Les appareils électroniques fonctionnent à l’électricité. Même lorsqu’ils sont éteints, de l’énergie circule à travers les câbles et à partir du réseau électrique. Il peut ainsi arriver qu’un poste de travail consomme jusqu’à 100 watts sans qu’un appareil ne fonctionne réellement. Les systèmes de télécommande 433 MHz courants ne donnent que partiellement les résultats escomptés. Ce projet vous montre comment vous pouvez économiser de l’électricité à votre poste de travail grâce à votre propre système de télécommande à quatre canaux basé sur ARDUINO.
Effort
Convient pour : Utilisateur expérimenté en programmation HTML et Arduino.
Coût : environ 50,- €.
Temps nécessaire :
- Temps nécessaire à l’assemblage des circuits imprimés : 1 heure
- Temps nécessaire à la fabrication du circuit imprimé : 1 heure
- Installation du logiciel : ¼ d’heure
- Construction du boîtier (selon la situation de montage) : 4 heures
Ce qui est nécessaire :
- Liste de pièces (sans pièces mécaniques comme les vis) du panier reichelt
- Fichiers du projet :
- Outils :
- Fer à souder
- Outils logiciels :
- Arduino DIE 1.8.19
- SprintLayout Viewer 6.0 (Freeware)
Consigne de sécurité
En principe, le montage et l’assemblage de l’électronique en deux parties ne présentent aucun danger, seule la mise en service nécessite des connaissances en matière de tensions. La platine elle-même peut en effet être utilisée avec deux alimentations différentes : avec la tension secteur courante de 230V ou avec un bloc d’alimentation de charge USB de 5V. Pour des raisons de sécurité, nous recommandons de recourir au bloc d’alimentation USB. Il est séparé galvaniquement du réseau électrique et résistant aux courts-circuits. Pour le raccordement au réseau électrique, il convient dans tous les cas de consulter un électricien si vous ne disposez pas vous-même de la qualification nécessaire.
Le plan de la platine permet un fonctionnement direct sur secteur avec 230V : les distances entre les pistes conductrices sont réalisées conformément aux prescriptions pour les appareils électroniques de la classe de protection 1 avec conducteur de protection. Inversement, cela signifie aussi que toutes les parties métalliques du boîtier doivent être reliées à ce conducteur de protection.
Cahier des charges pour le matériel et le logiciel
Pour que votre système de télécommande à quatre canaux fonctionne parfaitement, il doit pouvoir remplir certaines fonctions. Celles-ci sont décrites ci-après, tant du point de vue du matériel que du logiciel.
Matériel
Comme son nom l’indique, votre système de télécommande doit mettre à disposition quatre canaux commutables séparément les uns des autres. Chaque canal présente une puissance de 3A/230V AC et doit, conformément à la directive sur l’écoconception, indiquer la consommation en mode veille et les états de commutation des appareils à 1W au moyen d’un affichage LED. Le système de commutation à distance à quatre canaux est conçu pour être monté aussi bien dans un boîtier de table que dans un boîtier profilé et même dans un boîtier métallique ou dans des armoires métalliques avec une rallonge d’antenne 2,4 GHz. Les contacts de commutation sont raccordés au système par des bornes à vis.
Logiciel
Afin de réduire au maximum les obstacles à l’utilisation du système de télécommande à quatre canaux, le logiciel est conçu de manière à répondre à différentes exigences. Il dispose non seulement d’une interface utilisateur indépendante du navigateur, maus il est également conçu indépendamment du système d’exploitation et prend en charge les smartphones, les tablettes et les ordinateurs. Pour pouvoir configurer les paramètres Wi-Fi correspondants, le logiciel est configuré en mode Wi-Fi. En outre, le module CPU WEMOS D1 mini, basé sur l’ESP8266, garantit un fonctionnement sans nuage de votre système de télécommande.
Structure du matériel
Votre système de télécommande à quatre canaux se compose de deux platines distinctes : la platine d’affichage et de commande et la platine de processeur et de relais. Les deux platines doivent être reliées entre elles par un câble à sept ou trois pôles, soit directement, soit par des connecteurs. Les raccordements des contacts de commutation des relais sont effectués sur des bornes à vis.
Équipement des platines
Comme la situation de livraison des différents composants a constamment changé pendant le développement du circuit, il a fallu créer deux plans de platine distincts. Cela concernait surtout les relais et les convertisseurs de tension.
Les deux platines “logique de commande” et “panneau de commande” sont réunies dans un plan et peuvent être coupées en deux après le perçage. L’équipement des platines terminées est simple, car aucun composant CMS n’est utilisé. Si vous souhaitez monter le circuit sur une platine à trous, il doit y avoir au moins 3 mm d’espace entre les pistes de la logique de commande et les contacts de commutation. Les éventuelles surfaces de cuivre entre les deux doivent être éliminées.
La platine peut être montée dans un boîtier de table normal avec des prises de courant ou dans un boîtier à profilé. Si vous installez un boîtier sur profilé dans une distribution électrique, vous devez consulter un électricien spécialisé.
Rallonge d’antenne avec le WEMOS D1 Mini
Si l’on installe le WEMOS D1 Mini dans un boîtier métallique comme une armoire de commande ou un boîtier de table, les communications radio sont efficacement blindées. Pour contourner ce blindage, il faut raccorder une antenne externe, ce pour quoi un WEMOS D1 mini n’est cependant pas conçu. Nous décrivons ci-dessous comment résoudre ce problème de manière élégante.
Pour assurer une bonne réception, seule la partie dénudée de l’antenne doit se trouver à l’extérieur du boîtier métallique. La partie blindée peut également se trouver dans le boîtier et peut être plus longue que sur les photos.
