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Sujet : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

Salut.
Tout d'abord, je dois vous dire que je suis plus que néophyte dans l'arduino (et la programmation en général), et que je me suis baladé un petit moment sur le forum avant de poster. Mais là, mes questions sont tellement spécifiques que je préfère présenter l'ensemble du projet.
Je bosse dans une compagnie de théâtre de rue "rara Woulib" (www.rarawoulib.org pour ceux que ça interesse), dans laquelle je construis toute sorte de choses et notamment des lampes à pétrole construites à base de boites de conserve.
J'ai décidé de les automatiser afin de pouvoir contrôler la flamme à distance, pendant le passage du public. Mon idée est de contrôler des moteurs qui feront varier la longueur de la mèche grâce à  la molette du bec de lampe. Tout ceci doit être sans fil, et contrôlable par une seul et même télécommande. Il y aura à peu près une quarantaine de lampes, qui seront par série de 10 ou 20. Pour le prototype, niveau matériel: Je dispose d'une carte arduino uno et d'un servo moteur. Les questions que je me pose concernent surtout la commande à distance.

-  Je ne sais pas quel type de fréquence utiliser (wifi, fm, ou autre) sachant qu'il faut que ça ai une portée d'environ 300 mètres.
J'ai vu plein de choses concernant les radio fréquence, zigbee (dont xbee), et d'autre transmetteur, mais j'avoue que je suis un peu perdu. j'ai vu que certaines fréquence pouvaient être parasitées par l'humidité, d'autres par des machines émettant sur les mêmes fréquences..... bon, je nage un peu sur le choix. Et sur le prix... Vu que j'ai une quarantaine de lampes à équiper, il faut que je rationalise un peu le coût de fabrication;

Quelqu'un m'a conseillé, pour réduire les coûts,  les Nrf24L01, couplés pour chaque lampe avec des attiny45/85, mais après avoir survolé tout ça, je me demande si malgré mon passé de bidouilleur acharné, c'est à ma portée, ou s'il faut vraiment une grosse connaissance au niveau radio fréquence.

Voila je pense que ce n'est que la première vague de questions, les autres suivront en cours de réalisation
Merci d'avance
Tribe

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Re : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

Bonsoir,

Intéressant comme projet smile

Quelques éléments de réponses sur différents points évoqués.

1/ Plus on monte en fréquence et plus la portée diminue (à puissance égale) et la sensibilité à l'humidité est élevée. Ainsi, une liaison en 2.4GHz (type Wifi, ZigBee, XBee,...) ne va guère porter à plus de 30 mètres et être très atténuée par l'humidité, y compris celle dans la végétation. J'en ai fait l'expérience à mes dépends avec un portier vidéo radio en 2.4GHz qui était arrêté par une haie de lauriers. Conclusion, pour 300m de portée, il faut rester en-dessous du GHz, par exemple dans les bandes 400MHz ou 800MHz (il y a aussi le 900MHz mais non autorisée en France je crois).

2/ une exception à cela : les transmetteurs 2.4GHz utilisés en radio-modélisme actuellement. Il doivent en principe porter assez loin en champ libre, mais étant donné qu'on les utilise en général en ayant toujours le modèle en vue, et qu'on pilote rarement sous la pluie, je ne sais pas ce que ça donne en dehors des conditions idéales. Peut-être qu'un modéliste pourra donner son avis sur la question.

3/ FM ou AM, peu importe, car il s'agit là de la technique de modulation de l'information envoyée.

4/ sur le papier le Nrf24L01 est comme ce qui équipe les XBee et autres modules de ce genre. Et d'ailleurs, la puce c'est une chose, mais il faut aussi faire le PCB qui va bien pour la mettre en oeuvre, avec les composants associés. Tout cela étant en CMS assez petit (format QFN pour le Nrf24L01), à moins que tu n'aies accès aux ressources de réalisation qui vont bien, je te conseille de t'orienter vers des modules prêts à l'emploi (XBee et consorts).

