Smart House créer une maison automatisée

Smart House

Dans le cadre du PFE (Projet de Fin d’Etude), chaque étudiant doit participer à la réalisation d’un projet. Nous avons fait un choix entre plusieurs thématiques. Nous avons entrepris le travail sur la SMART HOUSE avec Mr Nemmiche comme enseignant responsable. La maison est un lieu particulièrement important pour tout un chacun, il s’agit du lieu où l’on reste, où l’on revient .Y’a des gens (plus particulièrement les personnes âgées) qui passent beaucoup de leur temps à domicile, d’où l’influence considérable de l’habitat sur la qualité de vie. L’amélioration du sentiment de sécurité et de confort dans l’habitat apparaît donc comme une tâche d’une grande importance sociale. Ces dernières années, la technologie a été appliquée à la création de la Smart House (maison intelligente).Smart House est définie comme une résidence équipée de technologies de l’électronique, de l’automatique, de l’informatique et des télécommunications ambiante qui vise à assister l’habitant dans les situations diverses de la vie domestique. Elle est aussi une spécialité du bâtiment regroupant les techniques permettant de contrôler, d’automatiser et de programmer l’habitat, c’est une discipline récente issue de l’application à l’habitat de la programmation informatique. Les tâches associées à la domotique dans la maison concernent des appareils techniques alimentés électriquement : la programmation des appareils électriques (éclairage, chauffage, audiovisuel, électro-ménager…) Le contrôle (alarme, contrôle d’accès, température, éclairage, incendie…) Les maisons intelligentes ont la capacité d’augmenter le confort de la vie, la sécurité et la santé de l’habitant, l’économie d’énergie et la communication entre ces derniers. En effet, la domotique permet par exemple d’optimiser l’utilisation de l’éclairage, le contrôle à distance afin de réduire notre consommation en énergie. C’est pourquoi Mr Nemmiche nous a proposé de fabriquer un modèle réduit d’une maison dite « intelligente ». Cette maquette, à l’échelle d’un Play mobil, permettrait de présenter certaines fonctionnalités de la domotique à travers 3 scénarios : serrure codée, contrôle par Bluetooth et détection d’intrus. Ces scénarios seront automatisés via un microcontrôleur « 16F877A » exécutant des programmes informatiques. Nous nous sommes alors lancés dans ce vaste projet, soit la fabrication de la maison et la programmation de nos scénarios.

Smart House Présentation :

L’idée de créer une maison automatisée est née à la fin du 19ème siècle : c’est pour dire  que son histoire est longue ! En effet, dès 1803, ils ont imaginé une maison où il y aurait l’électricité dans toutes les pièces : il suffirait d’appuyer sur un interrupteur pour allumer la lumière. Mais, cette maison idéale est en constante évolution : aujourd’hui, c’est une maison non seulement automatisée que nous voulons mais aussi intelligente ! Cette maison est représentée depuis de nombreuses années dans la littérature ou encore dans des films de science-fiction .Depuis de nombreuses années les chercheurs et les ingénieurs veillent à ce que cette maison devienne réalité.

Smart house ou bien domotique, on en parle beaucoup, mais tout le monde donne-t-il la même définition à ce mot ? Quelles sont ses origines ? Ce terme a-t-il toujours signifié les mêmes choses ? Quelle a été l’évolution des possibilités offertes par les acteurs de ce secteur ?

Smart House (Maison Intelligente) ou bien Domotique : Le terme Smart House est de plus en plus utilisé. Il a deux définitions. Il peut s’agir simplement de la traduction anglophone de la domotique. D’autres lui donnent une portée supplémentaire, le logement devient intelligent, par contre le mot « domotique » est donc un mot récent de la langue française et il est en réalité la somme des mots « doums » qui signifie domicile en latin et du suffixe « tique » rattaché au mot technique.

Pour définir le plus clairement possible Smart House (La maison intelligente) ou Domotique est l’évolution logique d’une maison possédant de nombreuses connectivités. On dirait qu’il s’agit d’un concept performant mettant en action l’ensemble des techniques et technologies électroniques, informatiques et des télécommunications permettant d’automatiser et d’optimiser les tâches au sein d’une maison sans aucune intervention humaine, utilisées dans les bâtiments, plus ou moins « interopérables » et permettant de centraliser le contrôle des différents systèmes et sous-systèmes de la maison (chauffage, porte de garage, portail d’entrée, prises électriques, etc.). La Smart House(maison intelligente) vise à apporter des solutions techniques pour répondre aux besoins de confort (gestion d’énergie, optimisation de l’éclairage et du chauffage), de sécurité (alarme) et de communication (commandes à distance, signaux visuels ou sonores, etc.) que l’on peut retrouver dans les maisons, les hôtels, les lieux publics, etc.

Evidemment, le niveau « d’intelligence » de votre logement va dépendre du nombre de capteurs, d’actionneurs et de règles que vous allez installer. Il n’existe donc pas une Smart Home mais deµ multiples niveaux de Smart Home, de l’installation gérant les fonctionnalités essentielles (chauffage, intrusion, sécurité incendie) la révolution actuelle est poussée par la multitude de nouveaux produits qui permettent pour un coût bien plus abordable de bénéficier de fonctionnalités autrefois réservées à l’habitat très haut de gamme. [2] Il nous semble important de préciser que la domotique ne s’adresse pas uniquement aux maisons neuves. En effet, de nombreuses personnes ont dans l’esprit que ces techniques ne s’appliquent qu’aux maisons en construction. Les maisons en rénovation sont également concernées par la domotique et peuvent donc évoluer pour gagner en confort et en sécurité.

