Le dossier de modification est structuré en 3 parties distinctes :

• Liaison filaire (interface de communication)
• l'assemblage
• le shield MKR wifi 1010.

Liaison filaire (Interface de communication)

a) L'interface de communication permet le dialogue entre la e-poignée (e-p-wifi) et le e-rupteur (e-r-wifi). Il est réalisé par une liaison filaire qui fait appel à une embase Ethernet câblée sur chacun des 2 circuits imprimés. La connection est réalisée par un câble Ethernet de 30 cm de longueur. Les signaux qui transitent sur l'interface sont de 1 à 8, les suivants :

1. GND
2. 3.3V (VCC) en provenance du MKR wifi 1010 et à destination du CI P230V
3. GND
4. Reset
5. 5V en provenance du MKR wifi 1010 et à destination du relais câblé sur le circuit imprimé
6. P230V en provenance du CI P230V et à destination de A6-D21 du MKR wifi 1010
7. itc (courant de la table de cuisson) en provenance du module phidgets et à destination de A5 du MKR wifi 1010
8. cde relais Celduc en provenance de A3-D18 du MKR wifi 1010

Voir le câblage de la RJ45.

b) B.Cu

c) Plan de perçage PTH

d) Plan de perçage NPTH

e) organisation des fichiers .pdf et .png

• e-p-wifi-lf.png : shéma électrique du CI en couleur
• e-p-wifi-lf-1.pdf : vue du CI en couleur
• e-p-wifi-lf-1.png : vue du CI en couleur
• e-p-wifi-lf-2.pdf : tipon noir et blanc du CI
• e-p-wifi-lf-3.pdf : implantation des composants sur le CI
• e-p-wifi-lf-4.pdf : BOM du CI

Modification de l'assemblage

L'assemblage de la e-p-wifi est représenté par la figure ci-dessus :

• la modélisation a été réalisée par Willy
• les annotations sont d'Olivier. La nomenclature ci-dessus utilise un jeu de couleurs :
• Citron vert 4 pour les lignes non modifiées
• Jaune clair 4 pour les lignes ajoutées par Olivier
• Rouge clair 4 pour les lignes modifiées.

La réalisation de l'assemblage est documentée ci-dessous à l'aide d'un jeu de photos complétées de légendes.

• Cette première photos (vue de dessus) laisse apparître le top [6], la plateforme MKR wifi 1010 [3] simulée par un rectangle de PVC, le shield [2] non câblé. Le logo [7] n'est pas placé, toutes les pièces sous le shield sont présentes mais masquées par le shield lui-même.

• La photo suivante laisse apparaître l'assemblage constitué par l'isolateur [12] et l'entretoise de fixation [16]. Elle met en évidence l'asymétrie de la visserie d'assemblage : 2 entretoises femelles (à gauche), 2 entretoises mâles (à droite).

• La photo suivante laisse apparaître l'assemblage constitué par la jupe [8], l'isolateur [12] et l'entretoise de fixation [16]. Elle met en évidence l'asymétrie de la visserie d'assemblage : 4 vis (dont 2 entretoises mâles) fixent la jupe [8] sur l'isolateur [12] et 3 entretoises femelles disposées selon un triangle sont disponibles pour fixer le shield [2].

Cette dernière photo laisse apparaître, en vue de dessous, l'assemblage constitué par l'entretoise de fixation et de l'isolateur. Elle met en évidence : les 2 vis de serrage [18] du thermomètre digital et du fils de masse.

Les modifications sont les suivantes :

• pour le schéma de l'assemblage : refaire l'assemblage en vue éclatée, prévoir une rotation de 180° et ajouter les repères mentionnés sur la figure ci-dessus
• modifier le shield [2] (voir paragraphe ci-dessous)
• pour le le top [6] :
  • les trous de fixation initialement prévu au diamètre 3.2mm doivent être maintenant réduit à 2.2mm
  • revoir l'emboîtement avec le logo [7]
• pour le logo [7] : revoir l'emboîtement avec le top [6]
• pour la rondelle 9a : l'approvisionner.

Modification du top

La modification du top est effectuée sous openscad, elle consiste en :

• la modification du fichier top.scad
• suivi de la génération du fichier top.stl
• et de l'impression 3D au BlueLab.

Shield MKR wifi 1010

MKR wifi 1010 mechanical drawing

Anomalies constatées et solutions

• Kicad : le fichier netlist établit la communication entre eschema et pcbnew. Mais il faut faire attention car par exemple un footprint modifié sous eschema n'est pas pris en compte sous pcbnew. Dans cette situation, sous pcbnew, sélectionné le footprint, puis choisir update footprint et appliquer.
• Décharge de la batterie : la mesure de la tension vbat1 à l'aide d'un pont diviseur (2X4.7K) nécessite un courant de 0.37 mA. Il en résulte que même hors fonctionnement cette consommation reste effective et finie par décharger complétement la batterie. Solution : ne pas câbler la résistance R9.

Modification du shield MKR wifi 1010

Pour accéder aux fichiers du shield MKR wifi 1010, il convient de :

• effectuer la mise à jour du répertoire https://github.com/AIREL46/SCAO/blob/master/kicad/e-p-wifi-shield
• lancer kicad avec le fichier e-p-wifi-shield/e-p-wifi.pro.

Voici ci-dessous, la réalisation du circuit imprimé :

• Le routage en double face a été réalisé par Mickaël
• la fabrication sans les vias du CI a été sous-traitée à Util-pocket
• le montage partiel des composants a été réalisé par Régis.

Photo du shield :

Le constat est le suivant :

• les diamètres des trous de perçage réalisés par Util-pocket (environ 0.4 mm) sont insuffisants, ils ont été agrandis par Régis dans les cas suivants :
  • connecteurs pin stackable header J4 et J6 à 0.5 mm
  • Leds à 0.5 mm
  • borniers à vis à 0.8 mm
  • switch ON/OFF SW3 à 1 mm
• la fenêtre de passage du câble du thermomètre T1 est trop petite
• le pitch du SW4 est de 0.2 pouce et non 0.1 pouce, les 2 pins de masse n'ont pas été connectés à GND.
• l'emplacement choisi des connecteurs des thermomètres digitaux J3 et J4 n'est pas viable (accès difficile).

La modification consiste (voir le schéma d'implantation modifié) :

• agrandir de 0.3 pouce la dimension du shield
• agrandir la fenêtre de passage du câble du thermomètre T1 de 0.1 à 0.2 pouce
• déplacer les connecteurs J3 et J4
• faire le routage de SW4
• détourer les trous prévus pour la visserie (vis et entretoises) pour assurer l'isolation électrique.

Schéma d'implantation modifié :

Schéma électrique modifié :

BOM :

Devis et commande de la réalisation chez Eurocircuits

• Devis Eurocircuits

Réalisation du shield

Procédure de test

N.B : le switch SW1 StSp (voir cellules rouges claires de la procédure de test) a été câblé à l'envers, sur le dessus du switch, la flèche est représentée comme celle-ci <- tandis qu'elle devrait être comme celle-la ->.

Mesures du courant

Mesure du courant consommé par la table de cuisson

Voir le wiki du e-rupteur

Mesure du courant consommé par la batterie

La mesure du courant à l'aide d'une résistance de 1 Ohm n'est pas supporté par le chargeur du MKR wifi 1010.

Une mesure de courant sur la ligne d'alimentation donne : 26mA.

En conséquence, il faut une résistance faible (0.1 Ohm) et un amplificateur qui est un gain important de l'ordre de 1000 Mesure de courant faible

• tension Vin = 26 X 10-3 X 0.1 = 2.6 mV
• tension Vout = 2.6 X 10-3 X 1000 = 2.6 V

L'amplificateur est de la famille INA28X, INA285 pour gain de 1000 disponible chez digikey

La datasheet.

Fonction horodatage

horodatage

La connexion réseau est utilisée pour accéder à un "Time Server" sur Internet et pour en obtenir l'heure correcte, en utilisant le "Network Time Protocol" (NTP) intégré dans le module WiFi utilisé. L'heure est ensuite utilisée pour configurer le RTC interne (format UTC) de la carte MKR wifi 1010 en utilisant le format linux epoch.

Mini speaker

• Mini Speaker - PC Mount 12mm 2.048kHz
• Mini speaker datasheet
• Arduino UNO Tutorial 7 - Piezo Beep
• arduino-mkr-wifi-1010
  • PWM Pins 13 (0 .. 8, 10, 12, 18 / A3, 19 / A4)
  • DC Current per I/O Pin 7 mA
  • AP2112K - 600mA
• Speaker 42 Ohms -> 78.5 mA sous 3.3 V
• Insérer un transistor 2N2222A
• Calcul
• Commutation.

Réalisation

L'interface speaker est réalisée selon le schéma ci-dessus :

• La sortie 10 du MKR 1010 est utilisé en mode PWM
• le transistor 2N2222A fonctionne en mode bloqué/saturé
• le calcul de la résistance :
  • quand le transistor est saturé la tension Vce est proche de zéro
  • la résistance de la bobine du Mini speaker est de 42 Ohms
  • le courant ic en mA est donc : 3300/42 = 78.58 mA
  • le gain du transistor en mode saturé est de 40
  • la tension Vbe en mode saturé est 1.2 V
  • ib = 78/40 soit environ 2 mA

Sleep mode

• WiFiNINA library
• WiFiNINALowPowerMode Il s’agit d’un mode géré automatiquement où le module WiFi NINA réduit sa consommation d’énergie, ce qui porte la consommation globale à 30mA. Toutes les données entrantes sont reçues et l’appareil envoie régulièrement le signal de balise chaque 100ms pour maintenir la connexion AP en vie. L'essai de cette fonction, en mesurant le courant consommé par le circuit batterie, sans cette fonction il est de 30 mA, avec la fonction, il est de 45 mA. En conclusion le courant est plus important, l'utilisation de cette fonction n'est pas envisageable.
• WiFiNINANoLowPowerMode
• guide-to-arduino-sleep-mode
• Arduino LowPowerSleep
• ArduinoBLE library

Architecture :

• Atmel AVR
• ARM
• Wikipédia

Logiciel

Les fichiers du logiciel sont accessibles dans le répertoire, dont le fichier principal e-p-wifi.ino.

Organisation des codes sources du SCI

L'organisation des codes sources du SCI est structurelle, fonctionnelle et logicielle.

Organisation structurelle de l'édition

L'organisation structurelle de l'édition est claquée sur celle des scripts Arduino. Elle se concrétise en une décomposition en 5 paragraphes numérotés de 1 à 5, en conformité avec le diagramme ci-dessous :

Organisation fonctionnelle

L'organisation fonctionnelle est relative à la complexité du projet. Elle se concrétise en une décomposition de la fonction principale en 11 fonctions élémentaires en conformité avec le diagramme ci-dessous :

Organisation logicielle

L'organisation logicielle est relative à longueur des programmes et en particulier celle du fichier e-p-wifi.ino. Pour une fonction élémentaire donnée, cette organisation se concrétise en la création d'un fichier séparé de type "header" .h pour y mettre les définitions, les fonctions spécifiques, la fonction setup,... Pour plus de détails, voir la fiche didel :

Echanges des données entre la e-poignée et le e-rupteur

Organisation de la communication entre les plateformes MKR wifi 1010 de la e-poignée et du e-rupteur