Fin juin je vous ai parlé d’une petite révolution dans le monde du Z-Wave. Un périphérique était né bien différent des autres. Il ne fait pas appel au courant du secteur. Il ne fait pas appel non plus à l’énergie d’une pile à changer de manière périodique. Cette station météo portant le nom de Z-Weather est autonome en énergie. Elle produit ce qu’elle consomme et s’adapte pour ne pas tomber en passe sèche. J’ai pu mettre à l”épreuve ce périphérique d’un nouveau type. Je vous livre les résultats des tests.
Comme présenté lors de mon précédent article, la station météo Z-Weather est un périphérique Z-Wave autonome pouvant effectuer les relevés suivants:
- température de l’air
- humidité relative
- intensité lumineuse
- vitesse du vent
- pression atmosphérique
- point de rosée
Vu de l’extérieur, la station météo du fabricant allemand Popp ressemble à s’y méprendre à un simple anémomètre. Les différents capteurs sont logés dans la tête de l’anémomètre avec toute l’électronique nécessaire à la prise de mesures et à la communication Z-Wave. Toute l’intelligence est donc logé dans la partie cylindrique qui tourne au gré du vent capté par les pales.
Déballage et montage
La station arrive dans un carton sans grand intérêt. La station est livrée démontée.
Il contient:
- le support métallique principal qui sera fixé à un mur ou tout autre surface verticale.
- les 4 pales en plastique
- les écrous et boulons pour solidariser les pales au support
- les vis et chevilles pour fixer le support métallique au mur
- une documentation de mise en oeuvre rapide
Le montage est très simple. Il est réalisé facilement et en quelques minutes. Il suffit d’assembler les pales au support métallique avec les écrous et les boulons fournis.
Le résultat à obtenir est le suivant:.
Tout a été étudié pour que l’on ne puisse pas monter les pales à l’envers. Il n’y a pas de questions à se poser. Une fois monté il va falloir patienter un petit peu que le périphérique se charge. Cela se fait tout simplement en le plaçant sous les rayons du soleil. L’énergie solaire est captée par les cellules photovoltaïques et transformées en électricité.
Compte tenu des caractéristiques du dispositif, il faut bien compter 4 à 6 heures de charge au soleil. Sans ce soleil direct, cela peut prendre éventuellement 12 heures… Il faut être patient. En Z-Wave l’opération d’inclusion dans un réseau ou d’appairage avec une centrale est très consommatrice en énergie. Si la patience n’est pas votre fort vous pouvez toujours tester qu’il y a assez d’énergie dans le périphérique en appuyant une fois sur le bouton situé en dessous du cylindre central. Si une LED rouge s’allume et s’éteint c’est qu’il est suffisamment rechargé.
Pour inclure la station météo Z-Weather avec une centrale Z-Wave il faudra appuyer 3 fois sur le bouton situé en dessous du cylindre central. Ne faites pas des appuis ininterrompus sur ce bouton. 3 brefs pressions doivent être suffisantes. Si l’inclusion est récalcitrante vous déchargerez la batterie du périphérique et serez bons pour une séance de recharge au soleil supplémentaire…
Toute l’électronique est installée dans le cylindre central sur lequel il faut fixer les pales. Il s’agit d’un endroit proposant une étanchéité qui, selon le fabricant, est résistante aux intempéries. Il n’y a rien dans le support hormis les cellules photovoltaïques et un câble pour les relier au cylindre central.
Une gestion intelligente de l’énergie… en théorie
La station météo Z-Weather se charge toute seule de puiser son énergie dans son environnement direct. Pour cela elle fait appel à des cellules photovoltaïques disposées sur l’un des côté du support. Cette position des cellules conditionnera l’endroit où la station sera installée mais également la direction qu’elle devra pointer. Tout au long de la journée l’électricité ainsi produite est stockée dans une batterie interne. Elle sera mise à contribution lorsque le soleil sera couché.
On peut se demander pourquoi l’énergie éolienne n’est pas mis à contribution. Peut être que les frottements mécaniques fausseraient les mesures. On peut également raisonnablement tabler sur le fait qu’il y ait plus de journées avec du soleil (ou de la lumière) que de journées avec assez de vent pour assurer une recharge optimale. Dans un monde idéal on pourrait tabler sur une génération mixte éolien/solaire. Pour ce modèle-ci se sera uniquement solaire.
2 caractéristiques sont à comprendre sur ce périphérique Z-Wave:
- Z-Weather embarque un système intégré de gestion de l’énergie qui lui permet de s’adapter aux conditions rencontrées sur le terrain. Ce système lui permet de conserver à tout instant un stock d’électricité suffisant afin de communiquer à la centrale domotique les alertes météorologiques dont il a la surveillance.
