Crowdsourcing pour tous : Programmation et visualisation de capteurs fixes pour permettre aux citoyen.nes de produire diverses mesures dans un programme de santé environnement. Programme pour envoyer des données en MQTT entre un M5Stick-C avec les capteurs SensAirS8 et un capteur BME280 (température, humidité, pression) au site AdafruitIO
Difficulté
Facile
Durée
1 heure(s)
Disciplines scientifiques
Arduino, Informatique, Science de la vie
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Installation M5Stick-C
- 3 Étape 2 - Import bibliothèque
- 4 Étape 3 - Modification d'une bibliothèque pour la gestion de plusieurs capteurs sur le M5Stick-C
- 5 Étape 4 - Configuration du Wifi
- 6 Étape 5 - AdafruitIO
- 7 Étape 6 - Branchement des capteurs
- 8 Étape 7 - Gestion de l'horloge
- 9 Étape 8 - Envoyer le programme dans le M5Stick-C
- 10 Commentaires
Introduction
L’air constitue le premier des éléments nécessaires à la vie.
Chaque jour, un être humain adulte inhale 10 000 à 20 000 litres d’air en fonction de sa morphologie, de ses activités.
En plus de l’oxygène (O2) et le diazote (N2), qui représentent en moyenne 99 % de sa composition, cet air que nous respirons contient aussi des polluants, sous forme gazeuse, liquide ou solide d’origine naturelle (embruns marins, poussières, pollens…) ou résultant d’activités humaines (trafic routier, production d’énergie, industrie, agriculture…).
La pollution de l'air a des effets significatifs et multiples sur la santé et l'environnement.
La pénétration de ces polluants dans l’organisme peut avoir des conséquences sur la santé à court et long terme.
La qualité de l'air et la pollution de l'air sont donc des enjeux majeurs pour la santé.
Ici, nous allons programmer un M5StickC pour obtenir une meilleure connaissance de la qualité de l’air avec mesure du pourcentage de CO2 et la mesure de particules en suspension.
Le programme est à télécharger dans l'onglet "Fichiers". Il vous suffira de le télécharger, de le décompresser et de mettre le dossier contenant 2 fichiers (M5Stick-test-CO2-BM280-Date-IOAdafruit.ino + time_zones.h) dans le dossier de croquis de Arduino.Lorsque vous ouvrirez ce projet dans Arduino, vous vous retrouverez avec un croquis à 2 onglets : M5Stick-test-CO2-PM-Date-IOAdafruit et time_zones.h
Ce 2ème onglet permet d'afficher la date et l'heure sur l'écran. Vous pouvez aller à l'étape 7 pour voir comment modifier ce fichier si vous n'êtes pas dans le même fuseau horaire.
Vous avez en plus à votre disposition un autre lien pour télécharger le code pour un M5StickCplus. Celui-ci inclut en plus la gestion de la batterie : indication du % en charge et décharge et mise en veille si le niveau est trop faible.
D'autres projets capteurs avec un M5StickC :
- CO2 + DHT M5Stick - SensAirS8 - DHT - MQTT
- CO2 + Particules en suspension M5Stick_-_CO2-_capteur_de_particules_-_MQTT
- SGP30 + DHT M5Stick_-_SGP30_-_DHT_-_MQTT
- Matériel et outils
- Expériences pré-requises
- Fichiers
M5StickC 
M5stickC est un microcontrôleur basé sur un ESP32, il a pour avantage d’être facilement programmable grâce à la librairie M5Stack livré avec.
