Comment utiliser le NodeMCU ESP8266 et SIM800L

Introduction

NodeMCU ESP8266 est un microcontrôleur équipé de capacités Wi-Fi, qui peut être utilisé avec l’application Blynk pour une interface permettant de contrôler et surveiller des dispositifs IoT. L’application Blynk permet de créer des tableaux de bord virtuels pour la manipulation à distance de ces appareils.

L’intégration du module GSM/GPRS SIM800L ajoute à cette configuration une connectivité Internet alternative, utile lorsque le Wi-Fi n’est pas disponible. Ce module est également capable de gérer des SMS, offrant une méthode de communication supplémentaire. Ensemble, NodeMCU ESP8266, Blynk et SIM800L forment un système qui permet la connectivité et le contrôle à distance d’appareils IoT.

Développement d’un projet IoT basé sur NodeMCU avec connectivité GSM/GPRS SIM800L

Pour développer un projet IoT basé sur NodeMCU qui intègre la connectivité du module GSM/GPRS SIM800L, il est nécessaire de suivre une approche structurée pour combiner la configuration matérielle, la configuration logicielle et l’intégration réseau. Ce guide présentera un processus séquentiel pour combiner les étapes pratiques des deux articles en un plan cohérent.

1. Assemblage Matériel : Commencez par connecter le NodeMCU ESP8266 au module GSM/GPRS SIM800L selon la conception de circuit unifiée. Assurez-vous que les exigences de puissance sont satisfaites avec des sources d’alimentation appropriées pour le NodeMCU et le SIM800L. Connectez les broches GPIO du NodeMCU aux entrées du module de relais pour contrôler les dispositifs externes.
2. Installation de l’Antenne : Attachez l’antenne hélicoïdale fournie au SIM800L ou connectez une antenne externe pour améliorer la réception du signal GSM, essentielle pour un accès fiable au réseau mobile.
3. Validation de l’Alimentation : Avant de procéder, vérifiez la stabilité de l’alimentation et la capacité de charge, en vous assurant que le SIM800L peut gérer les pics de courant pendant la transmission sans compromettre le circuit.
4. Préparation du Firmware : Téléchargez un firmware de base sur le NodeMCU qui inclut les bibliothèques essentielles pour les opérations Blynk et SIM800L. Le firmware doit initialiser les communications série, configurer les paramètres Blynk et préparer le SIM800L pour envoyer et recevoir des SMS.
5. Configuration Blynk : Créez un projet Blynk et obtenez le token d’authentification nécessaire. Configurez les broches virtuelles dans l’application Blynk pour correspondre aux contrôles des relais et autres fonctionnalités souhaitées.
6. Intégration Réseau : Insérez une micro-carte SIM dans le module SIM800L, en vous assurant qu’elle dispose d’un service 2G actif. Mettez le système sous tension et utilisez des commandes AT pour configurer le SIM800L pour l’enregistrement réseau et la connectivité GPRS.
7. Communication Série Logicielle : Implémentez une communication série logicielle entre le NodeMCU et le SIM800L, en veillant à ce que les commandes AT puissent être envoyées au SIM800L et que les réponses puissent être lues par le NodeMCU.
8. Gestion des Commandes : Développez la logique de code pour gérer les messages SMS entrants, qui analyseront le texte pour les commandes et déclencheront les commutateurs de relais ou d’autres actions en conséquence.
9. Intégration Blynk : Intégrez les fonctions de la bibliothèque Blynk dans le code NodeMCU pour synchroniser l’opération de l’appareil avec l’application mobile Blynk, permettant ainsi une surveillance et un contrôle à distance via Wi-Fi.
10. Tests et Débogage : Effectuez des tests complets pour les fonctionnalités Wi-Fi et GSM. Vérifiez que les contrôles des relais répondent correctement aux commandes de l’application Blynk et aux instructions SMS. Dépannez tout problème de connectivité ou incohérence de comportement.
11. Documentation et Sauvegarde : Documentez le processus de configuration, y compris le schéma du circuit, la base de code et la configuration Blynk. Sauvegardez le firmware et le projet Blynk pour permettre de le récupérer.

