Arduino : Station Météo

Salut, comment allez-vous? En ce long week-end férié?

Après deux mois d’essais, de tests, de recyclage, de creusage de

cerveau et surtout d’achat de composants, je me suis lancé dans mon premier projet Arduino. Comme je me dit que cela peut être utile à d’autres personnes, je vais vous décrire mon petit travail. Avec un peu de chances, vous trouverez les éléments qui vous manque dans votre propre projet ou vous aurez envie de faire la même chose pour chez vous…

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Le but de ce premier projet à base Arduino est assez simple. En effet, il s’agit d’une petite station météo avec quelques LED en plus pour faire jolie :

Je tiens à vous mettre en garde, comme c’est un montage assez long à réaliser, il vous faudra quelques connaissances de base en électronique tel que connaître la loi d’ohm, savoir repérer la polarité d’un composants, une première expérience avec les MOFSET est aussi préférable. Il vous faut savoir utiliser des librairies additionnels sur Arduino mais rien d’insurmontable, la preuve : J’Y SUIS BIEN ARRIVE!!!!!

Le plus important étant d’être un peu bricoleur et précis afin de brancher les éléments comme il faut. Après le code, c’est le code vous pouvez tout réussir en moins de 10 minutes ou passer trois heures ou trois jours dessus parce que vous avez oublié une parenthèse… ;-p

Une vidéo de présentation pour que vous voyez le rendu final :

Il faut surtout de la patience pour réaliser le tout et arriver au bout des petits soucis lors du montage. Je reconnais que je me suis presque arraché le peu de cheveux que j’ai sur le code et sur certains bugs inexpliqués au début et c’est pour cela que j’ai attendu aussi longtemps avant d’écrire cet article (environ 1 semaine). Mais depuis aucun bugs : rien, nada, niet, 0. Que du bonheur et de belles informations affichées :-p

Comme je vous fourni toutes les références, le code pour Arduino et le schéma de câblage je pense qu’il vous reste la seul partie intéressante à faire chez vous : comprendre et reproduire…

C’est pourquoi je ne parlerais pas trop de la réalisation qui est à la portée de tous. Exemple : les découpes dans la boîte en plastique pour encastrer les composants ont été faites au cutter. Un pistolet à colle chaude coûte 10 euros et pareil pour un fer à souder. Le bricolage est vraiment simpliste et c’est tout l’intérêt, cela peut faire une super première approche du monde de l’électronique et un premier petit projet à la portée de tous….

Seul partie délicate : la création du câble USB Mixte car il faut être méticuleux pour pouvoir préserver les masses des câbles pour les rejoindre et ainsi avoir un signal stable entre votre Arduino et votre ordinateur…

Pour les outils voici ce que j’ai utilisé :

• fer à souder de l’étain j’ai essayé au maximum d’avoir des câbles avec des embouts mais des fois faut quand même souder. Un premier prix convient du moment que l’embout est assez fin pour faire vos soudures. http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?cPath=495_913_914&products_id=22842
• multimètre (pas obligatoire) mais recommandé pour vérifier les tensions, les polarités, les résistances, la continuité, etc…
• pince coupante pour raccourcir les choses trop longues
• pince de précision histoire de pas passer 20mn à brancher un câble avec ses gros doigts ^^
• De la gaine Thermo pour bien isoler les soudures si vous en avez http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=66266
• Sucre pour raccorder les alimentations http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=15531
• Pistolet à colle chaude pour fixer les capteurs sur la boîte http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=21733

Ce qu’il m’a fallut pour la partie matériel:

• boite en platique 3 euros chez Leclerc
• Arduino UNO http://snootlab.com/arduino/142-arduino-uno-rev3.html
• Bredboard 470 points + Câbles mâle/mâle http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=360594980814&var=630089008116&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• Câbles mâle / femelle http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=121099230206&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• Ecran LCD 20×4 http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=161004018598&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• Potientiomètre 10 kΩ
• DHT22 http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=320940422247&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• DS1307 http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=121079759380&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• BMP805 http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=171035779597
• Photo résistance
• Résistance 220Ω
• 5 Résistances 10kΩ
• 3 MOFSET IRF44 TO-220 N-Channel 49A 55V http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=130722041465&ssPageName=STRK:MEWNX:IT&_trksid=p3984.m1439.l2649
• 2 Interrupteurs ouvert/fermé.
• 1 Ruban LED Analogique http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=140664115036&var=440036340506&ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1423.l2649
• Adaptateur Jack 2,1mm pour l’alimentation http://www.electronique-diffusion.fr/product_info.php?products_id=475
• Alimentation 12V L’ampérage dépend du nombre de LED que vous branchez dessus. J’ai récupéré la mienne d’un vieux disque dur, elle convertit le 220V alternatif en 12V 2A

Pour ce qu’il nous faut au niveau du code et des librairies arduino :

• Adafruit-BMP085-Library https://github.com/adafruit/Adafruit-BMP085-Library
• DHT-sensor-library https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
• RTClib (DS1307) https://github.com/adafruit/RTClib

Si vous ne savez pas comment installer des librairies dans le programme Arduino, je vous conseille de regarder http://soa.ensad.fr/installer-une-librairie-arduino/

Voici le schéma de câblage :

Et le code pour Arduino :

#include <LiquidCrystal.h> //On inclue les différentes librairies
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP085.h>
#include "DHT.h"
#include "RTClib.h"

#define DHTPIN 2 //on définit le pin du DHT
#define DHTTYPE DHT22 //on définit le type du DHT peut aussi etre DHT11 ou DHT21   

#define REDPIN 5 //On définit le Pin pour les LED rouge
#define GREENPIN 3 //On définit le Pin pour les LED bleu
#define BLUEPIN 6 //On définit le Pin pour les LED verte

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12); //On définie les Pins pour l'écran LCD
 
const int tempmax = 40;//On définit une valeur maximum pour les LED
const int tempmin = -10;//On définit une valeur minimal pour les LED

Adafruit_BMP085 bmp;//on démarre les variables de libraries
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); 
RTC_DS1307 RTC;

void setup() { //On attaque le void setup
  Serial.begin(19200); //on demarre une communication serial
  dht.begin();//On démarre le DHT
  Wire.begin();//On démarre la librairie Wire
  if (!bmp.begin()) {
	Serial.println("BMP085 ERREUR !!!");//on vérifie si le bmp085 fonctionne
	while (1) {}
  }
  
  Serial.println("DHT21 TEST");//on vérifie si le DHT fonctionne

  RTC.begin();
  if (! RTC.isrunning()) {
    Serial.println("RTC ERREUR !!!");//On vérifie si le RTC fonctionne
    RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));// la ligne suivante définit l'heure du RTC à celle ou le code a été compilé
  }
  
  //On définie les Pins en mode sortie pour le ruban LED 
   pinMode(REDPIN, OUTPUT);
   pinMode(GREENPIN, OUTPUT);
   pinMode(BLUEPIN, OUTPUT);
   
  lcd.begin(20, 4); //On définit le nombre de caractères par ligne et le nombre de lignes du LCD 
  
}
  
void loop() { //On attaque le void loop
  
  int lumiValue = analogRead(A0); //On lit la valeur de la photorésistance 

/* Pour utiliser la valeur de la photorésistance, il faut 
ramener la valeur du port Analogique (0 à 1024) à une échelle de 0 à 100.
C'est pourquoi on utilise la fonction map*/
  int lumilcdValue = map(lumiValue,0,1024,0,100);
  
  int alti = bmp.readAltitude(101500);//on ne garde que la partie entière de la valeur pour l'altittude sa gagne toujours deux caracteres sur le lcd...

