Construction d’un système d’alarme (Partie2)

ban

Cet article est la suite de l’article Construction d’un système d’alarme (Partie1).

 

J’avais terminé la première partie avec une simple communication sans fil entre deux Arduino, aujourd’hui je vais vous présenter une partie de la solution matérielle que j’ai choisie ainsi qu’un prototype du logiciel.

 

Comme dit précédemment j’ai choisi la plateforme Arduino pour sa facilité de programmation. Les différents modules de l’alarme intègreront un microcontrôleur Atmel ATMega328. La communication sans fil se fera à l’aide de modules nRF24L01+.

 

Les modules capteurs de mouvement :

 

Les modules capteurs de mouvement seront des petits modules sans fil et autonome placé de manière stratégique dans mon habitation, j’en prévois pour l’instant 5 pour surveiller les zones proches des entrées (portes et fenêtres).

 

Le capteur infrarouge (P.I.R.) :

 

Comme je vous l’ais dis, je cherche à créer un système simple et peu cher.

Voici le capteur de mouvement que j’ai utilisé :

pir

 

C’est un module de 25*35mm qui comprend un capteur infrarouge et une lentille permettant un grand angle de vision (le dôme).

 

Pour un lot de 10, ce genre de module me coute 0,75€ par pièce sur le site Alibaba.

 

Le module comprend une puce permettant de traiter le signal et de m’indiquer simplement par un 1 logique si il y a un mouvement ou par un 0 si tout est calme.

 

Accumulateur 18650L’alimentation électrique :

 

Le détecteur de mouvement doit pouvoir fonctionner sans être recharger pendant plusieurs mois, pour cela j’utilise un accumulateur au lithium de type 18650.

Celui-ci délivre une tension nominale de 3,7V et possède une capacité de 2,6Ah.

Le ordinateur portables traditionnels en contiennent souvent 4 ou 8, j’ai récupéré les miens mais ils coutent environs 5€ pièce.

 

 

Porte AccuLa consommation totale au repos est d’environ 180µA, ce qui, en théorie permettrait d’alimenter le détecteur de mouvement pendant 1 an et 8 mois. Ce fameux accumulateur est placé dans un socle adapté, acheté pour 0,50€ pour un lot de 10 sur Alibaba.

 

 

Enfin, pour recharger cet accumulateur j’utilise un petit module de charge qui accepte un câble mini-USB d’un côté et une batterie lithium de l’autre. Cela me permet de recharger très facilement ces détecteurs de mouvement.Chargeur Lithium

Ce module coute 0,60€ pour un lot de 5 encore sur Alibaba.

 

 

Le boitier

 

Je devais choisir un boitier assez petit pour que le détecteur de mouvement reste assez discret mais assez grand pour accueillir tous les éléments.

Boitier

Le boitier choisi est en plastique noir, il mesure 100*60*30mm et tous les éléments rentrent parfaitement dedans.

Ce boitier coute 1,81$ sur le site FastTech.

 

J’ai fait un trou rond sur le dessus pour y laisser passer la lentille du capteur infrarouge. Et un deuxième trous sur la tranche du bas pour y faire passer le port mini-USB de recharge.

 

 

2014-11-11 15.05.25

J’ai essayé aussi une version blanche (dont j’ai un peu raté le trou rond du capteur infrarouge).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le circuit électronique

 

Voici le schéma (moche) du système :

schema

Comme vous pouvez le constater, j’utilise un régulateur 3,3V de type MCP1700 pour alimenter l’émetteur sans fil nFR24l01+ et le capteur infrarouge (PIR).

Le microcontrôleur en revanche est directement alimenté par l’accumulateur.

 

J’ai utilisé la méthode de création de circuit imprimé dont je vous avais parlé il y a quelques temps pour faire un prototype. Voilà à quoi ça ressemble après que tous les éléments soit monté :

2014-11-11 19.25.01

 

Le programme

 

Le programme du capteur de mouvement est très simple :

Lorsque le capteur infrarouge (PIR) détecte un mouvement, sa sortie est à 1. Cette sortie est branchée sur le microcontrôleur, et dès que celui-ci détecte cet état logique haut, il se réveil et envoi une alerte grâce au module de communication sans fil.

Dès qu’il n’y a plus de mouvement, celui-ci envoi un deuxième message pour en informer le central. Puis il se met en veille.

Ce programme utilise la bibliothèque Arduino Mirf.

 

Le lien du programme Arduino : Mouvement.ino

 

Ce programme est bien sûr un prototype, en effet celui-ci se contente d’envoyer une simple valeur pour alerter le central.

 

Le test

 

J’ai monté un prototype du central, avec deux LED indiquant lequel des deux capteurs que j’ai construits a détecté un mouvement : (Ne faite pas attention à la carte Neoduino, c’est simplement un Arduino avec une breadboard).