5/ l'antenne est un facteur de performance très important comme tu t'en doutes, et c'est pour cela qu'on ne trouve pas de données triviales dans les docs du Nrf24L01

6/ si 300m représente la dimension maximale de l'étendue équipée, mais que les lampes sont distantes d'environ une 10aine de mètres, une solution à base de réseau ZigBee avec les différents noeuds configurés en routeurs peut fonctionner. En effet chaque noeud peut alors relayer les messages pour ses voisins et permettre donc d'atteindre des points plus éloignés que la portée maximale en vol direct. Les modèles XBee série ZB (ZB pour ZigBee) peuvent alors convenir. Attention cependant au fait que qui dit routage dit écoute radio permanente et donc consommation à la clé (environ une 40aine de mA). La capacité des batteries devra donc être prévue en conséquence pour assurer la durée du spectacle.

7/ question prix, des transmetteurs de ce type valent dans les environs de 40 Euros à l'unité de mémoire. Pour 40 exemplaires on doit pouvoir avoir des prix dégressifs.

8/ Si tu es parti sur l'Arduino, compte tenu du fait qu'il te faut piloter un servo et prévoir l'accueil d'un module radio, la Leonardo avec socket XBee intégré (http://www.zartronic.fr/dfrduino-leonar … p-346.html) est un bon choix car elle économise de devoir acheter un shield. On y gagne en prix et en compacité. Contacte Zartronic (www.zartronic.fr) de notre part. Ils ont pas mal de produits Arduino et compatibles (ex: gamme DFRduino de chez DFRobot), et peuvent éventuellement approvisionner des modèles ne figurant pas directement sur leur site.

Voilà pour une première vague de réponses wink

Bonne continuation.

Eric

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Re : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

Coool! bon, déjà, merci beaucoup pour la rapidité et la clarté de ta réponse, ça m'a permis d'éclairer bon nombre de zones d'ombre. Alors, si j'ai bien compris, avec la Leonardo avec socket XBee, + une xbee, tout ça dans chacune de mes boites, plus dans ma télécommande, et le tour est joué, je peux directement brancher mes servomoteurs dessus, avec le code et c'est parti...
Tout ça me mène donc à ma deuxième vague de questions hé hé hé.
Tu me disais que les xbee ont une faible portée, mais qu'en est il des Xbee pro, qui semble être quand même beaucoup plus puissant?
Plus puissants mais aussi plus chères..Du coup est-il possible que je prenne une xbee pro 868 MHz pour la télécommande, et des xbee 868 LP pour les lampes? Est ce que c'est compatible, et est ce que ça vaut le coup? En fait, la télécommande devra avoir d'autres fonctions qui nécessitent une longue portée de signal, je m'explique:

Ce spectacle est déambulatoire et nécessite une logistique technique très importante , autour de le déambulation, il y a beaucoup d'interventions (type artifice, effet divers, intervention de complices etc ) qui nécessitent un "toppage" très précis, à des points assez éloignés du spectacle  ( genre 500 mètres, ou dans des bâtiments, immeubles, toits de maison..) . Bref, jusqu'à présent on utilise des talkies, mais en terme de discrétion, on fait mieux (celui qui donne les tops est dans le public) . On essaie donc de mettre au point un système de top lumineux avec un code commun précis, tout ceci commandé, dans l'extrême idéal   avec la même télécommande qui sert à commander les lampes. Voila, peux-tu me dire ce que tu en penses?
Sinon, je suis en train d'écrire un mail à zartronic, pour  voir ce qu'ils peuvent me proposer en terme de matos. C'est bête, je suis pas arrivé à trouver leur numéro, je crois que ça irait beaucoup plus vite si je pouvais parler à quelqu'un de vive voix...

Enfin en tout cas merci, et je vous tiendrais au courant de mes avancés

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Re : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

tribe a écrit:

Tu me disais que les xbee ont une faible portée, mais qu'en est il des Xbee pro, qui semble être quand même beaucoup plus puissant?

Le XBee tout court porte déjà à plusieurs 10aines de mètres en champ libre et je l'ai utilisé en indoors dans le cadre de projets professionnels, en lui faisant traverser des murs en béton pour une portée globale de l'ordre de 20 mètres.

