Cách biến NodeMCU (ESP8266) thành Bộ mở rộng Wi-Fi

Chip ESP8266 là một tùy chọn tiết kiệm và hiệu quả cao cho các bộ vi điều khiển được trang bị khả năng không dây, có thể tìm thấy trong các thiết bị phổ biến như ESP01, D1 Mini và NodeMCU.

Ngoài việc sử dụng nền tảng này để chế tạo các thiết bị gia dụng thông minh cơ bản tự làm dựa trên kết nối Wi-Fi để hỗ trợ các ứng dụng Internet of Things (IoT) phức tạp, có thể biến bộ vi điều khiển ESP8266 thành bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi để khuếch đại phạm vi phủ sóng mạng không dây của bạn.

Bộ mở rộng hoặc Bộ lặp Wi-Fi là gì?

Bộ mở rộng Wi-Fi, còn có thể được gọi là bộ tăng cường hoặc bộ lặp Wi-Fi, phục vụ mục đích tăng cường độ và phạm vi của tín hiệu internet không dây. Các thiết bị này được thiết kế để loại bỏ bất kỳ khu vực nào trong một không gian nhất định mà tín hiệu có thể yếu hoặc không tồn tại.

Trong những trường hợp một số khu vực nhất định trong không gian sống của bạn gặp phải kết nối Wi-Fi hạn chế hoặc kém, việc sử dụng bộ khuếch đại Wi-Fi có thể đảm bảo khả năng truy cập mạng không dây mạnh mẽ và đáng tin cậy bất kể vị trí của khu vực trong nhà bạn.

Tại sao nên sử dụng ESP8266 làm Bộ mở rộng Wi-Fi?

Bằng cách sử dụng mô-đun ESP8266 linh hoạt, chúng tôi đã thực hiện nhiều sáng kiến ​​khác nhau, bao gồm cả việc phát triển cảm biến mực nước rất thông minh thông qua tích hợp với bộ cảm biến siêu âm. Ngoài ra, chúng tôi đã tạo ra một hệ thống điều khiển làm mờ không dây hoạt động trơn tru thông qua kết nối Wi-Fi. Tuy nhiên, người ta có thể cân nhắc liệu cường độ mạng Wi-Fi hiện tại có đủ để triển khai trong các khu vực biệt lập hơn trong cơ sở của họ hay không.

Bộ mở rộng tín hiệu Wi-Fi cung cấp tùy chọn để mở rộng phạm vi phủ sóng của mạng nhưng thường cồng kềnh, đắt tiền, cần nguồn điện xoay chiều và thiếu tính di động. Ngược lại, NodeMCU hoặc ESP8266, do kích thước nhỏ gọn, mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu và khả năng che giấu trong thiết kế bên trong, thể hiện mình là một lựa chọn thuận lợi hơn trong bối cảnh này.

Chi phí của thiết bị này phải chăng, ước tính khoảng $5. Hơn nữa, nó có thể được vận hành với nhiều nguồn điện khác nhau như bộ chuyển đổi tường 5V AC tiêu chuẩn, bộ pin di động, hai pin sạc 18650 hoặc thậm chí thông qua kết nối với điện thoại thông minh tương thích sử dụng cáp OTG.

Chức năng Wi-Fi tích hợp có trong cả NodeMCU và D1 Mini, dựa trên chip ESP8266, cho phép kết nối liền mạch với các mạng không dây hoạt động trong dải tần 2,4 GHz. Điều này cho phép mở rộng phạm vi phủ sóng của mạng trong khi phát lại tín hiệu không dây. Người dùng có thể trải nghiệm tốc độ truyền dữ liệu nhất quán lên tới 5 Megabit mỗi giây khi sử dụng tính năng này trên phổ tần 2,4 GHz.

Thiết bị này có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng, bao gồm mở rộng kết nối không dây đến các khu vực có điểm truy cập hạn chế hoặc không tồn tại.

