petit montage a base d’ ARDUINO pour faire une station météo avec 3 fonctions basiques: température , pression et hygrométrie et une fonction d’enregistrement des données sur carte SD.
MATERIEL:
- un Arduino Uno
- un SD RTC shield (DeekRobot ou Adafruit)
- une carte SD
- un module DHT 22
- un module BMP280
- alimentation par pile 9V et cordon jack
SD RTC SHIELD:
sa fonction est de proposer sur un shield les fonctions lecture/écriture sur carte SD ainsi qu’une horloge temps réelle a pile de sauvegarde. cette carte a été abordée de façon plus détaillée ici .
le module DHT 22
c’est le même type de module que le DHT11 utilisé en exemple dans la rubrique ARDUINO SD RTC shiel mais avec des caractéristiques plus performantes ( plage de température et précision). comme le DHT 11 , il délivre la température et l’hygrométrie
le module BMP280
le module BMP280 délivre lui 2 informations ; une température et une pression
CABLAGE
broche out du DHT22 sur la broche 2 de l’arduino et Vcc et GND sur 5V et GND arduino
pour le BMP280, nous allons l’utiliser en mode I2C . il faut donc brancher GND et Vcc sur GND et 5V arduino et SCL et SDA du BMP280 sur les broche SCL et SDA de l’arduino uno . l’arduino UNO possede 2 paires de broches I2C ( SCL + SDA)=> voir le pinout ICI
le SD RTC shield doit etre « pluggué » sur l’arduino UNO puis les 2 composants (DHT22 et BMP280) ainsi que la pile reliés a l’UNO ( le SD shield n’est pas représenté sur le schéma fritzing ci dessus) : pour le DHT22 et le BMP280 , utiliser une petite platine proto .
NOTA: attention, une pile type 9V ne permet un fonctionnement que de quelques heures. pour une station météo d’observatoire , il faudra soit une alim secteur soit une alim batterie sur panneau solaire.
PROGRAMME ARDUINO
le programme est un « melting-pot » de plusieurs programmes d’exemples joints avec les différentes librairies utilisées.
très synthétiquement, on charge les différentes librairies nécessaires ( wire.h pour l’I2C, SPI.h pour le lecteur SD, SD.h pour l’utilisation de la carte SD, RTClib.h pour l’horloge temps réel, Adafruit_BMP.h pour le BMP280, DHT.H pour le DHT22), puis on defini quelques constante et brochage . le programme void setup lance les differentes fonctions et parametres liées aux librairies, la boucle « void loop » lit les données des capteurs et les stocke dans des variables ainsi que année, mois, jour et heures/minutes/secondes de l’horloge RTC.
pour la temperature , on recuperer les 2 temperatures t1 et t2 des 2 capteurs et on calcule la moyenne des 2 => ligne » tm = (t1+t2)/2«
une serie de parametres « filename[x] permet de definir chaque caractère du nom de fichier d’enregistrement des données => un fichier par jour de l’année suivant la syntaxe : année mois jour. puis le fichier est ouvert , les données enregistrées dedans sous forme string CSV et le fichier est refermé , le programme attends 60 secondes puis recommence => un enregistrement de données toutes les minutes.
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <RTClib.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
#include "DHT.h"
const int chipSelect = 10;
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
RTC_DS1307 RTC;
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C
char filename [] = "00000000.CSV";
void setup() {
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
RTC.begin();
// ligne suivante pour initialiser l'heure du RTC/PC la premiere fois
// decocher les // , telecharger , puis remettre les //
// RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
dht.begin();
bmp.begin();
/* config par defaut suivant datasheet */
bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,
Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,
Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,
Adafruit_BMP280::FILTER_X16,
Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500);
SD.begin(chipSelect);
}
void loop() {
float h = dht.readHumidity();
float t1 = dht.readTemperature();
float t2 = bmp.readTemperature();
float p = bmp.readPressure();
float tm = (t1+t2)/2 ;
DateTime now = RTC.now();
uint16_t year1 = now.year();
uint16_t month1 = now.month();
uint16_t day1 = now.day();
uint16_t hour1 = now.hour();
uint16_t minute1 = now.minute();
uint16_t second1 = now.second();
filename[0] = (year1/1000)%10 + '0';
filename[1] = (year1/100)%10 + '0';
filename[2] = (year1/10)%10 + '0';
filename[3] = (year1)%10 + '0';
filename[4] = month1/10 + '0';
filename[5] = (month1)%10 + '0';
filename[6] = day1/10 + '0';
filename[7] = (day1)%10 + '0';
filename[8] = '.';
filename[9] = 'c';
filename[10] ='s';
filename[11] ='v';
File dataFile = SD.open(filename, FILE_WRITE);
String dataReg = String(year1) + "/" + String( month1) + "/" + String(day1) +";" + String(hour1) + ":"+ String(minute1) + ":" + String(second1) + ";" + String(tm) + ";" + String(h) + ";" + String(p) + ";" ;
dataFile.println(dataReg);
dataFile.close();
delay(60000);
}
voici un exemple de données enregistrées:
fichier CSV ouvert avec wordpad: date ; heure ; température ; humidité ; pression (en pascals)
le même fichier CSV ouvert avec LibreOffice ou Excel , l’enregistrement avec des « ; » séparant les paquets de données permet de récupérer chaque paquet dans une colonne différente sur le tableur.
