Domotique et objets connectés à faire soi-même

Comment augmenter la portée des modules radio nRF24L01 des projets MySensors v2 (matériel, configuration)

nrf24l01 augmenter portee signal esp8266

Comment augmenter la portée des modules radio nRF24L01

D’apparence simple sur le papier (l’écran !), la réalisation d’un objet connecté à base de nRF24L01 peut rapidement s’avérer compliqué à mettre au point si on veut transmettre des données à longue distance (plusieurs dizaines de mètre, voir centaines). Après avoir passé de nombreuses heures à tester différents matériels pour trouver les bons réglages, je vous propose cet article qui fait le bilan de quelques astuces pour réussir un projet MySensors à base de nRF24L01.

Avertissement. Cet article n’a pas pour prétention de répondre à toutes les configurations. Tous les conseils donnés dans cet article sont issus d’essais empiriques réalisés avec du matériel bon marché en provenance d’Asie accessible par tout le monde. Les résultats peuvent varier d’un matériel à l’autre, même s’il provient d’un même fabricant.

Le tutoriel a été rédigé avec la version 2.0 de la librairie MySensors, mais cela devrait aussi fonctionner avec les versions précédentes (1.4, 1.5…).

Points abordés :

MySensors : erreur !TSM:FAILURE

Lorsqu’on débute avec un projet MySensors, on peut rapidement être confronté à de nombreux messages difficiles à déchiffrer. Voici le message d’erreur le plus courant. Tout semble portant bien commencer

TSM:INIT
TSM:RADIO:OK
TSM:FPAR
TSP:MSG:SEND 255-255-255-255 s=255,c=3,t=7,pt=0,l=0,sg=0,ft=0,st=bc:
TSM:FPAR
TSP:MSG:SEND 255-255-255-255 s=255,c=3,t=7,pt=0,l=0,sg=0,ft=0,st=bc:
TSM:FPAR
TSP:MSG:SEND 255-255-255-255 s=255,c=3,t=7,pt=0,l=0,sg=0,ft=0,st=bc:
TSM:FPAR
TSP:MSG:SEND 255-255-255-255 s=255,c=3,t=7,pt=0,l=0,sg=0,ft=0,st=bc:
!TSM:FPAR:FAIL
!TSM:FAILURE
TSM:PDT

Avec ce type d’erreur, ne cherchez pas du coté du câblage, de ce coté tout est bon. Il faut regarder du coté de la transmission des données qui peut être perturbée par plusieurs facteurs :

Quel module nRF24L01 choisir ?

Le choix du module va dépendre de plusieurs critères dont voici les principaux:

Quelque soit l’application, le mieux est d’installer une antenne haute performance (au moins 6dBi) sur la gateway pour garantir une réception optimale des données. Equipée d’un connecteur SMA, elle viendra remplacer l’antenne 2dBi qui équipe généralement les modules asiatiques bon marché.

 

Sans antenne externe

nRF24L01

Avec antenne 2dBi

nRF24L01+PA+LNA

Usages Intérieur

Courte distance

Extérieur, mixte

Moyenne ou longue distance

Remplacer l’antenne (6 dBi ou plus) pour augmenter la portée ou environnement difficile

Module type  
Liens commerciaux Banggood – env. 3,20€ (x3) 

AliExpress – env. 0,74€ (x1)

Amazon – env. 5,25€ (x6)

Banggood – env. 8,80€ (x3)

AliExpress  env. 1,74€ (x1)

Amazon – env. 5€ (x1)

Utiliser un adaptateur avec alimentation régulée

Quelque soit le module radio nRF24L01 employé (standard ou PA+LNA, longue distance), il est préférable d’utiliser un adaptateur. En effet, ces modules intègre un régulateur (abaisseur) de tension qui permet d’alimenter le module radio en 3V3 de manière stable. Le régulateur d’alimentation est de meilleure qualité que ceux qui équipent les Arduino (ou Arduino Micro). Si l’alimentation est instable ou créatrice de perturbations, la réception ou l’émission des paquets de données peut être fortement perturbée.

On trouve facilement les adapteurs chez les principaux commerçants en ligne :

Quelle antenne choisir ?

Difficile de dire si tel ou tel module radio (en provenance d’Asie) va fonctionner. On ne sait pas très bien par qui ils sont fabriqués. Les modules standards nRF24L01 sans connecteur externe fonctionnent très bien en général. Ce sont plutôt les modules nRF24L01+PA+LNA (longue distance) qui peuvent poser problème, ou du moins le plus souvent l’antenne qui ne donne pas entière satisfaction. Dans ce cas vous pouvez la remplacer par une antenne de puissance supérieure. On obtient déjà d’excellents résultats (en intérieur, extérieur, mixte) avec une antenne 6dBi.

2-3 dBi 6 dBi, 75Ω, 28cm d’antenne, 1.5m de câble 15 dBi
Résultats incertains Conseillé Pas encore testé
Inclus avec les modules longue portée PA+LNA Banggood – environ 3,70€ Banggood – environ 7,35€

dx.com – environ 12,30€

Problèmes de connexion après la mise à jour d’un noeud

Des problèmes de connexion peuvent survenir après une mise à jour du code Arduino. Voici quelques piste pour les résoudre :

#define MY_NODE_ID xx

Autres questions

Peut-on mélanger des antennes courtes et longue distances ?

OUI, ça fonctionne très bien. Utilisez plutôt une antenne externe (d’au moins 6 dBi) pour la gateway.

Fonctionnement sur batterie, quelle alimentation choisir ?

Tout dépend de l’Arduino utilisé. S’il fonctionne à partir de 3.3V, vous pouvez utilisez 2 ou 3 piles AA (ou AAA). Dans ce cas utilisez impérativement un adaptateur pour ne pas dépasser 3.3V et obtenir un alimentation stabilisée. Si l’alimentation est trop faible, vous aurez des coupures de transmission ou le message !TSM:FAILURE tant redouté ! Dans ce cas optez pour une batterie LiPo plus puissante par exemple.

 

Si vous avez d’autres astuces, les commentaires sont là pour ça.

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