Началось с того, что купив себе жил.площадь, в ней моему взору открылись сквозные отверстия в стенах комнат рядом с окнами, на которых был установлен простой приточный вентиляционный клапан. Забавная штука, подумал я, и решил их заменить на бризеры. Пошёл гулить в яндекс с вопросом, а какие они вообще бывают и с чем их кушать. Одним из критерием была возможность интеграции в умный дом, в идеале в HomeAssistant, т.к. я строю свой умный дом именно на нём. Выбора не то чтобы много, но среди всех, как мне показалось выделяется Tion, Ballu и Royal. И тут я прифигел от стоимости. Просто сама возможность WiFi подключения прибавляла в стоимости почти х2. Сложив стоимость установки бризеров в каждую комнату выходит очень даже жирно (4 комнаты). Простой попсовый бризер с wifi выходит под 30к денег. Пойдем поищем подешевле. Есть Ballu OneAir 100, который можно найти где-то за 20к денег. А если без WiFi, то имеется Ballu OneAir 80, который можно найти за 12к денег и обслуживаемая им площадь вполне достаточна для задачи.

Вот за такую стоимость уже жаба не сильно бухтит. Стал искать информацию про него. Оказалось что это вообще клон бризер Xiaomi BioFamily N80, который само собой с WiFi и MiHome. Но эти Xiomi уже не продают, а там где их еще можно найти - цена кусается. Ладно, в голове стала складываться картинка, что в нашЪ OneAir 80 можно вполне засунуть "мозгов", потратив не фиг много времени и финансов, и выйдет дешевле чем брать "готовое", да и ещё на своей прошивке без левых "облаков". Звучит как план! Надо попробовать.

Заказал для пробы данный девайс. Посмотрел как разбирать и собственно разобрал. Внутри нас ожидает довольно примитивная плата управления.

Примитивно до боли в глазах. DC-DC преобразователь 24В- 5В; PIC микроконтроллер, к которому подключен: Пин для ШИМ управления турбиной; Мосфет подающий питание на турбину; Пин включающий нагрев ТЕНа, тоже умеющий в ШИМ; Сенсоры открытия дверцы и шторки, самый простой замкнут-разомкнут; Активный Биззер; светодиоды индикации и тач-сенсоры.

Ну это всё элементарно. Буквально за пару вечеров за парой бутылочек.... эм ..кофе накидал свою схемку с управлением через ESP32, развел плату в требуемые габариты максимально сохранив номиналы, обозначения и даже положения элементов на плате (по приколу), и заказал.

Платы пришлось делать 2.5 мм в толщину, что бы модуль ESP-wroom-32e можно было монтировать крышкой "вниз", и крышка скрывалась в толще платы, иначе для ESP места просто на плате нет, казалось бы плата большая, а места нет - везде что-то да мешает.

Дождался платы, собрал-спаял. воткнул.

Единственное пришлось "подушечки" сенсоров переклеить. Но это мелочи.

Встает как к себе домой, ну в принципе ничего удивительного.

Все подходит хорошо. Все штатные проводки на местах, Крышечка закрывается. И получается полностью подменная плата.

Прошивку я решил писать на ESPHome, т.к. с другими лень возиться, да и незачем. Если вдруг кому нужен её исходник - посмотреть на нее можно на ГитХабе. Заодно там же найдете полезные ссылочки, если заинтересует.

Итого имеем: 12к бризер, примерно 3к плата, тоесть за 15к денег имеем "умный" бризер, который без каклих-либо костылей интегрируется в умный дом HomeAssistant. Вот и выбираем, 15к или 25к за готовый? Конечно, есть один минус - нет автоматической заслонки, только ручная. Колхозить серву на нее я не стал.

Написав о всём этом в чатике, оказалось, что желающих провернуть со своим OneAir 80 не то чтобы мало, их есть. Есть спрос, сделаю и предложение. первая партия таких плат ушла буквально за час О_о, пришлось заказывать еще партию плат. Вот такое вот кино.

Бризер Ballu OneAir ASP 80 на ESPHome — Видео | VK Видео

Начав работать с ESP32 S3 Zero, заметил что там антенна не встроенная в плату, а в виде SMD элемента. И оказалось что WI-FI на ней слабее. Начитавшись в инете про улучшение связи «проволочкой», решил сделать и себе.. Потратил несколько дней на этот DIY-цирк, сделал кучу тестов и хочу поделиться результатами.