2014-11-11 19.56.35

Le programme répond bien et la porté est très bonne (couvre tout mon domicile).

 

Voilà ! C’est tout pour aujourd’hui. A bientôt pour la suite de ce projet.

Construction d’un système d’alarme (Partie1)

ban

J’ai décidé il y a peu, de me construire mon propre système d’alarme. En plus d’un besoin de protéger mon lieu d’habitation (ou du moins de m’alerter d’une présence) je pense que ce projet me permettra d’apprendre et d’expérimenter pas mal de chose.

 

Mon but est d’utiliser des composants peu chers et facilement utilisables. J’ai par exemple choisi d’utiliser des microcontrôleurs AVR compatibles avec le logiciel Arduino pour me faciliter la tâche.

 

J’envisage différents modules qui communiqueront ensemble par radiofréquences :

  • Des modules de détection (chiens de garde) : capteurs de mouvement ou d’ouverture, voire de fumée.
  • Un module que j’appellerai « portier ». Placé à cote de la porte d’entrée, permet d’activer et de désactiver le système d’alarme.
  • Un central, connecté au réseau mobile pour me prévenir par SMS d’une intrusion. Relié également à une sirène extérieure.

 

Le chalenge est de faire des modules sans fils et, pour les modules de détection, alimentés par des accumulateurs électriques. La durée de vie de ces derniers devra être de quelques années.

 

Je tiens également à créer des interfaces intuitives et un système facile à utiliser pour les autres personnes de la maison.

 

Voici un schéma rapide du système que je compte réaliser :

CCI20092014_00001

 

 

Communication sans fils :

 

La communication sans fils se fera grâce à des modules émetteur-récepteur nRF24L01+. Ce sont des modules radiofréquences à 2,4GHz assez faciles à mettre en place et avec une très faible consommation compte tenu de leurs capacités. En plus ils ne coutent pas cher.

 

image

 

Ma première expérience avec ces modules a été d’allumer une LED à distance. Pour cela j’utilise deux Arduino et la bibliothèque Mirf.

image41N5J94JbUL._SX300_

Ces modules utilisent le bus SPI de l’Arduino (SCK-MOSI-MISO) et deux autres ports qui sont configurables (CE et CSN) et sont par défaut sur D9 et D10 dans la bibliothèque Mirf.

Attention ces modules peuvent être alimenté uniquement en 3,3V. Les ports d’entrée/sortie sont néanmoins compatibles avec un microcontrôleur 5V.

 

 

Comme vous l’avez peut-être remarqué ces modules nRF24L01+ sont peu pratiques à utiliser sur une plaque de prototypage (breadboard), j’ai donc fabriqué des petits adaptateurs.

2014-09-20 22.33.55

Pour tester la liaison il suffit de flasher le programme d’exemple de la bibliothèque Mirf nommé « ping_server » sur le premier Arduino et « ping_client » sur le deuxième. Ouvrez ensuite un moniteur série et vous pourrez voir le délais en millisecondes qu’il y a dans la communication entre les deux Arduino.

 

Voila, le projet en est à ce stade aujourd’hui. J’espère pouvoir vite poster la suite.

 

Liens utiles :

[Arduino] Transmission valeur analogique par nRF24L01+, sur skyduino.wordpress.com

Low-Power Wireless Sensor Node, sur maniacbug.wordpress.com

nRF24L01, sur playground.arduino.cc

Créer un circuit imprimé rapidement

banniere
J’ai trouvé il y a peu une technique de gravure de circuit imprimé que je trouve excellente, non seulement elle utilise des produits disponibles dans tout les magasins de bricolage pour pas trop cher mais en plus elle permet une précision remarquable. Je  partage donc cette technique avec vous.

La technique consiste à imprimer le circuit sur du papier glacé avec une imprimante laser pour ensuite le transférer sur la plaque de cuivre avec un fer à repasser. Puis enfin graver le cuivre avec un mélange particulier.

/!\Cette technique présente un danger puisqu’elle nécessite l’emploi de produits nocifs. Il faudra donc porter des gants, des lunettes et ne pas respirer les vapeurs/!\


