill överföra en enkel signal över ett avstånd på¨ett par km så är ESP32 helt fel val. Det är som att dra en 10 meter tjock pipeline för att föra över en droppe vatten på några kilometers avstånd. Det räcker gott med en simpel tunn vattenslang och är så mycket enklare att få tillförlitlig räckvidd med om man inte kan mäta och tuna på bästa sätt.
Som synes av Friis ekvation så är en av räckviddsparametrarna frekvensen. Lägre frekvenser ger längre räckvidd.
Om man går ner från 2400 MHz till 443 MHz blir allt så mycket enklare att jobba med. Det blir inte längre så noga med koxakabel-förluster och det blir enklare att få en riktantenn att uppträda som förväntat.
Radion som gäller här är CC1101 eller nyare. På youtube gör man räckviddstest på 100km med två långt från optimala monopol-antenner kopplade till två CC1101 och det kan jag intyga av egen erfarenhet att det är inga problem att nå mellan två enheter så länge man har optisk sikt (Fresenel-sikt). Jag har visat här i forumet hur man kan bygga betydligt mer effektiva 443-antnner av två ölburkar, och jag bifogade även effektivitetskurvor som bevis på resultatet.

Få skulle vilja bygga ljudförstärkare utan att ha tillgång till en multimeter som minst grundverktyg. Det är fortfarande fattigt verktyg att felsöka med om vill veta varför en ljudet inte låter som tänkt.

Det är samma med radio. Vill man förbättra oddsen att det ska fungera det man håller på med¨är en TV-dongel väldigt bra första verktyg för att kunna se om signaler kommer fram och om de finns på rätt frekvens, som inte är belags med dränkande störningar osv och man kan mäta en mängd så att man t.ex. kan förvissa sej om att uteffekten från en sändare är den förväntade. Det är dessutom en all-radio där man kan lyssna på en mängd olika trafik.
Det är så pass billigt verktyg att det borde vara straffbart att bygga radiosändare i blindo och kanske riskera störa flygtrafik utan att man ens begriper varför räckvidden är kass.
I detta fallet kan en dongel även vara mottagare av en 443-MHz sändare .
Det finns likt för ESP32 färdiga kretskort för CC1101 för 20-30 kr komplett med antenn och SMA-kontakt.på AliX. https://vi.aliexpress.com/item/1005006635332934.html
Medskickade antennen är en förkortad version som inte är så effektiv. men det är praktiskt med SMA-kontakt så att man lätt kan prova olika alternativ.

Om det inte skulle vara helt optisk sikt mellan enheterna så dämpas signalen mycket kraftigare vid 2400 MHz än vid 443 MHz.

Vill man bygga något mer påkostad radio baserad på mer avancerad modulation och vinna ytterligare räckvidd trots lite skog emellan enheterna så kan man mycket väl köra LoRa på 443 MHz. De körs vanligen på 868 MHz men många av dessa kan ställas ned i frekvens för bättre genomträngning av naturen.

Kommunikation och styrning av LoRa eller CC1101 sker med fördel via ESP32, Det finns färdiga bibliotek för detta så man slipper koda själv.
Från ESP32 kan man sedan vidaresignalera via WiFi eller dra igång flyglarms-sirenen.

De som inte vet vad de håller på med får oftast en max räckvidd på 2-3 meter oavsett frekvens eller hårdsvara och då de saknar all form av mätverktyg kommer de aldrig få veta varför det inte fungerar som tänkt.
Vill man mäta radio och antenners impedans för att skapa bästa räckvidder relativt radions begränsningar behöver man en VNA- Det är radiovärldens multiverktyg motsvarande vad en multimeter är för mer lågfrekventa projekt. Att inte kunna mäta resistans på ett motstånd är samma problematik som att inte kunna mäta impedans på tuningskretsar, RF-steg och antenner.

Det är inte så att jag hackar på de som är utan verktyg men vill verkligen belysa att utan verktyg är man inte ens på hobby-nivå utan man famlar i blindo och förmodligen spiller bort tid och får klent resultat utan att lära sej något av detta.
Det gäller det mest som man kan ha som hobby. Multimetern och testmejseln är inte fungerande verktyg att mäta på radiofrekventa saker.
En gång i tiden var bra radio-verktyg helt oöverkomliga i pris för hobbyisten och när saker inte fungerade som tänkt visste man inte varför och man visste inte om man störde grannskapet med oavsiktliga sändarbyggen.
Jag har tillgång till de mesta radio-verktygen jag behöver. Har VNA som kostar mer än min bil, vad det nu vill säga, men TV-dongeln för en hundralapp sitter alltid inkopplad på datorn. Den agerar min trådlösa testpenna så jag vet om det är lönt att starta upp VNA eller spektrumanalysator

