Les abeilles jouent un rôle crucial dans notre écosystème. Elles sont bien plus que de simples productrices de miel : elles sont les gardiennes de la biodiversité. En assurant la pollinisation de près de 80 % des plantes à fleurs, les abeilles permettent la reproduction de nombreuses espèces végétales et contribuent ainsi à la richesse de notre environnement. Pour m’aider dans la conservation de ces êtres vivants, des capteurs me permettent de suivre les ruches en permanence.
Objectif principal : Suivre l’évolution de la masse de la ruche et vérifier la température dans le couvain. Ces deux facteurs permettent de déterminer l’état de santé d’une ruche et de réagir rapidement.
Cahier des charges :
- Mesurer la masse et la température toutes les 5 minutes
- Transmettre les données à un serveur (accès à Internet +150 m)
- Autonome en énergie, donc faible consommation
- Interface web pour visualiser les données et suivre l’évolution dans le temps
- Utilisation d’Arduino Pro Mini, tension de travail 3.3 V
Transmission des données :
Je dispose d’un accès à Internet à environ 150 mètres du rucher, ce qui est trop loin pour une connexion Wi-Fi. J’ai donc opté pour une liaison radio utilisant le protocole LoRa. Ainsi, le système transmet les données par liaison radio à une passerelle connectée en WiFi.
Schéma de fonctionnement
Partie Ruche
Capteurs :
Pour mesurer la masse, il faut savoir qu’une ruche peut peser jusqu’à 70 kg. Alors, quoi de mieux qu’un pèse personne ? Le capteur de masse est composé de quatre cellules de pesée et d’un amplificateur. Sous l’effet d’une pression, le métal de la cellule subit une déformation qui modifie sa résistance interne. Un module connecté aux cellules permet d’amplifier le signal et de le convertir en une valeur numérique. La plage de fonctionnement de ce système est de 0 à 200 kg.
Le capteur de température doit être étanche et résistant aux abeilles. La température d’une ruche est d’environ 35 °C. J’utilise le capteur DS18B20, alimenté en 3,3 V, qui fournit une donnée numérique. Sa plage de fonctionnement va de -55 à 125 °C, avec une précision de 0,1 °C. Son prix est de 5 €.
Emetteur/Récepteur Lora
Le protocole LoRa (Long Range) est une technologie de communication sans fil longue portée et basse consommation, utilisée principalement pour les réseaux IoT (Internet des objets). LoRa fonctionne dans les bandes de fréquences non licenciées (comme 868 MHz ou 433 MHz en Europe) et permet de connecter des capteurs et des dispositifs sur de longues distances, allant de quelques kilomètres en milieu urbain à plus de 10 km en zones rurales, tout en consommant très peu d’énergie. Ce protocole utilise une modulation par étalement de spectre (Chirp Spread Spectrum) pour assurer une communication robuste même en présence d’interférences.
Dans mon cas, j’ai créé un réseau LoRa « privé » avec un émetteur-récepteur. Ainsi, je n’ai pas besoin de payer un abonnement, car il est possible de passer par un fournisseur (comme Orange, Bouygues, etc.) pour faire la liaison radio vers Internet.
J’utilise le module LoRa RA-02 (433 MHz), connecté avec Arduino. J’ai réussi à atteindre 2 km sans perte de signal. Le prix unitaire est de 5 € sur Aliexpress et de 10 € sur Amazon. Ce module utilise la communication SPI de l’Arduino. Sa consommation est la suivante : 10.8 mA en réception, 120 mA en émission, et 0.2 µA en mode veille.
Schéma de la balance connecté :
Pour utiliser le module HX711 avec 4 cellules de pression, j’ai utiliser l’article de Indrek Luuk, qui explique très bien le fonctionnement ( mécanique / électronique) de la balance. Voir l’article
Microcontrôleur :
Système de la ruche :
Partie Reception Des Données
La partie réception est composée d’un module LoRa et d’un ESP8266-D1 mini. Une fois les données reçues, elles sont envoyées via Wi-Fi à une base de données sur mon serveur web, où elles sont traitées par un programme PHP.
La LED rouge et verte m’informe de l’état entre les connexions. Vert, tout va bien, rouge, plus de connexion avec la ruche, rouge et vert, plus de connexion wifi.