Adafruit Feather M0
Guide d’utilisation des cartes Adafruit Feather M0 pour des déploiements 3D-PAWS à faible consommation avec WiFi, LoRa ou journalisation locale sur carte SD.
Aperçu
Le enregistreur de données Adafruit Feather est une plateforme microcontrôleur compacte utilisée dans les stations 3D-PAWS pour des déploiements de surveillance environnementale flexibles et à faible consommation.
Les systèmes Feather intègrent un microcontrôleur, un stockage local des données et des interfaces pour capteurs dans une plateforme légère adaptée aux installations à distance. La configuration Feather de 3D-PAWS utilise une carte microSD embarquée pour le stockage local des données et une horloge temps réel (RTC) pour horodater les observations.
Les capteurs sont généralement connectés via un hub Grove Multiport, ce qui permet d’intégrer facilement plusieurs capteurs environnementaux dans le système.
Trois configurations principales de Feather sont prises en charge :
Feather WiFi – pour les déploiements connectés au réseau
Feather LoRa – pour une communication longue portée à faible consommation
Feather de journalisation locale – pour les stations qui stockent les données localement sans connectivité réseau
À l’aide du micrologiciel Feather de 3D-PAWS, le système collecte les mesures environnementales, les stocke localement sur la carte SD et, en option, transmet les données via WiFi ou via une communication LoRa.
Configurations Feather
Configuration WiFi
Le Feather WiFi est utilisée sur les sites disposant d’un accès fiable à un réseau sans fil.
Dans cette configuration :
les données des capteurs sont collectées par le Feather
les mesures sont stockées localement sur la carte SD
les données sont transmises via WiFi au serveur de données
Cette option convient aux stations connectées au réseau situées à proximité d’une infrastructure.
Configuration LoRa
Le Feather LoRa permet une communication longue portée à faible consommation entre des stations de capteurs réparties.
La version LoRa peut fonctionner dans deux modes :
Unité distante LoRa
Dans cette configuration, le Feather fonctionne comme un nœud de détection distant qui transmet les données des capteurs à une station centrale équipée d’un récepteur LoRa.
En général, un enregistreur de données Particle sert de passerelle :
Feather distant → passerelle Particle → Cloud Particle → CHORDS
Cette architecture permet à plusieurs stations de capteurs distantes de communiquer avec une passerelle centrale même lorsque la connectivité WiFi ou cellulaire est indisponible sur le site du capteur.
Nœud LoRaWAN
Sinon, le Feather peut fonctionner comme un appareil LoRaWAN, transmettant les données à une passerelle LoRaWAN compatible connectée au réseau.
Lors du déploiement de systèmes LoRa, il est important d’utiliser la bonne bande de fréquences régionale.
Exemples :
915 MHz – États-Unis
433 MHz ou bandes spécifiques à la région – Europe et autres régions
Vérifiez toujours que la fréquence radio sélectionnée est conforme aux réglementations locales sur le spectre.
Configuration de journalisation locale
Dans les lieux sans connectivité réseau, le Feather peut fonctionner comme un enregistreur de données autonome.
Dans cette configuration :
les données des capteurs sont collectées et stockées localement sur la carte SD
le système ne transmet pas de données sur un réseau
les données sont récupérées manuellement lors des visites de maintenance
Cette option est utile pour les sites de surveillance à distance où l’infrastructure réseau est indisponible.
Diapositives d’instructions pour assembler l’enregistreur de données
Capteurs pris en charge
L’enregistreur de données Feather prend en charge les instruments principaux couramment utilisés dans les stations 3D-PAWS.
Les capteurs pris en charge comprennent :
Capteur de lumière
Pluviomètre
Anémomètre (vitesse du vent)
Girouette (direction du vent)
Capteurs sous abri anti-rayonnement
température
humidité relative
pression
Température du globe
Capteurs de qualité de l’air (PM1.0, PM2.5, PM10)
Jauges de distance (niveau du cours d’eau, onde de tempête, hauteur de neige)
Humidité et température du sol
Capteurs d’humectation foliaire
Architecture de l’enregistreur de données
Les systèmes basés sur Feather utilisent un microcontrôleur léger pour collecter les données des capteurs et les stocker localement avant de les transmettre via la méthode de communication disponible.
