Tuto-Node-Solaire

Réalisation d'un node solaire autonome pour point haut

Description des points à considérer

L'air de rien la réalisation d'un node de ce type n'est pas aussi simple qu'il n'y parait au départ. Il y a en effets quelques défis à surmonter. Ceux-ci sont principalement l'énergie avec maitrise de la consommation, stockage de celle-ci dans batterie de bonne capacité et particulièrement résistante aux différences de températures, antenne permettant à la fois d'établir un lien vers les nodes fixes et également d'assurer la meilleur couverture pour les nodes mobiles.

Le Node : Afin d'être le plus efficient le node autonome sera dépourvu, de Wifi, de Bluetooth, d'écran. Il est constitué d'au minimum deux éléments qui sont le Chipset LoRa et le microcontroleur. Voici les trois point à considérer pour son choix sans négliger la notions de prix.
- Le chipset LoRa sera choisi en fonction de ses caratéristiques HF : Bande de Fréquence avec la meilleur sensibilité et un gain adapté au besoin et également de sa consommation.Les chipset SX126x seront donc à privilégier par rapport au SX127x mais il existe d'autres références comme les RA-02, les EEBYTES,....
- Le Microcontroleur devra être le moins énergivore possible. Ceci ayant la plus grande importance car c'est l"l"mnt le plus énergivore. Un classement à ce niveau permet de mettre en avant le nRF puis le RP2040 et finalement l'ESP32.
- Sa configuration sera également optimisée pour limiter au maximum les périodes d'émission. Le controle de la température et de la consommation restent une option à ne pas négliger pour anticiper une éventuelle coupure. Celle-ci pourra etre automatisée.
- Options de télémétrie. Il est à mon avis interressant d'ajouter à ces nodes un minimum de sonde de telemétrie afin de pouvoir monitore un minimum ces nodes. Une sonde de temperature, pression et hygrométrie pouraa données des indications de conditions météo et égelement une sonde de courant pour le suivi de la consomation du node.
L'alimentation solaire (Panneau, Convertisseur DC-DC, BMS, Sensors de monitoring et Batterie) : Déja concernant la batterie, celle-ci sera calculée à partir de la consommation du Node. Ensuite i est important de prendre en compte sa tenue aux écrats de température (Particulièrememt en période hivernale). Pour ce qui est du panneau, il a deux approches, soit un panneau en 5V avec puissance limitée mais avec l'avantage de pouvoir alimenter la batterie en direct sans forcement installé un BMS lui-meme consommateur d'énergieou un panneau > 5V avec lus de puissance mais avec obligation d'y adjoindre un BMS ou un abaisseur de tension.
L'antenne : A ce niveau il y a également un compromis, elle devra en effet être optimisée pour établir les liens en les nodes en point hauts mais également pour couvrir un maximum de surface autour d'elle.
Le boitier : Il sera étanche mais devra sipose d'un trou pour la ventilation et éventuellement d'un module de chauffage pour la batterie.
Admin et controle à distance :

Il serait souhaitable de pouvoir manager le node à distance (Reboot, mise à jour, etc..). Ceci sera optimale si possibilité de disposer d'une liaison Internet sinon il est possible d'administrer le node avec le channel admin. Il pourait également être envisager d'installer un node de controle (Type Watchdog pour surveiller et rebooter si besoin le node à distance). Il y a un lien tutoriel qui explique une facon de faire.

Node version A - Avec panneau solaire de 5V

Node version B - Avec panneau solaire de 6 à 27V

Informations complémentaires

Calibration de la sonde de tension pour obtenir le niveau de la batterie Le 100% coresspond à 4.2V en entrée de la PIN26 du microcontroleur. Il faut donc installéer un pont diviseur permettant d'obtenir cette tension pour une batterie chargée à 100%. L'ADC ne gere pas la problématique de non linarité. Cf lien sur Meshtastic pour procédure et également l'article de F4GOH sur le RadioRef de 09/2024.
Crash Bug fix du rp2040 et du nrf52 Le fix est apporté avec la version 2.5.18
Configuration du bus i2c de l'INA219 ou INA3221 Celle-ci se fait en decimal dans le menu Power de l'APP Android
Qualification des panneaux solaires, batterie, convertisseurs,.... avec une charge electronique https://f8ghe.org/pmwiki/pmwiki.php?n=EmCom25.MesureAvecUneCharge%c3%89lectronique