[grym]

japp, håller med om det mesta
men jag har inte hållt på med små högfrekvensantenner

men det ger mig en ok att fortsätta att prova irl

jag avskyr numera programering, oftast för att jag inte har tid och ork att på riktigt sätta mig in i systemen, och att många youtubekanaler och liknande inte förstår vad dom har gjort m', men visar det ändå

så då blir det att jag kopierar något som är kopierat o.s.v


jag håller med om att använda detta för att föra över en signal
men i lysdiods fallet är det en signal som förenklats ner till blinkande lysdiod för mänsklig avkodning
kan jag få till detta så är det en analog signal som med home assistant kan få loggning under dom timmar som är av intresse

tror jag har semiridgid coax och verifierade pcbantenner för 2.4ghz som kan provas

spektrumanalysator finns med

[Mindmapper]

Här har du med koaxkontakt.
https://www.mouser.se/ProductDetail/Esp ... z22g%3D%3D

[E Kafeman]

PCB-antenn, förmodar du avser IFA-antennerna,, de som ser ut som ett liggande F.
De ger typisk räckvidd mellan två enheter på ca 100 meter om det är fri sikt, Ingen särskild riktverkan.
Byt ut den ena antennen till till välgjord biquad och du dubblar avståndet till kostnaden att du får riktverkan.
Byt ut även andra antennen till en biquad och det blir ytterligare en fördubbling av max tillförlitligt överföringsavstånd som fungerar även i regn och måttligt snöfall.

Problemet med att ansluta en yttre antenn med inlödda kablar är ofta att göra förbindelsen RF-mässig med små förluster. Det blir förluster genom reflektioner och oskärmad aldrig så kort ledare blir antenn som läcker så att all effekt inte når den yttre antennen.

Det går givetvis skapa bra förbindelser med små förluster men det är mycket vanligt att man gör mindre bra jobb om man är nybörjare vid 2.4 GHz.
Det är en väldigt stor skillnad relativt 440 MHz, Samma med komponenter, filter och tuning så kan en induktans lätt bli en kapacitans eller skapa stora förluster om den jordas ned i ett mindre bra jordplan.

Trots biquad och välgjorda kabelförbindelser så blir räckvidden begränsad. Det gäller även vädermässigt då 2.4GHz dämpas mycket mer av regn och snå än 440 MHz.Vid fint väder och man kan få sporadiska förbindelser på flera kilometers avstånd med WiFi.

Vid 440 MHz och duglig radio-kvalitet så räcker det med en avstämd dipol och du har tillförlitig förbindelse så långt du kan få fri sikt, Om det är mellan tv´å bergstoppar med 10 mils avstånd så kommer det fungera om inte andra sändare blockerar.

Dom jag skrev så är det ett riktigt otänkt val att föra över enklare signaler via WiFi om man alls har möjlighet att välja en lägre frekvens och anpassad bandbredd.
Den fördel jag kan se är att WiFi kräver mindre utrymme för en dipol relativt motsvarande antenn för 443 MHz men når också motsvarande kortare sträcka för samma uteffekt.

> verifierade pcb-antenner för 2.4ghz som kan provas
Det mesta av enklare PCB-antenner. aldrig så välgjorda, kan inte mäta sej i effektivitet relativt en enkel tråd som står upp från kretskortet.
Det ärr inget du behöver hålla med om, det är basfakta. PCB i FR4-material har högre förluster än luft vilket kostar antenn-effektivitet om mönstret är på kretskortet relativt står upp.
FR4-material har högre dielektricitetskonstant än luft, ligger på ca 4 vilket givit materialet sitt namn. Det innebär att radiovågor färdas långsammare genom sådant material än genom luft som har dielektricitetskonstant på lite drygt 1.
En antenn etsad på PCB har två sidor, en mot luft och en mot FR4-materialet så antenntuning för bästa effektivitet får bli en kompromiss.

>så då bör man kunna ansluta 50 ohms antenn utan någon matchning

Notera att en antenn utan verifierat datablad, som bara har texten att den har 50 Ohms impedans med all säkerhet har allt utom just 50 Ohm impedans.

Problemen med antennimpedans ökar ju hårdare en anteenn är tunad och problemet är mycket mer påtagliga vid 2.4GHz relativt 443 MHz.
Som exempel, antag två fullstora halvvågs dipoler . Dipolen för 2.4GHz kommer misstunas betydligt mer och dämpas mer av plasthöljet om den stängs in i en plastburk trelativt 443.MHz antennen i samma plastburk.

Det är samma fenomen som när en 2.4GHz WiFi-router kan ge hela huset WiFi-täckning medansd WiFI vid 5GHz kan ha svårt att nå genom en innervägg. Ju högre frekvensa ju svårare blir hinder-
Då är det ändå bara en faktor 2 i frekvensförhållande medans det skiljer en faktor 5 till 440 MHz set från 2.4GHz. Det är denna faktor-jämförelsen som beskriver skillnaderna i dämpning.

Om man ändå använder sej av sämre och nedkortade antenner så visas här en räckvidd på 100km vid fri sikt

Sämre sikt och ännu sämre antenn visas här "lysdiod-överföring" utan fri sikt fast det är då lite kortare sträcka.

Det finns två möjligheten att skapa en PCB-antenn som har bättre räckvidd än en enkel tråd-dipol. dels om antennen ges medveten riktverkan typ Yagi-antenn vilken naturligtvis tar upp större PCB-yta och den andra möjligheten att minska PCB-materialets absorberande inverkan är att man etsar samma antenn på bägge sidor om kretskortet och förbinder tätt med genomgående vior. Där blir FR4-materialet helt inneslutet och utgör inte längre ett material radiosignalen måste färdas igenom.

