Domotique et objets connectés à faire soi-même

Gateway RFLink avec un Arduino Mega 2560 Pro Mini RobotDyn et boitier imprimé en 3D

Il est très facile de fabriquer une passerelle domotique radio RFLink miniature à l’aide d’un Arduino Mega 2560 Pro Mini du fabricant chinois RobotDyn (version 3V3 de préférence). Pour ce nouveau projet nous allons aller un peu plus loin et fabriquer un boitier par impression 3D. Nous resterons sur la fréquence de 433MHz en intégrant un récepteur radio Superheterodyne KSA6. C’est la fréquence radio la plus utilisée pour les appareils domotiques en Europe et en France. Si vous habitez dans d’autres pays d’Europe ou dans le Monde, vous pourrez opter une autre fréquence.

 

Dernière mise à jour : 17 avril 2020

Attention, je vous encourage fortement à respecter la législation en vigueur dans votre pays. Certaines fréquences peuvent être réservées aux services d’urgences ou pour des usages militaires. Certains pays tolèrent un usage limité de certaines fréquences (en puissance ou en durée d’émission). Il est préférable de respecter la législation au risque de voir débarquer chez vous des personnes en uniforme :D.

Matériel utilisé

J’ai opté pour la version 3V3 sans convertisseur Série/USB intégré de RobotDyn. C’est la version la moins user friendly, mais c’est aussi la plus compacte.

Sauf besoin particulier, pour fabriquer votre Gateway, je vous conseille plutôt d’opter pour la version 5V avec convertisseur FTDI intégré. La carte est légèrement différente (2mm plus longue, l’implantation des perçages de fixation est sensiblement identique) mais sera plug and play pour installer le firmware.

Concernant le reste du matériel, vous aurez besoin :

Comptez un budget d’environ 20€, hors impression du boitier (environ 7.6m, soit environ 60g de PLA ou d’ABS).

Last update was on: 5 novembre 2020 20 h 22 min

Installer le firmware RFLink sur l’Arduino Mega 2560 Pro Mini

Avant de nous occuper du câblage, il faut d’abord téléverser le firmware. Allez sur la page de téléchargement ici pour récupérer la dernière image du firmware. Le firmware est stocké sur un Google Drive. Si le lien est cassé, n’hésitez pas à me le signaler dans les commentaires.

Décompressez l’archive ZIP. Le dossier contient le firmware ainsi qu’un utilitaire pour téléverser le firmware sur l’Arduino. Désolé pour les utilisateurs Mac ou Linux, l’outil d’installation n’est disponible que pour Windows. Si vous êtes dans l’impasse, je peux chercher comment faire sur macOS (et Linux). On devrait pouvoir s’en sortir avec avrdude pour Linux en ligne de commande.

Attention. Installez impérativement le firmware RFLink avant de réaliser le câblage. J’ai rencontré l’erreur avrdude: stk500v2_ReceiveMessage(): timeout au moment du téléversement durant la mise au point du projet… jusqu’à ce que je démonte tout le circuit.

Branchement du module FTDI (convertisseur RS232 vers USB)

Le connecteur FTDI de l’Arduino Mega de Robotdyn n’est pas standard. Il n’est pas possible d’utiliser (directement) le connecteur des câbles FTDI. Comme j’avais acheté le module FTDI de Robotdyn en même temps (moins de 1€ sur AliExpress), le branchement ne m’a posé aucun problème.

Il ne faut pas oublier de croiser les broches RX et TX pour que le module FTDI puisse communiquer avec l’Arduino Mega 2560.

Par précaution vous pouvez connecter la broche RST mais il ne me semble pas que ce soit nécessaire.

Faites également attention à respecter la tension d’alimentation de l’Arduino Mega, surtout pour la version 3V3 ! La carte semble tolérante au 5V mais elle risque de ne pas trop apprécier dans la durée.

Installer le firmware RFLink

Une fois que tout est prêt, branchez l’Arduino sur un port USB et attendez l’installation du drivers.

Lancez ensuite le programme RFLink Loader.

Sélectionnez le fichier binaire du firmware en cliquant sur Select File.

Si l’Arduino n’est pas visible dans la liste, scanner à nouveau après avoir vérifié que le driver soit correctement installé.

Enfin cliquez sur Upload/Program Firmware to device. L’opération dure environ 30 secondes. Un bug d’affichage (sur Windows 10) empêche de voir la progression de l’installation.