Tích hợp các thiết bị Internet of Things (IoT) thông minh của bạn trong môi trường gia đình hoặc nơi làm việc với mạng chính hoặc nền tảng tự động hóa nhà thông minh tiên tiến để kết nối và kiểm soát liền mạch.

Cung cấp kết nối không dây riêng tư và được bảo vệ hoặc kết nối có thể truy cập được dành riêng cho những vị khách quý của chúng tôi.

Sử dụng mạng Wi-Fi đặc biệt để tăng phạm vi phủ sóng tín hiệu không dây hiện có bằng cách thiết lập một điểm phát sóng di động có thể được kết nối qua nhiều thiết bị trong phạm vi phủ sóng, nhờ đó mở rộng vùng truy cập internet khả dụng vượt ra ngoài các giới hạn do cơ sở hạ tầng cố định truyền thống áp đặt.

Khi sử dụng bộ mở rộng phạm vi không dây ở những khu vực không có ổ cắm điện, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng thiết bị có đủ thời lượng pin và có thể sạc lại một cách thuận tiện khi cần thiết. Ngoài ra, có thể hữu ích khi xem xét một bộ mở rộng có các tính năng như ăng-ten có thể điều chỉnh hoặc nhiều cổng Ethernet để tăng tính linh hoạt và các tùy chọn kết nối.

Sử dụng nhiều nút ESP8266 làm trạm chuyển tiếp trong mạng truyền thông không dây, trong đó mỗi thiết bị hoạt động như một bộ phát và bộ thu, mở rộng phạm vi và tăng độ tin cậy bằng cách tạo các kết nối liên kết giữa chúng để truyền dữ liệu.

Các mục cần thiết để biến ESP8266 thành bộ mở rộng Wi-Fi

Để chuyển đổi và sử dụng bảng vi điều khiển ESP8266 của bạn làm bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi, bạn sẽ cần các thành phần sau:

Đối với dự án này, chúng tôi sử dụng bảng phát triển D1 Mini (ESP8266) làm nền tảng chính. Việc lựa chọn D1 Mini so với các giải pháp thay thế khác như NodeMCU dựa trên tính linh hoạt và khả năng tương thích của nó với các cảm biến và bộ truyền động khác nhau thường được sử dụng trong các ứng dụng IoT.

Một cáp mini USB được cung cấp để hỗ trợ lập trình và cấp nguồn cho thiết bị NodeMCU.

⭐Một PC Windows hoặc máy tính xách tay.

⭐Mạng Wi-Fi 2.4GHz để mở rộng.

Để biến NodeMCU (ESP8266) của bạn thành bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi, vui lòng tuân theo giao thức tiếp theo. Các tài nguyên cần thiết trước tiên phải được mua sắm trước khi bắt đầu quá trình này.

Bước 1: Tải xuống Chương trình cơ sở, Công cụ nhấp nháy và Trình điều khiển

Tải xuống chương trình cơ sở trên PC Windows của bạn từ repo GitHub. Lần lượt click chuột phải vào từng file chọn Save link as… để tải về. Đảm bảo tải xuống cả ba tệp: 0x00000.bin , 0x02000.bin và 0x82000.bin.

Đồng thời tải xuống và cài đặt tệp Flash Download Tools. Bạn sẽ cần điều này để flash các tệp chương trình cơ sở trên NodeMCU.

