22 juillet 2024

Une station météo autonome et connectée V1.0

Genèse du projet

L’idée était de d’avoir un support de cours pour les élèves de 3ᵉ suffisamment étoffé pour pouvoir travailler avec 6 équipes sur des sujets différents :

  1. Le boitier et de la station.
  2. La fixation et la protection de capteurs de température, d’humidité et de luminosité.
  3. L’alimentation en énergie de la station météo.
  4. La liaison réseau et l’enregistrement d’informations sur internet.
  5. Définir et programmer les capteurs, vérifier que le projet respectait une enveloppe budgétaire.
  6. Définir l’emplacement pour implanter la station météo et proposer une solution modulaire pour attacher les différents composants au mat.

Les choix de matériel

Carte Arduino Uno
Shield Grove
Shield solaire
Plusieurs Cellules solaires SOL3W
5,5 V/540 mA – 160 x 138 mm
Accu LiPo 3,7 Vcc 4000 mAh
Capteur de température et d’humidité
Capteur luminosité
Capteur pression atmosphérique
Module Wi-Fi

Impression 3D du boitier de la station météo

Boitier de la station
Arduino + Batterie + composants
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Coupelle
Protection des capteurs de température et de luminosité
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Couvercle
Fermeture du boitier, support de LED et trous de fixation.
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Support de capteur de température/humidité
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Exemple de programme de pilotage

De la station météo réalisé avec mBlock et les plugins vdr_grove_wifi_v2 et vdr_grove_météo

Bilan de ce premier prototype

  • Les élèves sont arrivés à concevoir les différents modules sans trop d’aide.
  • La station météo fonctionne ! : Les données météo sont correctement mesurées et transmises à la plateforme ThingsPeak.
  • L’énergie produite par les 2 petits panneaux solaires est insuffisante pour assurer une remontée régulière d’information. Sans aucun autre apport d’énergie, on arrive à un enregistrement tous les 2 ou 3 jours (l’objectif était toutes les heures).
  • Le boitier est parfaitement étanche. Il est par contre nécessaire de le démonter pour modifier le programme ou recharger les batteries. C’est assez pénible.

A faire sur la version 2.0

La borne WIFI consomme jusqu’à 140 mA à l’émission, l’Arduino 40mA et 20mA en veille. (Source : carnetdumake.net)
Pour consommer beaucoup moins, on peut :

  • Remplacer le moule Wifi par un module Lora basse consommation (seulement 28mA en émission) sur la station météo
  • Utiliser un deuxième Arduino équipé d’un module Lora et d’un port RJ45 pour relayer les données sur internet.
  • Changer de carte Arduino : certaines cartes clones utilisent 17mA et 7mA en veille. (Source : carnetdumake.net)
  • Augmenter la surface de panneaux solaires (passer de 2 à 4)

Autres améliorations à réaliser :

  • Réaliser un boitier plus accessible, avec des câbles à demeure
  • Ajouter un pluviomètre, un anémomètre et une girouette.

Je referai un article bilan de toutes ces modifications qui seront réalisées par mes élèves de 3ᵉ l’an prochain.