Il faut ensuite savoir que chaque modèle de XBee est disponible en 3 déclinaisons concernant l'antenne :
- antenne patch céramique intégrée au module
- antenne fouet (aka whip) constituée d'un brin de fil d'environ 3 cm sur le module
- antenne externe de type 1/4 d'onde (du genre de celle des bornes Wifi) reliée via connecteur UFL sur le PCB et SMA au niveau de l'antenne

La portée est bien entendu croissante du 1er au dernier. De plus l'antenne patch a un diagramme de rayonnement qui n'est pas omni-directionnel, du fait de l'écran constitué par le PCB.

En fonction par conséquent de la possibilité (ou pas) de la dissimuler, il est clair que l'antenne externe est celle qui offre la meilleure portée, et est de toute manière très fortement suggérée pour le poste de contrôle. L'antenne patch est à éviter sauf très courte portée et contrainte incontournable au niveau de l'encombrement (et encore, la taille de l'antenne whip la fait passer pratiquement partout, d'autant qu'on peut la tordre pour l'orienter différemment).

Le deuxième facteur est l'existence des modèles Pro, qui ont une puissance d'émission plus forte, et qui eux aussi se déclinent selon les 3 types d'antenne. Ils sont aussi plus chers, et consomment plus (mais avec un écart qui est de manière surprenante faible eu égard à la différence de puissance). Par conséquent il est évident que la meilleure option est XBee Pro + antenne externe 1/4 d'onde, ou à défaut XBee Pro + antenne whip.

On peut aussi faire l'économie du modèle Pro au profit du modèle simple sur des noeuds qui ne vont jamais émettre, et donc qui ne participent pas au routage du réseau, car la différence de puissance n'intervient qu'ai niveau de la transmission, et n'a pas d'incidence sur la sensibilité de réception.

une xbee pro 868 MHz pour la télécommande,

Attention, le 868 MHz ne supporte pas (à ma connaissance) les réseaux routés de type ZigBee. Ce qui veut dire que les communications ne peuvent se faire qu'en vol direct. Il faut donc vérifier si cette option est compatible avec les topologies d'installation que tu envisages.

Il a par contre à son avantage le fait d'être potentiellement moins perturbé par les GSM et autres appareils travaillant dans la bande de fréquence des 2.4 GHz.

En fait, la télécommande devra avoir d'autres fonctions qui nécessitent une longue portée de signal,

Quelle serait la distance maximale entre deux noeuds de ton réseau ? Comme je l'ai mentionné dans le message précédent, l'utilisation d'un protocole ZigBee permet de bénéficier d'un réseau routé. Tant qu'il y a au moins deux noeuds consécutifs qui sont à une distance inférieure à la portée maximale tu peux mettre en communication deux noeuds éloignés de virtuellement n'importe quelle distance en vol direct.

Dans tous les cas, je te conseillerais de faire des essais préliminaires en situation réelle avec quelques exemplaires pour cerner de manière concrète les limites réelles du dispositif. Ne pas oublier également que toute masse métallique est une perturbation pour les transmissions radio. Si tu fixes un transmetteur à une élément de mobilier urbain métallique, tu vas créer une zone d'ombre pour commencer, affaiblir également potentiellement le rayonnement de l'émetteur et perturber la réception (il n'y a qu'à voir ce qui se passait avec les TV hertziennes lorsqu'une grue de chantier s'installait dans le voisinage smile)

5 Dernière modification par tribe (15-02-2013 13:12)

Re : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

Eric a écrit:

Attention, le 868 MHz ne supporte pas (à ma connaissance) les réseaux routés de type ZigBee. Ce qui veut dire que les communications ne peuvent se faire qu'en vol direct. Il faut donc vérifier si cette option est compatible avec les topologies d'installation que tu envisages.

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Alors ce qui est étrange, c'est que pour les xbee lp 868Mhz, ils disent que c'est possible, mais pour les xbee Pro, c'est pas spécifié, il disent juste point à point, ou point à multipoint. Mais si j'utilise des LP, routés entre eux, ma télécommande, sans faire parti du routage, peut elle s'en servir ou est-elle obliger de se connecter en direct?
Je suis pas sur d'être clair... Prenons un exemple.