Matériels et composent

1. Module ESP8266 NodeMCU : Un microcontrôleur avec Wi-Fi intégré, utilisé pour le contrôle et la communication dans des projets IoT.
2. Module de relais 4 canaux : Permet de contrôler jusqu’à quatre appareils alimentés en haute tension/haute puissance de manière isolée par rapport au microcontrôleur basse tension.
3. Module GSM SIM800L : Un module de communication cellulaire qui permet au microcontrôleur d’envoyer/recevoir des messages texte et de faire/recevoir des appels.
4. Batterie 18650 : Une batterie rechargeable au lithium-ion utilisée pour alimenter les modules, notamment le module GSM qui nécessite une alimentation capable de gérer des courants élevés pour les impulsions de transmission.
5. Ampoules : Dans votre cas, des ampoules AC qui seront contrôlées par le module de relais.
6. Câbles et fils de connexion : Pour connecter les différents composants entre eux, généralement des fils de jauge appropriée pour le courant prévu.
7. Source d’alimentation pour le module de relais : Selon les spécifications du module de relais, souvent une source de 5V est nécessaire.
8. Résistances de pull-up/pull-down (si nécessaire) : Pour stabiliser les entrées/sorties du microcontrôleur.
9. Condensateurs de filtrage (si nécessaire) : Pour lisser les alimentations et réduire le bruit dans les circuits électroniques.
10. Breadboard ou carte PCB (pour un prototype ou une version permanente) : Pour monter et connecter les composants du circuit.
11. Connecteurs de batterie : Pour connecter la batterie 18650 de manière sécurisée au circuit.
12. Protection de circuit : Fusibles ou disjoncteurs pour protéger contre les surintensités.

Interfaçage du module SIM800L avec NodeMCU ESP8266 et modules de relais

1. Alimentation de la carte ESP8266 :
   • Connectez le + de la batterie au port VIN de l’ESP8266 pour l’alimenter.
   • Connectez le – de la batterie au port GND (Ground) de l’ESP8266.
2. Connexion entre ESP8266 et le module relais :
   • Connectez les GPIO (General Purpose Input Output) de l’ESP8266 aux ports IN1, IN2, IN3, IN4 du module de relais pour contrôler les relais individuellement.
   • Connectez le GND de l’ESP8266 au GND du module de relais pour établir une référence de tension commune.
   • Alimentez le module de relais en connectant Vcc à une source d’alimentation adéquate (vérifiez la tension requise pour votre module de relais, souvent 5V).
3. Connexion entre ESP8266 et le module GSM SIM800L :
   • Connectez le TX (transmission) de l’ESP8266 au RX (réception) du SIM800L.
   • Connectez le RX (réception) de l’ESP8266 au TX (transmission) du SIM800L.
   • Alimentez le module SIM800L avec une batterie qui peut fournir suffisamment de courant lors des pics de consommation (les modules GSM peuvent exiger beaucoup de courant lors de l’établissement de la connexion au réseau).
4. Alimentation du module GSM SIM800L :
   • Connectez le + de la batterie au port Vcc du SIM800L.
   • Connectez le – de la batterie au port GND du SIM800L.
5. Branchement des ampoules :
   • Connectez une extrémité des ampoules aux sorties normalement ouvertes (NO) des relais.
   • L’autre extrémité des ampoules doit être connectée à la phase (L) de votre source de tension alternative (220V AC dans le schéma).
   • Connectez les ports Communs (COM) de chaque relais au neutre (N) de votre source de tension alternative.
6. Test et sécurité :
   • Avant de mettre sous tension, vérifiez toutes les connexions.
   • Assurez-vous que le circuit est isolé et qu’il n’y a pas de risque de court-circuit.
   • Après avoir vérifié le circuit, appliquez la tension et programmez l’ESP8266 pour contrôler les relais et communiquer avec le module GSM.
7. Note Importante : Travailler avec 220V AC peut être dangereux et doit être réalisé avec prudence et une connaissance appropriée de la sécurité électrique. Si vous n’êtes pas sûr, il est préférable de consulter un professionnel ou une personne ayant de l’expérience avec l’électricité. Assurez-vous toujours que le circuit est débranché avant d’effectuer des modifications ou des tests.

