Dunia melalui mata router WiFi

Kisah upaya untuk melihat dunia dalam cahaya yang sama sekali berbeda dan bagaimana ini pada akhirnya mengarah pada penciptaan perangkat yang memungkinkan Anda untuk "melihat" WiFi. Prosesnya akan menggunakan modul ESP8266 yang populer. Sayangnya, Arduino tidak akan melakukannya tanpa Arduino juga.


N-tahun yang lalu, sekelompok peneliti muda dari Jerman menggambarkan konsep imager termal hanya berdasarkan satu sensor. Inti dari perangkat adalah sebagai berikut: menggunakan desain dua servos, sensor IR secara berurutan diarahkan secara vertikal dan horizontal ke area yang diinginkan, secara bertahap memindai gambar. Solusi yang sangat menarik memungkinkan untuk secara drastis mengurangi harga perangkat, dan mendapatkan gambar menarik dari distribusi suhu, seperti ini:

Sistem pemindaian gambar secara mekanis - dan inilah desain servos, ternyata menjadi hal yang sangat menarik. Segera setelah pembangunan perangkat semacam itu, muncul pertanyaan - mengapa tidak mengganti sensor IR dengan hal lain yang memungkinkan penggunaan prinsip yang sama untuk memvisualisasikan, misalnya, gelombang radio?
Mata manusia, meski alatnya agak rumit, tapi sangat terbatas. Kisaran cahaya yang kita lihat adalah bagian yang sangat kecil dari spektrum radiasi elektromagnetik.

Nilai skala tragedi - sebagian besar informasi tentang dunia di sekitar kita tersembunyi dari kita. Tentu saja, akan bagus untuk memperluas kerangka kerja alami dan mendapatkan kemampuan untuk melihat melampaui batas-batas yang digariskan oleh alam. Oleh karena itu, percobaan berikut dilakukan dengan menggunakan sistem sapuan mekanis.

Untuk menguji teknologinya, saya membuat kamera "piksel tunggal" sederhana yang berfungsi dalam kisaran yang sudah terlihat familier bagi kami. Saya menggunakan baterai solar dari mobil mainan China sebagai sensor:

Tentu saja, area fotosel semacam itu sangat besar, yang berarti bahwa perlu untuk memberikan bidang pandang yang sempit, oleh karena itu kami akan menambahkan lensa dari senter ke dalamnya. Kami memakai servos dan terhubung ke Arduino.

Baterai surya berputar ke area yang diinginkan dari gambar masa depan, setelah itu pengontrol membaca sinyal yang sebanding dengan jumlah insiden cahaya pada baterai. Tentu saja, kamera seperti itu pada akhirnya akan menghasilkan gambar hitam putih.
Untuk memproses hasil pemindaian, menggunakan QT, sebuah program dengan antarmuka yang sederhana diimplementasikan. (Pelajaran tentang bagaimana menerapkan komunikasi antara Arduino dan Qt dapat dengan mudah diperoleh di youtube) Program ini terdiri dari sepasang tombol untuk kontrol manual servos dan bidang QGraphicsScene, di mana kuadrat-piksel digambar, warnanya tergantung pada besarnya sinyal pada titik tertentu. Penggunaannya sederhana - pertama, drive dipandu secara manual ke titik kiri atas gambar di masa depan, setelah itu pemindaian otomatis pada area di mana gambar dibangun dilakukan. Inilah yang keluar dari semua ini:

Apa yang digambarkan dalam visualisasi ini? Tentu saja, ini adalah subjek yang paling jelas untuk pemotretan jika kamera Anda adalah baterai matahari - ini adalah matahari.

Namun demikian, sinyal baterai terlalu lemah untuk menerima gambar yang memadai dalam pencahayaan ruangan, karena diganti dengan photoresistor, dan lensa dari senter memberi jalan kepada setengah dari teropong teater yang rusak.

Diagram pengkabelan

Penciptaan ini ternyata lebih berhasil, dan sudah dimungkinkan untuk mengambil foto yang lebih atau kurang dapat dikenali: Mesin
Chandelier

di jalan

Lihat dari jendela

Dan bahkan awan di langit

Setelah puas dengan hasil ini, saya memutuskan bahwa akhirnya saatnya untuk membuat pencitraan radio yang lengkap, menggantikan photoresistor dengan antena directional. Rentang yang paling cocok untuk ini adalah microwave, karena antena directional tidak memakan banyak ruang, dan dalam kehidupan kita sekarang ada banyak perangkat yang dengan hati-hati memancarkan rentang ini.

