Station météo Autonome

Les élèves vont développer une station météo qui sera positionnée dans l'enceinte du collège à l'extérieur.

Elle pourra intégrer plusieurs capteurs classiques, comme un anémomètre, girouette, pluviomètre.

Ce projet permet de valider plusieurs compétences.

Cette station communiquera avec un module récepteur qui sera à l'intérieur du collège et qui pourra être interrogées sur un point d'accès public d'un réseau local au collège. Pour cela il suffit que le récepteur soit connecté au dit point d'accès Wifi.

Pour échanger des données entre l'extérieur (station) et l'intérieur, il ne sera pas possible d'utiliser une transmission sans fils Wifi ou BLE.

Pour cela les élèves vont utiliser un module très simple de chez Ebyte E22 400T22D en 433MHz. Ce module est très simplement connecté à une carte à base d'ESP32 comme la DR32 ou autre qui pourra se transformer en point d'accès Wifi dans la classe.

Il faudra connecter un module Ebyte sur la station ainsi qu'un autre module Ebyte sur le récepteur dans la classe.

Contrairement aux autres modules HF 433MHz classiques, ce module est bien plus efficace en terme de portée. Il utilise un modulation avec étalement de spectre qui lui confère une fiabilité sans comparaison avec les autres modules et augment aussi a portée à puissance d'émission égale normalisée par l'ARCEP de 10mW dans la bande de fréquence 433MHz autorisée.

Ce module Ebyte utilise une prise SMA qui lui permet d'être connecté à une petite antenne qui permet d'augmenter encore la portée et qui fait plus réaliste pour nos élèves qui vont "voir" qu'il s'agit bien d'un signal à ondes radio.

Ce module peut être alimenté en 3.3V, du coup la connexion avec une carte comme la Microbit ne pose aucun souci. On peut aussi alimenter le module Ebyte avec la Lipo (3.6V-41V) directement, il faudra alors penser à utiliser un convertisseur de niveau en 3.3V pour le par détériorer le microcontrôleur qui fonctionne en 3.3V.

Ce module fonctionne sans soucis avec une carte Arduino en 5V.

Une extension pour Makecode est en cours pour permettre d'envoyer et de recevoir une donnée très simplement entre deux modules Ebyte.

D'autre part, la station météo devra être autonome en énergie. Pour cela les élèves réfléchiront au dimensionnement du panneau solaire qui sera connecté à une carte MPPT qui rechargera un accu LIPO 3.7V. Les élèves effectueront des mesures de tension et de courant pour visualiser l'énergie fournie en fonction de l'ensoleillement. Ils mesureront aussi la consommation d'énergie de la station en mode sommeil et en mode émission HF.

La carte de rechargement MPPT est très intéressante, car elle permet de charger automatiquement et correctement un accu LIPO de façon optimale. La charge s'arrête automatiquement, une Led bleue s'allume.

Les besoins en énergie sont très faible, ce qui permettra d'avoir un tout petit panneau solaire et une toute petite batterie.

Il sera possible de visualiser la tension de la batterie au niveau du microcontrôleur en insérant un simple pont diviseur de tension en prenant soin de mettre une forte impédance d'entrée.

Un simple régulateur 3.3V permettra de convertir la tension de l'accu Lipo 1S (3.6V-4.1V) en 3.3V pour alimenter par exemple une carte Microbit.