Pour bien comprendre et suivre cet article, je vous recommande de bien lire les étapes précédentes, l’étude et la conception.

Dans cette partie, on va s’attarder sur la réalisation. Cette étape comprend le design de la schématique et la production de l’objet.

 

Le design de la LoRaGate

Comme nous l’avons vu dans le précédent article, il faut tout d’abord délimiter la carte en fonction de nos besoins (dans notre cas, il faut que ça rentre dans un boitier spécifique). Une fois effectué, il faut désormais placer les composants.

Le placement des composants

Dans notre cas, il faut prendre en compte que le carte électronique a 2 faces. On déterminera le haut (top) en rouge et le bas (bottom) en bleu.

Ensuite, il faut commencer par placer les composants qui ne peuvent pas être déplacés car soumis à contrainte(s).

Par exemple, le connecteur USB doit être placé en bord de carte à l’emplacement prévu par le boitier.

Pour l’antenne (ou connecteur SMA dans notre cas), on la place à l’endroit le plus éloigné du reste. En général, elle est placée en bout de carte.

Dans notre objet, la partie radio est très importante. Il faut que le design à ce niveau soit le plus irréprochable possible. Bien évidemment, Il y a quelques règles à suivre pour que cela se passe bien : comme isoler un maximum la partie radio des autres composants actifs.

Pour répondre à cette contrainte, on va donc placer le module radio au plus près du connecteur SMA. Cependant, il n’est pas recommandé de faire une piste avec des virages trop serrés (une piste avec des coudes à 90° vibre beaucoup moins bien). Alors il faut éloigner le module de façon à ce que l’on puisse faire une belle courbe toute douce

(Les deux flèches oranges représentent les deux points à relier)

Une fois le module placé, il faut créer « l’étage radio ». En effet, avant le routage des composants, je pense qu’il convient de créer le lien entre le module radio et le connecteur rapidement. En effet, il faut éviter de placer des composants à proximité. Le fait de placer le circuit permet de ne pas l’oublier et de ne pas faire de bêtises.

Bien entendu, on applique le réseau adaptatif pour la suite.

Réseau adaptatif + routage radio

Vision d’ensemble

Voilà une bonne chose de faite.

Il ne reste plus qu’à placer les autres composants qui ont moins de contraintes. Cette fois-ci, ça se passe sur la face haut (top).

Driver USB à base de FTDI (FT232RL)

Schéma général

Pour cette partie, la seule chose contraignante est qu’il faut bien placer les condensateurs de découplage au plus près du VCC ou du signal.

Le routage

Pour le routage, je procède de la façon suivante :

1. Je route les pistes qui ne doivent pas être traversée, en général les condensateurs pour le découplage.
2. Ensuite, je route manuellement les alimentations sensibles (pas le cas ici)
3. J’applique un routage automatique
4. J’ajuste. Par exemple, il peut arriver de ne pas placer de manière optimiser un composant et du coup la route prend un chemin non optimisé.

Après un routage automatique, il faut toujours vérifier (avec un œil humain) car l’homme reste supérieur (encore) à la machine.

Pour des raisons de performances et de stabilité, il est aussi recommandé de soigner le plan de masse. Quand il y a 2 couches et de la radio (comme dans notre cas), il est possible que les signaux et l’alimentation parcourant le PCB perturbent l’étage radio et dégrade l’émission/réception.

La première chose à faire est de stabiliser (éviter en quelques sortes les « vibrations électromagnétiques »). Pour cela, il convient de créer un plan de masse et de relier, de manière régulière, la masse des deux faces (TOP et BOTTOM)

Ensuite, je fais des « passerelles » entre les deux faces à l’aide de vias pour relier les plans de masses des 2 faces.

Enfin, je protège l’étage radio en faisant une barrière de vias tout le long. Normalement, il y a des règles de calculs qui permettent de connaître la distance entre les vias en fonction de la fréquence radio mais je vous avoue que dans la pratique, je serre les vias le plus possible.

La production de la LoRaGate

Une fois le plan de masse terminé, il faut, bien entendu, faire des revues pour bien vérifier que tout est ok. Vous pouvez appliquer les outils de eagle (Design Rules Control DRC et Electrical Rule Control ERC)

Quand on est sur de soi (c’est dure), on peut alors passer à la production de la carte.

Alors, on pourrait lancer, tel quel, la production de la carte mais quand on sait comment fonctionnent les fabricants de PCB, on s’aperçoit rapidement que l’on peut optimiser largement les coûts de production.

