Discussion :

[frederic13870]

Salut,
Je suis sur un projet qui associe un Arduino Uno et un Raspberry Pi 3.
L'Arduino est chargé de faire des mesures à l'aide de capteurs, puis transmet les données via la liaison série sur le pi.
Le pi est configuré comme un serveur web sur lequel je lie les données par l'intermédiaire d'une liaison wifi.
Cependant, le montage nécessite deux alimentations; une de cinq volts pour le pi et une de 12 volts pour l'arduino
et tout ce jolie petit monde est enfermé dans un boitier étanche en ABS de diamètre 20x12x6 cm.
Ma question est :
Est-ce que je vais être confronté à des problèmes d'évacuation de chaleur ?
Le pi 3 chauffe moins que sont prédécesseur mais je ne sais pas son comportement en milieu étanche.
D'autre part, est-ce qu'un boitier en aluminium ( plus cher et plus dur à travailler ) ne ferait pas mieux l'affaire ?

[Delias]

Bonjour Frédéric

- Arduino plus Raspberry Pi il n'y en a pas un en trop? Un seul, c'est une alim, moins de dissipation thermique, moins de problèmes. Un Arduino peut gérer un serveur web minimaliste avec un shield ESP. Le Pi peut gérer quelques capteurs.
- Est-ce que l'Arduino ne peut pas s'alimenter depuis le Pi?. Par le jack d'alimentation oui la tension doit être supérieur au 5V pour que le régulateur puisse faire son travail, mais en USB ou par le header l'Arduino peut être alimenté directement en 5V. L'alim du Pi doit être suffisante et il faut aussi que l'Arduino ne demande pas un 5V très bien régulé (cela est parfois nécessaire en fonction des types de capteurs et de leur utilisation).
- L'Arduino s'alimente par le Jack avec 7V au minimum. Y mettre du 12V cela fait chauffer le régulateur inutilement (1.4 fois la puissance consommée en 5V par l'Arduino).

Un Arduino seul alimenté directement en 5V chauffe peu, dans un boîtier cela fait juste la protection anti-humidité. Mais le Pi chauffe lui beaucoup plus.
Le boîtier en ABS est relativement isolant et sans circulation d'air c'est certain que cela va chauffer. A vue de pif l'air intérieur sera bien vite trop chaud (surtout pour le processeur du Pi et le régulateur de l'Arduino si l'alim reste en 12V, pour les deux dans cette configuration c'est 40°C température de l'air au max!). Mais cela serait à vérifier avec une mise en situation et une surveillance.

Un boîtier alu a une meilleure dissipation c'est certain, en noir c'est encore mieux. Et avoir un contact thermique entre les puces et le boîtier c'est la solution extrême.

Avec un boîtier alu, il faut faire attention si c'est prévu pour rester en dehors en hiver. Dans ce cas, un chauffage interne avec surveillance de la température est quasi nécessaire.

Bonne suite

Delias

[frederic13870]

J'aime bien assigner une tache à chaque type de matériel.
J'avais fais des essais avec l ' arduino Yun, l'an dernier, et j'avais passé beaucoup de temps sur des problèmes de passages de paramètres et de config du serveur web minimalisme.
J'ai déjà développé des projets sur Uno,et suis satisfait.
Je connais bien le C et les composants et les capteurs de ce petit automate sont stables dans le temps.
J'ai un projet qui tourne en extérieur depuis deux ans et demi, sans problèmes particuliers, à part changer les piles.
Pour le Pi, je voudrais l'utiliser avec une base de données qui archive les mesures.
Le serveur web du Pi est infiniment plus souple, plus facilement paramètrables et surtout raspian permet de faire des choses puissantes avec peu de commandes.
Reste ce problème d'élévation de température.
Mon boitier sera en extérieur, ce qui supposerait qu'il soit totalement étanche.
Maintenant, j'imagine ce que cela donnerait en plein été, avec des températures au soleil de plus de 45 C°.
Ce n'est pas tenable pour le matériel.
Je vais me renseigner auprès de mon fournisseur de matériel pour savoir s'il n'y a pas une solution intermédiaire.
En tout cas, merci d'avoir relevé cet épineux problèmes auquel je pense, tous les concepteurs de sytème embarqué sont confrontés.

