Bonjour à tous !
Les questions concernant la programmation se trouvent à la fin et ne nécessitent pas forcément de tout lire
Je travaille actuellement sur une station météo Arduino dont le but final est d’être intégrée à un système de domotique que je souhaite développer (pour mon futur chez-moi :D). Une discussion autour de l’architecture générale est également en cours sur ce post pour ceux que ça intéresse.
Pour faire court, plusieurs modules arduino sont connectés sur un réseau local via des cables Ethernet. Un PC fera office de "cerveau" domotique et collectera les infos des modules et leur enverra des ordres.
La station météo est le premier de ces modules que je développe. Voici les points clés de ce module :
Matériel :
- Carte arduino UNO
- Shield Ethernet
- Carte SD 2Go (dans le shield)
- girouette fait maison
- anemomètre fait maison
- capteur de pluie du genre Lmk:47
- un capteur de luminosité ADA1384
- un capteur pression/température/humidité ADA2652
Petites précisions sur l’anémomètre et la girouette :
Ces éléments seront imprimés en 3D. Leur fonctionnement se base sur des aimants et des capteurs à effet hall.
Pour l’anémomètre, rien de bien sorcier, on a un capteur sur le stator, un nombre connu d’aimant sur le rotor et on compte le nombre de tours en un temps donné. On convertit ensuite les RPM en vitesse de vent.
![](https://i.imgur.com/ULGiAY5.png?1)
Pour la girouette c’est un peu plus compliqué. On a 4 capteurs disposés à 90°. un secteur aimanté est positionné sur le rotor. Selon les capteurs actifs, on sait d’où vient le vent avec une précision de +/- 22,5° (comme un codeur 8 positions).
![](https://i.imgur.com/dO2MBcz.png?1)
Je pense que ces précisions sont utiles si vous vous plongez dans le code pour essayer de comprendre le cheminement de ma pensée tordue
Le fonctionnement attendu
Cette station météo devra… relever la météo !!!
Plus précisément, chaque capteur est relevé selon un intervalle qui peut être défini de manière spécifique (dans mon code, toutes les 10s pour la pluie et le vent, toutes les 5 min pour les autres).
Le tout est inséré dans une trame sous la forme : valeur_capteur1=valeur_relevée1&valeur_capteur2=valeurrelevée2& etc…
on essaie ensuite d’envoyer la trame via la liaison ethernet. Si on y arrive pas, on écrit la trame dans un fichier texte qui se trouve sur la carte SD (pour ne pas perdre de données).
Comme la boucle tourne plus vite que le délai de mesure minimum, on profite de ces cycles sans mesures pour envoyer des trames stockées sur la SD (en commençant pas la plus récente).
Simple !
Le code
Et voila le code dans son état actuel ! Il n’est pas encore terminé mais déjà pas mal de boulot dessus. (le code ne compile pas, c’est tout à fait normal, certaines infos sont manquantes et marquées "XXX")
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//Liste des pins const char pluviometre = X; const char anemometre = 2; const char ILS1 = X; const char ILS2 = X; const char ILS3 = X; const char ILS4 = X; const char luxmetre = X; // la communication byte mac[]={ 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; IPAddress ip(XXX,XXX,X,XXX); EthernetClient client; char serveur[] = "XXXXXXXXXX"; unsigned int port = XX; // les intervals de mesures const unsigned long rainInterval = 10000; // temps entre 2 mesure de pluie const unsigned long windInterval = 10000; // temps entre 2 mesures de vent const unsigned long lightInterval = 300000; // temps entre 2 mesures de luminosite const unsigned long pressureInterval = 300000; // temps entre 2 mesures de pression atm const unsigned long hygroInterval = 300000; // temps entre 2 mesures d'hygrometrie const unsigned long tempInterval = 300000; // temps entre 2 mesures de temperature // les dernieres mesures unsigned long lastRainUpdate = 0; //derniere mesure de pluie unsigned long lastWindUpdate = 0; // derniere mesure de vent unsigned long lastLightUpdate = 0; // derniere mesure de luminosité unsigned long lastPressureUpdate =0; // derniere mesure de pression atm unsigned long lastHygroUpdate = 0; // derniere mesure d'hygrometrie unsigned long lastTempUpdate = 0; // derniere mesure de temperature //body de la trame ethernet String trame = (""); // structure du datalog unsigned long ligneActive = 0; unsigned char longueurTrame = 66; // variable gestion du