- Le périphérique embarque la dernière née des technologies Z-Wave: la présence de la puce Z-Wave Plus lui permet d’être plus sobre en énergie (-50% de consommation) mais également de proposer un signal ayant une portée bien plus importante (+67%).
On dit souvent que la meilleure énergie est celle que l’on ne consomme pas. Z-Weather a fait sienne cette maxime. Pour économiser son énergie, la station météo Z-Weather ajuste dynamiquement les intervalles de remontée des relevés en fonction de sa santé énergétique. C’est l’intervalle entre 2 envois de mesures sur le réseau Z-Wave, également appelé intervalle de « wake up », qui est ajusté automatiquement par le périphérique. En fonction des conditions météorologiques, il peut se réveiller afin de communiquer ses relevés toutes les 5 minutes les belles journées ensoleillées et toutes les 1 à 2 heures les jours nuageux ou bien en tout début de journée. Pour éviter les pannes il pourra stopper les relevés pour conserver assez de courant pour ne pas louper de remonter les alertes au détriment des relevés classique.
Puisque le module Z-Wave est relatif “énergivore”, il est désactivée par défaut et réveillé par un microprocesseur de faible puissance “seulement si nécessaire “. Le travail principal de l’acquisition des valeurs mesurées et de la gestion de l’alimentation est effectué par ce microprocesseur de faible puissance. Il surveille également l’afflux de l’énergie en entrée et en sortie. Cette conception particulière nécessite des mécanismes sophistiqués pour veiller à ce que les capteurs puissent faire leur travail même pendant les mois sombres de l’hiver.
Une gestion intelligente de l’énergie… en pratique
En pratique après avoir utilisé en consistions réelles la station, force est de constater que le système fonctionne bien. La gestion de l’énergie se faisant au détriment de la remontée des mesures, il ne faut pas être étonné que la station ne contacte pas la centrale toutes les minutes. La période de test n’étant pas compatible avec une percée de trous en façade le temps des essais pour des raisons évidentes de trous à reboucher, la station météo a été positionnée sur un petit promontoire. De là elle a pu jouer son rôle dans des conditions acceptables.
Les relevés montrent qu’en pleine journée les mesures étaient communiquées par la station à la centrale eedomus toutes les 1/2 heures. En fin de journée elles étaient envoyées toutes les heures voire toutes les 2 heures. La nuit il n’est pas rare de ne rien recevoir pendant 2 heures et demi. Des périodes de pause de relevés de nuit plus longues peuvent être relevées si la charge de jour n’a pas été suffisante.
Les relevés de température en témoignent:
Des économies d’énergie… mais pas au détriment des alertes
Les espacements des relevés peuvent être certes bénéfiques à la station météo mais pas trop au système domotique qui attend ses relevés afin de prendre telle ou telle action en conséquence. Consciente de l’importance de ce rôle de gardien des conditions climatiques, Z-Weather est également capable de contacter la centrale domotique en cas d’alerte. Ces notifications de changements météorologiques ne concernent cependant que 2 relevés parmi les 6 qu’elle surveille. La station météo peut envoyer des alertes concernant:
- la vitesse du vent : la station météo se réveille pour communiquer le fait que le vent a dépassé les 6 m/s ce qui correspond à 20 km/h.
- la tombée de la nuit ou bien le lever du jour : la station météo se réveille pour communiquer le fait que la “luminosité” est de 37%. Cette valeur correspond à un éclairage urbain.
On pourra regretter que les alertes ne puissent pas être par palier sur ces 2 mesures. On pourra également regretter qu’aucune alerte ne puisse se faire sur la température ou la pression. Le fabricant à pris le parti peut être de laisser cela aux périphériques à piles classiques qui le font déjà. Il est vrai également que ces données évoluent moins rapidement dans le temps qu’un coup de vent!
Ces valeurs par défaut peuvent être modifiées par l’utilisateur. Cela se fait en modifiant les paramètres Z-Wave de la “Command Class Configuration”. Cette manip dépend du type de centrale que vous avez. La force du vent créant l’alerte peut aller de 1 à 30 m/s ( 3,6 km/h à 108 km/h) . Quant à la valeur déclencheur du début de la journée, elle peut aller de 0 à 100%.
Lors d’une alerte prédéfinie, toutes les mesures sont communiquées à la centrale et pas uniquement les relevés déclencheurs de la notification. On peut également demander la communication des valeurs à la demande en appuyant une fois (pression simple) sur le bouton qui nous a servi à inclure le périphérique dans le réseau Z-Wave.