[frederic13870]

Une solution intermédiaire serait de mettre les deux alimentations dans un boitier aluminium, et avec des fiches DIN, par exemple, alimenter l'autre partie du montage.
Si le Pi consomme 5vx3A soit 15 Watts et l'arduino 12vx1A soit 12 Watts, cela revient à placer 30 Watts environ dans un boitier étanche.
Cela semble encore beaucoup.
Connais-tu l'effet Peltier ?
Il doit être possible de se procurer dans le commerce un mini-système qui refroidirait les circuits.
A suivre ...

[Delias]

Oula, il y a de grosses méconnaissances.

Je n'ai pas d'Arduino et de Pi, toutes les explications sont basées sur des estimations que j'ai faite par rapport aux informations publiques de ces modules.

Un Arduino est très loin de consommer 1A, et 1A @ 12V le régulateur de la carte serait satellisé en quelques secondes (il n'est pas prévu pour dissiper à lui seul 7W).
L'ATMega328p est donné à 9mA @ 16MHz, l'ATMega16U (la passerelle USB) est à 3.25mA en mode idle (je suppose qu'il est dans ce mode quand le port USB n'est pas en service), les leds sont également vers 3mA quand elles sont allumées.
Au total sans les capteurs un Arduino Uno consomme dans les 20mA soit juste 100mW. En alim à 12V le régulateur dissipe en plus et à lui seul 140mW.
Faudrait retrouvé le calcul de Vincent Petit sur la dissipation du régulateur c'est très instructif. Mais en alim à 7V le régulateur ne doit pas être loin de supporter 80°C de température ambiante, alors que avec une alim de 12V ou un courant bien supérieur (à cause des schields et capteurs) il tient à peine à 40°C de température ambiante.

Le Pi lui consomme effectivement plusieurs watts. Probablement entre 5 et 10 pour ton application (car il adapte sa consommation à la charge de calcul).

L'écart entre les deux est énorme.
Professionnellement l’équivalent d'un Arduino (mais consommant qu'une fraction de la puissance) peut être mi dans un boîtier sellé. L'équivalent d'un Pi sera le plus souvent en double enveloppe. Une grande (coffret) protège de la pluie et autre et à l'intérieur un boîtier avec une ventilation active héberge le micro ordi. Il y aussi les boîtier avec radiateur (passif) intégré, mais c'est quand-même assez rare.

Les Peltier c'est lourd à utiliser. Il faut un radiateur des deux côtés sinon on les crames.

Pour ton appli je laisserai que l'Arduino sur le terrain. Un module wifi simple pour communiquer avec le Pi à l'intérieur qui lui pourra fonctionner normalement en étant ventilé.

Bonne suite

Delias

[Vincent PETIT]

Salut,
Les problèmes thermiques dans un boîtier représentent souvent un sacré défi et sont parfois très compliqués à résoudre. De manière générale l'électronique se comporte mal dans la chaleur, les condensateurs électrolytiques meurent prématurément, les régulateurs de tension fourniront moins de courant, il y aura de la dérive dans les valeurs des résistances et de l'apparition de bruit thermique, les fusibles réarmables des RPI et du Arduino seront plus sensibles etc.

Comme l'a dit Delias, la courant que fournir un régulateur de tension est limitée par la température et le RPI va contribuer à empirer les choses. Le courant que peut fournir un régulateur linéaire comme sur celui du Arduino UNO s'exprime comme ceci :



T_J température de jonction max = 150°C (voir doc du régulateur.)
T_A température ambiante où se trouve ton Arduino UNO.
R_θJA résistance thermique du régulateur lorsqu'il n'a pas de dissipateur, ce qui est le cas sur ton UNO = 160°C/W dissipé (voir doc du régulateur.)
V_IN la tension de ton adaptateur secteur et avec la quelle tu alimentes ton Arduino par le connecteur.
V_OUT la tension de sortie de ton régulateur Arduino qui est fixé = 5V.


Exemple ; tu alimentes le Arduino UNO par le connecteur avec du 12V et il fait 40°C là où il se trouve.
Tu peux consommer au grand maximum 98mA

(150°C - 40°C) / (160°C/W * (12V - 5V)) = 0.098A

Ici on voit bien que plus ça va chauffer et moins on pourra demander de courant à l'Arduino. Un moyen de gagner un peu c'est de baisser la tension V_IN comme l'a dit Delias, on le voit dans la formule.

Exemple ; tu alimentes le Arduino UNO par le connecteur avec du 7V et il fait 40°C là où il se trouve.
Tu peux consommer au grand maximum 343mA

(150°C - 40°C) / (160°C/W * (7V - 5V)) = 0.343A

C'est carrément mieux !

