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ESP8266 + DHT22 + MQTT : réaliser votre 1er objet connecté

ESP8266 + DHT22 + MQTT, voici comment nous allons apprendre à réaliser notre premier objet connecté (une sonde de température) et le connecter à un serveur domotique. Pour réaliser cet objet connecté nous aurons besoin d’un module WiFi ESP8266, d’un capteur de température et d’humidité DHT22 et d’une Led (pour simuler la commande d’une lampe).

Configuration nécessaire

Vous aurez besoin d’un ordinateur avec les logiciels suivants installés :

  • Un Broker (serveur) MQTT. Je vous conseil Mosquitto déjà présenté dans cet article
  • Un serveur domotique. Le plus facile si vous débutez en domotique et que l’anglais ne vous rebute pas trop, est d’installer Home-Assistant décrit dans cet article.

Pour réaliser cet article, j’ai utilisé un Raspberry Pi 3 avec une connexion SSH active (si vous avez besoin d’en savoir plus sur SSH, lisez cet article au préalable).

Matériel nécessaire

Pour réaliser ce projet, vous aurez besoin :

Branchement

La Wemos D1 mini se câble comme un Arduino classique. Lorsque la Wemos D1 Mini est branchée au port USB de l’ordinateur, on récupère l’alimentation sur le Pin +5V. Pour faire fonctionner la Wemos sur batterie LiPo ou piles il suffira de brancher sur les Pin 5V et G.

Dans le programme, le DHT22 est branché sur le Pin D4, la Led sur le Pin D2.

IOT object connecté domotique home-assistant ESP8266+DHT22+MQTT_bb
Schéma de branchement du DHT22 et de la Led au module ESP8266 Wemos D1 Mini

Code

L’ESP8266 (ESP-12) peut se programmer en Lua ou à l’aide de l’IDE Arduino. Encore une fois c’est question de goût. J’ai une préférence pour l’IDE par habitude mais surtout les librairies ESP8266Wifi et PubSub simplifient vraiment la vie des développeurs.

Pour publier les mesures sur le Broket MQTT Mosquitto, nous allons avoir besoin d’intégrer les 3 librairies suivante à notre projet Arduino :

  • ESP8266WiFi.h : cette librairie et la boîte à outil idéal pour connecter (et reconnecter) un ESP8266 à internet, à un serveur…
  • PubSubClient.h : cette librairie permet d’envoyer et de recevoir des messages MQTT et de gérer le QoS
  • DHT.h : cette librairie permet de récupérer facilement les mesures du capteur DHT11 ou DHT22

Avant de continuer, allez récupérer le code du projet sur github ici.

Si vous découvre les modules ESP8266, lisez d’abord cet article pour apprendre comment le programmer et téléverser un programme à l’aide de l’IDE Arduino.

Intégration à un serveur domotique Home Assistant

Si vous ne connaissez pas Home-Assistant, je vous invite à lire cet article qui explique comment l’installer et y configurer votre box pour y accéder depuis internet.

Ce qui est génial avec Home-Assistant c’est qu’il n’y a qu’un script à modifier pour pouvoir afficher la température et l’humidité publiée par l’ESP8266 sur Mosquitto. Allez dans le répertoire d’installation d’Home-Assistant.io

cd ~/.homeassistant

puis ouvrez le fichier de configuration

sudo nano configuration.yaml

On ajoute une section mqtt

mqtt:  
  broker: localhost     #si le Broker est installé sur le même poste qu'Home-Assistant  
  port: 1883                 #par défaut  
  client_id: home-assistant-1  
  keepalive: 60  
  username: USERNAME  #optionnel  
  password: PASSWORD   #optionnel  
  protocol: 3.1              #par défaut

Maintenant on ajoute un nouveau capteur (sensor) et on récupère la température sur le topic sensor/temperature. La valeur se trouve dans le payload

sensor:  
  platform: mqtt  
  state_topic: "sensor/temperature"  
  name: "Température"  
  qos: 0  
  unit_of_measurement: "°C"  
  #value_template: '{{ payload }}'

On fait de même pour l’humidité en ajoutant un sensor 2

sensor 2:  
  platform: mqtt
  state_topic: "sensor/humidity"
  name: "Humidité"
  qos: 0
  unit_of_measurement: "°C"
  #value_template: '{{ payload }}'

Enregistrez la configuration (Ctrl + X puis O) et lancez le serveur avec la commande hass. Actualisez la page dans votre navigateur pour voir apparaître la mesure de température et d’humidité.

home assistant mqtt sensor esp8266

Allumer, éteindre une Led depuis Home-Assistant

Ajoutons maintenant un interrupteur qui va nous permettre d’allumer ou d’éteindre un Led. C’est un exemple général. On active simplement une sortie de l’Arduino. On pourrait très simplement remplacer la Led par un relai.

Arrêtez Home-Assistant et ouvrez de nouveau le fichier de configuration.yaml dans lequel on va ajouter un bloc switch

switch:  
  platform: mqtt
  name: "Cuisine"
  command_topic: "homeassistant/switch1" #Topic sur lequel on publie l'état de l'interrupteur
  payload_on: "ON" # A vous de choisir le message envoyé lorsque l'interrupteur est allumé 
 payload_off: "OFF" # et éteint
  optimistic: true # Mettez à true pour maintenir l'état
   qos: 0
  retain: true  value_template: '{{ value.x }}'

esp8266 wemos d1 mini home assistant switch interrupteur mqtt  

Relancez Home-Assistant. Vous avez maintenant un nouveau widget nommé « Switch » dans lequel se trouve l’interrupteur de la cuisine. Appuyez sur l’éclair pour allumer la LED.