Code NodeMCU ESP8266 avec Blynk et le module GSM/GPRS SIM800L

#include <SoftwareSerial.h> 

#define SIM800L_RX_PIN D1 

#define SIM800L_TX_PIN D2 

sim800lSerial(SIM800L_RX_PIN, SIM800L_TX_PIN);

Configuration du Module : Dans la fonction setup(), initialisez le module SIM800L en configurant le débit en bauds et le mode texte pour les SMS. C’est essentiel pour envoyer et recevoir des messages texte.

void setup() { 

sim800lSerial.begin(9600); 

delay(1000); 

sim800lSerial.println("AT+CMGF=1"); 

delay(100); 

}

Fonction d’Envoi de SMS : Intégrez une fonction pour envoyer des SMS en utilisant le module SIM800L. Cette fonction prendra un numéro de téléphone et un message comme paramètres et exécutera les commandes AT nécessaires pour envoyer le SMS.

void sendSMS(String number, String message) 

{ 

sim800lSerial.println("AT+CMGF=1"); 

delay(50); 

sim800lSerial.println("AT+CMGS=\"" + number + "\""); 

delay(50); 

sim800lSerial.println(message); 

delay(50); 

sim800lSerial.write(26); 

}

Gestion des SMS Entrants : Développez un mécanisme pour lire les SMS entrants. Cela peut être une extension de la fonction handle_sms() de l’Article 1, qui doit maintenant interfacer avec le SIM800L.

void handleIncomingSMS() { if (sim800lSerial.available()) { } }

Intégration de Boucle : Dans la fonction loop(), incluez des appels pour vérifier les nouveaux messages SMS et pour maintenir la connexion Blynk.

void loop() { Blynk.run(); handleIncomingSMS(); }

Exécution de Pin Virtuel Blynk : Modifiez les commandes d’exécution de pin virtuel Blynk pour interagir avec le SIM800L, permettant un contrôle basé sur SMS en plus du contrôle de l’application Blynk.

BLYNK_WRITE(virtual_pin1) { 

int relayState = param.asInt(); 

digitalWrite(RELAY_PIN, relayState); 

if(relayState) { sendSMS(userPhoneNumber, "Relay 1 is ON"); 

} 

else { sendSMS(userPhoneNumber, "Relay 1 is OFF"); } 

}

Gestion de l’Alimentation : Assurez-vous que le SIM800L est adéquatement alimenté tout au long de l’opération. Cela implique de surveiller les exigences de puissance du module et potentiellement d’utiliser une stratégie de gestion de l’alimentation pour gérer les pics de courant.

Guide de Dépannage pour l’Intégration du NodeMCU et du Module SIM800L

Lors de l’intégration du NodeMCU avec le module SIM800L, les praticiens peuvent rencontrer divers défis. Ce guide abordera systématiquement les problèmes courants et fournira des solutions pour assurer une configuration stable et fonctionnelle.

• Problèmes d’Alimentation : Le module SIM800L redémarre à plusieurs reprises ou ne parvient pas à maintenir une connexion stable.

Vérifiez que l’alimentation du SIM800L est stable et peut gérer jusqu’à 2A de courant pendant les pics de transmission. Utilisez un convertisseur abaisseur dédié si nécessaire.

• Échec de la Communication Série : Incapacité à envoyer ou recevoir des données entre le NodeMCU et le SIM800L.