En ce qui concerne le RPI c'est le SOC qui va chauffer mais la doc ne dit pas grand chose là dessus, du moins je n'ai pas trouver grand chose. Je ne serai pas te dire à quelle température il monte exactement, il faut que tu essayes. Quoi qu'il en soit, si il est placé avec le Arduino il va contribuer négativement au bilan de puissance. Si tu as un boîtier en métal l'idée est qu'il serve de dissipateur afin de conduire la chaleur vers le boîtier qui va la dissiper.

Le boîtier peut se retrouver en plein soleil l'été ?

Connais-tu l'effet Peltier ?

Les modules à effet Peltier ont un rendement très bas, ce qui veut dire que pour faire un peu de froid il faut beaucoup de Watt.

[frederic13870]

Je vais alors réaliser un projet plus basique.
Je me procure un boitier étanche, et j'alimente l'Arduino avec un jeux de piles R6 AA de 1,5 v ( 6 piles = 9 volts).
J'ai 6 capteurs sur l'arduino ce qui fait environ 20 mA x 6 = 120 mA.
Je rajoute un shied wifi qui lui consomme entre 25 et 400 mA.
Je mettrais le wifi en mode sleep et prendrait une série de mesures toute les minutes
dans un souci d'économie.
L'avantage : Plus de problème de gestion de chaleur à résoudre.
L'inconvénient : La programmation du shield Wifi s'annonce coton, mais bon, je suis là aussi pour apprendre.
De plus, j'ai la gestion de l'alimentation à gérer.
Est-il possible d'interroger l'Arduino pour connaitre la tension d'alimentation ?
Merci, en tous cas.
Le projet se précise.

[boijea]

Bonjour,

J'aime bien assigner une tache à chaque type de matériel.
J'avais fais des essais avec l ' arduino Yun, l'an dernier, et j'avais passé beaucoup de temps sur des problèmes de passages de paramètres et de config du serveur web minimalisme.
J'ai déjà développé des projets sur Uno,et suis satisfait.

L'approche est correcte mais pourquoi mettre tout cela dans la même boîte.
Le Pi serait plus un serveur et les Arduino des clients, avec différents capteurs, et que l'on dispersera dans la maison et le jardin.

J'ai commencé avec l'Arduino en 2010, passé ensuite au Pi et fait un temps avec deux BeagleBone.
Il ne me reste qu'un Arduino Uno que je n'utilise plus, juste pour tester certains capteurs où j'ai des difficultés sur le Pi.
J'ai quelques ESP8266 et ESP32, qui ne coutent rien, avec Wifi intégré, et qui font mon "travail Arduino" d'aujourd'hui.
Les ESP se programment comme l'Arduino avec le même IDE et ses sketches.

J'ai un article en relecture ici, sur developpez.net, pour comment travailler en micropython sur les ESPs (voir mes articles ESP sur mon site Web ci-dessous dans ma signature)

[boijea]

Salut frederic,

J'ai vu que tu étais plus soft qu'hard vu tes messages sur ce site.
Donc mes réponses, qui vont dans ce sens, devraient te convenir.

Pour le Pi, je voudrais l'utiliser avec une base de données qui archive les mesures.
Le serveur web du Pi est infiniment plus souple, plus facilement paramètrables et surtout raspian permet de faire des choses puissantes avec peu de commandes.

C'est vraiment très facile avec SQLite. Un vrai plaisir.
C'est juste aussi pour le serveur Web.

Je rajoute un shied wifi qui lui consomme entre 25 et 400 mA.
Je mettrais le wifi en mode sleep et prendrait une série de mesures toute les minutes
dans un souci d'économie.
L'avantage : Plus de problème de gestion de chaleur à résoudre.
L'inconvénient : La programmation du shield Wifi s'annonce coton, mais bon, je suis là aussi pour apprendre.

Aucun soucis avec un ESP qui a le WiFi et les librairies "Arduino": c'est pas coton du tout!

De plus, j'ai la gestion de l'alimentation à gérer.
Est-il possible d'interroger l'Arduino pour connaitre la tension d'alimentation ?
Le projet se précise.