Les plateformes Feather sont couramment utilisées dans :
les systèmes de surveillance à faible consommation
les réseaux de capteurs distribués basés sur LoRa
les stations autonomes de surveillance environnementale
Matériel Feather pris en charge
La plateforme Adafruit Feather M0 Adalogger est disponible en plusieurs variantes matérielles selon les besoins de communication.
Communication WiFi et LoRa
Utilisez les cartes suivantes pour les déploiements connectés au réseau :
Adafruit Feather M0 RFM95 LoRa Radio (900 MHz)
Adafruit Feather M0 WiFi avec ATWINC1500
Ces cartes prennent en charge la transmission sans fil des données et la surveillance à distance.
Configuration de journalisation locale
Pour les stations qui stockent les données localement sans connectivité réseau :
Adafruit Feather M0 Adalogger
Cette configuration nécessite une horloge temps réel (RTC) externe.
Module RTC recommandé :
DS3231
La RTC garantit que toutes les mesures sont horodatées avec précision.
Micrologiciel
L’enregistreur de données Feather utilise le micrologiciel Feather de 3D-PAWS, disponible dans le dépôt GitHub de 3D-PAWS.
Tous les projets de micrologiciel Feather suivent la convention de nommage :
Le dépôt contient les versions les plus récentes du micrologiciel et les mises à jour de configuration.
Versions spécialisées du micrologiciel
Plusieurs configurations spécialisées de micrologiciel sont disponibles pour des applications spécifiques de surveillance environnementale.
Surveillance des ondes de tempête et du vent
Cette configuration de micrologiciel prend en charge les déploiements de surveillance côtière et suit des procédures de mesure conformes aux normes NOAA CO-OPS.
Caractéristiques principales :
les mesures du niveau d’eau sont enregistrées toutes les six minutes
les valeurs sont calculées à l’aide d’échantillons moyennés centrés sur l’intervalle de six minutes
compatible avec les réseaux nationaux de données de surveillance côtière
Surveillance ultra-basse consommation des cours d’eau et de la neige
Ce micrologiciel est conçu pour les déploiements à distance où l’efficacité énergétique est essentielle.
Les fonctionnalités comprennent :
consommation d’énergie réduite
intervalles de mesure optimisés
fonctionnement fiable à long terme dans des lieux éloignés
Cette configuration est idéale pour les stations alimentées par batterie ou par énergie solaire déployées dans des zones difficiles d’accès.
Schéma de câblage Feather
Unités distantes Feather LoRa
Les unités distantes Feather LoRa sont conçues pour les réseaux de capteurs distribués.
Chaque unité distante :
collecte des données provenant d’un ou plusieurs capteurs
transmet les données sans fil via LoRa
envoie les observations à une station centrale
La station centrale (souvent un enregistreur de données Particle Boron) agit comme passerelle en :
recevant les transmissions LoRa de plusieurs nœuds distants
transférant les données vers le Cloud Particle
transmettant les observations à CHORDS
Cette architecture permet des réseaux de surveillance où les emplacements des capteurs individuels ne disposent pas de connectivité WiFi ou cellulaire.
Architecture réseau LoRa
Dans les déploiements LoRa, les enregistreurs de données Feather peuvent fonctionner comme des nœuds de détection distants qui transmettent les mesures à une passerelle centrale. La passerelle est généralement un enregistreur de données Particle Boron équipé d’un récepteur LoRa.
Les stations Feather distantes collectent les mesures des capteurs et les transmettent à l’aide d’une communication radio LoRa à faible consommation. La passerelle Particle reçoit les données et les relaie via sa connexion cellulaire vers l’infrastructure de données dans le cloud.
Cette architecture permet à plusieurs stations distantes de transmettre des données à une seule passerelle, ce qui rend possible la surveillance de capteurs répartis, même dans des lieux où chaque site de capteur ne dispose pas de WiFi ou de connectivité cellulaire.
Les déploiements LoRa typiques peuvent inclure plusieurs nœuds Feather distants communiquant avec une seule passerelle Particle, étendant la couverture de surveillance d’un réseau de stations.
Diapositives d’instructions pour assembler le harnais récepteur Particle LoRa
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