temps unsigned long time = 0; // variable millis //variables anemometre volatile unsigned char rpmCount = 0; // compte le nombre de passage d'aimant devant le capteur void setup() { // parametrage des I/O pinMode(pluviometre, INPUT); pinMode(anemometre, INPUT); pinMode(ILS1, INPUT); pinMode(ILS2, INPUT); pinMode(ILS3, INPUT); pinMode(ILS4, INPUT); pinMode(luxmetre, INPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(anemometre), RPMCounter, RISING); // met en place l'interruption RPMCounter sur un front montant de l'entrée anemometre //demarage de la voie série pour debuguer Serial.begin(9600); // démarage du capteur ADA2652 if (!bme.begin()); { Serial.println("capteur ADA2652 non trouve"); while (1); } Serial.println("capteur ADA2652 trouve"); // demarage de la SD Serial.println("Demarage de la SD"); if(!SD.begin(4)) { Serial.println("probleme de connexion SD"); while(1); return; } Serial.println("SD initialisee, reprise du fil de lecture"); // determination de la ligne active File datalog = SD.open("datalog.txt", FILE_READ); while (datalog.peek() == '0') { ligneActive ++; datalog.seek(longueurTrame * ligneActive); } datalog.close(); // demarrage du shield ethernet Serial.println("Parametrage ip fixe"); Ethernet.begin(mac,ip); Serial.println("Initialisation"); delay(1000); Serial.println("Pret"); } void loop() { //routine de mesure : on ne lance la mesure que si l'interval défini est dépassé time = millis(); if ((time - lastRainUpdate) >= rainInterval) { trame = ("p="); trame = trame + relevePluie(pluviometre); trame = trame + ("&"); lastRainUpdate = time; } if ((time - lastWindUpdate) >= windInterval) { trame = trame + ("v="); trame = trame + releveVitesseVent(); trame = trame + ("&d="); trame = trame + releveDirVent(ILS1, ILS2, ILS3, ILS4); trame = trame + ("&"); lastWindUpdate = time; } if ((time - lastLightUpdate) >= lightInterval) { trame = trame + ("l="); trame = trame + releveLumiere(); trame = trame + ("&"); lastLightUpdate = time; } if ((time - lastPressureUpdate) >= pressureInterval) { trame = trame + ("b="); trame = trame + relevePression(); trame = trame + ("&"); lastPressureUpdate = time; } if ((time-lastHygroUpdate) >= hygroInterval) { trame = trame + ("h="); trame = trame + releveHygro(); trame = trame + ("&"); lastHygroUpdate = time; } if ((time-lastTempUpdate) >= tempInterval) { trame = trame + ("t="); trame = trame + releveTemp(); trame = trame + ("&"); lastTempUpdate = time; } Serial.println("tentative de connexion Ethernet"); // si on arrive a se connecter, on tente d'envoyer une trame if(client.connect(serveur,port)) { // Si la trame de la boucle est vide, on récupère la dernière trame stockée if (trame =="") { Serial.println("trame vide, récupération à partir du datalog"); trame = FromFile(ligneActive, longueurTrame, trame); } if(trame != "") { Serial.println("Evoi trame"); SendEthernet(trame); } else { Serial.println("Pas de trame a envoyer"); } } // Si la connection echoue, on ecrit la trame dans le fichier else { Serial.println("Echec de la connection ethernet, ecriture dans le datalog"); ligneActive = WriteInDatalog(ligneActive, longueurTrame, trame); } //reset de la trame trame=""; } void RPMCounter() // incremente le compteur de rpm à chaque interruption { rpmCount ++; } bool relevePluie(const char pluviometre) { bool pluie = false; if (digitalRead(pluviometre) == LOW) { pluie = true; } return pluie; } unsigned char releveVitesseVent() { unsigned int RPM = 0; unsigned char vitesseVent = 0; //calcul de la vitesse de rotation RPM = rpmCount / (time - lastWindUpdate); //vitesse de rotation en tr/ms vitesseVent = fct(RPM); return vitesseVent; } // relevé de la direction du vent // ILS 1,2,3,4 dans le sens horaire, ILS1 vers le nord String releveDirVent(const char ILS1, const char ILS2, const char ILS3, const char ILS4) { String dir; if (digitalRead(ILS1) == HIGH && digitalRead(ILS2) == LOW && digitalRead(ILS3) == LOW && digitalRead(ILS4) == LOW) { dir = "NN"; } else if (digitalRead(ILS1) == LOW && digitalRead(ILS2) == HIGH && digitalRead(ILS3) == LOW && digitalRead(ILS4) == LOW) { dir = "OO"; } else if (digitalRead(ILS1) == LOW && digitalRead(ILS2) == LOW && digitalRead(ILS3) == HIGH && digitalRead(ILS4) == LOW) { dir = "SS"; } else if (digitalRead(ILS1) == LOW && digitalRead(ILS2) == LOW && digitalRead(ILS3) == LOW && digitalRead(ILS4) == HIGH) { dir = "EE"; } else if (digitalRead(ILS1) == HIGH && digitalRead(ILS2) == HIGH && digitalRead(ILS3) == LOW && digitalRead(ILS4) == LOW) { dir = "NO"; } else if (digitalRead(ILS1) == LOW && digitalRead(ILS2) == HIGH && digitalRead(ILS3) == HIGH && digitalRead(ILS4) == LOW) { dir = "SO"; } else if (digitalRead(ILS1) == LOW && digitalRead(ILS2) == LOW && digitalRead(ILS3) == HIGH && digitalRead(ILS4) == HIGH) { dir = "SE"; } else if (digitalRead(ILS1) == HIGH && digitalRead(ILS2) == LOW && digitalRead(ILS3) == LOW && digitalRead(ILS4) == HIGH) { dir = "NE"; } else { dir = "NA"; } return dir; } unsigned int releveLumiere () // avec un capteur ADA1384 { int lux = 0; lux = map(analogRead(luxmetre),0,1023,3,55000); return lux; } float relevePression () { float pression = 0; pression = bme.readPressure()/100; return pression; } unsigned char releveHygro () { float hygrometrie = 0; hygrometrie = bme.readHumidity(); return hygrometrie; } char releveTemp () { char temperature = 0; temperature = bme.readTemperature(); return temperature; } String FromFile(unsigned long ligneActive, unsigned char longueurTrame, String trame) { Serial.println("ouverture du datalog"); File datalog = SD.open("datalog.txt",FILE_WRITE); if (!datalog) { Serial.println("Impossible d'ouvrir le fichier datalog"); while(1); } datalog.seek(ligneActive * longueurTrame); if(datalog.peek() == "0") { datalog.print("1"); while(datalog.peek() != 'x' && datalog.peek() != '\n') { trame = trame + datalog.read(); } } return (trame); } void SendEthernet(String trame) { client.println("POST / HTTP/1.1"); client.println("Host: XXXXXXXXXXX"); client.println("Connection: Close"); client.println("Content-type: application/x-www-form-urlencoded"); client.print("Content-Length: "); client.println(); client.println(); client.print(trame); } unsigned long WriteInDatalog(unsigned long ligneActive, unsigned char longueurTrame, String trame) { //ajoute 0 comme indicateur pour le read : 0 non envoyé, 1 envoyé trame = "0" + trame; // complete la trame pour qu'elle est le nombre de caractere standard et l'indicateur d'envoi while (trame.length()!= longueurTrame) { trame = trame + "x"; } Serial.println("ouverture du datalog"); File datalog = SD.open("datalog.txt",FILE_WRITE); if (!datalog) { Serial.println("Impossible d'ouvrir le fichier datalog"); while(1); } datalog.seek(longueurTrame * ligneActive); datalog.println(trame); datalog.close(); ligneActive ++; return (ligneActive); } |
Ce qu’il reste à faire :
- Intégrer un horodatage de chaque mesure
- Configurer les pins E/S et la liaison Ethernet
- Fabriquer et étalonner l’anémomètre pour écrire la fonction qui calcule la vitesse du vent (actuellement marquée fct(RPM))
- Tester
I need you !
Tout ce post pour finalement en arriver là !
C’est mon premier projet arduino (et codage en général, mis a part quelques délires en VBA sur Excel ) donc si vous voyez des choses horribles dans mon code, n’hésitez pas à m’en faire part pour que je puisse m’améliorer !
Je cherche également comment réaliser la fonction d’horodatage. Je souhaite récupérer l’heure du PC qui fera le cerveau du système via ethernet pour initialiser le temps et ensuite utiliser l’horloge interne de l’arduino pour mettre à jour cette date. Cette action se répèterais régulièrement pour compenser le décalage provoqué par l’imprécision naturelle de la fonction millis (j’ai lu quelque part une personne qui perdait 5s par jour, ce n’est pas énorme mais ce décalage existe) et l’utilisation d’une interruption (qui stoppe la fonction millis le temps de l’exécution).
J’ai vu qu’un protocole spécifique existait : le NTP. En recherchant quelques exemple pour arduino, j’ai pu voir que l’heure était récupérée sur un serveur dédié sur internet. Or mon réseau sera (au moins dans un premier temps) uniquement local. En lisant rapidement la page wikipedia du protocole NTP, j’ai pu voir qu’il existait une synchronisation horizontale entre machines d’un même réseau. Serait-il possible d’utiliser ce système pour régler mon problème ?
Si vous êtes arrivés jusque là bravo ! Et merci d’avance pour votre participation
Edit 1 : petite mise à jour du code pour gérer la situation où il n’y aurais rien à envoyer du tout (pas de mesures effectuées et pas de trame non envoyées dans le datalog)