Что я узнал (коротко)

• Проволочка даёт +5.2 dBm RSSI — на обычных открытых платах

• В корпусе антенны-проволочки работают… как захотят. SMD чуть стабильнее.

• Питание и окружение портит WiFi сильнее, чем слабая антенна

• Качество ground plane критично (особенно у модулей ESP32 S3 Zero)

• Интернет-советы работают, но только в идеальных условиях

Начнем издалека

Давно занимаюсь светодиодными приборами и только недавно решил оснастить их удаленным управлением. И вообще сделать красивое веб-приложение (впрочем, это уже совсем другая история). По образованию программист, электронику изучал сам с нуля.

Недавно была коллаборация по крафту мечей Кратоса. В них мы установили esp8266 модуль, простой модуль повербанка и светодиодную ленту. Было очень важно сделать компактную систему электроники.

После этого проекта решил сделать свои компактные модули для подобных будущих проектов. Раньше всегда работал с ESP32 Devkit, но они достаточно большие. Нашел в инете новые очень маленькие ESP32 S3 Zero.. Спроектировал и собрал с ними модули, назвав Minis 1.

Модуль Minis 1

Идея в макcимальной компактности и «автономности» - припаял батареи, кнопки, ленту - и готово.

Что на борту:

• ESP32-S3 Zero

• Система PowerBank на IP5310 (5В 3А)

• 2 разъема под адресные ленты

• 2 разъема под кнопки

• 1 разъем под кнопку включения

• 1 разъем под батареи

Разъемы = отверстия под пайку проводов

Поверив в магию советов из инета, впаял во все модули эти проводки, собрал лампы.. А потом решил проверить, как работает WI-FI. А он не заработал. Решил разобраться в чем дело, что всё таки лучше, сделал разные тесты. Из этого всего родилась эта статья.

Как оказалось, но именно данный мод (31мм, петля 16мм) на моем Zero как-то не заработал. Условно рабочим оказался вариант 62мм без петли.

Как тестировал.

Было 14 тестов:

ESP32 #1 (испытуемый в разных конфигурациях) :

• Создаёт WiFi-сеть

• Сам выбирает наименее нагруженный канал

• Запускает веб-сервер

Перед началом каждого замера модуль автоматически выбирает наименее загруженный канал из 1/6/11, основываясь на сигнале окружающих сетей выше −80 dBm. Это позволило минимизировать влияние сильных помех.

ESP32 #2 (логгер):

• Замеряет RSSI (сети ESP32 #1) каждые 2 секунды

• 90 замеров за 3 минуты

Телефон (измеритель):

• Подключается к ESP32 #1

• Отправляет 240 HTTP-запросов с интервалом 500мс

Что нас интересует из замеров

• Время отклика (чем меньше, тем лучше)

• Джиттер (как сильно плавают значения)

• RSSI (уровень сигнала)

• Стабильность (процент времени когда сигнал не скачет. 100% = связь ровная, 50% = то работает, то тормозит)

Стабильность сигнала рассчитывалась как процент замеров RSSI, оказавшихся в диапазоне ±3 dBm от среднего значения. Чем выше процент — тем более “ровная” и предсказуемая связь.

По окончанию замеров каждый ESP32 выдавал данные для копирования и исследования.

Условия тестов

• Расстояние — ~10 метров через длинный коридор квартиры и комнаты

• Помехи — 4-5 соседских WiFi

• Время — Суббота, 15-17; Воскресенье, 10-11.

Результаты (суббота):

Тест 1: Не модифицированный ESP32, адаптер питания 5V (БП)

Проволочка лучше по RSSI. По по времени отклика — в пределах погрешности.

Тест 2: Влияние питания на ESP32 S3 Zero без проволоки.

Источники питания: БП, PowerBank, Батареи через IP5310

При питании от модуля с батареями сигнал ухудшается, его не только шатает (джиттер), но и мощность падает.

Тест 3: ESP S3 Zero (Minis 1) в сборе с лампой

Заметил, что прямая проволока глушит сеть, если окружить её батареями. Если батареи отнести на небольшое расстояние - прямая проволока работает. Так же не глушит сеть проволока параллельно лампе и батареям.

Бонус: графики Ping и RSSI для разных конфигураций

Стабильность замеров между днями.

