Comment construire une station météo DIY avec des capteurs Arduino ?

Fabriquer sa station Météo DIY avec Arduino

De plus en plus de passionnés d’électronique se tournent vers des solutions « Do it Yourself » (DIY) pour exprimer leur créativité et répondre à des besoins divers de façon ludique, entre domotique, robotique et programmation. Arduino est certainement la plus populaire de ces solutions. Avec Arduino, il est possible de réaliser une station météo, et bien d’autres projets intéressants. Découvrez ici tout ce qu’il faut savoir à ce sujet.

Qu’est-ce que la technologie Arduino ?

Comment construire une station météo DIY avec des capteurs Arduino ?
Comment construire une station météo DIY avec des capteurs Arduino ?

Arduino est une plateforme de prototypage électronique grâce à laquelle il est possible de réaliser des projets électroniques variés interactifs et automatisés.

La technologie Arduino utilise un microcontrôleur programmable intégré dans une carte électronique.

Facile à utiliser, Arduino permet d’apprendre l’électronique et la programmation informatique en s’amusant.

Arduino est un ensemble matériel et logiciel. Ce dernier est open source : cela signifie que vous pouvez l’utiliser gratuitement et librement pour concevoir votre propre carte et la vendre.

L’histoire d’Arduino

Né en 2005, Arduino tire son nom du bar dans lequel se retrouvaient souvent les personnes impliquées dans la création du projet. Il s’agit de professeurs et d’étudiants de l’Interaction Design Institute Ivrea, dans le nord de l’Italie. Les professeurs de cet institut proposèrent à leurs étudiants de concevoir une carte utilisable par des débutants en électronique et pouvant permettre de programmer des systèmes électroniques.

En ce temps-là, l’utilisation de circuits intégrés et de microcontrôleurs était coûteuse et relativement très compliquée. Depuis, Arduino a véritablement bouleversé l’univers de l’électronique partout dans le monde. Aujourd’hui, cette technologie est utilisée par des élèves, des étudiants, des bricoleurs, des artistes, des ingénieurs dans toutes sortes de domaines.

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Pourquoi utiliser Arduino ?

Les cartes Arduino sont beaucoup plus faciles à utiliser que des contrôleurs traditionnels. Il suffit d’avoir un ordinateur et un câble USB pour pouvoir réaliser des projets.

La technologie Arduino ne coûte presque rien en comparaison avec l’étendue de ses applications. Par ailleurs, elle est compatible avec les systèmes d’exploitation les plus divers : Windows, et Mac OS ou Linux. On peut aussi mentionner l’existence d’une très vaste communauté d’utilisateurs, ce qui représente l’assurance que vos questions trouveront facilement des réponses. On recense en effet des centaines de forums dédiés à Arduino et sur lesquels vous pourrez obtenir de l’aide pour débuter, lire des explications, découvrir projets, des programmes et des bibliothèques.

Quelles sont les technologies concurrentes d’Arduino ?

Arduino n’est pas la seule solution Do it Yourself accessible aux passionnés d’électronique. On peut mentionner le micro-ordinateur britannique Raspberry Pi comme l’un de ses principaux concurrents. Raspberry Pi a vu le jour en 2012, soit 7 ans après Arduino. Ses processeurs se veulent plus performants et il peut fonctionner de façon autonome. Raspberry Pi s’utilise comme plateforme de programmation, en plus de servir à exécuter diverses applications. On lui reproche la complexité de l’installation et de la configuration de son logiciel ainsi que la nécessité d’acquérir une variété d’accessoires supplémentaires.

Le Micro Bit est un autre concurrent d’Ardino. Il s’agit d’un micro-ordinateur qui s’utilise pour des projets de programmation et de robotique. Micro Bit a de nombreux points communs avec Arduino, même s’il a été conçu pour une utilisation plus amusante, plus intuitive, et plus simple, destinée aux enfants. Il se révèle ainsi plus limité. Micro Bit se présente comme un complément aux technologies existantes et peut être relié à des cartes programmables comme Raspberry Pi ou Arduino.

Le matériel Arduino

Le matériel Arduino se constitue de cartes électroniques programmables, de connecteurs, d’écran, de moteurs ou encore de relais.

Les cartes Arduino sont dotées d’un processeur et d’une mémoire et l’on peut y brancher différents capteurs (lumière, humidité, température, vibration), des boutons, des caméras, des contacts électriques ou encore des potentiomètres de réglage.

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Types de cartes Arduino

Il existe de nombreuses cartes Arduino :

  • La toute première carte Arduino a vu le jour en 2007, il s’agit de la Diecimila ;
  • En 2012, la Due a été créée : il s’agissait de la première carte Arduino équipée d’un processeur ARM Cortex-M3 32 bits. On l’apprécie à cause de la configuration de son brochage et pour sa puissance de traitement ;
  • Les utilisateurs intéressés par des applications « mobiles » se tournent vers la LilyPad et la Nano, qui possèdent elles aussi un brochage différent. La LilyPad Arduino est connue pour offrir une intégration facile des LED à des vêtements et tissus ;
  • Ceux qui font leurs premiers pas dans l’apprentissage d’Arduino se servent généralement d’une carte Arduino Uno. Présente dans la plupart des kits Arduino destinés aux débutants, elle est polyvalente et offre un rapport qualité-prix très intéressant ;
  • Les cartes Mini, Micro et Nano se distinguent par leur taille compacte et son utilisées pour des applications discrètes. La Nano est moins chère qu’une carte Uno, mais beaucoup plus puissante. On l’utilise par exemple pour les systèmes embarqués. La carte Esplora Arduino est quant à elle équipée de capteurs et d’actionneurs ;
  • Avec une carte Arduino Leonardo, vous pouvez réaliser des projets relativement complexes, comme la fermeture des volets suivant l’éclairage extérieur. Si elle a un prix approximativement égal à celui de la carte Uno, elle nécessite en revanche des connaissances poussées en programmation ;
  • Si vous avez un niveau intermédiaire en matière de codage, vous pouvez utiliser une Yun. Ce type de carte coûte environ une cinquantaine d’euros et est utilisé pour gérer les réseaux WiFi ou pour réaliser des tests de commande à distance ;
  • Les cartes Arduino Mega et Arduino DUE sont très puissantes. On peut se servir de la Mega pour faire fonctionner des imprimantes 3D. L’Arduino DUE quant à elle s’utilise notamment pour configurer l’intelligence artificielle des robots mobiles. Ces deux cartes coûtent chacune environ 40 euros.

Le logiciel Arduino

Pour rendre la programmation des cartes Arduino visuelle, simple et complète, un logiciel a été créé. On parle d’IDE (Integrated Development Environment) Ardino. Ce logiciel ou IDE se constitue d’une fenêtre graphique où l’utilisateur peut accéder à tous les outils nécessaires à la programmation, incluant un éditeur de texte. Vous pourrez ainsi saisir, modifier, enregistrer, compiler, vérifier votre programme et le transférer sur votre carte Arduino.

Le langage de programmation utilisé pour réaliser des projets avec Arduino est le C++. Cependant, toute personne maîtrisant le C n’aura aucun mal à développer des programmes sur les plateformes Arduino.

Qu’est-il possible de faire avec une Arduino ?

Il est possible de mener à bien une remarquable variété de projets avec Arduino, grâce à la facilité de programmation qui caractérise l’IDE Arduino ainsi que la capacité de son microcontrôleur. Les applications d’une Arduino couvrent aussi bien le domaine de la mesure et détection que les arts, l’automatisation et le contrôle.

Dans le domaine de l’automatisation, on peut citer les serres et aquariums automatisés, les enceintes thermiques de précision comme les couveuses et les étuves, ou encore les systèmes de test électronique.

En matière de mesure et détection, les applications Arduino comprennent les stations météorologiques, les systèmes de sécurité domestiques, les détecteurs de foudre, ou encore les moniteurs de radiation et l’orientation des panneaux solaires.

Arduino sert également à réaliser de petits robots, des drones multirotor, des machines CNC, ainsi que des maquettes de fusée ou d’avion. Les artistes peuvent l’utiliser pour réaliser des œuvres d’art, pour le contrôle d’éclairage et de son, mais aussi pour les structures cinématiques.

Comment débuter avec Arduino ?

Débuter avec Arduino n’a absolument rien de compliqué. Cependant, il faut reconnaître que les débutants peuvent avoir quelque peu de mal à se retrouver, entre les nombreux produits disponibles à l’achat. Si vous en êtes un, vous vous demandez peut-être par où commencer précisément et comment procéder.

La carte Arduino Uno se recommande aux débutants. Elle est parfaite pour se familiariser avec Arduino : facile à utiliser, elle présente toutes les fonctionnalités de base nécessaires à la réalisation de projets simples, en plus d’être moins chère.

En plus de la carte Uno, vous pourriez avoir besoin d’une platine d’expérimentation, d’un câble USB B pour alimenter la carte Uno, de fils de liaison, de résistances, de photorésistances, de condensateurs, transistors, relais, diodes et d’une LED.

Assurez-vous de télécharger le logiciel Arduino (IDE) sur le site internet d’Arduino et installez-le sur votre ordinateur. Cependant, vous pouvez également décider de vous passer de ce logiciel et d’utiliser l’interface en ligne de commande.

L’étape suivante est celle de la connexion. Servez-vous de votre câble USB B pour connecter la carte à votre ordinateur. Pour configurer la carte, rendez-vous dans le menu Outils>carte, où vous sélectionnerez « Arduino Uno ». Puis, dans Outils>Port, choisissez le port série. Le port auquel la carte Uno est connectée est celui qui disparaît lorsque vous rouvrez le menu après avoir déconnecté la carte.

Comment construire une station météo avec Arduino ?

Les débutants Arduino sont très nombreux à réaliser une station météo domestique avec sortie de la température, de l’humidité et de la pression. Pour y arriver, vous aurez besoin d’une carte Arduino Uno, Nano ou Mega, d’un écran LCD 1602 I2C, d’un capteur DHT11, mais aussi de fils de connexion. La première étape consiste à réaliser les connexions grâce à un diagramme de Fritzing. Puis, il ne restera plus qu’à effectuer la programmation dans l’IDE Arduino.

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