Varför PCB-antenn om en simpel tråd gör bättre jobb? En förklaring är att en tråd bllir lätt krökt och missanpassad av de som inte förstår detta. En FR4 IFA-antenn kostar ingen merkostnad att tillverka och är mekaniskt tålig vid ovarsam behandling.
Ett vanligt alternativ till en tråd är en antenn som skruvas fast direkt i PCB via en SMA-kontakt. Det är vad man kan se i många 2.4GHz färdig PCB-kit.
Det är lite svårare vid 443MHz då mekaniska påkänningarna blir större av en halvvågs dipol som är ca 35cm lång.
Det något kortare alternativet med monopol på PCB i stället för dipol är alltid ett sämre alternativ ur räckviddssynpunkt men man spara halva längden

För den som inte är så van vid parametrar som beskriver antenn-prestanda, riktgain är ett sätt att rikta strålning åt ett specifikt håll. En riktantenn ger ingen förstärkning av signalen. Det är ett passivt element.

Effektivitet är annan viktig faktor. Den beskriver hur mycket av tillförd effekt som strålar ut i lufte eller kan tas emot. Vanliga förluster är resistiva förluster, dår signalen istället blir till värme och den andra vanliga biten är reflektionsförluster. Då reflekteras signalerna tillbaka in i radio-sändaren och blir till värme i denna. Det senare kan man åtgärda genom tuningskomponenter.
Effektiviteten för en inbyggd telefonantenn kan ligga på 20-50%. En yttre halvvågs dipol kan med lite enkel tuning genom att t.ex. klippa bort antennlängd tills optimalt värde relativt bl.a. antenndiametern kan man nå 80%. Antenner i basstationer ligger alltid över 90% då det är en del av driftskostnaden om man eldar värme i onödan. De referensantenner jag bygger ligger oftast över 99% effektivitet. Sådan antenner kan inte köpas utan det är välgjort handtunade individuella antenner som används som refernsmaterial när man designar kommersiella antenner.

Ju smalare bandbredd, ju enklare att få god effektivitet över hela bandbredden.

Jag designar trots allt PCB-antenner och några av dessa har givits lite extra boost genom lite trix så att de är ovanligt effektiva för att vara PCB-antenner. De har beviljade globala patent och det finns garanterade mätvärden som visar dess effektivitet och impedans för hela frekvensområdet. Inte skräp som bara skriver 50 Ohm som impedans i total avsaknad av vid t.ex. vilken frekvens man mätte.
Mina varianter är professionella antenner som främst säljs i stora volymer.

Skulle du ändå vilja experimentera med sådana antenner så hittar du ett urval av dessa antenner samt dess mätdata här: https://rangeant.com/

Skulle du finnas i närheten av Växjö, skicka PM denna helgen så får du en adress att plocka upp gratis provexemplar. Inget skickas utan det är upphämtning som gäller, pch endast denna helgen.

[grym]

har en del riktantenner från wa5vjb liggandes, lekte en del med olika saker för tiotalet år sedan, och på den tiden kom saker från ebay usa med ett brev utan , hm, extra pålagor

samma sak gäller här som lysdioderna, bestämd vinkel mot där man iaktar allt

och jag förstår problemen, men kan man få det att funka så lägger jag på med saker jag vill ha koll på och då får jag mer nytta av allt

[grym]

kollade lite och man kan lätt löda in sig på kretskortet om man tar bortmotståndet? som sitter på utgången mot antennen

hittade kod för att lätt se antennsignalen

nu kommer det lite mer jobbiga
behöver då en portabel "labb" home assistant,helt ok, behöver det mesta ändå om man ska ha det som portabel logger
får mecka lite med detta
har en wrt54 router som pensionerades, kan provas i sammanhanget,

[Klas-Kenny]

Motståndet är sannolikt inget motstånd utan en liten induktor, som är en del av antennmatchningsnätverket och således inte helt oviktigt.

[grym]

sannolikt
men det är mot befintlig antenn som kopplades loss

ska kolla om jag får till en mät ha med egen router så jag kan börja prova lite

[grym]

lite småtest när jag börjar få ihop lite prylar

tag en esp32 s2 , satte på en tem/rf och lade till signalmätning i programmet
behöver ända ha en för att mäta just detta

satte den relativt långt bort i trädgården och fick -67 dbm
provade någon extra vinkel i rimlighetens, men fick ite mycket ändrad signalstyrka

efter en halvtimma plockade jag in den, lödde bort matchningen och satte på 32mm virtråd som antenn
lade ut den på samma ställe och har nu -61 dbm
så 6 db bättre med en liten utstickande virtråd

ska fundera lite på nästa steg, ex löda dit en bit coaxialkabel med smakontakt och prova några antenner

BiQuad verkar trevlig och rent mekaniskt passar det mig bra

https://3g-aerial.biz/en/online-calcula ... calculator