Si vous avez configuré votre box pour rendre accessible le serveur Home-Assistant depuis internet, vous pouvez même allumer et éteindre la led depuis votre smartphone.

IOT object connecté domotique home-assistant ESP8266+DHT22+MQTT wemos d1 mini

J’espère que vous avez apprécié ce petit projet de découverte des modules ESP8266 intégrés à un serveur domotique. Dans un prochain article nous l’intégrerons à Jeedom.

  • visvic

    Bonjour 🙂

    Super tuto !! comme dis par email les tutos sont géniaux !

    Bon, je me heurte à un petit problème :s. J’ai repris la même base de votre projet et adapté un capteur DS18B20. Je récupère la température, je la convertis pour en faire une chaine et ensuite je publie sur test.mosquitto.fr. SAUF que très souvent les messages ne sont pas publiés. On regarde d’un peu plus près la doc de l’API (http://pubsubclient.knolleary.net/api.html#publish1) et la le message est soit trop long soit la connection est perdu. Pourtant il y a bien une vérif qui est faite en amont pour la connection wifi ET mqtt.

    Voici mon code:

    #include
    #include
    #include

    #define wifi_ssid « NUMERICABLE-A9BE »
    #define wifi_password « ********** »
    #define mqtt_server « test.mosquitto.org »

    long lastMsg = 0;
    float DS18B20_temperature;

    WiFiClient espClient;
    PubSubClient client(espClient);
    OneWire ds(2);

    void setup() {
    Serial.begin(115200);
    setup_wifi();
    client.setServer(mqtt_server, 1883);
    }

    /* ————— loop ———————————– */
    void loop() {
    long now = millis();
    if (now – lastMsg > 1000 * 10) {
    lastMsg = now;

    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {setup_wifi();}
    if (!client.connected()) {reconnect();}
    client.loop();

    char message_temperature[10] = «  »;
    DS18B20_temperature = getTemperatureDS18b20();
    dtostrf(DS18B20_temperature, 3, 2, message_temperature);
    if (client.publish(« victor », message_temperature, true)){
    Serial.println(« message publie »);
    } else {
    Serial.println(« Message non publie »);
    }
    Serial.println(message_temperature);
    }
    }

    /* ————— Connexion au réseau WIFI ———————————– */
    void setup_wifi() {
    delay(10);
    Serial.println();
    Serial.print(« Connection a « );
    Serial.print(wifi_ssid);

    WiFi.begin(wifi_ssid, wifi_password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.print( » . »);
    }

    Serial.println(«  »);
    Serial.println(« WiFi connecte, « );
    Serial.print(« adresse IP : « );
    Serial.println(WiFi.localIP());
    }

    /* ————— Connexion au serveur MQTT ———————————– */
    void reconnect() {
    while (!client.connected()) {
    Serial.print(« Connexion au serveur MQTT… »);
    if (client.connect(« ESP8266Client »)) {
    Serial.println(« OK »);
    } else {
    Serial.println(« KO, erreur : « );
    Serial.print(client.state());
    if (client.state() == -2) {
    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {setup_wifi();}
    }
    Serial.println(« On attend 5 secondes avant de recommencer »);
    delay(5000);
    }
    }
    }

    /* ————— Acquisition de la température ———————————– */
    float getTemperatureDS18b20() {
    byte i;
    byte data[12];
    byte addr[8];
    float temp = 0.0;

    ds.search(addr);

    // Cette fonction sert à surveiller si la transmission s’est bien passée
    if (OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7]) {
    Serial.println(« CRC is not valid! »);
    return false;
    }

    // Demander au capteur de mesure et mémoriser la température
    ds.reset();
    ds.select(addr);
    ds.write(0x44);

    delay(800);

    // Demander au capteur de nous envoyer la température mémorisé
    ds.reset();
    ds.select(addr);
    ds.write(0xBE);

    // Le MOT reçu du capteur fait 9 octets, on les charge donc un par un dans le tableau data[]
    for ( i = 0; i < 9; i++) {
    data[i] = ds.read();
    }

    // Puis on converti la température (*0.0625 car la température est stockée sur 12 bits)
    temp = ( (data[1] << 8) + data[0] ) * 0.0625;

    // Réinitialisation de la recherche (évite erreur CRC !!)
    ds.reset_search();
    return temp;
    }

    et voici le moniteur série (extrait):

    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message non publie
    27.19
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message non publie
    27.19
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message publie <=== HAA il s'envoie enfin :p
    27.19
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message non publie
    27.13
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message non publie
    27.19
    Connexion au serveur MQTT…OK
    Message non publie
    27.19

    bref, j'espère ne pas avoir été trop bourrin en mettant tout cela ici, et si vous avez une petit idée je suis preneur 🙂

    Merci d'avance =))
    A très vite

    Edit 23/08/2016, 18h09:
    Il faut laisser client.loop() en dehors du if qui s'effectue toutes les dix secondes 😉

    • christophe

      Bonjour visvic. Tout d’abord merci beaucoup pour votre message. Avez-vous essayé d’installer un serveur (+ client) mosquitto sur un ordi local. J’imagine que le serveur qui fait tourner test.mosquitto.org doit être très sollicité et qu’il n’y a aucune garantie sur son bon fonctionnement (du moins en permanence). Ca vaudrait le coup d’essayer en local avant de remettre en cause le programme. Tenez moi au courant. A très bientôt.