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 SD.
Aperçu
Le Enregistreur de données Adafruit Feather est une plate-forme microcontrôleur compacte utilisée dans les stations 3D-PAWS pour des déploiements de surveillance environnementale flexibles et à faible consommation d'énergie.
Les systèmes Feather intègrent un microcontrôleur, un stockage local des données et des interfaces capteurs dans une plate-forme légère adaptée aux installations à distance. La configuration Feather 3D-PAWS utilise un carte microSD embarquée pour le stockage local des données et un horloge temps réel (RTC) pour horodater les observations.
Les capteurs sont généralement connectés via un hub multiport Grove, permettant d'intégrer facilement plusieurs capteurs environnementaux au système.
Trois configurations Feather principales sont prises en charge :
Feather WiFi – pour des déploiements connectés en réseau
Feather LoRa – pour la communication longue portée et à faible consommation
Feather d'enregistrement local – pour les stations qui stockent les données localement sans connectivité réseau
En utilisant le firmware Feather 3D-PAWS, le système collecte des mesures environnementales, les stocke localement sur la carte SD et transmet éventuellement les données via la communication WiFi ou LoRa.
Configurations Feather
Configuration WiFi
Le Feather WiFi est utilisée sur des sites disposant d'un accès réseau sans fil fiable.
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 pour des stations connectées au réseau situées à proximité des infrastructures.
Configuration LoRa
Le Feather LoRa permet une communication longue portée et à faible consommation entre des stations capteurs distribuées.
La version LoRa peut fonctionner en 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.
Typiquement, un enregistreur de données Particle sert de passerelle :
Feather distant → Passerelle Particle → Particle Cloud → CHORDS
Cette architecture permet à plusieurs stations capteurs distantes de communiquer avec une passerelle centrale même lorsque la connectivité WiFi ou cellulaire est indisponible sur le site du capteur.
Nœud LoRaWAN
Alternativement, le Feather peut fonctionner comme un appareil LoRaWAN, transmettant des données à une passerelle LoRaWAN compatible connectée au réseau.
Lors du déploiement de systèmes LoRa, il est important d'utiliser la bande de fréquence régionale correcte.
Des exemples incluent :
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 du spectre.
Configuration d'enregistrement local
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 les données sur un réseau
les données sont récupérées manuellement lors des visites de maintenance
Cette option est utile pour des sites de surveillance à distance où l'infrastructure réseau est indisponible.
Diapositives d'instructions pour l'assemblage de 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 de rayonnement
température
humidité relative
pression
température de globe
capteurs de qualité de l'air (PM1,0, PM2,5, PM10)
jauges de distance (niveau de rivière, onde de tempête, hauteur de neige)
humidité et température du sol
capteurs d'humidité 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 par le moyen de communication disponible.
Les plates-formes Feather sont couramment utilisées dans :
systèmes de surveillance à faible consommation
réseaux de capteurs distribués basés sur LoRa
stations de surveillance environnementale autonomes
Matériel Feather pris en charge
La plate-forme Adafruit Feather M0 Adalogger est disponible en plusieurs variantes matérielles selon les exigences de communication.
Communication WiFi et LoRa
Utilisez les cartes suivantes pour les déploiements connectés au réseau :
Adafruit Feather M0 RFM95 Radio LoRa (900 MHz)
Adafruit Feather M0 WiFi avec ATWINC1500
Ces cartes prennent en charge la transmission de données sans fil et la surveillance à distance.
Configuration d'enregistrement local
Pour les stations qui stockent les données localement sans connectivité réseau :
Adafruit Feather M0 Adalogger
Cette configuration nécessite un horloge temps réel (RTC) externe.
Module RTC recommandé :
DS3231
Le RTC garantit que toutes les mesures sont horodatées avec précision.
Micrologiciel
L'enregistreur de données Feather utilise le firmware Feather 3D-PAWS, disponible dans le dépôt GitHub 3D-PAWS.
Tous les projets de firmware Feather suivent la convention de nommage :
Le dépôt contient les dernières versions du firmware et les mises à jour de configuration.
Variantes de firmware spécialisées
Plusieurs configurations de firmware spécialisées sont disponibles pour des applications spécifiques de surveillance environnementale.
Surveillance des ondes de tempête et du vent
Cette configuration de firmware prend en charge les déploiements de surveillance côtière et suit des procédures de mesure conformes aux normes NOAA CO-OPS.
Caractéristiques clés :
mesures du niveau d'eau enregistrées toutes les six minutes
valeurs calculées en utilisant des échantillons moyennés centrés sur l'intervalle de six minutes
compatible avec les réseaux nationaux de données de surveillance côtière
Surveillance ultra-basse consommation pour cours d'eau et neige
Ce firmware est conçu pour des déploiements distants où l'efficacité énergétique est cruciale.
Les caractéristiques incluent :
consommation d'énergie réduite
intervalles de mesure optimisés
fonctionnement fiable à long terme dans des emplacements éloignés
Cette configuration est idéale pour des stations alimentées par batterie ou énergie solaire déployées dans des zones difficiles d'accès.
Unités distantes Feather LoRa
Les unités distantes Feather LoRa sont conçues pour des réseaux de détection distribués.
Chaque unité distante :
collecte des données 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 une passerelle en :
recevant les transmissions LoRa de plusieurs nœuds distants
transmettant les données au Particle Cloud
transmettant les observations à CHORDS
Cette architecture permet des réseaux de surveillance où les emplacements de capteurs individuels n'ont pas de connectivité WiFi ou cellulaire.
Architecture du réseau LoRa
Dans les déploiements LoRa, les enregistreurs de données Feather peuvent fonctionner comme nœuds de détection distants qui transmettent les mesures à une passerelle centrale. La passerelle est typiquement un enregistreur de données Particle Boron équipée d'un récepteur LoRa.
Les stations Feather distantes collectent les mesures des capteurs et les transmettent en utilisant la communication radio LoRa à faible consommation. La passerelle Particle reçoit les données et les relaie via sa connexion cellulaire vers l'infrastructure cloud de données.
Cette architecture permet à plusieurs stations distantes de transmettre des données à une seule passerelle, rendant possible la surveillance de capteurs distribués même dans des emplacements sans connectivité WiFi ou cellulaire à chaque site de capteur.
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 l'assemblage du harnais du récepteur LoRa Particle
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