Dans le cadre de la Situation d’Apprentissage et d’Évaluation (SAE) proposé en troisième année de BUT GEII spécialité Électronique et Systèmes Embarqués, j’ai, en coopération avec mon binôme, réalisé un système de monitoring de température d’aquarium pour animaleries.
À la demande d’un client fictif, nous avions comme objectif de concevoir ce système dans une démarche projet complète. Après l’élaboration d’un cahier des charges en collaboration avec notre client, nous avons pu effectuer une analyse fonctionnelle du système.
Mesure et transmission des données : boitier « Guppy »
Présent dans chaque aquarium, ce boitier doit assurer la mesure de la température de l’eau et la transmission de données LoRaWAN avec une autonomie de plusieurs années, le tout en restant économique.
Pour remplir ces critères, nous avons conçu notre carte autour d’un module Seeed LoRa E5 embarquant un microcontrôleur STM32 et les éléments nécessaires à la transmission LoRa.
Après une première phase de prototypage sur carte de développement, j’ai réalisé un premier PCB (schéma et routage) avec Altium Designer :
AQ1A – « Guppy »
- Contour de la carte permettant son placement dans un boitier étanche.
- Alimentation via deux piles CR2 en série.
- Connecteurs externes pour brancher la sonde de température.
Nous avons ensuite entamé une seconde phase de prototypage :
- Création du logiciel embarqué AqOS en C++
- Envoi périodique de la température et l’autonomie restante par LoRaWAN
- Développement d’une librairie de contrôle pour un module mémoire EEPROM
- Mise en place d’un mode très basse consommation
- Étude de dysfonctionnements
- Consommation d’énergie excessive due à une solution d’alimentation inadaptée
- Problèmes de soudure
Celle-ci a donné lieu à la création d’un second PCB :
AQ1B – « Guppy »
- Solution d’alimentation repensée, basée sur un circuit « boost » et deux piles AAA.
- Réalisation d’une antenne MIFA avec CST
- Choix de composants économiques
Réception, formatage et affichage des données
Les données émises par les boitiers « Guppy » sont ensuite récupérées par The Things Stack, un serveur LoraWAN, via une passerelle LoRa et transmises à Node Red, une application assurant le formatage et l’affichage de l’interface utilisateur.
Nous avons choisi de faire tourner l’intégralité du système sur un réseau local décrit ci-dessous.
Pour limiter les coûts liés au serveur, nous avons acheté un ordinateur HP possédant les ressources nécessaires et étant très efficace énergétiquement.
