Module Zig Bee :un aperçu de l'appareil sans fil

Avez-vous besoin d'une structure de modèle de réseau flexible, moins complexe que Bluetooth et dotée d'une batterie longue durée ? Sinon, recherchez-vous un appareil de destination qui prend en charge de nombreux nœuds avec une installation facile ? Ensuite, cela aiderait si vous aviez un module Zig bee.

Comment ça marche? Cet article vous donnera une ventilation complète de l'appareil. Ainsi, vous apprendrez de quoi il s'agit, le protocole, le fonctionnement du module sans fil, etc.

Commençons !

Qu'est-ce qu'un module Zigbee ?

Étant donné que les modules Zigbee sont destinés aux appareils liés à l'IoT à données peu profondes, les émetteurs sans fil à faible maillage fonctionnent sur des systèmes Zigbee IEEE 802.15.4. Ce module sans fil utilise des bandes de fréquences sournoises telles que 2,4 GHz, 900 MHz et 868 MHz. De plus, il convient aux appareils fonctionnant sur batterie.

Mais ce n'est pas tout. Vous pouvez connecter jusqu'à 65 000 nœuds dans un réseau. Et cela fonctionne parfaitement avec DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation).

Grâce à sa faible latence, ce protocole exécute un cryptage AES 128 bits.

Depuis son lancement au début du nouveau millénaire, il a reçu plusieurs mises à jour. Ainsi, Zigbee 3.0 est la dernière version du module Zigbee.

Que devez-vous savoir sur un module USB Zigbee ?

Le module USB Zigbee partage de nombreuses similitudes avec le simple USB standard utilisé pour stocker un ensemble d'informations ou de données. Mais ce n'est pas tout.

Ce dongle USB unique peut facilement établir une liaison avec d'autres appareils Zigbee autour de lui, en envoyant un flux d'informations via la connexion Zigbee sans fil.

De plus, il fonctionne avec une bande stable de 2,4 GHz (ISM). Et le module USB Zigbee a une norme WPAN IEEE 802. Ce dongle USB utilise également un module émetteur-récepteur RF pour exécuter des modulations DSSS.

Le dongle USB Zigbee sert également de capteur/coordinateur de réseau et de routeur. En d'autres termes, vous pouvez facilement l'ajouter à un système de réseau Zigbee.

Qu'est-ce qui rend le protocole Zigbee unique ?

Les couches protocolaires de Zigbee sont en alliance avec les modèles de référence OSI (Open System Interconnect) et ISO (International Standard Organization). Zigbee n'exécute que des systèmes de réseau sans fil à faible consommation de données et à faible puissance de sortie sur les sept couches fournies par OSI et ISO.

Bien sûr, MAC et PHY sont les couches ISO et OSI basses qui fonctionnent parfaitement avec les protocoles Zigbee, qui fonctionnent sur IEEE 802.15.4. De plus, des fonctionnalités de sécurité uniques sont intégrées dans ces deux couches.

Ci-dessous, un système standard qui exécute toutes les couches d'un maillage de modèle de réseau Zigbee :

Réseau maillé Zigbee

Source de l'image :Sciencedirect

Comment connecter le module Zigbee à Arduino

La meilleure façon d'interfacer votre module Zigbee avec un Arduino est d'abord d'identifier la série de Zigbee que vous utilisez. Nous utiliserons un module Zigbee de série 1 pour cet article car c'est l'option préférée des débutants.

Tout d'abord, vous devez réaliser que vous pouvez faire en sorte que les modules Zigbee se serrent la main s'ils sont du même modèle.

Étapes

Donc, pour connecter deux modèles Zigbee similaires à un Arduino, suivez ces étapes :

Étape 1

Connectez le premier module à la carte Arduino et le second à un PC, un microcontrôleur ou un capteur. Après cela, configurez les deux modules Zigbee.