J'avais ouvert une discussion, Créer une alimentation et vérifier sa fin de vie.
Tu y verras les mêmes personnes qui ont répondus ici.
Si tu es comme moi, plus soft qu'hard, oublies ... peut-être.
Ton Raspberry Pi peut faire le travail.
Il suffit que ce dernier vérifie si ton ou tes Arduino sont en vie.
Perso je m'enverrais en plus un email: mon arduino XYZ ne répond plus!

Bon travail et bon projet

[boijea]

Bonjour à tous,

Il semble que tout le monde s'amuse bien ici avec cette discussion.

Salut,
Je suis sur un projet qui associe un Arduino Uno et un Raspberry Pi 3.
L'Arduino est chargé de faire des mesures à l'aide de capteurs, puis transmet les données via la liaison série sur le pi.

Encore une fois avec un ESP, on a pas besoin de liaison série, car il y a le WiFi.

Ce qui est intéressant, c'est que le Pi devrait être généralement considéré comme un serveur ou "collectionneur" de données, par exemple pour conserver des températures dans une base de données SQLite et venant de divers objets connectés.

Comme il pleuvait, j'ai repris ce matin un de mes ESP32 qui possède un capteur de température 1-Wire DS18B20 de Dallas et un SSD1306 OLED display (0.9-2.6cm).
Avec un sketch Arduino assez simple (utilisation de <OneWire.h>, <DallasTemperature.h> et "SSD1306Wire.h"), il montrait, tôt ce matin, la température actuelle ainsi que le minimum et le maximum depuis le démarrage du système.

Sur mes deux Pi de simulation de présence, j'ai aussi ce même Dallas, dont je peux lire leurs températures (et aussi les minimum et les maximum) avec des http://192.168.1.13x:8000/temps.
Je viens de terminer un sketch sur cet ESP32 qui lit la température avec http.GET sur mes 2 Pis et les montrent sur deux lignes de mon display.
Le code de mon ESP32 qui suit nécessiterait un peu de nettoyage et plus d'explications ... mais ça roule:

Code Arduino :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
 
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include "SSD1306Wire.h"
 
const char* ssid = "....";
const char* password =  ".....";
 
//Le fil data sur la broche P15
#define ONE_WIRE_BUS 15
//oneWire instance pour la communication
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
//La réference du capteur de température Dallas 
DallasTemperature sensors(&oneWire); 
 
float temperatureMinimum = 100;
float temperatureMaximum = -100;
 
//Initialisation de l'OLED display avec la librairie Wire
SSD1306Wire display(0x3c, 21, 18);  //SDA et SCK
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Script has started");
  delay(4000);
  WiFi.begin(ssid, password);
 
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi..");
  }
 
  Serial.println("Connected to the WiFi network");
 
  display.init();
  //Font supported: ArialMT_Plain_10 ArialMT_Plain_16 ArialMT_Plain_24
  display.setFont(ArialMT_Plain_16);
 
  sensors.begin();
}
 
void loop() {
  String theTemps1 = "None";
  String theTemps2 = "None";
  int httpCode = 404;
 
  if ((WiFi.status() == WL_CONNECTED)) { //Check the current connection status
    HTTPClient http;
 
    http.begin("http://192.168.1.134:8000/temps"); //Specify the URL
    httpCode = http.GET();   //Make the request
 
    if (httpCode > 0) { //Check for the returning code
        theTemps1 = http.getString();
        Serial.println(httpCode);
        Serial.println(theTemps1);
      }
    else {
      Serial.println("Error on HTTP request");
    }
 
    http.end(); //Free the resources  
 
    http.begin("http://192.168.1.135:8000/temps"); //Specify the URL
    httpCode = http.GET();   //Make the request
 
    if (httpCode > 0) { //Check for the returning code
        theTemps2 = http.getString();
        Serial.println(httpCode);
        Serial.println(theTemps2);
      }
    else {
      Serial.println("Error on HTTP request");
    }
 
    http.end(); //Free the resources 
  }
 
  display.clear();
  display.drawString(0, 4, theTemps1);
  display.drawString(0, 34,theTemps2);
  display.display();
  delay(10000); 
}

Attention, on peut perdre beaucoup de temps: il faut utiliser la carte ESP32 Dev Module dans l'outil Arduino (version 1.8.9). Mon ESP32 est un NodeMCU ESP-32S V1.

Le Web serveur des Pi retourne par exemple: C: 21.8 21.3 22.1, assez court pour passer sur une ligne (partie Web aussi codée ce matin).
C: veut dire de mon Pi à la cuisine, suivit de la température actuelle et des minimum et maximum.
Sur le Pi le serveur Web est un thread, la lecture de la température aussi, recalculée chaque 20 secs, et tout cela en Java.