Vérifiez le câblage entre les broches TX et RX du NodeMCU et du SIM800L. Assurez-vous que la série logicielle est correctement initialisée dans le code avec le bon débit en bauds.

• Commande SMS Non Reconnue : Les commandes SMS ne déclenchent aucune action sur le NodeMCU.

Confirmez la logique d’analyse des commandes SMS dans le code. Testez le module SIM800L séparément en utilisant des commandes AT pour vous assurer qu’il peut envoyer et recevoir des SMS.

• Échec de la Connexion au Réseau GSM : Le module SIM800L ne se connecte pas au réseau GSM.

Assurez-vous que la carte SIM est active et dispose d’un plan de données 2G. Vérifiez les connexions d’antenne pour détecter tout relâchement ou dommage.

• Problèmes de Connectivité Blynk : Le NodeMCU ne se connecte pas au serveur Blynk.

Vérifiez à nouveau le jeton d’authentification Blynk dans le code. Assurez-vous que le NodeMCU est connecté au Wi-Fi et peut accéder à Internet.

• Module Ne Répondant Pas aux Commandes AT : Le SIM800L ne répond pas aux commandes AT.

Vérifiez la source d’alimentation et les connexions du SIM800L. Utilisez une connexion série directe pour tester les réponses aux commandes AT avant l’intégration avec le NodeMCU.

• Commutation de Relais Incorrecte : Les relais ne commutent pas correctement en réponse aux commandes.

Revoyez les affectations des broches GPIO dans le code et le câblage physique vers le module de relais. Testez chaque relais individuellement pour confirmer leur fonctionnement.

• Réinitialisations ou Comportements Inattendus : Le NodeMCU ou le module SIM800L se réinitialise de manière inattendue.

Inspectez l’alimentation pour détecter des fluctuations. Envisagez d’implémenter une minuterie de surveillance dans le code pour se remettre des réinitialisations inattendues.

• Anomalies des Indicateurs LED : Les indicateurs d’état LED ne reflètent pas l’état réel.

Assurez-vous que les indicateurs LED sont connectés via des résistances limitatrices de courant et sont correctement contrôlés par le code.

• Problèmes d’Enregistrement de l’Appareil :

Le SIM800L ne peut pas s’enregistrer sur le réseau. Résolution : Vérifiez l’insertion et l’activation correctes de la carte SIM. Utilisez la commande AT+CREG? pour vérifier l’état de l’enregistrement réseau.

Applications de l’Intégration du NodeMCU ESP8266 et du Module GSM/GPRS SIM800L

• Surveillance Environnementale à Distance : Déploiement dans des zones reculées pour la collecte de données environnementales telles que la température, l’humidité ou les niveaux de pollution. Le NodeMCU peut transmettre des données via le Wi-Fi lorsqu’il est disponible, ou se rabattre sur le GSM hors de portée du Wi-Fi, assurant une journalisation des données ininterrompue.
• Automatisation Agricole : Facilitation des systèmes d’irrigation pouvant être contrôlés en fonction des données de capteurs d’humidité du sol. Les agriculteurs peuvent initier des cycles d’arrosage via des commandes SMS indépendamment de leur proximité avec les champs.
• Systèmes Domotiques : Mise en œuvre dans des solutions de maison intelligente pour contrôler l’éclairage, les systèmes de CVC et de sécurité de n’importe où dans le monde, via une application smartphone ou SMS.
• Surveillance de Santé : Utilisation dans des systèmes de surveillance des patients où les mesures de santé sont continuellement rapportées aux serveurs médicaux, et des alertes peuvent être envoyées au personnel médical via SMS en cas d’anomalies ou d’urgences.
• Suivi des Actifs et Logistique : Intégration dans l’infrastructure logistique pour le suivi en temps réel des marchandises. Le NodeMCU peut transmettre des données de localisation et d’état via GPRS, et en cas de déviation de l’itinéraire prévu, des alertes peuvent être envoyées par SMS.
• Télémétrie des Services Publics : Application dans des solutions de comptage intelligent pour des services tels que l’électricité, le gaz ou l’eau, où les relevés sont envoyés automatiquement au fournisseur de services, et les consommateurs peuvent recevoir des notifications de facturation par SMS.
• Systèmes de Réponse aux Urgences : Intégration dans des systèmes d’urgence où des alertes critiques et des mises à jour d’état peuvent être envoyées aux intervenants d’urgence et aux parties prenantes via SMS, pour la livraison du message même lorsque les services internet sont perturbés.

