Conception d'une petite platine destinée à l'expérimentation de solutions IOT LoRa. Modulable au choix, de la version minimaliste à plus complète avec plusieurs capteurs.
Caractéristiques :
- dimensions 65 x 90 mm
- Arduino pro-mini
- Module RFM95W avec connecteur d'antenne
- Horloge DS3231
- Pile CR2302 de sauvegarde
- Support de batterie 18650
- Circuit de charge solaire ou USB CN3163
- Mesure du courant et tension de charge INA219
- Régulateur 3,3 V
- Borniers à vis pour I2C, Onewire, panneau solaire, interrupteur M/A, et toutes les pins de l'Arduino + port USB C.
- Configurable par ponts de soudure. (JP)
- Points de tests des tensions. (TP)
Concept
Cette platine a été pensée pour faire de l'expérimentation avec un Arduino pro mini et des modules externes et a été optimisée pour une consommation la plus faible possible.
Le pro mini a été choisi en raison de son faible coût et de sa consommation extrêmement faible lorsqu'on supprime les LED et le régulateur 3,3 V intégrés.
La capacité de ce processeur est suffisante pour bon nombre de projets.
L'alimentation de la platine s'effectue à l'aide d'un accu Li-Ion 16850 implanté sur le circuit imprimé et qui peut être rechargé à l'aide d'un panneau solaire ou un port USB via un régulateur de charge CN3163. Le courant maximum a été limité à 1 A.
Un capteur de tension et courant optionnel INA219 permet de mesurer le courant de charge et les tensions du panneau solaire et de la batterie.
Si le INA219 n'est pas utilisé, des diviseurs de tension optionnels à résistances permettent de mesurer la tension d'entrée et celle de la batterie.
Un bornier à vis permet d'insérer un interrupteur M/A ou de mesurer le courant consommé.
Il y a possibilité d'installer un régulateur de tension 3,3 V RT9080-33 si le besoin s'en fait sentir. Ce régulateur peut être mis en veille à l'aide de la pin D9 de l'Arduino.
Des ponts à souder permettent de choisir avec ou sas régulateur.
Enfin un transistor MOSFET optionnel permet de couper la sortie VCC pour alimenter certains modules à l'aide de la pin D5 de l'Arduino. Lui aussi peut être shunté par un pont.
La pin D5 peut servir à alimenter directement un module qui ne DOIT pas consommer plus de 20 mA.
Un pont à souder permet de choisir l'une ou l'autre option.
Une horloge en temps réel DS3231 sauvegardée par une pile CR2032 peut être installée et peut servir à réveiller à des heures programmées par une interruption le pro mini mis en veille profonde et/ou donner l'heure.
Un module LoRa RFM95W peut également être installé afin de rendre cette platine communicante.
Enfin des borniers à vis permettent de relier des capteurs I2C et OneWire.
Le capteur OneWire est alimenté par une sortie de l'Arduino afin d'économiser l'énergie lors du mode veille.
Toutes les pins de l'Arduino sont également disponibles sur des borniers à vis afin de faire des mesures ou expérimentations.
Utilisation des pins de l'Arduino pro-mini
| A0 | DS3231 INT/SQW (jumper JP6) | |||
| A1 | ||||
| A2 | DS3231 power supply | |||
| A3 | PCINT11 | 3V3 ENABLE | ||
| A4 | SDA | |||
| A5 | SCL | |||
| A6 | ana only | Input voltage measure | ||
| A7 | ana only | Battery voltage measure | ||
| D0 | PD0 | RX | ||
| D1 | PD1 | TX | ||
| D2 | PD2 | INT0 | LoRa DIO0 | |
| D3 | PD3 | INT1 | LoRa DIO1 (jumper JP7) | |
| D4 | PD4 | LoRa RESET | ||
| D5 | PD5 | VCC switch for the MOSFET or direct supply (jumper JP3) | ||
| D6 | PD6 | ONEWIRE sensor data | ||
| D7 | PD7 | CN3163 CHARGE | ||
| D8 | PB0 | CN3163 DONE | ||
| D9 | PB1 | ONEWIRE power | ||
| D10 | LoRa CS | |||
| D11 | LoRa MOSI | |||
| D12 | LoRa MISO | |||
| D13 | LoRa SCK |
Configuration des cavaliers
| JP1 | VCC 3.3V regulator | JP1 ON (NO regulator) | JP1 OFF (with regulator) |
| JP2 | VCC_SW switch selector | JP2 ON (D5 output) | JP2 OFF (via MOSFET) |
| JP3 | A0 address of INA219 | ||
| JP4 | A1 address of INA219 | ||
| JP5 | DIO1 of RFM95W | JP5 ON (D3 wired to LoRa DIO1) | JP5 OFF (no DIO1 use) |
| JP6 | INT/SQW of DS3231 | JP6 ON (D8 wired to INT/SQW) | JP6 OFF (no INT/SQW use) |
| JP7 |
Options
| R1 | USB port power selection | |
| R2 | USB port power selection | |
| R16 | OneWire bus supply | |
| R17 | I2C SCL | |
| R18 | I2C SDA | |
| USB1 | USB connector | |
| R15 | DS3231 INT/SQW supply | |
Consommations
| Running | Sleep | Deep sleep | |
| Arduino seul | 4 mA | 4.6 µA | 0 µA |
| Arduino + DS3231 + BME280 | 4.5 mA | 4.6 µA | 0.3 µA |
| Arduino + DS3231 + BME280 + INA219 | 4 mA | 0.66 mA | 5.9 µA |
| Arduino + DS3231 + BME280 + INA219 + DS18B20 (via VCC_SW) | 4 mA | 10 µA | 5.3 µA |
| Arduino + DS3231 + BME280 + INA219 + DS18B20 + RFM95W | 6 / 105 mA | 2 mA | 7.6 µA |
En veille, le capteur INA219 consomme à lui seul plus de 5 µA, alors que le BME280 consomme 0,1 µA.