En effet, tous appliquent les tarifs en fonction du nombre de plaques et chaque plaque peut faire (en général) 10cm x 10cm. Du coup, si on produit la carte (qui fait 4.26 x 2 cm), c’est dommage car on perd la possibilité d’avoir plus de produits au même prix.

Donc pour remédier à ce problème, il faut faire ce que l’on appelle de la « panélisation » !

La panélisation

Pour appliquer la panélisation à vos circuits imprimés, il existe des outils sur Eagle CAD. Ce dernier met à disposition des scripts ULP qui permettent d’automatiser la duplication de votre circuit dans votre panel.

Pour « panéliser » mes productions, j’utilise 2 scripts :

• panelize.ulp

qui va me permettre de nommer les composants répétés sur le panel avec le même nom.

En effet, quand vous dupliquez les composants sur un même panel, les noms s’incrémentent. Par exemple : C1 va devenir C2 sur la duplication d’à côté puis C3, C4 etc … en fonction du nombre de produits sur un panel. Et ça, les constructeurs n’aiment pas ça car le BOM ne correspond plus à rien.

Grâce à ce script, on va rajouter un « layer » _tNames (jaune) et _bNames(mauve) qui permettront de faire correspondre le même composant sur tous les produits des panels

• Sparkfun_Panelizer.ulp

Il va dupliquer les produits sur votre panel en fonction de la dimension du panel.

Il va ajouter entre chaque produit des lignes V-score afin de pouvoir indiquer au fabriquant de rendre « sécable » chaque produit.

Bon, comme ce sont des scripts pour des fabricants particuliers, je dois faire quelques modifications.

• Effacer toutes les layers « dimension » et en refaire une seule
• Changer le layer v-score (milling) pour le layer « dimension ».

Une fois effectué et après avoir vérifié que tout est ok, il suffit, enfin, de générer les fichiers GERBERs de notre projet. Ces fichiers sont adaptés pour les machines de production qui vont permettre de construire les cartes électroniques.

Envoie en production

Il faut alors aller dans « CAM processor » de EAGLE CAD et d’ouvrir un « job » permettant de générer les fichiers. Pour ma part, j’utilise un fichier cam que j’ai récupéré chez le fournisseur « Seeed ».

Les fichiers générés fonctionnent chez Seeed (bien sûr), mais aussi pour JLCPCB et OceanSmile que j’ai pu déjà tester. J’imagine donc qu’ils pourront aussi fonctionner chez d’autres fabricants.

Enfin, une fois que les fichiers sont générés, vous pouvez zipper et envoyer en production chez votre fabricant préféré.

Pour ma part, à ce stade je ne fais pas produire avec l’assemblage des composants. Je préfère commander les composants séparément et faire le montage moi-même. Cela évite de perdre trop d’argent s’il y a une erreur.

Voici le résultat une fois réceptionnée:

Panel reçu

LoRaGate montée

LoRaGate avec boitier

Conclusion

J’espère que cette trilogie vous a plu et/ou qu’elle vous a appris quelques astuces pour concevoir son propre projet électronique.

Bon, entre le temps de la rédaction de l’article et celui de la publication, il y a eu quelques modifications sur le projet mais le principe d’étude / réalisation et de production reste inchangé.

Pour la prochaine étape, il faut faire l’adaptation de l’étage radio mais je ne sais pas si j’en ferai un article.

Ce produit sera bientôt disponible sur la boutique vous permettant de rendre votre box ou ordinateur compatible LoRaWAN.

EDIT : Le Modem LoRaGate est désormais disponible sur la boutique

Si vous tombez sur cet article sans avoir lu la 1ère partie, vous allez être peut-être perdu, alors commencez par le commencement en lisant depuis le début.

Dans cette partie, nous allons rentrer dans le vif du sujet. La conception du produit.

Je vais tenter de vous expliquer comment faire une schématique, avec quel outil et quels sont les recommandations à suivre.

 

La schématique

Alors, faire des schémas, c’est sympa mais ça a surtout une grosse utilité. Grâce à la schématique, on va mettre à plat les composants que l’on va utiliser ainsi que leurs liens (les pistes) pour communiquer entre eux.

Il existe, bien entendu, différents outils pour élaborer une schématique mais, personnellement, j’ai choisi d’utiliser Eagle CAD car il répond à mes attentes.

