Kit de capteurs Seeed Studio mmWave – Partie 1 : déballage et première impression avec ESPHome et Home Assistant

Je suis ravi de partager ma première critique, écrite pour Raspberryme Software ! Cette fois, nous plongeons dans le kit de capteurs de détection humaine Seeed Studio mmWave, qui exploite la puissance du radar mmWave. La technologie qui m’intéresse particulièrement pour son potentiel de maison intelligente. J’ai donc sauté sur l’occasion lorsque Raspberryme Software m’a proposé une opportunité d’évaluation de produit. Le kit est arrivé rapidement à ma porte, une semaine seulement après avoir accepté l’offre de Raspberryme Software. Voici mes premières découvertes sur le produit et ses capacités à remplacer les produits de détection de mouvement existants.

Déballage du kit de capteur mmWave

J’ai ouvert la boîte DHL et j’ai trouvé le kit de capteur de détection humaine mmWave soigneusement emballé dans du papier bulle. A côté du kit, j’ai découvert un bonus : le capteur mmWave 60 GHz MR60FDA1 – Fall Detection Module Pro. Ce module à fréquence plus élevée offre une meilleure résolution et ajoute même une fonction de détection de chute par rapport au module inclus dans le kit, le MR24HPC1. Cependant, le capteur MR24HPC1 24 GHz mmWave – Human Static Presence Module Lite est plus abordable (6,9 $) et mieux adapté à la détection d’objets plus grands comme les humains. Il convient de noter que le marché propose diverses options comme le module radar à ondes radio Socionext MN87900 24 GHz, qui donne la priorité à la détection humaine dans sa zone désignée.

Le kit de capteur est une boîte rectangulaire en plastique blanc avec une touche robuste lorsque vous la tenez. J’ai trouvé une collection d’accessoires bien rangés, notamment un câble de données USB Type-C pour alimenter/programmer l’appareil, un tournevis cruciforme, un sac de vis pour fixer la carte d’extension à l’intérieur du boîtier et plusieurs tampons adhésifs double face 3M pour monter le kit sur un mur. À première vue, cela ressemble à un rêve pour tout amateur de gadgets, débordant de potentiel de bricolage. Cependant, un inconvénient mineur est survenu lorsque le tournevis fourni s’est avéré insuffisant pour retirer le couvercle du trou de vis. Heureusement, un échange rapide avec un autre tournevis a résolu le problème. En ouvrant enfin la boîte, mon impression s’est transformée en un sentiment d’excitation lorsque j’ai découvert les composants qu’elle contenait.

En tant que processeur, une carte Xiao ESP32-C3 est soudée à la carte de base. Le module MR24HPC1 24 GHz est branché sur les broches d’en-tête, permettant un échange facile avec un autre module de capteur mmWave de votre choix. Cela ouvre des possibilités d’utilisation du kit au-delà de la détection humaine. La carte de base peut accueillir un capteur supplémentaire, tel que des modules de température ou d’humidité, à connecter via des connecteurs analogiques Grove ou I2C. Cela explique pourquoi le couvercle du boîtier comportait 3 petits trous destinés à faciliter l’entrée d’air requise par les capteurs environnementaux.

Comment fonctionne un radar FMCW ?

Avant d’examiner les détails et les fonctionnalités du kit de capteurs, explorons la technologie sous-jacente : le radar à ondes continues modulées en fréquence (FMCW). Contrairement au capteur PIR, qui est facilement confondu par la chaleur et la distance, le radar FMCW utilise des ondes radio haute fréquence (ces bandes dorées sur le module MR24HPC1 sont ses antennes) pour voir les choses différemment. Voici comment cela fonctionne : Le module envoie un flux continu d’ondes radio, et lorsque ces ondes rebondissent sur des objets, elles reviennent légèrement modifiées. Cet « effet Doppler » indique au module à quelle vitesse et à quelle distance quelque chose se déplace.

En employant plusieurs émetteurs et récepteurs, des techniques avancées de traitement du signal peuvent être appliquées pour reconnaître des modèles de mouvement spécifiques. Par conséquent, les capteurs mmWave excellent dans les scénarios où les capteurs PIR échouent. Ils ne sont pas affectés par la lumière du soleil, offrant des performances fiables dans des conditions lumineuses. Ils offrent également des informations précises sur la distance et la vitesse des objets en mouvement, ce qui les rend idéaux pour les applications de maison intelligente.

Seeed Studio propose une gamme diversifiée de produits radar mmWave, chacun avec des fréquences variables et un logiciel de traitement adapté à des applications spécifiques. Le choix du bon module dépend de facteurs clés d’équilibre : des fréquences de signal plus élevées se traduisent par une résolution de détection plus fine mais une distance de détection réduite, tandis que le nombre et la disposition des antennes déterminent le champ de vision. Le module MR24HPC1 inclus dans le kit de capteurs excelle dans la détection des mouvements corporels dans les espaces de vie normaux. Au contraire, le module MR60FDA1, doté d’un micrologiciel spécialisé pour la détection des chutes basée sur les changements de vitesse verticale, trouve son application idéale dans les salles de bains et autres zones critiques pour la sécurité.