Il vous faudra un petit peu de matos :
  • Une plaque cuivré en époxy, bakélite ou autre avec du cuivre sur une seule face. J’achète les miennes chez Tayda pour 1,4€ la plaque de 15*15cm.
  • Une imprimante laser. C’est très important car c’est le toner de l’imprimante qui vas protéger les pistes que vous voulez tracer.
  • De l’acide chlorhydrique  à environs 30%. Produit nocif, utilisé notamment dans le traitement des piscines.
  • De l’eau oxygénée à 130 volumes. Produit nocif, utilisé notamment pour le blanchissement du bois.
  • De l’eau du robinet, aussi appelée monoxyde de dihydrogène, vous en avez surement déjà bu (-:
  • Du papier glacé type papier publicitaire.
  • Un fer à repasser, usé de préférence, la manipulation risque de le salir, vos chemises seront crades sinon, c’est pas top.
  • Des bocaux en verre, pour verser les différents réactifs. Anciens pots de moutarde acceptés.
  • Une grosse cuillère pour faire les dosages.
  • Un récipient où placer votre circuit imprimé pour la réaction. J’utilise un truc plat de peinture, très pratique et permet de ne pas gâcher des réactifs.
  • De l’acétone pour nettoyer le toner après la gravure.
  • Un papier à poncer avec des petits grains comme du 40 ou du 80.
  • Une petite perceuse/visseuse ou un outils de type dremel avec un support à colonne pour faire les trous des composants.
  • Un foret de 1mm. J’utilise des foret pour le métal.
  • Un logiciel de conception de circuit imprimé comme Fritzing que j’utilise pour sa simplicité.
La première chose à faire est réaliser ou récupérer le typon (image du circuit imprimé) que vous souhaitez graver.
J’utilise le logiciel Fritzing que je trouve très simple d’utilisation et qui permet de créer un fichier pdf du circuit que vous pouvez imprimer directement.
fritzing
Il existe des tas de tutoriel notamment sur le site Fritzing pour apprendre à le faire.

Un conseil, moins il a de cuivre à enlever et plus la réaction sera rapide et efficace, penser donc à remplir de cuivre toutes les parties du circuit où il n’y à pas de piste (remplissage de la masse), comme sur l’image ci dessous :
plan_de_masse
Je vous conseille une largeur de piste minimale de 24mil (1mil = un millième de pouce). Des pistes plus fines fonctionnerons parfois très bien mais c’est plus sûr pour commencer.
Vous pouvez également bien sûr récupérer un fichier d’un circuit déjà fait sur internet.

Il s’agit maintenant d’imprimer ce typon sur le papier glacé avec votre imprimante toner. Si le papier glacé que vous avez découpé d’un magazine n’as pas la taille d’une feuille A4 vous pouvez le coller avec un bâton de colle sur une feuille de papier.
Vous devez également penser à l’imprimer dans le bon sens car la face avec les pistes de cuivre est la face inférieur. Avec Fritzing il faut juste imprimer la face inférieur dans le sens normal.
Avant de lancer l’impression pensez à régler votre imprimante de façon à ce qu’elle crache le plus de toner possible, désactiver l’économie de toner, pousser la densité et la résolution à fond.

Vous voila avec votre circuit imprimé sur votre feuille de papier glacé. La prochaine étape consiste à transférer le toner à l’aide d’un fer à repasser.
Placer l’image du circuit contre la face cuivré du circuit que vous aurez préalablement découpé avec une scie à métaux ou un dremel par exemple et légèrement poncé et nettoyé à l’acétone.

Appliquez le fer à repasser réglé sur la plus haute température sur l’ensemble. Pas besoin de bouger le fer s’il est assez grand mais vous pouvez un peu appuyez dessus. Un conseil, ne faites pas ça sur une table à repasser mais plutôt sur un établi.
Le toner va se transférer sur la face cuivrée en environs 3 minutes de chauffe. Vous n’avez aucun moyens de vérifiez que c’est prêt mais l’opération n’est pas définitive, vous pouvez donc réimprimer le circuit et recommencer si le toner ne s’est pas complètement transféré.
fer

Ensuite placer votre plaque sous l’eau du robinet, utilisez un peu de savon pour aider à retirer le papier. Fait attention au toner car il est un peu fragile. Vous devriez vous retrouver avec quelque chose comme ça :
IMG_20140116_204734
Si le circuit n’est pas bien imprimé, frottez le tout avec le papier à poncer et recommencez.

L’étape suivant est la plus dangereuse, enfilez donc vos gants, lunettes et si possible masque de protection.
Commencez par préparer le matériel :
matosbac

Sachez que pour 1 litre d’acide chlorhydrique et 1 litre d’eau oxygénée vous en aurez pour environs 10€ en magasin de bricolage et vous pourrez réaliser des dizaines de circuits.
Ne faites le mélange qu’au dernier moment car il ne se conserve pas et n’est utilisable qu’une fois.
Le mélange dans les proportions normales est le suivant :
  • 4 doses d’eau du robinet
  • 2 doses d’acide chlorhydrique
  • 1 dose d’eau oxygénée

Et toujours dans cet ordre. Ne versez jamais de l’eau dans de l’acide !

En fonction de votre récipient, vous devrez peut-être utiliser plusieurs fois ces doses. C’est pourquoi le récipient à peinture (voir photo au dessus) est bien utile.

