Emetteur et Récepteur Radio fréquence

Cette paire de modules radio fait passer une information d’un point à un autre sans fil et sans réseau : un émetteur et un récepteur qui travaillent ensemble sur la bande libre des 433 MHz. C’est la façon la plus directe d’envoyer un ordre à distance — allumer un relais, afficher une mesure relevée à l’autre bout de la maison, déclencher une alarme.

Les deux modules se branchent sur trois ou quatre fils et parlent directement le langage des cartes Arduino : rien à configurer, rien à appairer, aucune adresse à programmer. Ce qu’on écrit sur l’entrée de l’émetteur ressort sur la sortie du récepteur. La liaison est à sens unique : l’émetteur parle, le récepteur écoute — pour dialoguer dans les deux sens, il faut deux paires ou un autre module.

Ce que contient la paire

• Un module émetteur — petit circuit à résonateur SAW (famille FS1000A / XY-FST), trois broches seulement : DATA, VCC et GND.
• Un module récepteur — récepteur superhétérodyne (famille XY-MK-5V), quatre broches : GND, deux broches DATA reliées entre elles à l’intérieur, et VCC.

Les deux cartes portent une pastille ANT libre : c’est là que se soude l’antenne, et c’est elle qui décide de la portée réelle du montage.

Caractéristiques techniques

Brochage des deux modules

Attention à la sérigraphie. Sur les cartes les moins chères, le marquage est parfois gravé à l’envers : on lit ATAD au lieu de DATA. Avant de brancher, contrôlez au multimètre : la broche qui sonne avec le plan de masse de la carte est le GND, les autres se déduisent de là.

L’antenne décide de la portée

Les deux modules sont livrés sans antenne, et c’est le point que tout le monde néglige. La longueur d’onde à 433 MHz est de 69,3 cm, donc un brin de 17,3 cm de fil rigide soudé sur la pastille ANT forme un quart d’onde : c’est la meilleure antenne possible pour ce prix.

• Un fil de cuivre rigide, droit, soudé bien vertical.
• Le garder éloigné de toute masse métallique sur les derniers centimètres.
• Éviter de le faire courir le long d’un faisceau d’alimentation.
• Une antenne hélicoïdale (le petit ressort) gagne de la place mais coûte 6 à 10 dB : environ trois fois moins de portée.

Alimentation et découplage : deux minutes qui changent tout

Un module radio tire son courant par à-coups, et ces appels de courant se retrouvent dans l’alimentation de la carte. Le remède est simple et se pose une fois pour toutes : un condensateur électrolytique de 10 µF et un condensateur céramique de 100 nF en parallèle, entre VCC et GND, au plus près de chaque module, pattes courtes.

Reliez aussi les masses des deux modules en étoile, à un seul point de la carte, plutôt qu’en chaîne. Sans ces précautions, le montage fonctionne à quelques dizaines de centimètres et rien ne dépasse le mur — alors que le composant n’est pas en cause.

Mini-projet : relier deux cartes Arduino par radio

Une carte émet, l’autre reçoit et affiche le message reçu sur le moniteur série. Le même programme sert des deux côtés : une seule ligne à changer avant de le téléverser sur la seconde carte.

Ce qu’il faut

Le câblage

Côté émetteur, le module n’a que trois fils :

Côté récepteur, quatre broches, dont deux DATA identiques :

Le programme

La bibliothèque RadioHead se trouve dans le gestionnaire de bibliothèques de l’IDE Arduino (menu Croquis → Inclure une bibliothèque → Gérer les bibliothèques, chercher RadioHead).

/*
 * Liaison radio 433 MHz - module emetteur et module recepteur
 * Carte : Arduino Uno R3
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

#include "RH_ASK.h"
#include "SPI.h"

// true  : cette carte EMET   - module emetteur, 3 broches
// false : cette carte RECOIT - module recepteur, 4 broches
const bool EMETTEUR = true;

const byte PIN_TX = 12;   // broche DATA du module emetteur
const byte PIN_RX = 11;   // broche DATA du module recepteur

// 2000 bits par seconde : un reglage sur et compatible avec ces modules
RH_ASK radio(2000, PIN_RX, PIN_TX);

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  if (!radio.init()) {
    Serial.println("Module radio non detecte - verifiez le cablage");
  } else if (EMETTEUR) {
    Serial.println("Carte emettrice prete");
  } else {
    Serial.println("Carte receptrice prete");
  }
}

void loop() {
  if (EMETTEUR) {
    const char *message = "Bonjour depuis marocproduits";
    radio.send((uint8_t *)message, strlen(message));
    radio.waitPacketSent();
    Serial.print("Message envoye : ");
    Serial.println(message);
    delay(2000);
  } else {
    uint8_t tampon[RH_ASK_MAX_MESSAGE_LEN + 1];
    uint8_t longueur = RH_ASK_MAX_MESSAGE_LEN;

    if (radio.recv(tampon, &longueur)) {
      tampon[longueur] = 0;            // termine la chaine de caracteres
      Serial.print("Message recu : ");
      Serial.println((char *)tampon);
    }
  }
}

Pour la seconde carte, remplacez const bool EMETTEUR = true; par false, rebranchez le module récepteur et téléversez à nouveau.