Détails du produit

Au lieu d’un pur bricolage, le kit de capteurs offre un point d’entrée pratique pour expérimenter la technologie radar mmWave. La carte Xiao ESP32-C3 incluse est préprogrammée pour prendre en charge ESPHome et Home Assistant, permettant une intégration transparente dans votre système de maison intelligente existant. Pour ceux qui recherchent une expérience plus pratique, le kit offre également la possibilité d’écrire du code Arduino pour le Xiao ESP32-C3. En utilisant le port UART, vous pouvez communiquer avec d’autres modules radar mmWave, ouvrant ainsi la voie à des projets personnalisés.

Deux modules de capteurs mmWave sont livrés par Seeed Studio. La première partie mettra l’accent sur le module MR24HPC1 dans le kit de capteurs puisque nous aimerions essayer l’intégration avec les systèmes de maison intelligente. La deuxième partie remplacera le module MR60FDA1 dans le kit de capteurs pour explorer les compétences requises en codage Arduino. Les deux modules sont identiques en termes de taille et de connectivité, ce qui en fait une option simple pour explorer la technologie mmWave.

• • Taille 35 mm x 30 mm.
  • Alimentation 4,5 – 6,0 volts.
  • Vitesse du port UART 115 200 bps.
  • Connecteur SWD (Serial Wire Debug) pour la programmation du firmware.

Pour choisir un module de capteur mmWave, la principale considération doit être la zone de détection du module, qui peut être déterminée par la distance et l’angle de détection.
Le module MR24HPC1 offre les spécifications suivantes :

• Portée de détection : 5 mètres
• Angle de détection horizontal : 90 degrés
• Angle de détection vertical : 60 degrés

Bien que son principal avantage réside dans son faible prix, le module MR24HPC1 se limite aux lectures de base telles que la distance, la vitesse et le mouvement. Cela recoupe les fonctionnalités offertes par les capteurs PIR, telles que la surveillance des personnes entrant/sortant d’un magasin, le déclenchement de portes automatiques ou le contrôle de l’éclairage d’une pièce.

Utilisation du kit de capteur mmWave

Le kit de capteurs comprend le module Xiao ESP32-C3 comme cerveau. Le module prend en charge à la fois la communication WiFi et Bluetooth, déverrouillant ainsi les applications de l’Internet des objets. Grâce au firmware préchargé de Seeed Studio, le module est compatible avec Home Assistant, la célèbre plateforme de maison intelligente, via l’addon ESPHome. Connectez simplement le kit et nous pouvons consulter un flux en direct des activités de la maison via un tableau de bord sur notre smartphone, tablette ou tout autre appareil connecté.

Préparation de l’assistant à domicile

Home Assistant est comme un élément de base pour votre maison intelligente. Il s’agit d’un logiciel gratuit et open source qui vous permet de connecter et de contrôler toutes sortes d’appareils. Ainsi, au lieu de vous battre avec différentes applications pour chaque gadget, vous disposez d’un seul hub central. La meilleure partie est sa forte communauté de techniciens et de petites entreprises qui créent des tonnes de choses qui fonctionnent avec Home Assistant. Par conséquent, vous disposez de nombreux choix pour la configuration de votre maison intelligente. Consultez simplement les appareils intéressants dans la liste d’examen pour voir comment ils s’associent à Home Assistant.

Faire fonctionner Home Assistant peut se faire de deux manières : acheter un gadget avec le logiciel préinstallé (comme Home Assistant Green) ou le configurer vous-même sur un serveur. J’ai emprunté la voie du bricolage avec un Raspberry Pi 400 pour gérer à la fois Home Assistant et ESPHome en une seule fois. C’est assez simple puisque l’outil Raspberry Pi Imager dispose d’une option Home Assistant dédiée. Choisissez simplement votre carte SD, écrivez l’image et insérez-la dans le Raspberry Pi 400. Soyez patient cependant, il m’a fallu environ 20 minutes pour que tout soit téléchargé et installé.

Une fois terminée, vous pouvez vérifier l’installation de deux manières :

• Navigateur Web : tapez « homeassistant : 8123 » dans la barre d’adresse et appuyez sur Entrée.
• Application : téléchargez l’application Home Assistant Companion pour iOS ou Android et connectez-vous à votre réseau Wi-Fi.

C’est ça! Votre QG de maison intelligente est opérationnel, prêt à être personnalisé et rempli d’appareils sympas. L’étape suivante consiste simplement à suivre la procédure décrite par la page d’intégration.