AMELIORATION
nous allons améliorer la station météo en ajoutant un écran LCD I2C 4 lignes de 20 caractères pour y afficher , date et heure sur la première ligne, température sur la deuxième ligne , humidité et pression sur la troisième ligne. la quatrième ligne est en réserve pour la vitesse et la direction du vent .
le schéma de câblage avec l’écran I2C devient:
le programme deviens (évolutions en bleu):
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <SD.h>
#include <RTClib.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
#include "DHT.h"
const int chipSelect = 10;
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
RTC_DS1307 RTC;
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
char filename [] = "00000000.CSV";
void setup() {
Serial.begin(9600);
lcd.init();
lcd.backlight();
Wire.begin();
RTC.begin();
// ligne suivante pour initialiser l'heure du RTC/PC la premiere fois
// decocher les // , telecharger , puis remettre les //
// RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
dht.begin();
bmp.begin();
/* config par defaut suivant datasheet */
bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,
Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,
Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,
Adafruit_BMP280::FILTER_X16,
Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500);
SD.begin(chipSelect);
}
void loop() {
float h = dht.readHumidity();
float t1 = dht.readTemperature();
float t2 = bmp.readTemperature();
float p = bmp.readPressure();
float tm = (t1+t2)/2;
DateTime now = RTC.now();
uint16_t year1 = now.year();
uint16_t month1 = now.month();
uint16_t day1 = now.day();
uint16_t hour1 = now.hour();
uint16_t minute1 = now.minute();
uint16_t second1 = now.second();
filename[0] = (year1/1000)%10 + '0';
filename[1] = (year1/100)%10 + '0';
filename[2] = (year1/10)%10 + '0';
filename[3] = (year1)%10 + '0';
filename[4] = month1/10 + '0';
filename[5] = (month1)%10 + '0';
filename[6] = day1/10 + '0';
filename[7] = (day1)%10 + '0';
filename[8] = '.';
filename[9] = 'c';
filename[10] ='s';
filename[11] ='v';
String date = String(day1) + "/" + String(month1) + "/" + String(year1);
String time = String(hour1) + ":" + String(minute1) + ":" + String(second1);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(date) ;
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print(time) ;
lcd.setCursor(7,1);
lcd.print(tm) ;
lcd.setCursor(12,1);
lcd.print(char(223)) ;
lcd.setCursor(13,1);
lcd.print("C") ;
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(h) ;
lcd.setCursor(5,2);
lcd.print("%Hu") ;
int roundp = int(p);
lcd.setCursor(9,2);
lcd.print(p) ;
lcd.setCursor(18,2);
lcd.print("Pa") ;
File dataFile = SD.open(filename, FILE_WRITE);
String dataReg = String(year1) + "/" + String( month1) + "/" + String(day1) +";" + String(hour1) + ":"+ String(minute1) + ":" + String(second1) + ";" + String(tm) + ";" + String(h) + ";" + String(p) + ";" ;
dataFile.println(dataReg);
dataFile.close();
delay(60000);
}et visuellement , le montage fini en fonctionnement , ressemble a cela:
la version finale de la station integrera un anemometre et une girouette
pour rendre la station autonome , elle sera alimentée par un panneau solaire 12V – 5 watts alimentant une batterie 12V.