WASPMOTE ADAPTATION. BOUROUIS El Abbes LUMEMBE KIBANGU Olivier MENGUELLATI Abdellah FRECHOU Damien

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Thérèse Pinette
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1 WASPMOTE ADAPTATION BOUROUIS El Abbes LUMEMBE KIBANGU Olivier MENGUELLATI Abdellah FRECHOU Damien 1

2 Sommaire I) Introduction du projet II) Architecture des cartes III) Exemples d intégration de modules a) Transmission de données sans fils (Xbee) b) Capteurs (Accéléromètre/GPS/GPRS/GSM) IV) Exemple d application V) Conclusion 2

3 I) Introduction du projet WASPMOTE Carte électronique constitué d un microcontrôleur Plateforme pour capteurs sans fils 3

4 I) Introduction du projet WASPMOTE Carte électronique constitué d un microcontrôleur Plateforme pour capteurs sans fils 4

5 I) Introduction du projet WASPMOTE Dédiée à la communication de réseaux sans fils autonomes Alimentation autonome (de 1 à 5 ans) 5

6 I) Introduction du projet WASPMOTE 2007 Collaboration entre Libelium et Arduino Développé un réseau de capteurs sans fils avec Arduino et XBee Exigences élevées des clients Libelium Consommation Certification Radio Naissance de la Waspmote Philosophie modulaire, basse consommation, sans fil 6

7 I) Introduction du projet WASPMOTE Même Microprocesseur que Arduino Mega Même IDE que Arduino Arduino UNO Arduino Mega 2560 Waspmote Board 22,00 41,00 155,00 Arduino Xbee dBi antenna Triple axis accelerometer On Board Programmable LED + ON/OFF Switch RTC DS Button Battery 45,00 45,00 7,75 7,75 1,00 1,00 16,00 16,00 usd Adaptor 20,00 20,00 Solar Panel Socket 47,00 47, mAh Battery 30,00 Total 158,75 177,75 185,00 7

8 II) Architecture des cartes WASPMOTE Carte électronique constitué d un microcontrôleur 8

9 II) Architecture des cartes WASPMOTE 9

10 II) Architecture des cartes WASPMOTE 10

11 II) Architecture des cartes ARDUINO 11

12 II) Architecture des cartes Différences Waspmote-Arduino AT Mega 12

13 Plusieurs protocoles permettent d assurer la communication entre des objets distants Le ZigBee III) a) Transmission sans fils Un protocole permettant la communication de petites radios Conçu pour une faible consommation d énergie Norme pour WPANs IEEE définit la couche physique PHY et le contrôle d accès au support MAC Faible besoin en mémoire 13

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15 III) a) Transmission sans fils Le module XBee est un émetteur/récepteur radio au standard IEEE permet d implémenter le ZigBee conçu pour la réalisation des systèmes de communication dans les WSN fréquence porteuse : 2.4Ghz portées variées : XBee 1 et 2 (10-100m), XBee Pro (1000m) faible débit : 250kbps faible consommation : 3.3V - 50mA -45mA entrées/sorties : 6 10-bit ADC input pins, 8 digital IO pins 15

16 III) a) Transmission sans fils Il existe plusieurs topologies de réseaux : maillé, point à point, point à multipoint 16

17 III) a) Transmission sans fils Il existe plusieurs types du module XBee 17

18 III) a) Transmission sans fils Le module XBee peut être connecté à n import quel circuit présentant une liaison UART notamment les microcontrôleurs 18

19 III) a) Transmission sans fils Le module XBee permet de communiquer des informations par radiofréquence entre un arduino et un PC 19

20 III) b) Capteurs Accéléromètre sur Waspmote Accéléromètre sur Arduino GPS/GPRS 20

21 III) b) Accéléromètre sur Waspmote Le module d'accélérateur utilisé pour obtenir l accélération dans les 3 directions de l espace vérification du statut et de l état du système contenant le Waspmote possède une fonction pour vérifier le statut en chute libre 21

22 III) b) Accéléromètre sur Arduino L'ADXL335 est un accéléromètre d'axe triple avec du bruit extrêmement bas et une consommation électrique de seulement 320uA Montage sur Arduino: On s intéresse à l ADL335 et MMA

23 III) b) Accéléromètre sur Arduino Accéléromètre MMA7361 Composants nécessaires : Un Arduino 1 Accéléromètre MMA7361 Une Breadboard Des fils de connexion 23