Capteur de CO2 SENSEAIR S8 
Capteur Infrarouge de CO2 (NDIR) utilisé dans le projet CO2
BME280 
Il s'agit d'un capteur de pression, de température et d'humidité
Ordinateur 
Dès sa mise sous tension, un ordinateur exécute, l'une après l'autre, des instructions qui lui font lire, manipuler, puis réécrire un ensemble de données auquel il a accès. Des tests et des sauts conditionnels permettent de changer d'instruction suivante, et donc d'agir différemment en fonction des données ou des nécessités du moment. Les données à manipuler sont obtenues, soit par la lecture de mémoires, soit par la lecture de composants d'interface (périphériques) qui représentent des données physiques extérieures en valeurs binaires (déplacement d'une souris, touche appuyée sur un clavier, température, vitesse, compression...). Une fois utilisées, ou manipulées, les données sont réécrites, soit dans des mémoires, soit dans des composants qui peuvent transformer une valeur binaire en une action physique (écriture sur une imprimante ou sur un moniteur, accélération ou freinage d'un véhicule, changement de température d'un four ...). L'ordinateur peut aussi répondre à des interruptions qui lui permettent d’exécuter des programmes de réponses spécifiques à chacune, puis de reprendre l’exécution séquentielle du programme interrompu. La technique actuelle des ordinateurs date du milieu du xxe siècle. Ils peuvent être classés selon plusieurs critères1 (domaine d'application, taille ou architecture).
Fer à souder 
Un fer à souder, ou plus précisément un fer à braser, est un outil chauffant permettant de réaliser une opération de brasage. L'usage courant du fer à souder se fait dans le domaine du montage de composants électroniques.
Câble Dupont 
Les câbles de connexion servent à créer rapidement des liaisons électriques sur des platines de prototypage sans avoir besoin de faire des soudures.
Breadboard 
L'avantage de ce système est d'être totalement réutilisable, car il ne nécessite pas de soudure. Ce dernier point distingue les platines Labdec des stripboards (ou veroboards), des perfboards ou des circuits imprimés qui sont, eux, utilisés pour réaliser des prototypes permanents et que l'on sera donc moins à même de démonter. On peut de plus câbler sur une platine Labdec une grande variété de composants afin de réaliser des circuits électroniques, du plus simple circuit jusqu'au microprocesseur.
Étape 1 - Installation M5Stick-C
Bien entendu, il faut avoir installé Arduino
Installer l'environnement Arduino sur votre système
Importer de nouvelles cartes dans l'interface Arduino
1-Ajout d'un catalogue de cartes dans l'interface de développement Arduino
Importer de nouvelles cartes dans l'interface Arduino
-> Préférences -> URL de gestionnaire de cartes supplémentaires
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
2-Ajout de la carte
-> Outils -> Type de carte -> Gestionnaire de carte -> Rechercher et installer ESP32
Étape 2 - Import bibliothèque
Pour notre projet, nous aurons besoin d'ajouter les bibliothèques suivantes via l'interface Arduino :
-> M5SticKC (M5SticKCPlus si vous utilisez ce modèle)
-> EspSoftwareSerial
-> Grove BME280 Item:BME280
-> AirGradient_Air_Quality_Sensor
-> Adafruit_MQTT
Importer des bibliothèques dans l'interface Arduino
Vous pouvez installer que les bibliothèques ci-dessus.
Étape 3 - Modification d'une bibliothèque pour la gestion de plusieurs capteurs sur le M5Stick-C
Pour pouvoir utiliser les 2 capteurs (DHT et SensAIrS8) en même temps, il va falloir modifier le fichier AirGradient.cpp qui se trouve dans la bibliothèque AirGradient_Air_Quality_Sensor fraichement installer.
Pour le modifier, il faut aller dans votre dossier
Arduino -> libraries -> AirGradient_Air_Quality_Sensor
Ouvrir le fichier AirGradient.cpp avec un éditeur de texte.
Pour ne pas supprimer les lignes, nous allons tout simplement mettre certaines lignes en commentaire. Pour se faire il suffit de mettre // en début de ligne.