Il faudrait ôter quelques Serial.println() et remplacer certains par des messages d'erreurs visibles sur le display.

Comme le Font du texte est un peu petit, je vais à présent alterner, après quelques secondes, les deux résultats avec un Font plus grand et en y mettant ensuite aussi la température de l'ESP32 (autre sketch à intégrer) .. plus tard j'enverrai les 3 températures de l'ESP32 à mes deux Pi.

Donc, à la fin, on ne sait plus qui est client ou serveur ... et c'est normal.

Les électroniciens s'amusent avec leurs diodes ou autres ... et moi ... juste avec du logiciel!

[f-leb]

Les électroniciens s'amusent avec leurs diodes ou autres ... et moi ... juste avec du logiciel!

Et moi dans la rubrique Embarqué je veux voir les deux : soft and diode

[boijea]

Salut Fabien,

Et moi dans la rubrique Embarqué .....

Tiens, je ne suis jamais allé dans la rubrique Embarqué dont celle-ci est une sous-rubrique!
Il y a pas mal de choses dont j'aurais pu contribuer ... mais cette rubrique n'est pas trop active.

En fait on est sous Programmation système. Ici comme dans toutes ces sous-rubriques associées, et cette discussion-ci aussi, il y a plein d'électronique et d'électroniciens, pas vraiment à voir directement avec la programmation.

Mais on est toujours ici dans la rubrique Raspberry Pi où je dépose du code ESP32 pour recevoir des données d'un serveur Web du Raspberry Pi ... qu'il faut programmer.
Dans toutes ces rubriques il y a plein d'électronique et de super schémas qui peuvent s'associer avec différents systèmes.
A la fin ils sont perdus à l'intérieur des rubriques et il faudrait les avoir aussi ailleurs.

Pour moi c'est facile, je suis d'abord architecte et programmeur ensuite.

Lorsque je dis que mon serveur Web est en Java, cela peut faire grincer les dents à certains. Mais pour moi c'est le plus facile, extensible, productif, etc.

Par contre, mes connaissances dans de nombreux langages (C, C++, Java, Python, MicroPython, Ruby, etc) me permettrait d'indiquer d'autres solutions pour un serveur Web sur le Pi, par exemple en Python ou en Ruby.
Pareil pour des communication sockets sur toutes ces machines (Pi et ESP) où je pourrais donner du code.

Avec le Raspberry Pi et des ESP (voire Arduino) on peut beaucoup beaucoup apprendre en programmation système et évidemment en électronique.
J'aimerais vraiment voir un jour un bouquin d'apprentissage de l'électronique avec un ESP ou un Arduino (voire un Raspberry Pi) où j'irais chercher thyristor dans l'index et qui me ramènerait au chapitre traitant un circuit sur un breadboard contenant ce composant! Peut-être que je rêve.
Cordialement
Jean-Bernard

[Auteur]

Et moi dans la rubrique Embarqué je veux voir les deux : soft and diode

et en pratique on peut voir, de temps en temps, de la fumée et une odeur très caractéristique se dégager de certains composants.

[f-leb]

Calcul de l'impédance du pont diviseur de tension
Pour calculer l'impédance d'un tel montage on applique le théorème de Thévenin, la diode n'est pas gênante car elle ne sert qu'en cas de surtension. L'impédance du pont R_th est égale à R₁ || R₂ + R₃ soit 10kΩ tout rond. Ca tombe bien car la doc de l'ATMEGA328P dit que ce qui est connecté à l'ADC doit avoir un impédance supérieure à 10kΩ (car l'ADC tire du courant)

Ne serait-ce pas plutôt une impédance inférieure à 10 kΩ ?

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10kΩ or less.

et en pratique on peut voir, de temps en temps, de la fumée et une odeur très caractéristique se dégager de certains composants.

Travail au pif ?

[Delias]

et en pratique on peut voir, de temps en temps, de la fumée et une odeur très caractéristique se dégager de certains composants.

Travail au pif ?

Non tentative de transmission sans fil par signaux de fumées, j'ai jamais réussi à fiabiliser le concept

[Vincent PETIT]

Ne serait-ce pas plutôt une impédance inférieure à 10 kΩ ?

Oups ! Si si c'est bien "inférieure à", j'ai écrit trop vite.