  int humi = dht.readHumidity(); //on definit humi pour stocker la valeur d'humidité
  float tempDHT = dht.readTemperature();//on definit tempDHT pour stocker la valeur de temperature du DHT
  float tempBMP = bmp.readTemperature();//on definit tempBMP pour stocker la valeur de temperature du BMP
  float tmoy = ((tempBMP + tempDHT)/2);//On fait la moyenne des deux valeurs de température : deux mesures valent mieux qu'une...
  int range = map(tmoy,tempmin, tempmax,0, 5);//On définit range qui va mapper la moyenne des températures pour changer les couleurs du ruban LED en fonction de la température
  switch (range) {
  case 0:    //pour -10°C à 0°C On fait du blanc
  
    analogWrite(REDPIN,255);
    analogWrite(BLUEPIN,255);
    analogWrite(GREENPIN,255);
    
    Serial.println("Cas 0");
    Serial.println("-10*C - 0*C");
    break;
  case 1:    //pour 0°C à 10°C On fait du bleu foncé
    analogWrite(BLUEPIN,255);
    analogWrite(REDPIN,0);
    analogWrite(GREENPIN,0);
    Serial.println("Cas 1");
    Serial.println("0*C - 10*C");
    break;
    
  case 2:    //pour 10°C à 20°C On fait du bleu clair
    analogWrite(BLUEPIN,255);
    analogWrite(REDPIN,0);
    analogWrite(GREENPIN,255);
    Serial.println("Cas 2");
    Serial.println("10*C - 20*C");
    break;
    
 case 3:    //pour 20°C à 30°C On fait du vert
    analogWrite(BLUEPIN,0);
    analogWrite(REDPIN,0);
    analogWrite(GREENPIN,255);
    Serial.println("Cas 3");
    Serial.println("20*C - 30*C");
    break;
    
 case 4:    //pour 30°C à 40°C On fait du orange
    analogWrite(BLUEPIN,0);
    analogWrite(REDPIN,220);
    analogWrite(GREENPIN,50);
    Serial.println("Cas 4");
    Serial.println("30*C - 40*C");
    break;
    
 case 5:    //pour 40°C et plus on fait du rouge
    analogWrite(BLUEPIN,0);
    analogWrite(REDPIN,255);
    analogWrite(GREENPIN,0);
    Serial.println("Cas 5");
    Serial.println("40*C & +");
    break;
  }
  
  delay(300);//On laisse le temps à l'arduino pour qu'il agisse en conséquence

  if (isnan(tempDHT) || isnan(humi)) 
    {
    Serial.println("DHT ERREUR !!!");//on revérifie le dht
    } else {
    Serial.print("Humidite: ");//on imprime les valeurs dans le serial si le lcd ne marche pas cela permet de débeguer...
    Serial.print(humi);
    Serial.print(" %\t");
    Serial.print("Temperature DHT: "); 
    Serial.print(tempDHT);
    Serial.println(" *C");
  }
    Serial.print("Temperature BMP = ");// a partir d'ici ce sont les données du bmp085
    Serial.print(bmp.readTemperature());
    Serial.println(" *C");   
    Serial.print("Pression = ");
    Serial.print(bmp.readPressure());
    Serial.println(" Pa");
    Serial.print("Altittude = ");
    Serial.print(bmp.readAltitude());
    Serial.println(" metres");
    Serial.print("Real altitude = ");
    Serial.print(bmp.readAltitude(101500));
    Serial.println(" metres");
    Serial.print("Temperature Moyenne = ");
    Serial.print(tmoy);
    Serial.println(" *C");
    Serial.println();
    
    Serial.print("Nous Sommes Le = ");
    DateTime now = RTC.now();// a partir d'ici ce sont les données du DS1307
    Serial.print(now.year(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(now.month(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(now.day(), DEC);
    Serial.print(' ');
    Serial.print(now.hour(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(now.minute(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(now.second(), DEC);
    Serial.println();
    Serial.print("Depuis Minuit 1/1/1970 = ");
    Serial.print(now.unixtime());
    Serial.print("s = ");
    Serial.print(now.unixtime() / 86400L);
    Serial.println("d");
    // calcul d'une date dans 7jours
    DateTime future (now.unixtime() + 7 * 86400L + 30);
    Serial.print("Maintenant + 7 Jours + 30 Secondes: ");
    Serial.print(future.year(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(future.month(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(future.day(), DEC);
    Serial.print(' ');
    Serial.print(future.hour(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(future.minute(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(future.second(), DEC);
    Serial.println();
    Serial.println();
    
