Les technologies utilisées dans les systèmes domotiques

Les technologies utilisées dans les systèmes domotiques

Structure d’un système domotique

Un système domotique est composé de divers appareils et automatismes reliés entre eux par un support de transmission de l’information. L’ensemble forme un système automatisé comprenant une partie commande et une partie opérative. La partie commande est le centre de décision. Elle peut être mécanique, électronique ou autres. La partie opérative effectue les actions physiques (déplacement, émission de lumière ou de chaleur…), mesure des grandeurs physiques (température, humidité, luminosité…) et rend compte à la partie commande. Elle est généralement composée d’actionneurs et de capteurs.

Les supports de la communication utilisés en domotique se divisent en trois grands domaines d’applications :
❖ la communication intra-habitat.
❖ la communication extra-habitat.
❖ les interfaces hommes machines.

Les technologies utilisées dans la communication intra-habitat

Plusieurs solutions simples, pratiques et modulables permettent d’établir la transmission d’information à l’intérieure d’une maison domotique. Ces liaisons peuvent se faire par voie filaire, par la voie sans fil ou encore par courant porteur.

La liaison filaire :
Les bus de terrain sont utilisés comme support pour établir une liaison filaire. Cette solution est la plus fiable, la plus performante et la plus appropriée pour un logement neuf. Un bus de terrain est généralement pré-câblé en respectant la norme NF C 15-100. Ce pré-câblage doit être souple et évolutif compte tenu de l’évolution de la technologie qui y est associée. La liaison filaire est très modulable et est recommandée en mode scénario.

Différents types de bus sont utilisés en domotique. On distingue :
❖ Les bus de commandes : Cette catégorie de bus évolue vers une séparation des circuits d’alimentation et de commande.

Les supports physiques utilisés dans cette structure traditionnelle sont le câble coaxial et le câble à paire torsadée qui est le plus en vogue actuellement. Les bus de commandes adoptent en général une structure en étoile centrée sur un coffret électrique. On rencontre deux grandes familles de protocoles de communication pour ce type de bus:
● les protocoles centralisés qui utilisent un automate ou un serveur pour régir l’ensemble de l’installation comme pour le cas du RS485, du Modbus et du Profibus. [21]
● les protocoles décentralisés où les capteurs et actionneurs dialoguent directement les uns avec les autres, sans point central comme le cas du KNX, du LonWorks et du BACnet.

Ces bus sont appelés bus techniques ouverts et constituent un standard qui regroupe des constructeurs dont les différents matériels peuvent s’interconnecter. Contrairement aux bus propriétaires qui ne sont compatibles qu’avec les matériels d’un constructeur donné. Comme pour le cas des bus Imocad de Legrand, Tebis de Hager ou encore Instabus de Siemens. Ces derniers utilisent tous le protocole EIB/Konnex qui est le protocole le plus répandu.

❖ Les bus VDI (Voix Données Images) ou bus à courant faible [28] : Ce type de bus est basé sur la norme Ethernet et est plus dédié aux échanges informatiques et téléphoniques. Les échanges de données sont concentrées sous multiformes dans un même type de câblage. Le câblage VDI est composé de câbles à paires torsadées de type UTP ou STP et de prises RJ45. Ce qui implique l’obligation de câblage en RJ45 de la plupart des pièces de toutes maisons neuves comme le stipule la norme NF C 15- 100. Cette omniprésence des prises RJ45 permet le partage de l’accès à internet et au réseau multimédia, la téléphonie sur IP, la surveillance ainsi que d’autres fonctionnalités pouvant être mises à disposition de l’habitat.

❖ Les bus multiplex : Le multiplexage consiste à raccorder à un même câble un grand nombre de calculateurs qui communiqueront à tour de rôle. Cette approche élimine le besoin de câbler des lignes dédiées pour chaque information à faire transiter. Pour ce type de bus l’information circule suivant une topologie en bus. Le protocole utilisé est le CSMA/BA (Carrier Sense Multiple Access / Bitwise Arbitration) ou accès par dominance de bit. Les bus multiplex utilisés en domotique sont les bus CAN et CANopen qui sont des bus de données série bidirectionnels half-duplex. Chaque nœud est connecté au bus par l’intermédiaire d’une paire torsadée. Ce type de bus n’a débarqué que très récemment dans le cadre de la domotique mais assure déjà une grande présence dans le futur.

