La station météo parfaite Choix des composants

1. Prérogatives
2. Contrôleur
3. Capteurs
   1. Température, pression, humidité relative
   2. Lumière
4. Magnétomètre
5. Détecteur d'orage
6. Anémomètre, girouette
7. Détecteur de pluie
8. Compteur Geiger
9. GPS
10. Autres composants
11. BoM du mois de janvier
12. Conclusion

Prérogatives¶

Afin de me simplifier la vie, je vais choisir des composants qui sont supportés par ESPHome. Évidemment, cela limite le choix des capteurs disponibles, mais le matériel que je me procurerai sera supporté par au moins une plateforme.

À noter que je n'achèterai pas tout le matériel d'un coup, pour des raisons financières.

Contrôleur¶

J'ai le choix entre l'ESP8266 et l'ESP32. Le premier est plus ancien, moins puissant, et offre moins d'options de connectivité, mais il est plus économe en énergie. L'ESP32 serait donc une option plus long-termiste. En pratique, le choix définitif se fera en considérant la quantité de capteurs que je veux intégrer, et les possibilités d'évolutions futures.

Et c'est la raison pour laquelle je vais me procurer le matériel chez AdaFruit, et opter pour des composants supportant l'interface Stemma QT : une "standardisation" du câblage pour le protocole I2C, qui facilite l'interconnexion entre le micro-contrôleur et les périphériques.

J'aurai pu faire la même chose à la main (et c'est d'ailleurs ce que j'ai fait sur ma station actuelle), mais cela va m'apporter un certain confort quand il va s'agir d'ajouter ou remplacer des capteurs puisque je n'aurai rien d'autre à faire que débrancher/rebrancher, alors qu'à l'heure actuelle, je n'ai aucune possibilité d'extension de ma station.

Certes, AdaFruit est un peu cher, mais je crois en la qualité "supérieure" de leurs produits. Je rappelle que certains composants de la station sont à l'air libre, et que l'une des raisons pour lesquelles je mets à jour ma station météo est l'oxydation de ses circuits que j'ai fabriqué moi-même, mais sur lequel je n'ai pas appliqué de verni protecteur.

Je rappelle, à toute fin utile, que je ne suis pas sponsorisé par AdaFruit, que les liens que je fourni dans cet article ne sont pas suivis et que je ne perçois aucune commission d'aucune sorte, d'AdaFruit ou de qui que ce soit d'autre. Vous allez trouver ça pompeux, mais je suis complètement intègre...

Bref, je vais opter pour leur ESP32-S3, qui présente quelques caractéristiques intéressantes :

• il dispose d'un connecteur STEMMA QT natif
• il dispose d'un connecteur, d'un circuit de charge et de mesure pour une batterie externe

Je n'ai pas les moyens financiers de réaliser une station météo autonome en énergie dans l'immédiat. Mais le fait que le micro-contrôleur embarque la "logistique" requise est un atout que j'exploiterai à l'avenir.

Capteurs¶

Température, pression, humidité relative¶

Des données classiques pour une station météo.

Je vais rester sur le bon vieux BME280 de Bosch. Quoique plus tout jeune, j'en ai toujours été satisfait.

J'aurai pu passer sur le BME680, mais je préfère confier la détection de gaz à d'autres capteurs plus spécialisés et destinés à un usage extérieur.

Lumière¶

Ces données sont peut-être moins utilisées dans une station météo, mais j'ai différents usages actuels et futurs. Par exemple, je m'en sert pour déterminer l'allumage automatique des lumières en fonction d'un seuil de luminance extérieure, mais aussi pour me rappeler d'ouvrir ou fermer le poulailler.

Je vais passer à un TSL2591 pour remplacer le TSL2561 que j'utilise actuellement et qui est désormais obsolète.

Je vais l'épauler d'un second capteur : un LTR390, dont l'objectif sera de fournir un indice UV.

Un troisième capteur viendra compléter l'analyse de la lumière : un APDS9960, qui va me permettre de déterminer la couleur ambiante.

Comme je l'ai dit dans mon article introductif, je ne sais pas encore où je vais avec ce capteur, mais je le veux ! J'imagine par exemple que je pourrais utiliser sa sortie pour définir la couleur de l'éclairage de la maison, ou peut-être déterminer la couleur du ciel, et en déduire si le temps est plutôt beau ou plutôt couvert. En outre, je suis curieux de voir ce qu'il peut ressortir de ce genre de capteurs durant la nuit. En fonction de sa sensibilité, je pourrais peut-être détecter des couleurs intéressantes pour l'esthétique de mon tableau de bord.

