P13 Plateforme expérimentation IOT
Présentation du projet
Contexte
Suite à la rénovation de la bibliothèque universitaire du campus de Lille 1 , il serait intéressant d'implanter de nouvelles technologies.
Ce bâtiment sera connectés et disposera de 800 places. En plus de la bibliothèque il y aura des espace de travail ainsi que des amphithéâtres.
Ce projet se consacrera à mettre en place un nœud de capteur. Les informations collecté par les capteurs permettront aux étudiants de connaître les places disponibles, par exemple.
Pour les chercheurs du campus ils auront une possibilité d'effectuer des tests sur ce réseau.
Cahier des charges initial
Objectif : Développer une plateforme simple permettant à des non experts d'expérimenter avec l'Internet des Objets
L'IOT (Internet of Things) est un sujet très vogue. Il est basé sur l'utilisation de nombreux objets hétérogènes (en allant de petits capteurs jusque des smartphone par exemple) reliés ensemble par liaison radio en général. Le développement d'applications sur IOT nécessite des connaissances importantes en électronique et en informatique.
Ce projet propose de développer un noeud de ce réseau de capteur pouvant être utilisé simplement par un ingénieur non spécialiste. Pour cela, il faut concevoir un noeud de capteur reconfigurable à distance et une suite logicielle permettant la programmation, la gestion et l'affichage des données.
Le noeud envisagé pourra comporter une Raspberry Pi gérant un "capteur". Celui-ci sera composé d'une carte microcontrôleur STM32F4 et d'un module radio. La gestion se fera au travers du port Ethernet de la Raspberry Pi.
Redéfinition du cahier des charges
Au cours de la réunion du 29 septembre le cahier des charges a été affiner.
Plusieurs points ont été évoqué :
- Structure d'un nœud de capteur
Un nœud de capteur sera composé d'une carte mère, de 8 cartes filles . Sur chacune des filles il y aura deux capteur implanté dessus. Ci-dessous un nœud de capteur :
- Fonctionnement d'un nœud
Chaque capteur communique en liaisons radios entre eux.
Par sécurité, il a été décidé que les cartes filles puissent communiquer avec la carte mère.
La communication s’effectuera par liaison série et / ou usb
- Information
Les informations que l'on souhaite récupérées sont les suivantes :
- Matériel
Afin de pouvoir réaliser ce projet il m'a été mis à disposition :
- des cartes électroniques à tester
- une structure à valider
Planification des tâches
Afin de planifier le projet j'ai identifié les tâches à réaliser. Pour cela j'ai utilisé la structure WBS
Planning prévisionnel :
Liste des tâches :
- Tâches 1 : Création d'une carte Mère
- Tâches 2 : Création d'une carte fille
- Tâches 3 : Mise en place de la communication USB entre la mère et la fille
- Tâches 4 : Mise en place de la communication série entre la mère et la fille
- Tâches 5 : Création d'une carte petite fille
- Tâches 6 : Choix des capteurs
- Tâches 7 : Mise en place de la communication radio entre les cartes des petites filles
- Tâches 8 : Création du nœud
Étape du projet
Carte Mère
Objectif
- Valider le fonctionnement de la carte mère
- Être capable de reconfigurer des microcontrôleur
- Être capable de remonter les informations par la liaison série et par l’USB
Étude
L'étude se traduit par plusieurs point :
- Recherche des documentations sur les différents composants électroniques
- Analyse de la structure existante
La structure se compose de microcontrôleur, d'un ordinateur embarqué et d'un hub usb
- Technologie Atmel
Localisation des fonctions sur le microcontrôleur
- Technologie Micro-USB
Test
Carte microcontrôleur :
Test de programmation à l'aide du PDI
Objectif : Faire clignoter une led
Montage:
Bornier PDI :
Remarque : Lorsque qu'on programme un atméga avec le pdi il est nécessaire de l'alimenter par une source externe
Relever de la trame de données (PDI DATA)
Fréquence de la trame : 2.7174 Hz
Dépassement de 20%
Relever de l'horloge (PDI CLK)
Code C :
int main (void)
{
int i;
PORTB_DIR= 1;
while(1)
{
PORTB_OUT=0;
for(i=0;i<=10000;i++);
PORTB_OUT= 1;
for(i=0;i<=10000;i++);
}
}
Résultat sur la broche PB0 du microcontrôleur :
Problème rencontrés :
- Certaines broches du port B sont à 0V et d'autres sont à 1.20 V.
-Test de la liaison série
-Test des convertisseurs Analogique Numérique
-Test de l'ensemble des fonctions
Carte usb:
Étude des composants présent sur la carte
Tests du bloc alimentation
Ce test est simple . Il s'agit de vérifier la présence du 3.3V. Ce test n'a pas abouti suite à un problèmes matériels.
La solution provisoire est de l'alimentée avec une alimentation continu
Problème rencontrés :
- Le régulateur 3.3 V ne fonctionne pas.
Échange
Carte fille
Objectif
-Être capable de remonter les informations à la mère
-Être capable de programmer ces enfants
Échange
Carte petite fille
Objectif
-Créer un carte permettant de montrer les capacités du nœud
Étude
Réalisation
Test
Échange
Démonstrateur
Objectif
- Choisir un panel de capteur
- Assembler tout les cartes ensembles
Étude
- Température
Un capteur de température doit avoir une large plage de mesure. La température dans des bâtiments excédant pas 50 C pour le maximum et - 10 C pour le minimum. La plage du capteur retenu est : -10 C 60 C
C'est un capteur analogique donc il faudra utiliser le convertisseur analogique numérique. Les valeurs qui seront à configurés sont :
* Quantum
* Plage de mesure
* Registre
Capteur envisagé :
Fournisseur : Conrard
Référence :Capteur de température numérique TSIC506 boîtier TO 92 B & B Thermotechnik TSIC506-TO92
Plage de mesure :-10 C - 60C
Tension d'alimentation :3-5.5V
Précision : +/- 0.1 C
Consommation : 30 - 60 µA
- Volume sonore
Afin de pouvoir mesurer le volume sonore on doit utiliser un micro qui va nous fournir une tension analogique .
C'est un capteur analogique donc il faudra utiliser le convertisseur analogique numérique. Les valeurs qui seront à configurés sont :
* Quantum
* Registre
Capteur envisagé :
Fournisseur : Zartronic.fr
Référence :Capteur Sonore Analogique
Tension d'alimentation :5V
- Luminosité
Afin de pouvoir mesurer la luminosité ambiante on peut utiliser un photo-transistor . Ce dernier nous fera varier une résistance. On ne peut pas utiliser cette résistance comme mesure directement donc on va effectuer un traitement électronique à la suite du capteur. Ce traitement nous permettra d'obtenir une tension qui variera dans le temps.
Cette tension sera appliqué sur un convertisseur analogique numérique
Les valeurs qui seront à configurés sont :
* Quantum
* Registre
Capteur envisagé :
Fournisseur : Conrard
Référence :Photo-résistance FW200
- Qualité de l'air
- Mesure de l'humidité
- Mesure du monoxyde de carbone
-Place disponible
Échange
==Bilan==