Des relevés assez sensibles
Afin de pouvoir constater le fonctionnement de ce périphérique et le fonctionnement en fonctions des conditions météo, je me suis également aidé de la box eedomus et de différents périphériques autres. On peut ainsi comparer les relevés par rapport aux données provenant de:
- sites internet récupérés par les soins d’API (température, humidité, vent, lever/coucher du soleil, pression)
- la station météo Netatmo (température, humidité, pression)
- sondes Oregon Scientific (température, humidité)
La température
Ce qui ressort immédiatement: lorsque l’on comprend que le capteur de température est situé dans le boîtier noir c’est que ce positionnement est une source potentielle d’erreur. Il nous est tous arrivé de toucher un objet noir laissé en plein soleil… Il capte alégrement la chaleur. Les courbes de températures s’en ressentent immédiatement. au delà d’un certain ensoleillement, les température s’envolent. La comparaison avec les températures mesurées par d’autres capteurs au même endroit en sont témoin: on n’a jamais été taquiner les 45 degrés!
Le constructeur recommande de monter le capteur météo dans un “endroit ombragé”. A la vue de cette courbe on comprend pourquoi. Il est vrai que lors de mes tests, la station avait été mise dans un endroit pouvant être exposé au soleil direct. L’installation d’une station météo dans un endroit ombragé et donc perturbant potentiellement le vent peut paraître une contre nature mais c’est la condition pour obtenir des relevés de températures réalistes.
L’humidité
Les différences énormes de température ont une influence communicatives sur les relevés d’hygrométrie. La chaleur emmagasinée par le matériau noir métallique ou plastique ne semble pas être très copain avec la réalité des faits lorsque le soleil est de sortie.
Le positionnement dans une zone ombragée semble être de rigueur pour la mesure de l’hygrométrie également afin que les relevés soient corrects et que la courbe d’hygrométrie ne “bave” pas vers le bas.
La pression
Le Baromètre fournit des valeurs tout à fait en accord avec les valeurs indiquées par les autres moyens de mesures.
Lever/coucher du soleil
Bien que l’on atteigne très rapidement les 100% ou que l’on tombe promptement à 0%, les valeurs de détection de la nuit ou du jour sont très crédibles. Dans la courbe ci dessous on notera qu’elles coïncident à 5 minutes prêt à l’heure légale de coucher et de lever du soleil.
Vitesse du vent
Enfin concernant la vitesse du vent les tests ne permettront pas d’en savoir d’avantage faute de relevés contradictoires. La sonde de relevés appelée par API peut tout de même être apposée à celle de la Z-Weather. Les tendances des courbes se valent. L’installation à la maison était tout de même bien protégée du vent.
Conclusion
Le station météo Z-Weather est un dispositif à la pointe de la technologie en termes de gestion de l’énergie: Aucune batterie à changer, l’énergie est captée exclusivement à partir de l’environnement direct. Il s’agit ici de l’énergie solaire. La contrepartie de ce fonctionnement est que la nuit les relevés sont plus rares même s’ils existent tout de même.
On a pu le constater le positionnement de la station météo devra être fait avec un soin important. Il conviendra de ne pas installer Z-Weather en plein soleil tout en lui permettant de capter la lumière au maximum. Une équation qui peut être difficile de résoudre. D’autres matériaux ou encore d’autres couleurs moins sensibles à la chaleur auraient peut être été préférables. Si seule la mesure du vent vous importe, les précautions vis à vis du soleil sont alors secondaires.
Avec cette spécificité de production et de gestion de l’énergie, Z-Weather est le premier périphérique Z-Wave autonome en énergie. Popp le fabricant de la station météo prouve qu’avec ce précédent, la consommation élevée qui colle à l’image du Z-Wave n’est pas une fatalité. La collecte de l’énergie dans l’environnement n’est donc plus la chasse gardée des périphériques EnOcean par exemple. Avec cette station météo un grand pas a été franchi! Le client (toujours pressé) demandera surement à partir de maintenant que cette exception dans l’écosystème Z-Wave deviennent la règle de conception des futurs périphériques domotiques!
Vous l’aurez remarqué les relevés ont pu être remontés à la box eedomus. Il a fallu moins d’une journée de travail à distance à l’équipe eedomus pour comprendre comment le périphérique fonctionnait afin de le rendre compatible avec leur solution domotique. Un grand merci pour cette très grande réactivité! Lors d’une prochaine mise à jour cette prise en charge sera disponible pour tous. La station s’intègre comme n’importe quel périphérique Z-Wave. La box eedomus créé toute seule les 6 périphériques liés afin de capter les relevés des 6 fonctionnalités proposées par la Z-Weather.
Enfin je remercie la boutique en ligne allemande Z-Wave Europe qui m’a prêté le temps d’un test ce périphérique innovant dans le monde Z-Wave. La station Z-Weather est disponible au prix de 200€.