Mesureur de consommation
Outil de mesure pour rendre visible la consommation d'une carte FPGA. Priorité à la précision, à la stabilité et à la remontée des données.
En deuxième année de BUT GEII, j'ai réalisé un stage à l'université de Malaga (sud de l'Espagne). Le quotidien se faisait en anglais et en espagnol, au sein d'une équipe locale d'une dizaine de collègues plus expérimentés.
Mon projet portait sur la conception d'un mesureur de consommation destiné, à terme, au supercalculateur de Malaga.
Ce stage m'a permis de consolider une méthode de travail rigoureuse (tests, validation, documentation) tout en évoluant dans un contexte international. Le projet a abouti à un prototype exploitable et prêt à être intégré en environnement de calcul haute performance.
- • Architecture: chaîne acquisition, traitement et communication définie
- • Logiciel: mesure, affichage OLED et publication MQTT
- • Vérification: tests de précision et de stabilité
- • Précision: écart inférieur à 2 % vs multimètre
- • Stabilité: fonctionnement continu sans redémarrage
- • Communication: flux MQTT stable sur 30 minutes
Compétences mobilisées
Chaque projet est structuré autour de ces axes, pour expliquer clairement la contribution et la validation.
Le besoin de mesure a été traduit en architecture fiable et exploitable à distance.
Le système a été découpé en blocs pour séparer acquisition, traitement et communication.
- • Acquisition : capteur INA219 pour tension, courant et puissance de la carte FPGA
- • Traitement : ESP32 pour lecture I2C et formatage des données
- • Communication : envoi via Wi-Fi et MQTT vers broker et réception Python
- • Affichage local : écran OLED pour tension, courant et puissance
Architecture FPGA vers ESP32 vers PC pour une mesure fiable et déclenchement matériel.
La stabilité électrique était essentielle pour des mesures cohérentes.
- • Alimentation : 5 V de la Zedboard pour INA219 et ESP32
- • Régulation : conversion interne en 3,3 V pour l'électronique sensible
Alimentation stable, sécurisée et adaptée aux contraintes de mesure.
Les composants ont été retenus pour la précision et l'intégration.
- • Capteur : INA219 pour précision et faible chute de tension
- • Microcontrôleur : ESP32 DevKitC pour Wi-Fi et MQTT
- • Afficheur : OLED SSD1306 pour faible conso et I2C
- • Connectique : JST amovibles pour intégration simple
- • Budget : coût total inférieur à 30 €
Le logiciel devait automatiser la mesure et rester robuste.
- • Initialisation : configuration I2C et Wi-Fi, attente du signal FPGA
- • Mesure : lecture périodique, calcul puissance, affichage OLED
- • Publication : envoi horodaté via MQTT sur un topic dédié
- • Robustesse : reconnexion Wi-Fi auto et recalibrage capteur
La logique logicielle assure une acquisition autonome et fiable.
Les essais ont confirmé que le système respecte le cahier des charges.
Des tests ont validé performances et stabilité.
- • Précision : écart inférieur à 2 % par rapport à un multimètre de laboratoire
- • Réactivité : acquisition toutes les 100 ms conforme au temps réel
- • Communication : aucune perte MQTT sur 30 minutes de test
- • Stabilité : fonctionnement continu sans redémarrage intempestif
Chaque exigence du CDC a été vérifiée par mesure ou observation.
- • Précision : erreur maximale inférieure au seuil fixé
- • Ergonomie : déclenchement par bouton FPGA et arrêt automatique
- • Sécurité : surveillance de la tension et arrêt sous seuil critique
- • Délais : projet livré dans les temps avec un coût maîtrisé
Toutes les exigences fonctionnelles et techniques sont respectées.
La maintenance et l'évolutivité ont été prises en compte dès le début.
La modularité facilite les réparations et les évolutions futures.
- • Modules : INA219, OLED et ESP32 connectés de manière amovible
- • Shield : carte de mesure séparée et enfichable sur la Zedboard
- • Rangement : composants identifiés et stockés dans un boîtier dédié
Des ajustements ont été nécessaires après les premiers essais.
- • Calibration : ajustement du gain et du shunt INA219
- • Thermique : limitation de l'échauffement par pauses de mesure
- • Réseau : optimisation du QoS MQTT pour une transmission fiable
- • Tests : script Python exécuté après chaque modification
Les corrections ont renforcé la stabilité et la précision globale.
La phase d'implantation a transformé la conception en prototype fonctionnel.
Le prototype a été réalisé à partir des schémas validés.
- • Soudure : assemblage INA219 et OLED sur carte perforée
- • Câblage : alimentation, masse et UART FPGA vers ESP32
- • Contrôle : vérification visuelle des soudures et connexions
Le système a été testé en conditions réelles d'utilisation.
- • Démarrage : bouton Zedboard et LED d'état fonctionnelle
- • Mesures : validation des valeurs sous différentes charges
- • Données : génération et récupération des CSV sur PC
- • Sécurité : arrêt automatique si tension trop faible
La mise en service valide l'ensemble de la chaîne de mesure.