-> Trouver PMS_Init(D5,D6); (Ligne 60) mettre cette ligne en commentaire //PMS_Init(D5,D6);
-> Trouver CO2_Init(D4,D3); (Ligne 569) mettre en commentaire // CO2_Init(D4,D3);
-> Trouver Wire.begin(); (Ligne45) mettre en commentaire //Wire.begin();
Étape 4 - Configuration du Wifi
Remplacer dans le code "LENOMDETABOX " par le nom de votre réseau WIFI et le "LEMDPDETABOX" par votre clé Wifi./************************* Configuration pour le Wifi ************************/
const char* ssid = "LENOMDETABOX "; // Nom de votre réseau WIFI
const char* password = "LEMDPDETABOX"; // Clef Wifi
Étape 5 - AdafruitIO
Retrouvez toutes les informations sur les 2 pages suivantes
Créer un compte chez AdafruitIO pour envoyer des données dans le web
Envoyer des données sur le WEB grâce à MQTT
Remplacer "Username" avec votre nom d'utilisateur sur io.adafruit et "ActiveKey" la clef généré sur AdafruitIO./*********** Configuration pour utiliser MQTT Adafruit ************/
#define AIO_SERVER "io.adafruit.com"
#define AIO_SERVERPORT 1883
// Suivre ce tuto pour récupérer les infos nécessaires https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Cr%C3%A9er_un_compte_chez_AdafruitIO_pour_envoyer_des_donn%C3%A9es_dans_le_web
#define AIO_USERNAME "Username" //Votre nom d'utilisateur sur io.adafruit
#define AIO_KEY "ActiveKey" //Votre clef AdafruitIO
/************ Création des objets pour l'horloge ********************/
const char* ntpServer = "pool.ntp.org";
const char* location = "Europe/Paris"; // voir dans l'onglet time_zones.h si vous n'êtes pas sur le même fuseau horaire
/************ Création des objets MQTT et Wifi ********************/
WiFiClient client; // Création d'un objet client wifi, nécessaire pour initier la connexion avec le serveur Adafruit MQTT.
Adafruit_MQTT_Client mqtt(&client, AIO_SERVER, AIO_SERVERPORT, AIO_USERNAME, AIO_KEY); // Création de l'objet mqtt nécessaire à la connexion avec le serveur
/************ Création des flux de données ***********/
// Création des objets PM1.0, PM2.5 PM10 et CO2
// Renseigner les chemins de vos flux de données "/feeds/******
// voir tuto https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Envoyer_des_donn%C3%A9es_sur_le_WEB_gr%C3%A2ce_%C3%A0_MQTT
Adafruit_MQTT_Publish CO2 = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/CO2");
Adafruit_MQTT_Publish temp = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/temperature");
Adafruit_MQTT_Publish hum = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/humidite");
Adafruit_MQTT_Publish pression = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/pression");
Étape 6 - Branchement des capteurs
-> Capteur BME-BMP280 en grove
- VCC->VOUT
- GND->G
- SDA_PIN->32
- SCL_PIN->33
-> Capteur CO2 -> Étape un peu de soudure
Dans l'étape 1 de la page Un capteur de CO2 avec UIFLOW et M5STICK, un peu de soudure pour pouvoir connecter simplement votre capteur de CO2 au M5Stick.
- G+ au 5V
- G0 au GND
- TX au 26
- RX au 36
La calibration du capteur se fait avec le bouton du M5StcikC déjà intégré.
D'autres capteurs ici : DataLab - Chapitre 3 - Connecter ses capteurs
Étape 7 - Gestion de l'horloge
Vous pouvez remplacer "Europe/Paris" sur la ligne
-> const char* location = "Europe/Paris";
par une autre localisation.
Il suffit de récupérer dans l'onglet time_zones.h, la destination de votre choix.
Étape 8 - Envoyer le programme dans le M5Stick-C
Avant de téléverser le programme dans votre carte électronique, vous devez vous assurer que le bon type de carte est sélectionné (ici M5Stick-C) et que le bon port COM est sélectionné.
Pour se faire, il vous suffit d'aller dans l'onglet "Outils"
- Puis "Type de carte"-> "Gestionnaire de carte"-> "ESP32 Arduino" -> "M5Stick-C" (Sélectionner la carte avec laquelle vous travaillez)
- Choisir le Port sur lequel est branché votre carte
Il ne vous reste plus qu'à téléverser.
Vous pouvez suivre l'avancée du processus en ouvrant la console et/ou regarder ce qui se passe sur l'écran du M5Stick-C.
Dernière modification 14/03/2022 par user:Bloup.
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