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Station météo connectée part.1

2018-07-18

Aujourd'hui je vais revenir sur un projet "terminé" l'année dernière mais qui ne me satisfait plus et que je veux améliorer. J’en profiterai pour le documenter sur ce blog au fur et à mesure de sa conception.

Première version

J'ai en effet réalisé une petite station météo à base d'un micro-contrôleur Arduino et de quelques capteurs achetés en Chine… Le résultat est, disons, moyen : les modules sont soudés sur une plaque de prototypage sans logique ni ergonomie, l’interface passe par un minuscule écran OLED (1,5 cm par 2,5 cm de côté et 124 par 32 pixels de résolution) et deux boutons. Je ne lui ai pas confectionné de boîtier mais avec sa forme bizarre et notamment la position de l’écran en bas de la carte, il n’aurai sans doute pas été très esthétique.

l'ancienne version de ce projet
La version antérieur du projet: c'est pas top (et c'est pas dû qu'à la qualité de l'image...).

Pour cette nouvelle version je compte faire un appareil plus propre, plus fonctionnel et vraiment fini. J’ai commencé par rédiger un cahier des charges histoire se savoir où je vais :

Caractéristiques Présent dans l’ancienne version
Essentielles
Récupérer les données météorologiques de base dans l’environnement extérieur: température, humidité, pression, luminosité OUI (même si j’avais finalement retiré le capteur de luminosité)
Récupérer la température et l’humidité intérieur (dans la pièce où se trouve l’affichage) NON
Connaître l’heure et la date OUI
Récupérer des données météos prévisionnelles et les afficher NON
Enregistrer les données récupérées pour éventuellement les exploiter/comparer plus tard NON
Afficher ces informations sur un écran OUI
Secondaires
Disposer d’une interface simple pour effectuer différents réglages PARTIELLEMENT (l’interface n’était pas adaptée)
Rendre le système transportable facilement pour effectuer des mesures ailleurs que chez moi NON
Évaluer le temps qu’il fait grâce aux données récoltées NON
Bonus (si j’ai le temps, l’envie, les moyens…)
Évaluer la qualité de l’air OUI mais avec des résultats PEU CONCLUANTS, soit les capteurs étaient de trop mauvaise qualité soit leur utilisation et notamment leur étalonnage était mal réalisé
Mesurer la vitesse du vent NON
Alimentation solaire NON (mais je dispose déjà d’une partie du matériel : les panneaux solaires)

Comme on peut le voir, il y a du travail mais en commençant par le plus important et en progressant de manière réfléchie et planifiée je devrais arriver au bout ! Pour commencer il faut sélectionner les solutions techniques pour répondre à ce cahier des charges et je vais commencer par sélectionner dans mon stock personnel.

Les cerveaux

Parmi les nouveaux joujoux dans le monde des objets connectés et du DIY que j’ai découvert récemment se trouve le magnifique ESP 32. Ce micro-contrôleur a tout pour plaire : facile à programmer (un compilateur facilement installable sur l’interface de programmation Arduino accompagné des bibliothèques essentielles est disponible sur GitHub juste ici), équipé de modules Wi-Fi et Bluetooth ainsi que d’une antenne et vendu à des prix dérisoires un peu partout sur internet.

Avec l’ESP 32 j’ai la base principale de ma station mais pour les quelques raisons que j’expose ci-après je vais séparer la tache de contrôle en deux parties : l’une gérée par l’ESP 32 l’autre par un Arduino Nano. Grâce à ça ma station sera amovible, la partie interface et mesure de l’environnement intérieur pourra rester dans la maison devant une fenêtre, la partie mesure de l’environnement extérieur pourra se trouver sur le rebord de la fenêtre dehors et être transportée au besoin. On répond ainsi au critère de transportabilité et on a un moyen facile de séparer les deux zones de mesures.

Deux principes s’opposent pour l’interface entre les deux micro-contrôleurs, un câble serait une solution facile mais l’interface sans-fil permet d’améliorer la mobilité de l’appareil et d’avoir moins de contrainte quand à trouver l’emplacement optimal pour le module extérieur. De plus je dispose d’un module HC-06 permettant de disposer d’une transmission Bluetooth sur l’Arduino. Enfin, dans le cas hypothétique où j’essai d’alimenter via des panneaux solaires mon système, on peut toujours imaginer une alimentation sur secteur pour la partie intérieur et ainsi libérer de cette charge l’alimentation solaire qui de plus permettra d’effectuer des mesures n’importe où dans la nature.

Bref nous avons là les cerveaux de mon projet.

ESP32 et Arduino Nano côte à côte
Les cerveaux de mon projet: à gauche l'ESP32 et à droite l'Arduino Nano.

Les capteurs

Intéressons nous maintenant à ceux qui vont permettre de rendre ce projet fonctionnel et de faire son job, c’est à dire relever des données de son environnement.

Question température et pression je vais reprendre le capteur de la précédente version, le BME280. Ce capteur développé par Bosch et dont les copies sont trouvables dans toute bonne boutique Chinoise d’électronique qui se respecte permet via un bus I2C de recevoir la température et la pression ambiante sur un microcontrôleur.

Le capteur BME280
Le capteur BME280, cette minuscule puce permet de mesurer la température et la pression ambiante.

L’humidité et la luminosité peuvent toutes deux être obtenues facilement via des capteurs analogiques, en mesurant la tension à leurs bornes ont déduis facilement les données voulues. La même chose existe pour la température. Je reviendrai dans le détail sur l’implémentation de ces capteurs dans un autre billet.

L’affichage, l’interface et l’heure

La version précédente de mon système utilisait un minuscule écran OLED pour afficher ses données, non seulement c’était difficile à lire mais de toute façon trop petit pour le nombre d’informations que je souhaite présenter. Après avoir fait un tour sur internet je pense choisir un écran e-paper avec un affichage à encre numérique mat et basse consommation.

Il aurait été intéressant d’utiliser un écran tactile pour disposer d’une interface moderne et ergonomique mais le prix de ceux-ci est relativement élevé par rapport à l’intérêt qu’ils peuvent présenter et je me contenterai sans doute de boutons poussoirs comme précédemment.

Enfin l’heure et la date sont facilement obtenus via une petite horloge à pile qui conservera ceux-ci même hors tension. L’ancienne version de ma station en disposait déjà.

En résumé

Le schéma de cette future station connectée est déjà dégrossi et la prochaine étape consiste à trouver, acquérir et tester les composants qui seront nécessaire à sa réalisation. J’ai déjà commencé avec ceux dont je dispose et je vous partage tout ça dans un future article !

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