La liaison sans fil

La liaison sans fil est la configuration qui offre le plus de liberté d’aménagement des équipements en distribuant les informations dans les zones de l’habitat qui sont hors de portée du câblage prédéfini. Sa mise en œuvre peut à la fois s’opérer dans un logement neuf permettant alors tout éventuel réagencement dans le futur, mais aussi dans un logement en rénovation évitant le surcoût de câblage nécessaire. Néanmoins cette liberté donne naissance à d’autres contraintes dont la nécessité d’utilisation de piles, la faible portée des équipements, la sensibilité aux perturbations électromagnétiques.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 – PRESENTATION DES TECHNOLOGIES UTILISEES EN DOMOTIQUE – CAS PARTICULIER DU BUS CAN
1.1. Les technologies utilisées dans les systèmes domotiques
1.1.1. Structure d’un système domotique
1.1.2. Les technologies utilisées dans la communication intra-habitat
1.1.3. Les technologies utilisées dans la communication extra-habitat
1.1.4. Les interfaces homme-machine
1.2. Généralités sur les bus de terrain
1.2.1. Définitions d’un bus et d’un réseau de terrain
1.2.2. Historique des bus de terrain
1.2.3. Evolution du câblage
1.2.4. Les atouts et inconvénients des bus de terrain
1.3. Eléments constitutifs d’un bus de terrain et principes de la transmission des données
1.3.1. Présentation du modèle OSI
1.3.2. La couche physique
1.3.3. La couche liaison
1.3.4. La couche application
1.4. Présentation du bus CAN
1.4.1. Historique
1.4.2. Les composants du bus CAN
1.4.3. Caractéristiques de la transmission sur le bus CAN
Conclusion
CHAPITRE 2 – PRESENTATION DES ELEMENTS CONSTITUTIFS DU BUS CAN ET LEUR MISE EN ŒUVRE
2.1. Architecture d’un système domotique utilisant le bus CAN
2.2. Les éléments constitutifs du bus CAN
2.2.1. Le circuit d’alimentation du bus CAN
2.2.2. La paire torsadée
2.2.3. Les prises CAN
2.3. Les éléments constitutifs d’un nœud CAN
2.3.1. Interface avec le bus CAN
2.3.2. Le pilote physique des lignes CAN MCP2551
2.3.3. Le microcontrôleur PIC18F2680
2.4. La programmation du PIC® sous MPLAB®
2.4.1. Présentation des outils de programmation
2.4.2. Structure du programme d’un PIC® en langage C
2.4.3. La zone pré processeur et ses directives
2.4.4. La zone de déclaration des variables et fonctions
2.4.5. La zone de traitement des interruptions
2.4.6. Le programme principal
2.5. Montage des composantes d’un nœud CAN
2.5.1. Les Ports Entrées/Sorties
2.6. Le module CAN
2.6.1. Mécanismes de fonctionnement du module CAN
2.6.2. Structure Générale d’un identificateur Domocan
2.6.3. Le principe des filtres et masques
2.6.4. Les registres du module ECAN
2.6.5. Les modes opératoires du module CAN
2.6.6. La configuration du débit
Conclusion
CHAPITRE 3 – APPLICATION DU SYSTEME DOMOTIQUE BASE SUR LE BUS CAN DANS LA GESTION DE L’ECLAIRAGE D’UNE MAISON
3.1. Description du système
3.2. La carte gradateur CAN à 16 sorties
3.2.1. Définition et principe d’un gradateur
3.2.2. Réalisation d’une carte gradateur CAN
3.2.3. La programmation du PIC®
3.2.4. Mise en circuit de la carte commande
3.2.5. Résolution des problèmes dus aux courants harmoniques
3.3. Extensions possibles pour le système d’éclairage
3.3.1. Les modules de commandes
3.3.2. Du PIC18 au PIC32
Conclusion
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE

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