Utilisation de Eagle CAD

La version que j’utilise est une version limitée et gratuite mais ce qui est inclus est suffisant:

• Utilisation de 2 couches max (TOP et BOTTOM)
• Aire de 80cm² max de surface de travail

Pour le moment, ces limitations ne m’ont jamais bloqué mais peut-être qu’à terme, ça sera le cas. Il faudra compter 300€ / an si je souhaite évoluer.

Bon, je ne suis pas naïf et leur stratégie est assez limpide. Dans un laps de temps inconnu, Ils risquent de limiter les fonctionnalités (comme Fusion360) et je serai obligé de franchir le pas ou changer d’outil.

Je vous passe bien évidemment les étapes d’installation et de création de projet. Je vous conseille de suivre les tutoriels. Il en existe quelques un sur la toile mais celui de Sparkfun est plutôt bien fait et très complet.

1ère étape

Bon je vous passe l’installation du logiciel, la création du projet et la création de la schématique, ça n’a pas d’intérêt ici… Partons du principe que votre feuille est ouverte et que vous êtes prêt à travailler.

Dans un premier temps, il faut déposer sur votre feuille tous les composants dont vous aurez besoin.

Pour cela, il faut cliquer sur l’icône de la barre d’outil suivant :

Alors c’est là que cela devient intéressant… pour avoir accès aux composants, il faut importer des librairies. Par défaut, il existe quelques composants mais vous serez rapidement limités.

Les librairies

Heureusement, la communauté de Eagle CAD est assez importante et il existe énormément de librairies assez complètes. Je vais vous en recommander quelques unes. D’ailleurs, les meilleures librairies sont souvent élaborées par les vendeurs ou concepteurs d’électronique. En effet, en vous facilitant la tâche, cela vous permettra de passer par eux pour l’achat des composants ou la conception de vos cartes électroniques.

Voici les librairies que j’utilise le plus :

• Sparkfun
• Seeed studio
• Adafruit

Une fois téléchargé, il vous suffit de déposer tous les *.lbr dans le répertoire : « c:/<chemin_install_eagle>/lbr/ »

Ensuite, il faut charger les librairies dans le menu « Library » –> « Manage libraries » –> onglet « Available » –> « Browse » –> Sélectionner les librairies et cliquez sur « Use »

Une fois seulement après, elles apparaîtront dans votre bibliothèque.

Conception d’une librairie

La plupart du temps, on trouve, en cherchant sur Internet (il suffit souvent de taper dans google, le nom du composant et le mot clef lbr), la librairie du composant que l’on cherche mais il arrive que ce ne soit pas le cas (souvent parce qu’il n’est pas trop répandu/utilisé).

Et dans notre cas, c’est le module LoRa que je n’ai pas trouvé… Du coup, hé bien, on perd un peu de temps pour se le faire soi même.

Comme souvent, on ne part pas de zéro, et on vient exploiter une librairie qui existe déjà. Pour se faire, il est préférable de partir d’une librairie existante ayant le même boitier que votre composant. Malheureusement, ce n’est pas toujours possible aussi.

Eagle CAD offre la possibilité de concevoir sa propre librairie. Voici à quoi cela ressemble

L’outil est divisé en 3 parties :

• Device : C’est la fenêtre qui permettra d’avoir le visuel complet du composant
• Package : Permet de concevoir le design du composant (les empreintes)
• Symbol : C’est simplement la schématique du composant avec les fonctions de chaque PIN

En général, je commence par concevoir avec les bonnes côtes le design du composant :

Ensuite, je m’occupe de faire la schématique et « désigner » les fonctions de chaque PIN.

Bien entendu, tout cela ne se fait pas au hasard. Il est indispensable de suivre la datasheet du composant.

Enfin on associe les fonctions aux PINs physiques :

Une fois terminé, vous pouvez sauvegarder votre librairie et refaire les étapes d’importation (voir plus haut) dans votre Eagle CAD.

Voici la librairie pour ceux qui veulent utiliser le module. E78-868LN22S

Dépôt des composants

Voilà, vous avez listé tous les composants et ils sont tous disponibles dans votre bibliothèque. Il ne reste plus qu’à les déposer dans votre feuille comme suit :

Vous êtes enfin prêt à concevoir votre schéma électronique. On retrouve bien :

• Le connecteur USB-A
• Le driver USB-TTL / Régulateur
• Le module LoRa
• Le connecteur SMA (pour l’antenne)

Tout le reste correspond aux composants passifs. J’ai pour habitude d’utiliser uniquement des composant CMS de taille 0603 (package). Cela me permet de pouvoir gagner de la place mais aussi pouvoir reprendre des soudures sans trop galérer. Tout est dans le compromis…

Assembler les composants

Dans cette partie, l’objectif est simple. Il faut faire communiquer les composants que l’on a déposé. Pour cela, il est INDISPENSABLE d’utiliser les datasheet (je le répéterai jusqu’à vous souler ;)). En effet, toutes les informations utiles au bon fonctionnement de chaque élément se trouve dans ce document.

