Premiers projets

Introduction

Ce chapitre est consacré à la réalisation concrète des premiers projets qui constitueront l’installation domotique, à savoir les capteurs de l’installation, et à l’étude de la plupart des possibilités qui sont offertes à l’utilisateur grâce à un microcontrôleur ESP8266, abrégé ESP8266 par la suite.

À cette fin, plusieurs capteurs détaillés dans le chapitre Compteurs, capteurs et actionneurs sont utilisés pour réaliser ces premiers projets. Ils permettent d’aborder différents thèmes détaillant la quasi-totalité des possibilités offertes par un ESP8266 d’un point de vue acquisition, comme la mesure de capteurs numériques ou analogiques, ou encore la gestion des entrées et sorties numériques. De plus, les fonctionnalités liées à la communication sans fil Wi-Fi sont également abordées. Les possibilités de contrôle de dispositifs à l’aide d’un ESP8266 seront abordées, quant à elles, dans le chapitre Amélioration des consommations et du confort.

Bien que des notions de programmation à l’aide de l’IDE Arduino soient abordées dans le chapitre Compléments (section Notions de programmation pour l’IDE Arduino), il est utile de rappeler qu’un programme réalisé dans cet ouvrage est constitué de quatre parties :

Fonctions de base de l’ESP8266

L’avantage d’un ESP8266 par rapport à de nombreux microcontrôleurs du marché est la présence d’une architecture capable de se connecter à un réseau Wi-Fi, sans pour autant augmenter son coût de manière significative. Afin d’utiliser les fonctions des cartes ESP8266 liées à l’utilisation du Wi-Fi dans un programme, il est nécessaire de commencer chacun de ces programmes par l’instruction suivante :

#include <ESP8266WiFi.h> 

Elle permet d’ajouter une des librairies de la bibliothèque dédiée à l’utilisation des ESP8266 dont l’installation a été abordée dans le chapitre Configuration du matériel. Cette librairie embarque des fonctions spécifiques à l’ESP8266 afin de pouvoir notamment interagir avec l’antenne Wi-Fi embarquée.

Une deuxième librairie de la bibliothèque ESP8266 sera également souvent intégrée aux projets qui utilisent un réseau Wi-Fi afin de pouvoir effectuer des requêtes HTTP indispensables pour communiquer avec le contrôleur domotique (ou tout autre service web) :

#include <ESP8266HTTPClient.h> 

La librairie WiFiClient.h sera utilisée afin d’initier les connexions TCP :

#include <WiFiClient.h> 

Mesures numériques

pinMode(argument_1, argument_2) 

Mesures analogiques

Les capteurs analogiques sont des capteurs délivrant un signal de sortie analogique, c’est-à-dire qui peut prendre une infinité de valeurs dans un intervalle donné, par opposition aux signaux de sorties numériques qui ne peuvent prendre que deux valeurs.

Certains d’entre eux délivrent par exemple une tension continue en fonction de la grandeur physique mesurée. Cette section est dédiée à traiter les mesures analogiques les plus courantes, à savoir les mesures de tension, de courant ainsi que les mesures de résistances.

Pour réaliser ces mesures analogiques, la platine de l’ESP8266 dispose d’une entrée analogique d’une résolution de 10 bits (soit 2¹⁰ = 1 024 états différents) capable de mesurer une plage de tensions continues de 0 V à 3,3 V. Dans ce cas, la résolution de la mesure est approximativement de 3 mV (soit 3,3 divisé par 1023, vu que le 0 est un état à part entière).

La connexion générique d’un signal analogique à l’ESP8266 se réalise comme le montre la figure suivante, avec le signal de sortie analogique du capteur...

Autres protocoles de communication

Il est proposé d’étendre les possibilités de l’ESP8266 par l’étude d’autres protocoles de communication qui peuvent être utilisés par des capteurs ou des actionneurs disponibles dans le commerce, à savoir le protocole série pour l’interaction entre deux machines et l’I²C pour les réseaux de dispositifs. Par ailleurs, l’utilisation d’autres protocoles spécifiques est abordée par l’intermédiaire de la mesure d’un capteur de température et d’humidité, le DHT22, et d’un capteur de température DS18B20 dans sa version étanche.

Ces protocoles consistent généralement en l’envoi d’une chaîne binaire qui représente la valeur mesurée du capteur et qui dépend à la fois du protocole même utilisé pour la communication, mais aussi du fabricant et du type de capteur.

Lecture de badge RFID

Comme détaillé dans le chapitre Configuration du matériel, les badges (ou tag) RFID permettent notamment d’identifier une personne ou un produit. Il est proposé dans cet exemple de lire un badge et de vérifier s’il est répertorié. En fonction des besoins de l’utilisateur, il est alors possible de réaliser des actions spécifiques qui seront traitées dans les chapitres suivants. Un exemple plus complexe est proposé dans le chapitre Compléments.

Au niveau des connexions, il faut raccorder le module RFID à l’ESP8266 comme suit (broche du module vers celle de l’ESP8266) :

Un exemple de raccordement est proposé sur la figure suivante. Attention, certains fabricants ne respectent pas la disposition des broches. Il convient donc de se référer aux indications notées sur le module.

La librairie MFRC522 doit être installée au préalable, puis incluse dans le programme. Il en est de même pour la librairie SPI dédiée à la gestion du protocole SPI (Serial Peripheral Interface ).

#include <SPI.h>  
#include "MFRC522.h" 

Ensuite, les broches RST (reset) et SS (Slave Select) sont définies pour la communication avec le module par les instructions suivantes :

#define RST_PIN D0   
#define SS_PIN D8 

Un objet MFRC522 est alors défini avec ces deux broches :

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);...