Alimentation électrique
L’alimentation électrique de la commande peut se faire de deux manières : si elle est disponible, avec un convertisseur AC/DC sur la platine ou via le port micro-USB du WEMOS D1 mini. Pour cela, vous pouvez recourir à un chargeur 5V-USB – ou alimenter votre système de commande à distance via le port USB de votre PC. La deuxième solution n’est toutefois recommandée que si vous travaillez de toute façon sur le logiciel. Sinon, le chargeur USB est le meilleur choix. La consommation de courant est d’environ 200mA. La valeur exacte dépend de l’allumage de toutes les DEL et du type de relais que vous utilisez.
Description du logiciel
Pour pouvoir utiliser pleinement le chipset ESP8266 du WEMOS D1 mini, le logiciel a été entièrement développé dans l’environnement ARDUINO IDE 1.8.19. Ainsi, seules deux bibliothèques sont nécessaires : WiFiManager 2.09 et un serveur web ESP8266 supérieur à 2.0.
Le code source clair est composé à 80% de code HTML. Si vous souhaitez procéder à des adaptations à l’intérieur du code, vous devez disposer de connaissances HTM. Pour que le code soit lisible, nous avons renoncé à utiliser des sous-programmes. De plus, pour des raisons de sécurité, nous avons renoncé à l’utilisation de Java.
Inscription au réseau WiFi local
Pour pouvoir utiliser votre système de télécommande à quatre canaux, vous devez dans un premier temps le relier au réseau WLAN local. Après la mise en marche, le système vérifie de manière autonome s’il peut établir une connexion WLAN. Si cela ne fonctionne pas, un point d’accès (PA) est lancé, ce qui vous permet de saisir les données de connexion nécessaires et de les enregistrer durablement. Dès que vous l’avez inscrit via la configuration WLAN, ce point d’accès est accessible à l’adresse IP 192.168.4.1. Les données suivantes sont nécessaires pour l’inscription :
- SSID AP: 4Kanalschalter
- Mot de passe par défaut : 4Schalter
Après la configuration, le nouveau SSID apparaît dans les paramètres WLAN de votre terminal, via lequel vous pouvez vous connecter normalement. Toutes les autres connexions WLAN sont arrêtées pendant le processus de configuration et redémarrées une fois terminé. Pour des raisons de sécurité, il est conseillé de personnaliser le mot de passe par défaut avant d’installer le logiciel.
Si le navigateur standard ne démarre pas tout seul, vous pouvez lancer le portail de configuration de manière autonome à l’adresse IP mentionnée ci-dessus.
Une fois ces étapes terminées, le système enregistre automatiquement les données sur le réseau local sans fil.
Fonctions
Après une connexion réussie, vous pouvez accéder à l’interface utilisateur via l’adresse IP attribuée par le routeur. La manière dont vous trouvez cela dépend de votre routeur. Les Fritzboxes, par exemple, attribuent des noms de périphériques avec la combinaison “ESP-” au début du nom. Une fois que vous avez trouvé votre adresse IP, il vous suffit de la saisir dans le navigateur et l’interface utilisateur apparaîtra après un court instant.
Les paramètres de base des différents boutons ont été choisis de telle sorte qu’ils puissent être facilement utilisés via un écran tactile. La dernière colonne indique l’état de la sortie correspondante.
Des couleurs ont été attribuées aux fonctions individuelles, qui peuvent être clairement séparées les unes des autres :
- Jaune : fonction de bouton-poussoir, la sortie devient active pendant 500ms
- Vert : On switch – la sortie sélectionnée est activée en permanence
- Red : Off switch – la connexion sélectionnée est désactivée de manière permanente.
Le groupe de boutons le plus bas permet d’activer ou de désactiver toutes les sorties. Comme le navigateur ne peut pas enregistrer le fonctionnement des boutons, vous devez mettre à jour l’interface utilisateur manuellement.
Test de compatibilité avec le navigateur
L’interface utilisateur a été testée sur cinq appareils différents : Windows-PC, Raspberry Pi, Apple iPad, Apple iPhone, Samsung Smartphone. Les six navigateurs les plus courants ont été utilisés (Chrome, Firefox, Edge, Internet Explorer, Safari & Opera). L’interface a pu être utilisée sans problème avec tous les systèmes. Seuls les temps de réponse variaient de 0,5s (Firefox) à 6s (Chrome).
Possibilités d’adaptation du logiciel
Ceux qui aiment programmer peuvent personnaliser l’interface. Les zones “Main setup” et “void setup”, en partie spécifiques au matériel, ne devraient toutefois pas être touchées, sinon des problèmes avec l’électronique pourraient survenir.
L’interface utilisateur est créée dans la zone “void loop”. Pour cela, tous les boutons sont interrogés après une connexion au système et les actions de commutation correspondantes sont effectuées. Ensuite, le site web est construit selon le standard HTML. Ici, ce sont surtout les couleurs des boutons d’état qui sont commandées en fonction des états de commutation. Avec quelques connaissances en HTML, il est donc possible d’adapter les couleurs, les positions et les arrière-plans dans cette zone.
Conclusion et mesure finale des performances
Une mesure finale des performances du prototype a révélé que le système de commutation à distance à quatre canaux a permis d’économiser environ 99,3 % de la puissance en mode veille grâce au système. Alors qu’au début du projet, on mesurait encore 100 W au poste de travail, avec le système de commutation à distance, il ne restait plus que 0,7 W ou une consommation de courant de 3 mA. Avec le système de télécommande à quatre canaux basé sur ARDUINO, vous pouvez vous aussi rendre votre poste de travail plus économe en énergie.
Images: reichelt
