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PCB LoRa universal board

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)

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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.