Ngoài ra, dựa trên phiên bản cụ thể của NodeMCU, cần tải xuống và cài đặt trình điều khiển phần cứng phù hợp bằng cách sử dụng các liên kết được cung cấp:

⭐ Trình điều khiển CP2102: Windows & Mac

⭐ Trình điều khiển CH342, CH343, CH9102: Windows , Mac ( tải xuống qua nút màu xanh có biểu tượng)

⭐ Trình điều khiển CH340, CH341: Windows , Mac (tải xuống qua nút màu xanh có biểu tượng)

Bước 2: Tải Firmware lên NodeMCU/D1 Mini

Lấy các tệp chương trình cơ sở cần thiết và Công cụ Tải xuống Flash đi kèm từ thiết bị của bạn. Sau đó, tiến hành theo các hướng dẫn sau để cập nhật chương trình cơ sở:

⭐ Điều hướng đến thư mục và nhấp đúp vào tệp flash_download_tool_3.x.x.exe để khởi chạy công cụ trên hệ thống của bạn. Trong trường hợp có lỗi, bạn nên sử dụng v3.8.5 ( Google Drive download ) vì nó cho phép bạn chọn Flash Kích cỡ.

⭐ Giữ các tùy chọn làm mặc định và nhấp vào OK.

Vui lòng điều hướng đến tab"SPIDownload"trên thiết bị của bạn. Từ đó, sử dụng menu ba chấm để chọn các tệp chương trình cơ sở mong muốn bằng cách chọn các hộp kiểm bên cạnh “0x00000.bin”, “0x02000.bin” và “0x82000.bin”. Ngoài ra, vui lòng nhập các số sê-ri tương ứng “0x00000”, “0x02000” và “0x82000” vào các trường tương ứng như minh họa trong hình ảnh được cung cấp để tham khảo trong quá trình này.

Bạn nên duy trì cài đặt mặc định trong phần “SPIFlashConfig”. Khi sử dụng Công cụ Tải xuống Flash phiên bản 3.8.x, bạn nên chọn kích thước flash là 32 Mb và đặt giá trị “CrystalFreq” thành 40 MHz.

Trong mô-đun “DownloadPanel1”, vui lòng chọn cổng giao tiếp nối tiếp thích hợp từ các tùy chọn khả dụng. Bạn nên rút phích cắm và cắm lại thiết bị để đảm bảo xác định chính xác cổng COM chính xác.

⭐ Giữ BAUD là 115200 và nhấp vào nút Bắt đầu.

Xin lưu ý rằng quy trình sẽ diễn ra khá nhanh và bạn sẽ quan sát thấy sự hiện diện của thông báo “SYNC” trong khu vực hiển thị.

Sau khi mất điện trong thời gian ngắn, bạn sẽ quan sát thấy dấu hiệu trực quan cho biết đã hoàn thành. Tại thời điểm này, bạn được phép điều hòa NodeMCU với nguồn điện ban đầu hoặc nguồn năng lượng thay thế để kích hoạt lại nó.

Bước 3: Định cấu hình Bộ mở rộng Wi-Fi

Sau khi được kích hoạt khi chương trình cơ sở được lập trình, một mạng không dây bổ sung được gọi là “MyAP” sẽ xuất hiện trong cài đặt Wi-Fi của thiết bị di động hoặc máy tính của bạn. Để thiết lập kết nối và sử dụng NodeMCU làm bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi, vui lòng làm theo các nguyên tắc được cung cấp bên dưới.

Sau khi thực hiện thành công bản cập nhật chương trình cơ sở, điều đáng chú ý là đèn LED tích hợp của NodeMCU phát ra ánh sáng cường độ cao và liên tục mà không có bất kỳ hiện tượng nhấp nháy ngắt quãng nào.

Vui lòng kết nối thiết bị của bạn với mạng không dây có thể truy cập được gọi là “MyAP” khả dụng mà không yêu cầu bất kỳ thông tin đăng nhập nào như mật khẩu. Mạng mở này có thể được truy cập trên cả máy tính cá nhân và điện thoại di động để kết nối liền mạch.

Sau khi thiết lập kết nối với mạng không dây MyAP, vui lòng khởi chạy trình duyệt internet ưa thích của bạn và điều hướng đến http://192.168.4.1 để tiếp tục.

Trong IP này, chúng tôi sẽ tiến hành tải một trang web trong khi bỏ qua mọi cấu hình hiện tại liên quan đến cài đặt Điểm neo mục tiêu cố định (STA) để điều hướng tới phần Cài đặt điểm truy cập (AP).