Ajout d’ESPHome

Pour ajouter le kit de capteurs mmWave à Home Assistant, nous avons besoin de l’ESPHome comme traducteur pour les appareils DIY utilisant des puces ESP8266 ou ESP32. ESPHome est disponible en tant que module complémentaire dans Home Assistant. Pas besoin d’applications ou de configurations supplémentaires. Ainsi, il est facile d’ajouter et de gérer le kit de capteurs mmWave et d’autres appareils compatibles via l’interface utilisateur Web de Home Assistant.

Pour ajouter le kit de capteur mmWave à Home Assistant, branchez-le simplement sur un adaptateur avec le câble USB inclus. Ensuite, vérifiez le point d’accès logiciel avec le SSID « mmwave-kit » pour apparaître. Ensuite, utilisez un ordinateur ou un smartphone pour vous connecter à ce réseau. Ouvrez un navigateur Web et saisissez 192.168.4.1 pour accéder et saisir le SSID/mot de passe de votre réseau Wi-Fi domestique. Une fois le kit connecté au même réseau, utilisez l’interface Web d’ESPHome pour ajouter le kit de capteurs à Home Assistant. Si quelque chose ne va pas, utilisez simplement l’option « flash firmware » pour tout réinitialiser, puis redémarrez Home Assistant.

Une fois que votre kit de capteur mmWave fonctionne dans Home Assistant, vous pouvez accéder à votre appareil dans Paramètres > Appareils et services.

• Contrôles : Vous pouvez modifier les paramètres tels que la plage de détection ou la sensibilité pour l’adapter à vos besoins.
• Capteurs : ce groupe affiche les lectures du kit, telles que la distance, la vitesse et même la présence. Plus besoin d’allumer ou d’éteindre comme ces capteurs PIR de la vieille école.

L’exploration de ces options débloquera un monde d’idées innovantes pour la conception de votre maison intelligente.

Ajustement de l’assistant à domicile

Après avoir activé le kit de capteurs mmWave, son groupe est automatiquement ajouté au tableau de bord de Home Assistant. En cliquant sur « PRESS » vous montre un ensemble de valeurs lues par le kit, mais pour le rendre vraiment utile, vous pouvez personnaliser le tableau de bord pour en afficher des valeurs spécifiques. Par exemple, les lectures de « distance » sont divisées en « statique » (pour les objets qui ne bougent pas) et « en mouvement » (pour tout ce qui bouge). Lorsque j’ai agité ma main devant le kit, la distance de mouvement a changé en 1 à 2 secondes et elle était précise jusqu’à 0,5 mètre.

Une autre lecture intéressante concerne les chiffres de « l’énergie de mouvement » qui montrent à quel point quelque chose bouge. Cette lecture est assez sensible par rapport à ces détecteurs de mouvement. J’ai essayé d’agiter ma main lentement, et le nombre est passé de moins de 10 à un bond au-delà de 100. Un autre essai consistait à remuer mes doigts sur deux mètres, ce qui faisait également beaucoup osciller la jauge. Le « champ de vision » du kit couvre une large zone sur les côtés, tout comme le disent les spécifications du module MR24HPC1.

Mes premières impressions

Après avoir joué avec le kit de capteurs mmWave pendant quelques jours, j’ai des sentiments mitigés. Pour la plupart des débutants en matière de maison intelligente, ce n’est probablement pas compatible avec le plug-and-play. Le connecter au tableau de bord de Home Assistant peut être compliqué et nécessiter un certain savoir-faire technique. Mais pour les bricoleurs et les constructeurs de maisons intelligentes avancés, ce kit pourrait être une mine d’or. Il offre des fonctionnalités allant au-delà de la détection de mouvement de base, telles que des lectures de « l’énergie de mouvement » et des distances statiques/de mouvement séparées, parfaites pour répondre aux besoins de détection de niche. De plus, le micrologiciel open source sur GitHub ouvre des possibilités personnalisées, transformant ce matériel en un outil unique pour des projets spécifiques.

Alors, est-ce un gadget intelligent pour le marché des utilisateurs finaux ? Probablement pas. Seeed Studio pourrait viser des développeurs férus de technologie qui peuvent véritablement libérer son potentiel. Si c’est votre cas, plongez ! Pour d’autres, attendez peut-être jusqu’à ce que cela devienne un peu plus convivial.

Cet article (partie 1) n’essaiera pas encore le module MR60FDA1 car le contenu de son simple essai est déjà assez long. Par conséquent, j’écrirai l’ajout du module MR60FDA1 dans le prochain article et la partie 2 aura un contenu plus technique. De plus, je souhaite me concentrer sur l’expérience d’importation de lectures à afficher sur l’ordinateur également, ce qui est nécessaire pour les applications de détection spéciales.

Je tiens à remercier Seeed Studio de nous avoir envoyé le kit de capteur de détection humaine mmWave pour examen. Ce kit avec le module MR24HPC1 24 GHz se vend 26,99 $ et le capteur de détection de chute mmWave 60 GHz MR60FDA1 peut être acheté pour 37,00 $ sur la même page.

Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :