Réseau de capteurs longue distance

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

Avec l'émergence de l'internet des objets,les réseaux des capteurs sont en plein essor mais sont actuellement fortement limités par l'autonomie énergétique des noeuds du réseau.

Objectif du projet

Conception d'une carte electronique afin de pouvoir réaliser les bases d'un réseau de capteurs basse consommation et longue portée.

Description du projet

Les réseaux de capteurs sont constitués de systèmes électroniques appelés noeuds capables de gérer l'acquisition des données de grandeur physique de leur environnement et permettent une transmission fiable de l'information qui est une grandeur numérique. Le but sera donc de réaliser une carte électronique à base d'un microprocesseur sur lequel sera connecté différents systèmes embarqués (comme les capteurs,..). La structure modulaire adoptée permettra de connecter à la carte d'autres extensions (par exemple un petit écran). Quelques contraintes sont à lever:

• La consommation d'énergie,optimisation en effectuant plusieurs tests :
  • tests de consommation (courant,tension),
  • tests de fonctionnement,
  • tests de portées, ...
• La miniaturisation de la carte (routage).

Les différents éléments de la carte électronique

Choix techniques : matériel et logiciel

Un descriptif fonctionnel des constituants de la carte :

• un micro-contrôleur de type ATMEGA328P : en charge de la lecture des mesures et du traitement des données,
• un module radio de type RF-LORA-868-SO : compatible avec l'Arduino avec une bande de fréquences large et une basse consommation,
• un programmateur ICSP compatible avec l'ATMEGA328P
• un régulateur à quatz
• quelques capteurs : de température, luminosité, ...
• un petit écran pour l'affichage (accessoire).

Feuille de route

Pour les pièces à assembler

Pour les pièces de puzzle il est possible de partir du fichier : [1].

• obtenir un premier prototype en carton avec la découpeuse laser ;
• modifier les pièces en ajoutant les encoches pour insérer les aimants commandés [2] ;
• trouver une méthode pour fixer durablement les aimants (colle, soudure, ...) ;
• réaliser la découpe définitive sur du MDF.

Pour les circuit imprimés

Récupérer le schéma d'un Arduino Uno CMS pour le logiciel de conception de circuit eagle : [3]

• en extraire les composants (menu exporter) ;
• déterminer les composants pour la partie alimentation ;
• déterminer les composants pour la partie micro-contrôleur ;
• créer le PCB pour la partie alimentation ;
• créer le PCB pour la partie micro-contrôleur en utilisant les lignes nécessaires.

Lire la documentation du module LORA RF-LORA-868-SO [4].

Carte capteur

Un extrait du rapport du projet "Création d’un système domotique sans fil" de 2014/2015 :

Pour communiquer avec les cartes filles, nous sommes partis sur un bus universel en 9 
signaux, comprenant alimentation, masse, port série, deux chips select, une entrée tout ou rien
et une entrée analogique.

Cet extrait définit les lignes à passer entre la pièce micro-contrôleur et la pièce capteur.

Avancement du Projet

Semaine 1

L'étude des caractéristiques du LORA(sensibilité, portée,..) et du micro-contrôleur.

Ce sont 2 composants majeurs que nous aurons à utiliser dans notre projet. Comme décrit dans le sujet, nous serons amenées à fabriquer des cartes indépendantes dont une comportant le LORA (carte de transmission RF) et une autre carte comportant le micro contrôleur (carte Arduino).

Semaine 2

Modélisation des composants sur les cartons.

Nous avons modélisé les différentes cartes sur des cartons en essayant de réfléchir sur les connexions entre les cartes notamment la disposition des différentes broches de chaque carte de sorte que les pistes de celles ci ne se croisent pas. (l'idée serait de faire une carte sous forme de puzzle(avec plusieurs pièces(cartes)).

Semaine 3

Carte test: Allumage d'une LED.

Nous avons réalisé une carte pour contrôler l'allumage d'une LED en utilisant quelques matériels notamment des piles,une résistance,des aimants,..Le but était de vérifier si les aimants(à cause des métaux qui les composent) pouvaient être soudés sur la plaque et si ces derniers étaient conducteurs. Même si nous avons eu du mal à fixer les aimants sur la plaque dû au fait qu'ils sont miniatures, le test a été concluant : les aimants néodymes sont conducteurs. Voici une photo de la carte

Semaine 4

Dessiner les schématiques de nos composants sur ALTIUM.