Elektor Lab Notes 27 : Capteurs ToF, LoRaWAN, Matter et plus encore
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Bienvenue à nouveau dans les Elektor Lab Notes ! Toutes les quelques semaines, nos ingénieurs et rédacteurs occupés chez Elektor publient quelques notes de laboratoire et des mises à jour sur de nouveaux projets électroniques DIY, des actualités de l’industrie technologique, et des conseils d’ingénierie utiles. Dans cette édition de Lab Notes, nous parlons des capteurs Time of Flight, du test de câbles, de LoRaWAN, de Matter, et bien plus. Veuillez partager vos réflexions dans la section Discussion en bas de cette page. N'hésitez pas à publier vos propres notes de laboratoire et à nous faire savoir sur quoi vous travaillez à votre établi électronique !
Jean-François Simon (Ingénieur, Elektor)
Circuits intégrés anciens... et modernes : Nos lecteurs les plus assidus se souviendront peut-être que l'an dernier, dans Lab Notes #17 , j'évoquais des générateurs de fonctions analogiques comme le XR2206 et l’ICL8038. Ceux-ci ont été largement utilisés pendant plusieurs décennies, et Elektor n'a pas fait exception : plusieurs montages ont été publiés à partir de ceux-ci. J’ai récemment découvert les capteurs time-of-flight, en particulier ceux de la série VL53L de STMicroelectronics, et me suis demandé : serait-il possible d'utiliser l'un de ces capteurs numériques modernes et de l’interfacer avec un de ces anciens circuits analogiques, contrôlé en tension ou courant ? L’idée m'est venue de construire un générateur de sons moderne, contrôlé par gestes (une sorte de pseudo-Thérémine).
Bien sûr, il serait beaucoup plus efficace de tout faire sur un microcontrôleur sans aucune électronique analogique. Mais ce ne serait pas aussi amusant ! J’ai donc utilisé l’Arduino strictement comme un convertisseur I²C-vers-analogique, pour piloter un vénérable générateur de fonctions XR2206 pour la synthèse sonore. C’est un mélange d’ancien et de nouveau, juste pour le plaisir du bricolage ! La première étape est de faire fonctionner correctement les capteurs. J’ai utilisé la bibliothèque Arduino fournie par STM32duino sur Github comme base de départ. J'utilise deux capteurs VL53L4CD identiques (un pour le contrôle de la tonalité, l’autre pour le volume), il faut donc les initialiser séparément pour leur donner des adresses I²C uniques, après quoi ils peuvent partager les mêmes lignes SCL et SDA sans problème.
Pour l’instant, le montage est encore sur plaque d'essais, mais il reste encore beaucoup à faire. Le montage actuel produit du son (plutôt des bruits bizarres que de la musique), mais il y a une marge d’amélioration pour la plage de contrôle et la jouabilité. J’ai expérimenté la manière dont le PWM de l’Arduino est filtré avant d’atteindre les transistors commandant le XR2206, etc. Vous trouverez toute l’histoire dans le numéro Spécial Circuits du mois d’août prochain, avec schémas et code ! En attendant, dites-moi si vous avez des idées ou suggestions dans les commentaires ci-dessous.
Test de câble USB : Récemment, je suis tombé sur un étrange câble USB-A vers USB-C. J’ai essayé de l’utiliser pour transférer des données entre mon téléphone et mon PC, sans aucun succès. Serait-ce l’un de ces câbles “charge uniquement”, sans lignes de données à l’intérieur ? Un test rapide avec la première carte de développement dotée d’un port USB-C à portée de main (dans ce cas, une carte NXP FRDM) m’a prouvé le contraire. La carte fonctionnait très bien, et le convertisseur USB-UART était bien détecté par Windows. Donc les lignes D+, D–, 5 V et GND sont toutes présentes. Le câble est très court et étiqueté “6A”, ce qui suggère qu’il est surtout destiné à la charge. Pourtant, je n’ai pas réussi à charger mon téléphone avec ! Ni avec un chargeur, ni via le PC. Le mystère s’épaissit.