Disons que j'ai une dizaine de "toppeurs lumière", espacé chacun de 20m, équipé de xbee lp 868, routés entre eux. Je veux que ma télécommande envoie un signal à tous les toppeurs, et qu'en retour, elle reçoive une confirmation que tous sont bien connectées à la télécommande.
Le toppeur le plus éloigné, dont la portée est trop faible pour envoyé un signal point à point a la télécommande, pourra t il passé par le routage des LP pour répondre à la télécommande?

Eric a écrit:

Dans tous les cas, je te conseillerais de faire des essais préliminaires en situation réelle avec quelques exemplaires pour cerner de manière concrète les limites réelles du dispositif. Ne pas oublier également que toute masse métallique est une perturbation pour les transmissions radio. Si tu fixes un transmetteur à une élément de mobilier urbain métallique, tu vas créer une zone d'ombre pour commencer, affaiblir également potentiellement le rayonnement de l'émetteur et perturber la réception

Ça va être joyeux, mes lampes sont en métal...

J'espère que mes demandes sont claires et pas trop farfelues... En tout cas, merci d'avoir pris le temps de me répondre patiemment....

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Re : Projet théâtre de rue automatisation de lampe à pétrole a distance

tribe a écrit:

Alors ce qui est étrange, c'est que pour les xbee lp 868Mhz, ils disent que c'est possible, mais pour les xbee Pro, c'est pas spécifié, il disent juste point à point, ou point à multipoint.

Je pense qu'il y a confusion. Un réseau routé (aka "mesh") est un réseau dans lequel un message peut être éventuellement relayé par des noeuds intermédiaire lorsque l'émetteur et le destinataire sont trop éloignées pour une communication directe entre eux.

Si j'en crois la doc fournie par le site DIGI (que je viens de consulter), les XBee 868 ne fonctionnent que dans les topologies de réseau suivantes :
- point à point : communication directe entre 2 protagonistes (il s'agit d'une liaison simple entre deux interlocuteurs, équivalente à une câble série dématérialisé)
- point à multipoint : communication directe entre 1 et n protagonistes (on parle aussi de topologie en étoile, dont le centre serait donc la télécommande dans ton cas).

Le toppeur le plus éloigné, dont la portée est trop faible pour envoyé un signal point à point a la télécommande, pourra t il passé par le routage des LP pour répondre à la télécommande?

Uniquement si les transmetteurs supportent une topologie routée (ou mesh). Ce qui ne semble pas être le cas des modèles en question.

La seule solution simple que je voie est de construire des noeuds relais dédiés à ce rôle, dont la fonction serait de ré-expédier un message reçu vers une autre destination. Si on désigne par T la télécommande, E le noeud éloigné et R le noeud relais (qui doit donc être à portée de E et de T à la fois), il faudrait établir une configuration préalable dans laquelle :
- E va être configuré pour ne pas s'adresser à la télécommande ou ne pas faire de broadcast en émission, mais s'adresser exclusivement à R
- R va être configuré pour re-émettre à T ce qu'il reçoit en provenance de E et à E ce qu'il reçoit de T
- quand T veut parler à E, il va s'adresser à R et non pas à E

Si un "saut" ne suffit pas, il faudra créer une chaîne avec autant de sauts que nécessaire, en répliquant le principe ci-dessus.

En fait, on se réalise un protocole mesh du pauvre, dont le routage est figé par configuration. Il est clair que la configuration sera à refaire pour chaque disposition des équipements.

Ça va être joyeux, mes lampes sont en métal...

Si tu envisageais de placer tes transmetteurs à l'intérieur des lampes, tu peux oublier tout de suite. Leur carcasse va constituer une superbre cage de Faraday dont aucune onde électromagnétique ne peut sortir ou entrer. Il faut à minima que l'antenne soit placée à l'extérieur, et de telle manière que la masse métallique ne fasse pas écran dans les directions de propagation requises.

J'espère que mes demandes sont claires et pas trop farfelues...

Pas si farfelues que cela. Nous avons au club un artiste (jongleur,...) qui s'est mis à l'élec et l'info pour réaliser lui-même ses dispositifs et accessoires scéniques. Et je suis moi-même musicien amateur wink