En plus des caractéristiques, souvent, il y a des exemples de mise en situation. Il convient donc de s’en inspirer.

Bon dans notre cas, il y a pas de grosses complexités. Voici les liens simples pour relier tous les composants.

Rien de particulier dans ce schéma, on relie les alimentations et les masses des composants puis les signaux D+ et D- du connecteur USB et enfin le RX / TX pour la communication entre le pilote USB et le modem LoRa. N’oubliez pas d’inverser les signaux de l’interface série. Le TX avec le RX et inversement.

Là, nous sommes dans le fonctionnement logique mais si vous en restez là, c’est que vous n’avez surement pas lu les spécifications des composants ou que vous ne maîtrisez pas encore le domaine de l’électronique.

Ce qu’il faut savoir, c’est que chaque composant à besoin d’être plus ou moins configuré pour être stable. Quand on parle de stable, c’est des signaux et une alimentation sans perturbation. Si on construit, en l’état, la carte électronique, elle fonctionnera surement (quoique) mais si vous espionnez les signaux ou l’alimentation à l’aide d’un oscilloscope, vous verrez surement des perturbations.

Pour le cas des modules prêts à emploi (comme le E78-868LN22S), ne vous laissez pas berner, s’il n’y a rien à rajouter, c’est que c’est déjà intégré DANS le module.

Voici le nouveau schéma après avoir respecter les datasheet.

Le découplage + antiparasite

Principalement, nous avons rajouté des condensateurs de découplage. Cela permet de limiter le « couplage » entre l’alimentation et le signal. Grossièrement, les condensateurs de découplage permettent de lisser l’alimentation et encaisser les perturbations possibles des signaux.

On peut voir aussi que la datasheet recommande une ferrite sur l’alimentation. Cette ferrite est un antiparasite et permet d’absorber des énergies des hautes fréquences.

Les signaux et filtres

Alors là, on passe dans des concepts beaucoup plus complexes. Ce dont je m’aperçois dans le domaine, c’est qu’il y a la théorie (qui est magnifique) et la pratique. A force de pratiquer et d’exercer, on s’aperçoit que, dans chaque situation précise, on utilise toujours les mêmes concepts.

Dans notre cas les filtres vont permettre d’éliminer des fréquences parasites. Pour filtrer, normalement, il faut utiliser le couple résistance + condensateur mais dans le cas de ce projet, les valeurs sont tellement basses que seules les condensateurs sont utiles.

Alors je ne suis pas du tout spécialiste (domaine ultra complexe) et je ne suis que certains conseils… et la datasheet :). Il est parfois utile de suivre la schématique de projet équivalent de constructeur qui ont passé les normes et passé leur design en test… Mais ce n’est pas toujours facile de trouver ce qu’on veut.

Pour les signaux RX / TX, je ne rajoute rien car sur la datasheet du module, les recommandations ne spécifie pas de rajouter un filtre. Ils recommandent une connexion directe… Comme préciser plus haut, tout doit être intégré dans le module.

Adaptation d’antenne

L’adaptation est un domaine complexe, tellement complexe que je vais consacrer un article entier à ce sujet.

En effet, il ne faut pas croire qu’en mettant simplement une antenne 868Mhz, une fois assemblée, l’antenne résonne à la bonne fréquence. Pour anticiper l’adaptation d’antenne, il faut rajouter un réseau de condensateurs et d’inductances afin de pouvoir trouver le bon paramétrage. Voici à quoi cela ressemble ce réseau.

Pour le moment, on ne met que les empreintes… on ne connait pas encore les valeurs et seront déterminés par les travaux d’adaptations.

Ces composants seront dans un boitier différent (0402) car je n’ai que des composants d’adaptations uniquement dans cette version.

Le design de la LoRaGate

Bon ça y est, pour le moment le schéma est fonctionnel. Il est alors temps de passer au design de la carte.