24 III) b) Accéléromètre sur Arduino Principe du montage Accéléromètre MMA7361: Le câblage de l accéléromètre demande peu de temps, on connecte les 8 sorties du module vers le Arduino selon le tableau ci-contre : Module MMA7361 Arduino Sleep (SL) 13 Self test (ST) 12 Zero G (0G) 11 G Select (GS) 10 X A0 Y A1 Z A2 3V3 3,3V GND GND 5V 5V 24

III) b) Accéléromètre sur Arduino Principe du montage Accéléromètre MMA7361: Montage des composants sur la Breadboard Tout le montage se réalise

25 III) b) Accéléromètre sur Arduino Principe du montage Accéléromètre MMA7361: Montage des composants sur la Breadboard Tout le montage se réalise sur la plaque prévu à cet effet (Breadboard). Difficulté câblage des fils (certains seront sous l accéléromètre). module accéléromètre à monter 25

26 III) b) Accéléromètre sur Arduino Principe du montage Accéléromètre MMA7361: Câblage de la Breadboard 26

27 III) b) Accéléromètre sur Arduino Programmation de l accéléromètre MMA7361 : Le programme utilise une librairie dédié pour paramétrer et utiliser le module. Pour rappel, une librairie doit d abord être ajoutée avant d être utilisée. 27

28 III) b) GPS sur Waspmote Waspmote peut intégrer un récepteur GPS permettant de connaître la position exacte, l'heure et la date en temps réel, en synchronisant l'horloge interne Waspmote (RTC) avec le temps réel. Modèle :A1084 (Vincotech): Sensibilité de mouvement :-159dbm Sensibilité d'acquisition :-142dbm Temps de Début Chaud :1s Temps de Début Chaud :32 Temps de Démarrage à froid :35 Connecteur d'antenne :UFL Antenne Externe :6dBi 28

29 III) b) GPS sur Waspmote Modèle : A1084 (Vincotech) Module GPS Brancher sur waspmote 29

30 III) b) GSM/GPRS sur Waspmote 30

31 III) b) Module GSM, GPRS et GPS sur Arduino Utilisation d un Shield GSM/GPRS pour Arduino Matériel nécessaire Un shield GSM/GPRS Un câble convertisseur USB vers TTL Série pour permettre de dialoguer directement avec le port série de l'uart en utilisant un port USB du PC. Une alimentation stabilisée de 5 Volts car il faut bien alimenter la logique et l'étage de transmission. Une borne adaptateur (pour préserver la fiche de votre alimentation) Quelques PinHeader droit (voir préparation du GPRS Shield ci-dessous) 31

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33 III) b) Module GSM, GPRS et GPS sur Arduino 33

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35 Module GPS/GPRS/GSM DE DFROBOT Ce module (ou shield) a une bande passante quadruple GSM/GPRS. Le moteur marche sur des fréquences EGSM 900MHz/DCS 1800MHz et le MHZ/PC GSM MHz. Il supporte aussi la technologie GPS pour la navigation satellite. Il est possible d'envoyer des messages et utiliser le réseau GSM entre un robot et le système de commande. Il est contrôlé via les commandes (GSM07.07, et SIMCOM amélioré aux Commandes). Le design de ce module permet d utiliser le GSM et la fonction GPS directement avec l'ordinateur et la carte Arduino. Il inclut un gain haut SMD pour l'antenne du GPS et du GSM. Ce shield de GPS/GPRS/GSM utilise une puce SIM908 incorporée de SIMCOM. En disposant d une interface standard de l'industrie et d une fonction GPS, la combinaison de ces technologies permet à des véhicules d'être suivie à la trace à n'importe quel endroit. 35

36 IV) Exemple d application Drone d intervention en terrain dangereux 36

37 IV) Exemple d application Drone d intervention en terrain dangereux Rescue drones catastrophes naturelles Drones d exploration cartographie de milieux inaccessibles 37

38 IV) Exemple d application Drone d intervention en terrain dangereux PC IDE Application de traitement de données Transit de données DRONE Arduino Mega Capteurs Actionneurs Module Xbee Module Xbee 38

39 IV) Exemple d application Drone d intervention en terrain dangereux Gateway (Passerelle) End Note Transit de données 39

40 Waspmote Adaptation V) Conclusion Le problème d architecture s est transformé en un problème d intégration de modules L utilisation d une carte dépend de sa finalité Waspmote Réseau sans fils Arduino Projet «bon marché» Petite électronique 40

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