Sonde de température et consommation d’énergie

Le but de cet article est de commencer à tester une sonde à partir d’un Arduino pro mini 8 Mhz et d’un capteur de température et d’hygrométrie DHT22; ensuite nous verrons comment baisser la consommation de la sonde.

Pour l’utilisation du capteur DHT22, je me suis appuyé sur la documentation d’Adafruit http://learn.adafruit.com/dht/overview.

Mais attention n’utilisez pas la librairie fournie par Adafruit car elle ne fonctionne pas pour ce modèle de carte. Télécharger la librairie suivante : https://github.com/ringerc/Arduino-DHT22

Le câblage sera le suivant :

Pour l’alimentation et le transfert du programme je vais utiliser le convertisseur FTDI de chez DFR Robot qui supporte le 5v et 3.3v.

Pour la partie test, je vais effectuer une mesure toutes les 60 secondes environ.

Le premier programme sans optimisation sera le suivant :

#include <DHT22.h> #define DHT22_PIN 2 //communication avec le capteur DHT22 #define DHT22_POWER 5 //alimentation du capteur DHT22 DHT22 dht22(DHT22_PIN); //création instance dht void setup() {   pinMode(DHT22_POWER, OUTPUT);   Serial.begin(9600); } void loop () {   digitalWrite(DHT22_POWER, HIGH); //alimente le capteur DHT22   delay(5000);   DHT22_ERROR_t errorCode;   errorCode = dht22.readData();   switch(errorCode)   {     case DHT_ERROR_NONE:       Serial.print(dht22.getTemperatureC());       Serial.print("C ");       Serial.print(dht22.getHumidity());       Serial.println("%");       break;     case DHT_ERROR_CHECKSUM:       Serial.println("check sum error ");       break;     case DHT_BUS_HUNG:       Serial.println("BUS Hung ");       break;     case DHT_ERROR_NOT_PRESENT:       Serial.println("Not Present ");       break;     case DHT_ERROR_ACK_TOO_LONG:       Serial.println("ACK time out ");       break;     case DHT_ERROR_SYNC_TIMEOUT:       Serial.println("Sync Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_DATA_TIMEOUT:       Serial.println("Data Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_TOOQUICK:       Serial.println("Polled to quick ");       break;   }   delay(60000); }

Le capteur est toujours alimenté et la consommation est de 4.3 mA au repos et passe à 5.7 mA lors de la mesure.

Le second programme va désactiver l’alimentation du capteur pendant 60 secondes et l’alimenter juste le temps d’effectuer une mesure :

#include <DHT22.h> #define DHT22_PIN 2 //communication avec le capteur DHT22 #define DHT22_POWER 5 //alimentation du capteur DHT22 DHT22 dht22(DHT22_PIN); //création instance dht void setup() {   pinMode(DHT22_POWER, OUTPUT);   Serial.begin(9600); } void loop () {   digitalWrite(DHT22_POWER, HIGH); //alimente le capteur DHT22   delay(5000);   DHT22_ERROR_t errorCode;   errorCode = dht22.readData();   switch(errorCode)   {     case DHT_ERROR_NONE:       Serial.print(dht22.getTemperatureC());       Serial.print("C ");       Serial.print(dht22.getHumidity());       Serial.println("%");       break;     case DHT_ERROR_CHECKSUM:       Serial.println("check sum error ");       break;     case DHT_BUS_HUNG:       Serial.println("BUS Hung ");       break;     case DHT_ERROR_NOT_PRESENT:       Serial.println("Not Present ");       break;     case DHT_ERROR_ACK_TOO_LONG:       Serial.println("ACK time out ");       break;     case DHT_ERROR_SYNC_TIMEOUT:       Serial.println("Sync Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_DATA_TIMEOUT:       Serial.println("Data Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_TOOQUICK:       Serial.println("Polled to quick ");       break;   }   digitalWrite(DHT22_POWER, LOW); //arrêt de l’alimentation du DTH22   delay(60000); }

La consommation est de 4.3 mA au repos. Donc on ne gagne rien en arrêtant l’alimentation du capteur DHT22.

Maintenant je vais m’appuyer sur l’excellent article de Nick Gammon pour optimiser la consommation http://www.gammon.com.au/forum/?id=11497. Je vous conseil de le lire.

Le programme sera le suivant :

#include <DHT22.h> #include <avr/sleep.h> #include <avr/wdt.h> #define DHT22_PIN 2 //communication avec le capteur DHT22 #define DHT22_POWER 5 //alimentation du capteur DHT22 DHT22 dht22(DHT22_PIN); //création instance dht ISR (WDT_vect) {   wdt_disable(); //désactive le watchdog } void mywatchdogenable() {   MCUSR = 0;   WDTCSR = _BV (WDCE) | _BV (WDE);   WDTCSR = _BV (WDIE) | _BV (WDP3) | _BV (WDP0); //délai de 8 secondes   wdt_reset();   ADCSRA = 0; //désactive ADC   set_sleep_mode (SLEEP_MODE_PWR_DOWN);   sleep_enable();   MCUCR = _BV (BODS) | _BV (BODSE);   MCUCR = _BV (BODS);   sleep_cpu();   sleep_disable(); } void setup() {   pinMode(DHT22_POWER, OUTPUT);   Serial.begin(9600); } void loop () {   digitalWrite(DHT22_POWER, HIGH); //alimente le capteur DHT22   delay(5000);   DHT22_ERROR_t errorCode;   errorCode = dht22.readData();   switch(errorCode)   {     case DHT_ERROR_NONE:       Serial.print(dht22.getTemperatureC());       Serial.print("C ");       Serial.print(dht22.getHumidity());       Serial.println("%");       delay(500);       break;     case DHT_ERROR_CHECKSUM:       Serial.println("check sum error ");       break;     case DHT_BUS_HUNG:       Serial.println("BUS Hung ");       break;     case DHT_ERROR_NOT_PRESENT:       Serial.println("Not Present ");       break;     case DHT_ERROR_ACK_TOO_LONG:       Serial.println("ACK time out ");       break;     case DHT_ERROR_SYNC_TIMEOUT:       Serial.println("Sync Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_DATA_TIMEOUT:       Serial.println("Data Timeout ");       break;     case DHT_ERROR_TOOQUICK:       Serial.println("Polled to quick ");       break;   }   digitalWrite(DHT22_POWER, LOW); //arrêt de l’alimentation du DTH22   for (int i=0; i < 8; i++) //mise en veille pendant 64 secondes     mywatchdogenable(); }

La consommation est de 0.26 mA pendant la mise en veille de 64 secondes. Bien sûr on pourrait réduire encore la consommation en bidouillant l’Arduino mini pro en faisant en sorte de ne plus alimenter la LED rouge (témoin d’alimentation).

Voici quelques capacités de piles et batteries en mA Heure :

En prenant par exemple une batterie Li-Ion de 4400 mA Heure, on pourrait tenir 4400 / 0.26 = 17000 heures soit 705 jours. Je vais certainement partir sur une batterie et un panneau solaire pour alimenter ma sonde. A voir !!!