Voici les étapes nécessaires pour configurer les modules Zigbee :

• Tout d'abord, utilisez un adaptateur série pour connecter les deux modules Zigbee à un port série PC.
• Ensuite, téléchargez l'application PuTTy si vous utilisez le système d'exploitation Windows ou si vous disposez d'un terminal virtuel.
• Ensuite, confirmez que vous installez correctement les modules Zigbee sur le port série de votre PC avec les paramètres de débit en bauds à 8 bits de données, un bit d'arrêt, aucune parité et 9 600.
• Ensuite, sélectionnez la boîte d'écho locale et "appuyez sur OK".
• Ensuite, enregistrez le temps de la session.
• Ensuite, sur le tableau de bord du terminal virtuel, recherchez le bouton de connexion et cliquez.
• La prochaine chose à faire est de nommer la session après la connexion avec les modules Zigbee.
• A ce stade, votre connexion aux modules Zigbee est terminée.
• Ensuite, vous pouvez configurer les modules à l'aide des commandes AT.

Étape 2 

Ici, il est pertinent de se rappeler que vos modules doivent avoir entre 3,3 et 5 volts. Heureusement, l'adaptateur Adafruit XBee est livré avec les deux tensions. Mais si vous ne pouvez pas obtenir l'adaptateur, vous devrez vous contenter d'une alimentation différente.

Connexion Arduino au module Zigbee

Étape 3

Dans l'image ci-dessus, nous pouvons voir que les terminaux RX et TX d'Arduino et Zigbee se rejoignent.

Étape 4 

Une fois la connexion réussie, Arduino envoie un code d'instructions ou de messages au premier module Zigbee. Ensuite, le deuxième Zigbee reçoit un ensemble d'instructions du premier Zigbee puisqu'ils partagent une adresse réseau similaire et se connectent sur la configuration.

Étape 5

Ensuite, le deuxième Zigbee renvoie les instructions du premier Zigbee à l'Arduino via les broches série connectées.

Étape 6

Vous trouverez ci-dessous la ligne de code à taper après avoir réussi à joindre l'Arduino aux modules via une communication par broche série :

Comment interfacer le module ZigBee au Raspberry Pi

Vous pouvez interfacer un Raspberry Pi avec deux modules Zigbee fusionnés.

Matériaux et composants requis

• Raspberry Pi 4
• Antenne filaire Zigbee 1 mW - Série un (2)
• Dongle d'exploration Zigbee (2)

Étapes

1. Tout d'abord, associez les deux Zigbee Raspberry Pi 4 avec des débits en bauds similaires à l'aide du logiciel X-CTU.

2. Ensuite, joignez les deux Zigbee aux dongles USB et fusionnez un port USB avec le Raspberry Pi.

3. Ensuite, connectez un autre port USB à un PC.

4. Ensuite, installez le pilote FTDI sur votre PC pour obtenir une communication USB.

5. Ensuite, créez le débit en bauds et l'Hyperterminal avant de choisir le port de communication correspondant pour la communication de l'appareil connecté.

Applications du module Zigbee

• Robots et télécommandes sans fil
• Périphériques réseau sans fil
• Automatisation de la construction résidentielle (contrôlée sans fil)
• Capteurs de température contrôlés sans fil

Projets du module Zigbee :comment créer un pont Zigbee

Matériel dont vous avez besoin

• Un appareil spécial Zigbee (comme les ampoules Osram, Philips Hue, les interrupteurs Belkin, etc.)
• Dongle adaptateur USB prenant en charge Zigbee (comme CC2531)
• Framboise Pi
• Application Zigbee2mqtt

Étapes

1. Tout d'abord, exécutez l'application Zigbee2mqtt car l'ornithorynque l'utilise sur le backend pour communiquer avec le dongle USB. Vous pouvez suivre les instructions sur le site Web pour démarrer avec votre système d'exploitation et vérifier les appareils pris en charge.

2. Après avoir installé le MQTT sur votre appareil local, vérifiez si votre système dispose d'un serveur en cours d'exécution. Si vous utilisez Raspbian, Ubuntu ou Debian et que vous souhaitez passer à Mosquitto, vous pouvez utiliser le code ci-dessous :

Capture d'écran du code 1

3. Ensuite, tapez ce code ci-dessous pour installer le zigbee2mqtt

Capture d'écran du code 2

4. Ensuite, créez un service système en tapant les prochaines lignes de code ci-dessous.

Capture d'écran du code 3

5. Après avoir frotté la ligne de codes ci-dessus, vous remarquerez le fichier de configuration zigbee2mqtt. Il a généralement une option permit_join.

Ainsi, vous pouvez définir cette configuration sur "TRUE" lorsque vous connectez les appareils Zigbee dans la phase initiale. Ensuite, modifiez la configuration de la configuration sur "FALSE" pour empêcher le périphérique spécial de rejoindre le réseau par erreur. Fait intéressant, c'est quelque chose que vous pouvez changer à tout moment.

6. Dès que vous avez couplé avec succès votre appareil spécial Zigbee à un nouveau réseau, assurez-vous que vous utilisez "permit_join". Vous pouvez y parvenir lorsque vous effectuez une réinitialisation d'usine sur votre appareil. Et l'approche fonctionne strictement sur l'appareil lié que vous utilisez. Vous pouvez effectuer une réinitialisation comme celle des lumières Philip Hue sur l'application. Ou vous pouvez cliquer sur les boutons de commutation du système de gradation et les maintenir enfoncés pendant au moins 10 secondes. D'autres appareils Zigbee peuvent être livrés avec leur bouton de réinitialisation, mais tout dépend toujours de la marque avec laquelle vous travaillez, comme mentionné précédemment.

7. Une fois que vous avez terminé d'exécuter la configuration avec tous les appareils Zigbee connectés au réseau maillé, vous commencerez à voir des journaux comme celui-ci :

Capture d'écran du code 4

8. Ensuite, via les extensions MQTT et HTTP, utilisez le Zigbee pour exécuter Platypus et Redis

Capture d'écran du code 5

9. Modifiez le fichier de code suivant :

En faisant cela, vous autoriserez HTTPS et Zigbee à fonctionner.

Capture d'écran du code 6

10. Ensuite, commencez à exécuter l'ornithorynque ou à lancer son service système en ouvrant l'hôte ou l'IP (Zigbee IP) dans un nouveau navigateur. C'est là que vous pourrez manipuler et apporter quelques modifications à votre réseau.

11. Enfin, communiquez les requêtes via l'API par défaut à l'aide d'un code Python, HTTP ou du platypus configuré côté serveur.

Capture d'écran du code 7

Capture d'écran du code 8

Capture d'écran du code 9

FAQ

Pourquoi ZigBee est-il meilleur que Bluetooth ?

En termes de couverture d'une large gamme, Zigbee est meilleur que Bluetooth. Mais en matière de transfert de données, Bluetooth est plus rapide que Zigbee.

ZigBee est-il un module Wi-Fi ?

Non, ce n'est pas le cas. Au lieu de cela, Zigbee est basé sur WPAN, une technologie différente du module Wi-Fi.

Pourquoi les modules ZigBee sont-ils si chers ?

Le prix du module Zigbee dépend de divers paramètres. Mais vous pouvez vous attendre à l'obtenir pour 2 $ à 14,7 $ par module. De plus, ils sont généralement coûteux car ils ont une grande empreinte mémoire et un protocole de calcul intensif.

Est-ce que Raspberry Pi a Zigbee ?

Non, ce n'est pas le cas. Mais un RaspBee aide à transformer un Raspberry Pi en une passerelle Zigbee universelle en raison de son petit facteur de forme qui s'adapte à la plupart des boîtiers Pi standard.

Comment utiliser Zigbee sur Raspberry Pi ?

Tout d'abord, vous devez connecter deux ZigBee en en connectant un au port USB d'un ordinateur portable. Ensuite, le second doit concerner le port USB du Raspberry Pi2.

Un Raspberry Pi peut-il être un hub Zigbee ?

Oui c'est possible. Et c'est parce que le Zigbee est compatible avec Raspberry Pi.

Derniers mots

Le module Zigbee est un appareil que vous devriez considérer si vous envisagez de transmettre des données sur une longue distance pour atteindre des personnes plus éloignées. Et ils ont généralement des applications à faible débit de données qui nécessitent des réseaux sécurisés et une longue durée de vie de la batterie.

Alors, voulez-vous obtenir ce module en tant qu'outil d'automatisation ? Ou peut-être avez-vous des questions sur ce sujet ? Alors n'hésitez pas à nous contacter.