Bien entendu, rien ne vous empêchera de repasser sur la schématique pour corriger (et c’est toujours le cas :)). Pour passer dans la partie « design », il faut cliquer sur l’icone suivante de la barre des menus.

Et une nouvelle fenêtre apparaîtra … avec tous les composants :

La partie « design » et l’une des parties que je préfère le plus car c’est le moment où la conception prend vie. Il y a bien entendu des règles à suivre pour que tout fonctionne correctement et c’est ce que nous allons voir dans le prochain article.

Afin de commencer le placement des composants, la première des choses à faire est de délimiter les bords de carte. Autrement dit, il faut choisir la taille que doit faire la carte électronique.

Si vous êtes dans l’optique de faire une carte nue, pas de problème … vous choisissez les dimensions que vous souhaitez et c’est assez vite réglé… mais si vous voulez placer la carte dans un boitier, c’est une autre histoire.

Dans le cas du projet, j’ai choisi un boitier pour être plus propre et après mûres réflexions, j’ai choisi ce boitier :

Alors pour les connaisseurs, cela vous rappellera la ZiGate-USB mais c’est le modèle plus petit, le 1551USB2TSK. Il convient parfaitement aux dimensions (et fonctions) de la carte et permettra de faire ressortir le connecteur SMA.

Bref, nous allons partir sur ces dimensions pour concevoir la carte électronique. (voir la datasheet)

L’objectif va être de faire rentrer tous les composants dans le rectangle blanc (représentant les bords de la carte)

Conclusion

Dans cette partie, on est bien rentrée dans le vif du sujet. J’ai passé sur les grosses explications des concepts en électronique mais j’ai essayé de communiquer rapidement ma méthode pour la conception de carte électronique.

En fait, je me suis fait un peu piéger par la masse d’informations et je suis bien conscient que pour un débutant, ça peut paraître imbuvable et pour un pro pas assez détaillé (d’ailleurs n’hésitez pas à me dire en commentaire si c’est trop ou pas assez précis).

Pour la prochaine étape, on va voir comment placer les composants, optimiser leur position et tout faire rentrer dans le boitier.

A bientôt !

EDIT : Le Modem LoRaGate est désormais disponible sur la boutique

Bon … avant toute chose, je dois dire que je n’ai pas suivi de cursus dans l’électronique mais plutôt dans l’informatique et que la vie a fait que je me suis lancé dans ce domaine. Je n’ai donc pas les bases scolaires et je me défini plutôt comme autodidacte en la matière.

Du coup, si vous, vous êtes du métier et que je dis des bêtises ou qu’il y a des manquements ou améliorations à apporter, n’hésitez pas à le signaler en commentaire, je ne vous en voudrai pas.

Parce que c’est toujours plus simple de montrer les choses par l’exemple, je vais partir d’un produit qui devrait sortir (à l’issue des articles) sur la boutique LiXee. A savoir la LoRaGate

 

Introduction au projet LoRaGate

Ce projet est un projet assez simple et permet de comprendre les bases sans trop rentrer dans la complexité technique. En effet, cet appareil sera un simple modem LoRaWAN permettant d’envoyer des commandes AT au travers d’une interface USB.

Comme il va être compliqué de tout condenser dans un seul article, il y aura une série de 1, 2, 3 ou 4 articles sur le sujet.

Voici toutes les étapes du projet que je vais tenter de détailler :

• L’étude (permet de lancer le projet et de répertorier tous les besoins)
• La conception (grâce à un outil de CAO, on lance la schématisation et le design de la carte électronique)
• La réalisation (on affine le design, on optimise et on corrige ce qui ne va pas grâce à certains outils avant d’envoyer en production)
• L’optimisation. On adapte l’antenne pour qu’elle résonne à la fréquence voulue

L’étude de la LoRaGate

A quoi sert la LoRaGate

La LoRaGate sera une passerelle/modem LoRaWAN permettant d’envoyer et recevoir des messages. Elle permettra donc de rendre votre box domotique (par exemple) compatible avec ce réseau destiné aux objets connectés.

Le protocole LoRa et le réseau LoRaWAN

Mais qu’est-ce que le LoRa / LoRaWAN ?

Comme d’habitude (vous commencez à me connaître), je ne vais pas entrer trop dans les détails. Si vous le souhaitez vous pouvez le faire en suivant le lien Wikipedia.

Premièrement, il faut distinguer le LoRa du LoRaWAN car ce n’est pas exactement la même chose et souvent, on les mélange par abus de langage.

La modulation

Le LoRa est une modulation de fréquence généralement sur la bande 868Mhz (en Europe) 915Mhz (au USA ou ceux qui utilisent la FCC) mais aussi récemment sur le 2.4Ghz

C’est une modulation qui a été développée par des frenchies (Cycléo) à la base !! (cocorico) puis rachetée par Semtech. C’est une modulation assez révolutionnaire (à mon sens) car elle permet de communiquer en dessous du niveau de bruit radio.

En effet, normalement, il est compliqué, voir impossible, de communiquer dans le bruit. Le niveau de bruit radio ambiant / interférence se situe généralement aux alentours de -90dBm. C’est comme si vous tentiez de discuter avec un ami avec la musique à fond. Difficile de communiquer. C’est un « peu » pareil avec la radio, soit c’est lié à beaucoup d’interférences, soit c’est lié à la distance. Ce bruit va constituer la limite des performances de votre conversation.

D’ailleurs si vous regardez la sensibilité des modules radio bluetooth, zigbee, WiFi etc … vous verrez qu’ils ne descendent quasiment jamais en dessous du bruit, soit -100dBm max (en condition de laboratoire).

Voici donc la première innovation de la modulation et contrairement à une modulation classique qui possède 2 fréquences pour signaler les 1 et 0, le LoRa repose sur des sauts de fréquences qui représentent des groupes de bits.

Et pour garantir l’intégrité des données, la modulation utilise le Spreading Factor (SF) qui va utiliser une signature du motif plus ou moins longue. Plus le motif est important, moins il y a de perte d’intégrité et plus on peut aller loin.

Bien entendu, tous ces avantages entraînent forcément un inconvénient (quoi que…) qui est le débit. En effet, on ne peut pas tout avoir… Cette modulation n’est pas faite pour faire du débit mais pour aller loin.

Bon la technologie est complexe et il y aurait beaucoup à dire mais ce qu’il faut retenir c’est que :

• Cette modulation LoRa permet de communiquer sur de longues distances (jusqu’à 15 Km environ)
• Elle ne peut faire transiter que des messages très courts (51 octets utiles)

Le réseau LoRaWAN

Maintenant que l’on a vu la modulation de fréquence, qu’est-ce que le LoRaWAN.

Hé bien, le LoRaWAN est tout simplement un réseau qui permet d’interfacer les appareils qui communiquent en LoRa.

Alors pareil, difficile de synthétiser tout ça en quelques lignes mais ce qu’il faut retenir, c’est que le LoRaWAN rassemble une infrastructure plus ou moins complexe à mettre en place, permettant de traiter / décoder les informations remontées par les appareils LoRa pour les rendre exploitables.

Il existe 2 types d’infrastructures possible en LoRaWAN :

• La publique qui est en quelque sorte l’opérateur (Orange, Objenious, The Things Network(TTN), etc… )
• La privée qui peut être développée à la maison (whouaouuuu !!)

Pour l’opérateur, c’est assez simple. Il faut prendre un abonnement et vous pourrez (sous réserve de couverture) récupérer les informations de votre appareil LoRa pour les rediriger vers votre serveur d’exploitation de données. En effet, ils mettent à disposition des API ou « routage » vous permettant de rediriger la donnée brute vers votre serveur personnel.

Pour le réseau privé, il vous faudra :

• Une passerelle LoRaWAN pour récupérer la donnée brute et assurer l’intégrité des données. Il existe beaucoup de passerelles plus ou moins professionnelles. Vous pouvez les retrouver en partie ici : https://www.thethingsnetwork.org/docs/gateways/start/list.html
• Un/des serveur(s) pour stocker les données et la rediriger vers votre service de traitement de l’information.

Bien entendu, ce réseau LoRaWAN est sécurisé de bout en bout et vous serez le seul à pouvoir interpréter les données. (sachant que le risque de piratage ne peut pas être égal à zéro)

Chaque objet souhaitant se connecter sur le réseau devra choisir sa « classe » et son mode d’authentification (OTAA – Over The Air ou ABP – Activation By Personalization) et ensuite, renseigner, selon son mode d’authentification, ses identifiants:

Pour OTAA : DEVEUI, APPEUI, APPKEY
Pour ABP :  DEVADDR, NWSKEY, APPSKEY

Pour la classe, il en existe 3 (A, B, C). Chacune utilise un mode de communication différent:

• Class A : On envoie un message toutes les x minutes et on se met en écoute x secondes dans la foulée au cas où il y aurait 1 message à réceptionner. Ce mode, destiné aux objets sur pile permet de très peu consommé. (majorité du temps en veille)
• Class B : Cette classe est une sorte de compromis entre la classe A et C. Elle utilise des « beacons » permettant une synchronisation entre le serveur et l’appareil. Du coup, l’appareil se mettra en écoute au moment ou le serveur enverra un message. Ce mode est encore très peu utilisé et incompatible avec les opérateurs publiques.
• Class C : Dans ce mode, on est en écoute permanente de messages. On peut émettre toutes les X minutes (en respectant les normes et les temps d’occupation de la fréquence). Ce mode est destiné aux appareils alimentés.

Alors je sais, je survole de très haut tout ces concepts (et ça me perturbe parce que j’ai l’impression de rien dire) mais c’est tellement vaste … Bref voici les éléments essentiels de ce réseau que je trouve encore trop peu connu.

L’autre réseau IoT…

Dans la même catégorie, il existe aussi le réseau Frenchie Sigfox (cocorico bis) qui n’utilise pas du tout la même modulation et qui a l’inconvénient de ne fonctionner qu’en passant par un opérateur (mais ça changera…). Je développerai sans doute des produits sur ce réseau et je ne manquerai pas de vous en faire part.

Alors, l’autre énorme avantage que je n’ai pas cité plus haut de ces réseaux, c’est que les appareils ne consomment quasiment rien pour émettre leur message et du coup permet de créer des IoT sur pile (ou sans pile), très petit et qui durent dans le temps. Mais bon vu que ce projet, en particulier, est sur alimentation USB, ce point est moins important. (Mais sera la base des projets suivants ;))

Les besoins du projets

Alors pour réaliser ce projet, il y a 3 points importants :

L’alimentation

Il y a de grandes chances qu’il faille du 3.3VDC (souvent utilisé dans les microcontrôleurs). La LoRaGate sera branchée en USB (5VDC) donc il faudra une régulation de tension. Contrairement au WiFi gourmant, le LoRa devrait consommer 50 mA lors de l’émission (consommation max du coup)  donc la régulation n’aura pas besoin d’être dans la « puissance ».

Le driver USB-TTL

Pour faire communiquer la LoRaGate avec son hôte, il faut évidemment pouvoir transformer les signaux TTL vers l’USB et inversement. Et pour cela, il faut un pilote. J’en ai déjà testé quelques un lors de mes projets antérieurs et je pense que le pilote FTDI répondra au besoin et notamment sur la partie régulation 3.3VDC.

Avec ce pilote, on ne se trompe pas beaucoup, il fera le taff et sera fiable. Le seul inconvénient, c’est son prix mais comme il peut nous faire économiser la partie régulation, ça compense.

Le module Radio

Enfin le dernier élément, le module LoRa. Il existe pleins de solutions et de combinaisons pour dialoguer en LoRa mais pour ce projet, je souhaitais quelque chose de simple et « ready to play ». Après quelques recherches, je suis tombé sur ce module : le E78-868LN22S

Alors, il est assez cher mais il est vraiment prêt à l’emploi. Il suffit de lui envoyer des commandes AT pour le paramétrer et envoyer des messages. Comme un vulgaire SIM800L

Conclusion

Bon, on va pas se le cacher, la partie 1, c’est la partie la plus pompeuse… beaucoup de théorie et du blabla technique. Pourtant, promis, j’essaie de faire le plus synthétique (quitte à faire d’énormes raccourcis). Malgré tout, c’est le passage indispensable.

Voilà ce qu’on a appris dans cette partie.

• L’objectif du produit est assez clair. Passerelle ou Modem LoRaWAN pour box domotiques.
• On comprend comment la modulation radio et le réseau fonctionne.
• On a listé les besoins primaires pour concevoir le produit.

Dans la prochaine partie, on verra comment faire la schématique et le design du produit au travers d’Eagle CAD.

A bientôt.

EDIT : Le Modem LoRaGate est désormais disponible sur la boutique

au sommaire :
– la dernière séance à Chorée
– le bilan de l’année et les perspectives à Chorée
– notes sur l’AG de la Maison de la Semence de la Loire

La dernière séance à Chorée

Le temps du désherbage est (heureusement) passé. Nous n’avons que récolté et trié en ce 5 novembre.

Le 20 novembre lors de la réunion de bilan, nous avons, outre un délicieux repas partagé, fait un peu de tri, de basilic et de poivron.

Le bilan de l’année et les perspectives à Chorée

Au printemps, nous avons distribué des graines, animé en juin une formation de base à la production de graines, participé en octobre au marché-foire bio de Pélussin.
La grainothèque est en cours de transfert dans un local associatif à Pélussin.
Pour les photos du blog et pour la gestion du stock de graines, j’ai été bien aidée par Joss et Chantal.

Entre janvier et novembre 2021, nous nous sommes retrouvés une trentaine de fois à Chorée.
Pas moins de 28 personnes sont venues une ou plusieurs fois transpirer, désherber, désherber, désherber, et aussi un peu récolter et trier :
Martine C., Malou, Paule, Jean-Claude, Véro, Stéphanie, Jean-Luc, Joss, Marc, Thérèse, Philippe, Chantal, Bastien, Gisèle, Françoise, Marie-Hélène, Aziza, Cacia, Jean-Noël, Émilie, Bernadette, Martine L., Katia, Muriel, Dominique, Vincent, André, Marie-Claude.

– nos productions collectives  à Chorée :
A la parcelle près du ruisseau, bilan mitigé à cause du temps froid et pluvieux,qui a favorisé les herbes folles au détriment des pois, oignons, pommes de terre, …
La courgette Verte de Milan a fini par bien marcher, après re-semis.
Le basilic thaï a été magnifique.

A la serre, un peu sous-occupée cette année, nous avons eu une magnifique récolte de tomates, grâce aux poules qui y ont séjourné ; elles nous ont laissé une fumure qui a fait merveille. Et qui a profité aussi à la laitue d’Unieux dont nous avons récolté une quantité industrielle de graines.
Récolté aussi des (faux) piments d’Espelette qui sont beaux mais pas piquants du tout (erreur d’étiquetage?) ; nous avons récolté les graines car comme poivrons doux il sont plus qu’acceptables.
Le persil Géant d’Italie est en bonne voie, il fleurira au printemps, si les petites bêtes ne le mangent pas cet hiver !

– les productions de nos jardins pour la MS Loire :

Un apport assez important de graines est venu cette année de nos jardins respectifs (Bastien, Chantal, Françoise, Gisèle, Jean-Claude, Joss, Marie-Claude, Marie-Hélène, Philippe, Véro).

On a produit basilic, courge, courgette, concombre, haricot, pois, poivron, pois chiche, tomates.
Actuellement en cours : une culture de 4 laitues d’hiver.

– Des projets pour 2022 :

A Pélussin, nous prévoyons des rendez-vous de distribution de graines en janvier, février et mars, un samedi de 10h à 13h. Les dates seront fixées en décembre et diffusées largement.

Nous avons débattu et finalement décidé que nous n’utiliserons pas la parcelle en 2022. Trop de surface à gérer, trop de désherbage, pas assez de temps pour tout faire correctement.
Nous nous concentrerons sur la serre (ouverte) et ses abords.
Une préparation du terrain sera faite en décembre.

Le choix des cultures de 2022 :
Sur la base de la liste des graines disponibles, nous avons décidé ensemble de ce que nous allons cultiver en 2022, soit à Chorée, soit dans nos jardins respectifs. C’était l’occasion de partager nos coups de cœur, de décider de ne pas continuer à cultiver ce qui ne nous a pas emballé, de maintenir en vie des variétés à intérêt surtout patrimonial (comme les haricots Merveille du Forez et Gloire de St Rambert, qui prennent le fil), mais en petite quantité.

Quelques notes sur l’AG de la Maison de la Semence de la Loire

L’AG a eu lieu le 27 novembre à Chamboeuf près de St Galmier, au Treuil, lieu d’accueil d’organisations du monde agricole principalement, et dont la MS Loire est membre.
Outre le bilan des activités et le bilan financier, ça a été un bon moment de retrouvailles après l’éloignement de ces deux années.
Le groupe de Roanne est bien prospère et organisé. Un groupe est en création du coté de Bellegarde-en-Forez. Les stéphanois prévoient de refaire des plants au printemps.

Le groupe d’organisation de la fête des Semences paysannes prépare vaillamment l’édition 2022, qui reprend le programme de l’édition de 2020 qui avait dû être annulée. Rappelons qu’en 2021 elle n’a pas pu avoir lieu non plus. Le thème est toujours d’actualité : Comment les semences paysannes répondent au chaos climatique ?