Замеры в субботу показались странными, и решил перемерить на утро следующего дня. Результаты меня удивили..

Что показали таблицы:

ESP32 DevKit - единственный стабильный

• Ping и джиттер в пределах погрешности измерений.

• RSSI стабилен

• Единственный модуль который остался предсказуемым

S3 модули нестабильны

• Тесты S3 модулей показали изменения RSSI

• S3 модули оказались чувствительнее к условиям

Проволочные антенны = рулетка

• Могут резко улучшиться или ухудшиться

• Результат непредсказуем

SMD антенны чуть стабильнее

• Большинство изменений в небольших пределах

• Более предсказуемое поведение чем проволочки

Влияние времени и условий

• Возможно в воскресенье утром эфир был другой

• Компактные модули чувствительнее к внешним факторам

Питание влияет на стабильность

• Разные источники питания дают разные результаты между днями

• IP5310 показывает нестабильные результаты

• PowerBank стабильнее встроенного питания

Главный вывод

"Чуть изменились условия - и результаты другие"

Проволочные антенны могут выстрелить или провалиться по связи. SMD антенны более менее предсказуемые. Качественные модули (DevKit) устойчивы к изменениям, дешевые (S3) чувствительны к любым факторам.

Что у нас в итоге:

DevKit — чемпион стабильности.
Почти не реагировал на смену условий, всегда показывал отличную стабильность и минимальный разброс.

S3 модули скачут независимо от антенны — и с SMD, и с проволочными результаты менялись день ото дня. Дешево, но непредсказуемо.

SMD — скучно, но стабильно.
Там, где использовались SMD-антенны без проволочек и внешних воздействий,
связь оказалась наиболее предсказуемой — метрики менялись в пределах погрешности даже между разными днями.

Проволочки = лотерея — сегодня работает отлично, завтра хуже. Чуть повернул — и связи нет. Долго подбирать длину и ориентацию. Классические 31мм в корпусе могут вообще не работать.

Питание и окружение влияют сильнее антенн.
В корпусе - Minis 1, батареи, длинные провода, корпус - похоже всё это может “прибить” даже идеальную антенну.
Особенно в компактных модулях, где почти нет ground plane.

Магия “31 мм проволочки” из форумов — работает только на открытых платах.
В корпусе проволочная антенна вела себя непредсказуемо: в лучшем случае не помогала, в худшем — глушила связь.

Еще немного о модуле Minis 1 и лампах.

Получается железо работает, адрески светятся, но вот стабильность WI-FI, видимо не только моя вина. Как я понимаю, в текущих лампах рядом с процом металлический профиль, батареи, куча проводов и тд. Возможно, с моей стороны не идеальная разводка материнской платы влияет на результат. Ну и сам модуль S3 Zero с его мини антенной тоже влияет на связь. Похоже еще повезло взять самый не удачный Зеро, с малым полигоном земли для антенны.

Но всё равно, такой модуль можно использовать:

• Косплей и декоративные проекты

• Автономные светильники

• Локальные проекты где связь нужна редко (или управление не далеко)

Видео, откуда я и взял идею про антенны:

https://www.youtube.com/watch?v=UHTdhCrSA3g

Сделать компактный модуль для управления чем-либо (ленты, моторы, экранчики и т.д.) не так сложно, но когда сталкиваешься со радиосвязью, там вылезают вот такие всякие особенности..

Исходные данные: Excel таблицы с результатами всех тестов и код для ESP32 могу прислать если кому нужно будет =)

P.S. На всякий случай повторю, что я самоучка в плане электроники, и могу не знать каких-то нюансов, особенно про радиосвязь.

В первой лабе надо было подключиться к устройству (оно создаёт точку WiFi) и через веб-интерфейса устройства зажечь светодиод

Во второй надо было подключить к устройству кнопку, подключиться опять по WiFi и в веб-интерфейсе увидеть, что при нажатии на кнопку, отображается информация, что она нажата.

В третьей надо было подключить к устройству джойстик, в веб-интерфейсе можно смотреть положение джойстика.

В четвёртой лабе подключали динамик к устройству, заходили в веб-интерфейс и включали оттуда мелодию на динамике))

И в пятой взяли два устройства. Одно запрограммировали как сервер. Другое как клиент. Сервер раздаёт WiFi. Клиент автоматически к нему подключается. На клиенте есть кнопка. Если на неё нажать, то на сервере зажигается лампочка)