Je pourrais peut-être également avoir un capteur configuré pour gérer les fortes luminances et un autre plus précis pour les basses luminances, en jouant sur les paramètres d'exposition.

Magnétomètre¶

Utilisé pour déterminer le nord magnétique. Intéressant pour détecter ses fluctuations.

J'utiliserai un QMC5883L, déjà en ma possession.

Détecteur d'orage¶

J'ai déjà eu l'occasion de jouer avec l'AS3935 par le passé, mais il ne me donnait pas entière satisfaction. Je vais retenter son intégration, mais pas tout de suite.

Anémomètre, girouette¶

Grands absents de ma station actuelle, je suis toujours en galère pour trouver quelque chose de "potable". J'ai bien vu ce modèle chez Go Tronic, mais j'ai des doutes sur sa solidité et sa précision. Néanmoins, le package est complet et comprend également un pluviomètre basique.

Je rajouterai ces composants plus tard.

Détecteur de pluie¶

Je pense partir sur un Hydreon RG11. Cependant, vu son prix, je l'intégrerai au cours d'une prochaine intervention.

J'aime bien l'idée d'avoir une information immédiate et binaire, en plus de la quantité de pluie fournie par un pluviomètre séparé.

Compteur Geiger¶

Ce compteur Geiger est mon petit plaisir, juste parce que je peux (et je vais) l'assembler moi-même, mais aussi parce qu'il est bien conçu : il peut fonctionner de façon autonome, mais aussi avec un micro-contrôleur.

Vu son prix, qui représente tout mon budget initial (une centaine d'euros), il ne sera pas intégré tout de suite au projet.

GPS¶

Je vais me procurer le PA1010D, et sa pile. Je m'en servirai principalement pour obtenir l'heure que je diffuserai ensuite à mon réseau via NTP. J'espère aussi avoir une mesure de l'altitude, permettant de calibrer le BME280 automatiquement (alors qu'à l'heure actuelle, j'ajoute simplement 41hPa aux valeurs mesurées pour compenser l'altitude), et, évidemment, obtenir les coordonnées de la station, que je peux ensuite exploiter ailleurs.

Autres composants¶

Quoi de mieux que ce multiplexeur pour illustrer tout l'intérêt de l'architecture de ma nouvelle station météo ? J'ai huit ports à disposition, dont trois libres pour de futurs ajouts, sans compter que derrière, je peux partir avec autre chose que des câbles STEMMA QT. Il s'agira de la multiprise sur laquelle viendront se connecter tous les autres composants. C'est autrement plus confortable et pratique que mon système actuel, beaucoup trop rigide...

Il me faudra également une certaine quantité de câbles STEMMA QT, évidemment.

BoM du mois de janvier¶

Du coup, ma commande se présente comme suit :

On note la TVA et les frais de port qui font un peu mal, mais bon. Ça vient des États-Unis, c'est de la qualité, et, normalement, le colis ne devrait pas se perdre en chemin ni mettre six mois à arriver. La livraison devrait se faire la semaine prochaine ou la semaine suivante.

Ce qu'il me reste à acheter :

• 1x AS3935 (environ 40€), sauf si je remets la main sur celui que je suis censé avoir...
• anémomètre, girouette, pluviomètre (a priori une centaine d'euros), quand j'aurai trouvé des modèles qui me conviennent
• 1x Hydreon RG11 ($60 + les frais de port)
• 1x compteur Geiger (une centaine de dollars + les frais de port)
• les boîtiers, câbles, et divers accessoires
• un système de stockage des données peut toujours être utile, je verrais comment articuler ça autour d'un simple module de carte SD qui se trouve un peu partout

Ces achats seront étalés sur l'année. En plus, l'idée c'est de commencer à jouer avec les capteurs de base, et surtout avec les nouveaux capteurs que je ne connais pas encore.

Conclusion¶

Il y a pas mal de choses que j'ai besoin de tester avant de me lancer dans la conception des boîtiers et de l'organisation du matériel, et notamment la question de la distribution d'énergie à travers tous les capteurs.

Prochain article sur le sujet : quand j'aurai reçu le matériel, et que j'aurais commencé à travailler sur le firmware.