  // on passe à l'affichage sur le lcd
  lcd.clear();
  lcd.print(now.day(), DEC); //On affiche le jour
  lcd.print('/');
  lcd.print(now.month(), DEC); //On affiche le mois
  lcd.print('/');
  lcd.print(now.year(), DEC); //On affiche l'annee
  lcd.print("     "); //espace
  lcd.print(now.hour(), DEC); //On affiche l'heure
  lcd.print(':');
  lcd.print(now.minute(), DEC); //On affiche les minutes
  lcd.setCursor(0, 1); //On passe à la seconde ligne
  lcd.print(tmoy); //On affiche notre moyenne de température
  lcd.print("*C"); //On affiche l'unité de température
  lcd.print("    "); //espace
  lcd.print("%Humi:"); //On affiche le % d'humidité
  lcd.print(humi); //On affiche notre moyenne de température
  lcd.setCursor(0, 2); //On passe à la troisieme ligne
  lcd.print("Pression:  "); //On affiche la pression atmosphérique
  lcd.print(bmp.readPressure()); //on lit la valeur de pression du BMP085
  lcd.print("Pa"); //On affiche l'unité de pression : Pascal
  lcd.setCursor(0, 3); //On passe à la quatrième ligne
  lcd.print("Alti:"); //On affiche l'altitude
  lcd.print(alti); //On lit la valeur depuis le BMP085
  lcd.print("m"); //On affiche l'unité d'altitude : mètres
  lcd.print("  "); //espace
  lcd.print("%Lumi:"); //On affiche le % de lumiere
  lcd.print(lumilcdValue); //On affiche la valeur calculé plus haut
  
  delay(15000);// on patiente 15 secondes ^^
  lcd.clear(); // on nettoie le lcd pour les prochaines données 
  
}

Pour les sources, je n’ai pas grand chose à vous dire, j’ai lu, relu, rerelu sur internet et je me suis lancé. Je rappelle pour ceux qui n’ont pas lu l’article précédent sur l’Arduino (http://anderson69s.com/2013/04/17/arduino-le-cerveau-quil-vous-faut/), que ma seule expérience dans ce domaine ce limite aux 15 projets du http://arduino.cc/en/Main/ArduinoStarterKit »

• http://www.jerome-bernard.com/blog/2013/01/12/rgb-led-strip-controlled-by-an-arduino Pour controler un Ruban LED avec un Arduino
• http://learn.adafruit.com/ds1307-real-time-clock-breakout-board-kit Infos DS1307
• http://learn.adafruit.com/bmp085/overview Infos BMP085
• http://learn.adafruit.com/character-lcds Infos LCD
• http://learn.adafruit.com/dht/overview Infos DHT

Si vous avez peur de perdre cet article ou son contenu, vous pouvez toujours utiliser mon github pour télécharger les fichiers : https://github.com/Anderson69s/Weather-Station-Arduino

On peut encore améliorer la chose en ajoutant une mesure de capacitance pour controler les LED, rajouter d’autres capteurs, envoyer les données vers un raspberry pour les publier sur le web, etc…. Mais bon vérifiez bien les pins disponibles sur votre Arduino car cela commence à être bien plein

Vous l’aurez compris, les possibilités sont quasiment infinies… La seule limite, c’est votre esprit!!!!

Voila cet article ce termine, j’espère qu’il vous donnera envie de vous mettre à l’Arduino et que vous aurez pleins d’idées pour améliorer la mienne ^^

PS : Je suis ouvert à toute les suggestions pour améliorer ma station météo…

J’ai mis à jour le code : http://anderson69s.com/2013/05/22/station-meteo-arduino-amelioration-code/