Bạn có thể cung cấp Mã định danh bộ dịch vụ (SSID) tùy ý và mật khẩu tương ứng cho thiết bị mở rộng mạng không dây của mình.

⭐ Đảm bảo kiểm tra lại các chi tiết. Nếu SSID Wi-Fi của bạn có khoảng trống trong đó, hãy sử dụng %20. Chẳng hạn, đối với “My Wi-Fi”, hãy nhập My%20Wi-Fi.

Để đảm bảo bảo mật, hãy chọn WPA2 làm giao thức mạng không dây của bạn, sau đó nhấp vào “Đặt” để bắt đầu khởi động lại thiết bị NodeMCU.

Vui lòng thiết lập lại kết nối của bạn với MyAP và trong cài đặt nâng cao dành cho thiết bị cố định, hãy nhập SSID hiện tại và khóa bảo mật của mạng không dây chính của bạn.

Khi bạn đã hoàn tất việc nhập tất cả thông tin cần thiết vào các trường được cung cấp, chỉ cần nhấp vào “Kết nối”. Thao tác này sẽ định cấu hình thiết bị NodeMCU của bạn dưới dạng bộ mở rộng Wi-Fi chức năng.

Để truy cập tín hiệu không dây được truyền bởi bộ lặp NodeMCU/D1 Mini của bạn, trước tiên bạn phải đảm bảo rằng nó được kết nối với mạng cục bộ của bạn. Để thực hiện việc này, hãy điều hướng đến cài đặt Wi-Fi trên điện thoại thông minh hoặc máy tính cá nhân của bạn và tìm số nhận dạng duy nhất của thiết bị, được gọi là SSID, trong các tùy chọn mạng khả dụng. Sau khi được định vị, bạn có thể bắt đầu kết nối với thông tin đăng nhập bảo mật tương ứng được cung cấp trong quá trình định cấu hình ban đầu.

Mẹo để đảm bảo hiệu suất tối ưu

Để đạt được hiệu quả tối đa từ bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi NodeMCU (ESP8266), hãy xem xét các đề xuất sau:

Xác định vị trí phù hợp để NodeMCU truy cập và phân phối lại tín hiệu mạng không dây một cách hiệu quả, đảm bảo kết nối tối ưu.

Việc đảm bảo dòng điện liền mạch và không bị gián đoạn là rất quan trọng trong việc duy trì hiệu suất tối ưu từ bộ mở rộng Wi-Fi của bạn, do đó ngăn ngừa mọi sự cố gián đoạn hoặc sự cố kết nối tiềm ẩn có thể phát sinh do mất điện.

Bộ mở rộng được thiết kế để chỉ chứa một số thiết bị hạn chế, thường là từ một đến ba. Làm quá tải thiết bị với quá nhiều tiện ích được kết nối có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và sau đó làm chậm tốc độ internet.

Bộ mở rộng Wi-Fi DIY nhỏ giá cả phải chăng nhất

Chức năng Wi-Fi của NodeMCU cho phép mở rộng kết nối internet không dây đến các khu vực trước đây không có tín hiệu, do đó loại bỏ mọi điểm chết trong môi trường dân cư hoặc nơi làm việc của một người. Thiết bị này có thể được sử dụng ở những nơi không có ổ cắm điện và sẽ tiếp tục hoạt động trong quá trình sạc lại.

Bằng cách triển khai phương pháp đã được chứng minh của chúng tôi, việc tạo bộ mở rộng phạm vi Wi-Fi bằng NodeMCU/D1 Mini (ESP8266) là một quy trình thiết thực với những lợi ích đáng kể. Dự án DIY này không chỉ tiết kiệm nguồn tài chính mà còn mang lại hiệu quả trong việc xây dựng một công cụ thiết thực để sử dụng hàng ngày.