La chose la plus raisonnable aurait été d’abandonner et de jeter le câble à la poubelle. Mais ce n’est pas mon genre. À la place, j’ai acheté un testeur de câbles USB sur Aliexpress, qui vérifie la continuité de tous les conducteurs et prend en charge la plupart des combinaisons de connecteurs. Comme les connecteurs sont de part et d’autre du PCB, une courte rallonge USB-A mâle vers USB-A femelle est nécessaire pour tester des câbles aussi courts que celui-ci. J’ai comparé le câble court en question avec un autre, plus long, qui fonctionne parfaitement :
Dans les deux cas, les conducteurs requis pour l’USB 2.0 (D+, D–, 5 V et GND) sont présents, comme attendu. Le « problème » s'avère être que sur le câble très court, le blindage n’est pas connecté côté USB-C. J’aurais pu le découvrir avec un simple multimètre dès le départ, si seulement j’avais su que ça pouvait être un problème ! Il est étonnant que mon téléphone refuse de charger ou de se connecter au PC seulement parce que le blindage du connecteur USB-C n’est pas relié. Est-ce un comportement spécifié dans une norme ? Ou bien mon Pixel 5 est-il simplement capricieux ? Dites-moi dans les commentaires si vous avez des informations là-dessus. Quoi qu’il en soit, au moins maintenant je possède un joli testeur de câble, qui me sera sûrement utile pour vérifier tous les câbles suspects que je croise.
Saad Imtiaz (Ingénieur senior, Elektor)
Nœud capteur LoRaWAN – Mise à niveau tout-en-un : Je travaille sur la prochaine version du nœud capteur LoRaWAN, qui bénéficie cette fois-ci d’une mise à niveau majeure. Le nouveau design regroupe tout les composants sur un seul circuit imprimé — y compris l’ESP32-S3, le module LoRa, le GPS, le circuit de charge solaire et le port de charge USB pour la batterie intégrée. Cette solution compacte tout-en-un réduit l’encombrement des câbles, améliore l’efficacité énergétique et simplifie le déploiement pratique.
L’une des caractéristiques remarquables de cette version est l’intégration du TCK126BG de Toshiba — un interrupteur de charge ultra-compact avec un courant de repos ultra-bas de 0,08 nA et 1,0 A. Il permet un contrôle précis de la puissance des différents modules. J’ai également ajouté le MAX31334 RTC ultra-basse consommation avec interrupteur d’alimentation intégré, qui gère désormais l’alimentation de l’ESP32-S3. Grâce à cette configuration, la consommation en veille profonde du système passe d’environ 8 µA à seulement 70 nA, ce qui la rend idéale pour des applications de capteurs distants à très faible consommation.
Appareil intelligent Matter – Contrôleur de pièce tout-en-un : Un autre projet passionnant sur mon bureau est un contrôleur de pièce intelligent compatible Matter, conçu pour s’intégrer directement dans le panneau de commande d’une pièce ou se connecter à des appareils tels qu'un climatiseur ou un radiateur. Ce petit appareil puissant offre plusieurs fonctions :
- Détection de présence humaine
- Détection environnementale grâce au capteur Bosch avec IA intégrée
- Trois relais capables de commuter des charges AC supérieures à 5A
- Émetteur et récepteur IR pour contrôler des appareils à télécommande
- Surveillance de la consommation électrique de toutes les charges AC connectées
Au cœur du projet se trouve le Beetle ESP32-C6, qui assure la compatibilité Matter ainsi que la prise en charge du Wi-Fi et du protocole. Il est conçu pour fonctionner avec les plateformes domotiques modernes comme Home Assistant, Google Home et Apple Home.
Ce projet est fièrement sponsorisé et fabriqué par NEXTPCB, qui a pris en charge la fabrication et l’assemblage du PCB, tout en offrant un excellent support technique tout au long du processus. De la clarification des détails de conception aux mises à jour régulières, l’expérience a été fluide et très professionnelle. Le projet est actuellement en phase de test, et je partagerai bientôt un compte rendu complet sur la plateforme Elektor Labs. En attendant, voici un aperçu !
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