Plongez ensuite votre plaque dans le mélange, des petites bulles devraient apparaitre. Vous pouvez tout au long de la gravure remuer un peu le mélange.
Le temps de gravure dépend des quantité d’acide et d’eau oxygénée mais aussi de la surface de cuivre à dissoudre. J’ai pour habitude de laisser la plaque environs 10 minutes. La gravure est terminée lorsque vous ne voyez absolument plus de cuivre. Vous pouvez sortir la plaque à l’aide d’une pince pour observer l’avancement.

Après la gravure placez la plaque dans de l’eau du robinet pour stopper la réaction.
Vérifiez qu’il ne reste pas de cuivre visible, vous pouvez replonger un peu la carte s’il en reste.

Il s’agit maintenant d’enlever le toner qui reste sur les pistes, pour cela prenez un essuie-tout et mettez un peu d’acétone dessus puis frottez la carte jusqu'à ce qu’il n’y ais plus une trace de toner :
IMG_20140116_213512
Votre circuit imprimé est maintenant presque prêt, il ne vous reste plus qu’à percer les trous et à souder les composants.
Pour le perçage j’utilise un dremel monté sur un support à colonne mais j’ai aussi déjà testé, et c’est faisable avec une petite perceuse/visseuse qui ne tourne pas trop vite. Utilisez un foret de 1mm.
dremel


Et voila, avec ça vous pouvez créer n’importe quel circuit simple face en peu de temps et d’argent.

Un écran HD44780 sur bus I2C avec Arduino

1407906-1360x768-[DesktopNexus.com]_thumb[32]

Les écrans HD44780 sont surement les plus utilisés dans le monde de la bidouille Arduino, notamment grâce au fait qu'ils soient peu chers (3€ en chine et environs 10€ chez nous) et plutôt simples à utiliser.

Le problème de ces écrans est le fait qu'ils utilisent un bus de données parallèle sur 4 bits et que 2 bornes de plus sont nécessaire à leur fonctionnement. On se retrouve donc avec un écran qui a besoin de 6 pins de notre microcontrôleur pour fonctionner. L'Arduino par exemple ne possède que 14 pins, ce qui en consomme presque la moitié.

Heureusement la plupart des microcontrôleurs (dont celui de l'Arduino) possède un bus I²C qui une méthode de connexion très simple sur seulement 2 bornes et sur lequel on peut connecter un grand nombre de périphérique. Donc sur ces 2 bornes I²C on va pouvoir connecter
une horloge par exemple ou dans notre cas, un extenseur 8 bits pour faire fonctionner notre écran.

Cet extenseur 8 bits est le PCF8574, il coute entre 1 et 2€. C'est un composant traversant de 16 pins. Il en existe différentes variantes comme le PCF8574AP que j'ai, mais ils fonctionneront tous de façon similaire.
Voici le montage simple : Ce montage requière un potentiomètre de 10KOhm pour régler le contraste de l'écran.



Le PCF8574 possède 3 bornes d'adresse pour permettre d'utiliser par exemple plusieurs écrans sur les même bornes I²C.

Ces 3 broches sont A0, A1 et A2 (voir schéma ci-dessous). Si vous désirez n'utiliser qu'un seul écran, il faut mettre ces trois broches sur 0v. Ce qui donne une adresse 0x38 pour les PCF8574A et 0x20 pour PCF8574.


Je me suis donc fabriqué une petite carte d'essai avec tout le nécessaire dessus :


Voici le schéma des bornes de l'écran LCD HD44780:

Pour information, la borne RS sert à sélectionner le registre dans lequel on écrit, la borne R/W permet de commuter entre lecture et écriture, on souhaite seulement "écrire" sur l'écran dont elle sera tout le temps à 0v. Et la borne E permet d'activer l'écriture dans un registre.

Mais tout ça est trop compliqué à faire "manuellement", sur Arduino une bibliothèque va le faire pour nous, on n'aura juste à lui dire quoi afficher sur l'écran.

Cette bibliothèque nommée LiquidCrystal_I2C utilise la même mise en forme que la bibliothèque LiquidCrystal intégré par défaut au logiciel Arduino. Je vous invite donc à la télécharger ici et à l'installer dans votre répertoire C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries .

Voici un exemple de code :
#include <Wire.h>  //bibliothèque sériel
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //bibliothèque du couple extenseur i2c + écran

LiquidCrystal_I2C lcd(0x38,16,2);
//L'adresse de l'écran : 0x38 (trois pin d’adresse sur GND) pour un écran de 
//16 colonnes et 2 lignes

void setup()
{
lcd.init(); //on initialise l'écran
lcd.clear(); //on vide l'écran
}

void loop()
{
lcd.setCursor(0,0); //on se place en haut à gauche de l'écran
lcd.print("Salut"); //on affiche du texte

lcd.setCursor(0,1); //on se place sur la deuxième ligne à gauche
lcd.print((millis())/1000); //on affiche nombre de seconde depuis l'allumage

delay(1000);
}
 
Quelques liens :