Comment ça marche

• radio.init() met en route le module. Elle renvoie faux si rien ne répond : c’est le premier réflexe à contrôler quand rien n’arrive.
• radio.send() puis radio.waitPacketSent() envoient le message et attendent la fin de la transmission. Sans cette attente, deux envois rapprochés se chevauchent et le récepteur n’en décode aucun.
• radio.recv() renvoie vrai quand un message complet et cohérent est arrivé. Les paquets bruités sont rejetés par la bibliothèque, ce qui évite d’afficher des caractères au hasard.
• Le débit radio (2000 bits par seconde) et le débit du moniteur série (9600) sont deux réglages indépendants : le premier va dans l’air, le second dans le câble USB.

Pour aller plus loin

• Un échange dans les deux sens — cette paire est à sens unique. Pour un vrai dialogue entre deux cartes, avec accusé de réception et adresses, regardez le NRF24L01 PA LNA, qui porte bien plus loin et gère lui-même les retransmissions.
• Remplacer le fil USB par une liaison série sans fil — le module Bluetooth HC05 fait la même chose que ce montage, mais avec un appairage et un débit bien supérieurs, entre une carte et un téléphone.
• Ajouter un code au message — en remplaçant le texte par une valeur numérique, vous pouvez décider sur le récepteur de n’obéir qu’à l’ordre attendu, ce qui limite les déclenchements venus du voisinage.

Variante : commander un appareil du secteur

C’est l’usage le plus courant de cette paire : une carte envoie un ordre, l’autre commande une lampe ou un appareil. Le module radio ne peut pas alimenter une charge directement — il faut interposer un Module 1 relais 5v sur la carte réceptrice.

Dans le programme ci-dessus, remplacez l’affichage du message par la commande de la broche du relais : digitalWrite(PIN_RELAIS, LOW) pour coller le relais, HIGH pour le relâcher. Le module radio ne fait que transporter l’ordre ; le relais fait le reste.

Le 230 V ne se manipule pas à moitié. Coupez le disjoncteur avant toute intervention, ne travaillez jamais sur le circuit de puissance sous tension, et enfermez le relais et ses bornes dans un boîtier isolant. Si vous n’avez jamais câblé du secteur, faites-vous accompagner ou restez en basse tension : tout ce qui suit fonctionne à l’identique avec une LED.

Questions fréquentes

Quelle portée puis-je vraiment espérer ?

Comptez quelques mètres en intérieur avec un émetteur en 5 V et un simple fil d’antenne, et jusqu’à une centaine de mètres en visée directe, à l’extérieur, avec un émetteur en 12 V et une vraie antenne quart d’onde des deux côtés. La portée dépend de trois choses, dans cet ordre : l’antenne, la tension d’alimentation puis l’environnement. Un mur porteur en béton armé, un mur de terre ou une chaudière suffisent à réduire la distance utile à ce qui traverse.

Puis-je l’utiliser avec un ESP32 ou un ESP8266 ?

Pour l’émetteur, oui sans problème : il fonctionne dès 3,5 V, donc en 3,3 V. Pour le récepteur, c’est plus délicat : il demande 5 V et sa sortie DATA est alors du 5 V, que les microcontrôleurs à 3,3 V n’acceptent pas directement. Il faut un pont diviseur sur la sortie DATA — deux résistances, l’une de 330 Ω et l’autre de 470 Ω donnent 2,9 V — ou rester sur une carte Arduino en 5 V pour écouter.

Deux paires peuvent-elles fonctionner en même temps ?

Oui, elles se recevront mutuellement : ces modules n’ont ni adressage ni canal. Chaque récepteur décode les paquets de tous les émetteurs à portée. Pour séparer deux montages, placez un identifiant en tête du message et ignorez au récepteur tout ce qui ne commence pas par cet identifiant.

Mon montage marche de près mais aucun message à distance, pourquoi ?

L’ordre de contrôle : l’antenne (17,3 cm sur les deux modules, bien verticale), le découplage (10 µF et 100 nF au plus près de chaque module), l’alimentation du récepteur (un vrai 5 V stable, pas une pile fatiguée), et la masse commune entre les deux modules. Ces quatre points règlent la quasi-totalité des cas.

À combiner avec

Si vous n’avez rien à programmer, une Télécommande radio sans fil avec récepteur joue le même rôle en 433 MHz, mais avec la télécommande et le boîtier prêts à l’emploi : le récepteur s’installe et la télécommande fonctionne immédiatement. Et si vous partez de zéro côté cartes, le KIT Starter fournit déjà la carte Uno R3, la plaque d’essai, les fils et les condensateurs nécessaires à ce montage.