A la fin de l’installation, une fenêtre vous confirme que tout s’est correctement déroulé. Ouvrez le port série Serial Port Logging pour vérifier que tout fonctionne bien. Si c’est le cas, vous pouvez passer au câblage et à l’assemblage du boitier imprimé en 3D.

L’Arduino Mega 2560 Pro Mini n’est pas visible sur le port COM

Si l’Arduino n’est pas visible sur le port COM, c’est probablement que le driver du convertisseur CH340 n’est pas (correctement) installé. Allez dans le gestionnaire de périphérique de Windows pour l’installer manuellement.

Circuit

Plutôt que de fabriquer un circuit sur un PCB, j’ai préféré opté pour une mini breadboard. C’est moins couteux (en toute logique, vous n’allez fabriquer qu’une seule Gateway RFLink pour votre installation domotique) et plus souple pour ajouter ou remplacer un module radio. En plus, aucune soudure à réaliser, tout le monde peut se lancer !

Module récepteur radio KSA6 ou RXB6 Superheterodyne

Pour câbler le récepteur 433MHz Superheterodyne KSA6 ou RXB6, reliez les broches suivantes

Pour augmenter la portée de la gateway, je vous conseille d’ajouter une antenne externe avec connecteur SMA. Achetez un connecteur SMA femelle à souder au pas de 2.54 mm qui se fixe très facilement sur une breadboard. Il faut un peu forcer pour l’insérer mais une fois en place, il tient suffisamment pour supporter le poids de l’antenne.

L’antenne externe doit être alimentée avec le +5V de la carte Arduino ou du module FTDI. Reliez la broche GND (masse) du connecteur SMA (broches extérieures) à la broche GND du récepteur radio RXB6 ou KSA6 . Branchez l’antenne (broche ANT) à la broche centrale du connecteur SMA.

Module émetteur radio 433MHz FS1000A

Le module radio FS1000A est directement alimenté par la broche D15 de l’Arduino Mega. Les données sont envoyées par la broche D14. Reliez la broche GND au GND de l’Arduino. Pour augmenter la porté de l’emission, il est préférable de souder une petite antenne torsadée sur la broche ANT disponible sur le PCB.

 

Circuit complet

Voici un schéma d’ensemble qui récapitule le branchement des deux modules radio et le connecteur SMA sur la mini breadboard.

 

Voici quelques photos du circuit pour vous aider à réaliser votre montage

Boitier RFLink mini par impression 3D

N’étant pas un très bon designer, je vous propose ici une forme simple et efficace qui permettra de recevoir l’Arduino Mega 2560 Pro Mini, le circuit câblé sur une mini breadboard, le convertisseur série / USB et l’antenne. Le boitier dispose de deux sorties pour la connecteur micro-USB en fonction de l’Arduino Mega2560 Pro Mini que vous aurez choisi. Normalement, le perçage dans le couvercle est prévu pour recevoir la plupart des antennes externe. Toutefois, si vous avez besoin d’apporter des modifications ou que vous voulez améliorer le boitier, vous trouverez les fichiers Fusion 360 (f3d), STEP et IGES sur Thingiverse et Cults3D.

Réglages d’impression utilisés

Réglages utilisés pour une imprimante 3D Anet A8

Pièce Rendu 3D Temps d’impression

Besoin en filament

Boitier 3h

5,8m / 46g

Couvercle   41 minutes

1,5m / 12g

 

Assemblage du boitier imprimé en 3D avec l’Anet A8

Rien de bien compliqué pour l’assemblage. L’Arduino Mega vient se placer dans le fond du boitier. Il est maintenu en place à l’aide de deux ergots. Le module FTDI prend place à la verticale sur le coté de l’Arduino Mega. Enfin la mini breadboard vient prendre place au dessus de l’Arduino Mega.

Vissez l’antenne externe puis refermez le boitier avec le couvercle. Le couvercle vient juste s’emboiter dans le boitier.

Voilà, c’est terminé. Il ne vous reste plus qu’à suivre les tutoriels précédents pour intégrer vos appareils domotiques compatibles à votre serveur domotique Domoticz, Jeedom, Home Assistant (pour ne citer qu’eux).

Il reste encore quelques petits ajustement à faire sur le boitier, n’hésitez pas à reprendre le modèle 3D pour l’adapter à vos besoins.

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