Amélioration de la Fonctionnalité Blynk et SMS avec la Connectivité GSM/GPRS Mondiale du SIM800L

L’intégration du module GSM/GPRS SIM800L dans un projet NodeMCU utilisant l’application Blynk et la fonctionnalité SMS augmente considérablement les capacités de communication et la fiabilité du système. Cette intégration permet au système de tirer parti des forces des réseaux Wi-Fi et GSM/GPRS.

• Connectivité Mondiale Améliorée : La connectivité GSM/GPRS du module SIM800L transcende les limitations des réseaux Wi-Fi locaux, permettant une portée mondiale pour le système NodeMCU. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans des scénarios où l’accès Wi-Fi est incohérent ou indisponible, pour un fonctionnement continu et un accès à distance.
• Chemins de Communication Redondants : L’incorporation de la connectivité GSM/GPRS du SIM800L fournit un canal de communication de secours. En cas d’indisponibilité ou de fiabilité douteuse du Wi-Fi, le système peut passer sans problème au GSM/GPRS, maintenant un contrôle et une surveillance ininterrompus via l’application Blynk ou SMS.
• Contrôle à Distance Basé sur SMS : La capacité d’envoyer et de recevoir des commandes SMS complète les capacités de contrôle de l’application Blynk. Cette fonctionnalité SMS est inestimable dans des situations où les utilisateurs n’ont pas accès à Internet mais doivent contrôler ou surveiller des dispositifs IoT.
• Notifications et Alertes à Distance : Le module GSM/GPRS peut être utilisé pour envoyer des alertes SMS dans des situations critiques, telles que des défaillances du système, des violations de sécurité ou des dépassements de seuils dans la surveillance environnementale. Cela assure des notifications opportunes même sans connectivité internet.
• Élargissement du Champ d’Application : La couverture mondiale des réseaux GSM/GPRS élargit les domaines d’application potentiels pour le système NodeMCU. Il devient possible de déployer le système dans des zones reculées à des fins telles que la surveillance agricole, le suivi de la faune ou la détection environnementale à distance.
• Journalisation des Données via GSM/GPRS : Dans les applications nécessitant une journalisation continue des données, le module SIM800L permet la transmission de données vers des services cloud ou des serveurs distants via GPRS. Cela est crucial pour les applications où la surveillance et la journalisation des données en temps réel sont essentielles.
• Fiabilité Opérationnelle dans Divers Environnements : Pour les applications industrielles ou extérieures où la stabilité du Wi-Fi est préoccupante, la connectivité GSM/GPRS offre une option plus robuste et fiable. Cela est particulièrement pertinent dans les applications mobiles ou dans les zones à infrastructure limitée.
• Accessibilité Utilisateur : La combinaison de l’interface conviviale de Blynk et de l’accessibilité universelle des messages SMS rend le système plus accessible à un plus large éventail d’utilisateurs, y compris ceux qui ne sont pas technologiquement adeptes.

Vidéo descriptive

Lien outilles

1. Téléchargement de l’Arduino IDE : https://www.arduino.cc/en/software
2. GitHub Arduino Repository : https://github.com/arduino/Arduino/
3. Pour découvrir plus de tutoriel, vous pouvez consulter notre bloc : https://www.moussasoft.com/tutoriels-electroniques