Pada awalnya saya memutuskan untuk menggunakan antena klakson, yang ada di detektor radar mobil (mereka biasanya bekerja di kisaran 10,525 GHz atau 24,15 GHz). Upaya untuk mengisolasi sinyal analog yang sebanding dengan nilai radiasi yang terdeteksi dari rangkaian detektor semacam itu tidak berhasil, mungkin karena kurangnya pengetahuan saya, dan mungkin karena tidak ada sama sekali, karena ia bekerja berdasarkan prinsip perbandingan. (halo kepada saudara-saudara Tiongkok yang mengumpulkan mukjizat ini). Tentu saja saya ingin mengeluarkan antena itu sendiri dan membuat sendiri, tetapi saya tidak mulai merusak perangkat yang bagus untuk ini.
Hal kedua yang muncul di benak saya adalah membangun detektor lapangan menurut salah satu skema yang banyak ditemukan di portal radio amatir dan memasang antena directional buatan sendiri, misalnya, biquadrat Harchenko yang sangat populer dan agak sederhana. Tapi ternyata, elemen yang paling penting - dioda detektor microwave sangat sulit ditemukan, mudah hilang, dan umumnya harganya mahal, jadi saya harus lama dan sulit untuk menemukan bagian yang tepat.
Setelah beberapa waktu, saya berhasil mendapatkan dioda detektor germanium dari zaman Soviet dan merakit sirkuit berikut:

Perangkat yang dihasilkan bekerja dengan percaya diri, tetapi pada jarak yang sangat pendek, di suatu tempat 5-10 cm dari ponsel yang bertindak sebagai sumber radiasi. Ini, tentu saja, tidak cukup untuk tugas itu.

Setelah semua cobaan ini, saya akhirnya mendapatkan modul ESP8266, yang dapat menampilkan RSSI (Indikator tingkat sinyal WiFi yang diterima) dari titik akses yang ditemukan. Untuk melakukan ini, gunakan perintah AT + CWLAP di firmware standar modul. Saya memutuskan untuk menerapkan fitur ini, ditambah dengan antena biquadrat buatan WiFi yang disebutkan di atas. Dengan demikian, keajaiban teknologi ini muncul:

diagram pengkabelan

ESP8266 sendiri dipasang di bagian belakang antena dan terlindung dengan baik dengan lembaran tembaga. Digit bercahaya menunjukkan tegangan pada output dari konverter DC-DC berdenyut, yang menurunkan 12V dari catu daya ke 3.3V, yang diperlukan agar modul dapat bekerja (sangat rakus, sehingga memberi makan dari Arduino penuh dengan operasi yang tidak stabil).
Arduino masih mengelola servo drive dan juga mengirimkan perintah AT ke ESP8266 menggunakan pustaka SoftwareSerial. Salah satu poin sulit - alih-alih pustaka standar SoftwareSerial dan Servo, saya harus beralih ke rekan-rekan mereka, karena yang asli bertentangan ketika digunakan secara bersamaan.
Tentu saja, Anda dapat mendengar celaan bahwa Arduino adalah elemen tambahan di sini, karena ESP8266 sendiri dapat mengatasi fungsi tersebut. Tapi itu terjadi secara historis bahwa selama pembuatan perangkat, saya awalnya berfokus pada Arduino sebagai penghubung utama perangkat terakhir, dan ESP8266 memainkan peran semacam sensor.
Program QT, ditulis untuk "kamera surya", telah mengalami penyempurnaan yang signifikan.

versi terakhir dari program

Dalam proses pemindaian area, untuk setiap titik akses yang ditemukan, array nilai sinyal dibuat, yang memungkinkan Anda untuk melihat bagaimana berbagai router WiFi "bersinar" di akhir pemindaian, dan bahkan mencoba memperkirakan perkiraan lokasi mereka. Semakin kuat sinyal pada titik tertentu, semakin cerah warna biru dari piksel yang sesuai.

Dan akhirnya, meletakkan perangkat di berbagai bagian rumah saya, saya mendapat gambar berikut. Untungnya, ada banyak jaringan wifi di rumah saya, dan dengan antena directional serupa Anda dapat menangkap bahkan yang sangat jauh.

Sepotong sofa dan karpet. Jika Anda memperhatikan, gambar berkualitas sangat tinggi dibandingkan yang lain diperoleh pada titik "SkyNet" - ini adalah router rumah saya. Dia paling dekat dengan tempat syuting, yang tampaknya memainkan peran penting dalam proses tersebut.

Chandelier lagi. Sinyal dari beberapa jaringan tidak tercermin dari langit-langit atau dari lampu gantung. Kemungkinan besar, berdasarkan tanda-tanda ini, Anda dapat mencoba menentukan lokasi fisik pemancar.

Bak mandi berisi air. Seperti semua orang tahu, gelombang radio di bawah air ditransmisikan dengan buruk.

Perlu dicatat bahwa foto dalam kisaran yang terlihat hanya kira-kira sesuai dengan area yang dipindai. Penting juga untuk memperhitungkan bahwa selama operasi antena entah bagaimana menggambarkan belahan bumi, dan ini juga mempengaruhi hasilnya. Resolusi, pada prinsipnya, hanya dibatasi oleh arah antena dan waktu yang dibutuhkan untuk melingkari seluruh area. Selain itu, memperoleh data untuk setiap piksel membutuhkan 4-5 detik. Saya ingin mendapatkan gambar yang kurang buram, tetapi ini membutuhkan antena dengan pola radiasi yang lebih sempit.

Kode sumber, termasuk sketsa untuk Arduino

Source: https://habr.com/ru/post/id392555/