Les critères de la Smart House

La Smart House utilise plusieurs critères clés : la sécurité (alarmes, caméras et télésurveillance), le confort de vie (automatisation et programmation des tâches quotidiennes), les économies d’énergies (chauffage, lumière), la santé (télésanté, télémédecine) et la communication (avec un réseau, wifi Bluetooth etc…) .

La sécurité

Un des domaines d’application de la domotique est la sécurité des biens et des personnes par des systèmes d’alarme qui préviennent d’une part des risques techniques (pannes ou dysfonctionnements des appareils) et d’autre part des éventuelles intrusions dans la maison (cambriolage).En général on trouve :

Alarmes techniques
Les alarmes techniques sont basées sur des capteurs capables de détecter différents incidents tels que des dégagements toxiques, incendie, fuite d’eau, fuite de gaz, etc. Ces différents capteurs sont raccordés à une centrale d’alarme. Les sécurités anti-noyade des piscines font également partie de ces systèmes d’alarme ainsi que certains détecteurs de pannes sur les équipements domestiques (chaudière par exemple).

Alarmes anti-intrusion
Ce sont en général des capteurs sur les portes (détection d’ouverture) ou dans les pièces (détection de présence) qui sont reliés eux aussi à une centrale d’alarme. Ces capteurs peuvent être couplés avec un réseau de caméras numériques de surveillance. Lors d’une intrusion, un message d’alerte peut être envoyé par e-mail ou sur un téléphone portable.

La communication

La communication dans la Smart House (Maison Intelligente) est Le mariage de l’informatique, des télécom et l’électronique. Au royaume des normes domotique, il est difficile de se retrouver. On trouve des types différents de la communication dans la smart house :
– io-homecontrol est une technologie Radio sans fil et sécurisée, partagée par des spécialistes de l’habitat avec une communication bidirectionnelle ;
– Bluetooth, protocole radio permettant une communication transparente entre tous les équipements situés dans un périmètre de quelques mètres ;
– DSP (Digital Signal Processor) utilisé dans les amplificateurs de home cinéma pour gérer la diffusion du signal sonore vers les enceintes du système (domotique audio) ;
– xPL : protocole de gestion domotique ultime (libre, simple et documenté) pour faire communiquer l’ensemble des équipements de l’installation ;
– peer-to-peer (P2P), échange de données entre deux ordinateurs reliés à Internet. Etablit un lien direct entre les deux machines sans nécessiter de serveur central ;
– Ethernet, protocole de communication permettant le transport d’informations sur un réseau informatique ;
– ZigBee, protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à consommation réduite pour les réseaux à dimension personnelle.

Le confort

Bien sûr, le fait d’automatiser une maison a un véritable apport sur le confort qu’on y trouve. Plus besoin de se prendre une averse pour ouvrir le portail en rentrant à la maison, plus besoin de prendre froid en ouvrant les volets le matin, et fini les retours de weekend dans une maison toute froide. Aujourd’hui, une Smart House (Maison Intelligente) est capable de savoir quand vous rentrez à la maison (grâce à votre Smartphone par exemple), et donc d’ouvrir le portail avant même que vous n’arriviez. Les volets peuvent s’ouvrir et se fermer au rythme du soleil, et peuvent même aller jusqu’à s’adapter à la saison et la température pour laisser entrer la lumière et la chaleur du soleil l’hiver, ou au contraire conserver le frais l’été en fermant les volets des fenêtres exposées au soleil. De la même façon, votre maison sait quand vous êtes présents, et peut ainsi adapter elle-même votre chauffage pour que la maison soit toujours à la température idéale pour vous. Il est même possible de diffuser automatiquement votre Play List musicale préférée à votre réveil, ou quand vous rentrez à la maison. Tout ceci n’est pas de la science-fiction : c’est tout à fait réalisable aujourd’hui.

La santé

La Smart House trouve aujourd’hui de nouvelles applications dans le domaine de la santé. En installant des systèmes dans les maisons des personnes en situation de handicap, atteintes de maladies neuro-dégénératives telles que la maladie d’Alzheimer ou encore des personnes âgées, il est possible de les aider dans leur quotidien en automatisant le plus possible des tâches considérées comme complexes. [3] Cela permet également à la personne de rester à son domicile plus longtemps et d’être suivie à distance. Par exemple, grâce à la domotique, on peut détecter quand une personne ne boit pas assez d’eau ou quand elle oublie de se nourrir. Si le comportement est considéré comme « préoccupant », il est alors possible d’alerter la famille ou les secours selon les scénarios programmés dans l’interface de commande.

L’économie d’énergie

En gérant les volets selon la saison, ainsi que le chauffage, le système domotique vous permet d’économiser de l’énergie, et donc de l’argent, même si au départ on ne recherchait que le confort en plus. La consommation d’énergie peut être suivie très finement, qu’il s’agisse de votre consommation d’électricité, d’eau, ou même de gaz. Le simple fait d’activer l’alarme en partant va passer le chauffage en mode éco, et éteindre toutes les lampes et les appareils restés en veille, réduisant ainsi votre consommation d’énergie en votre absence. Et ceci sans aucune action de votre part. C’est cela la maison intelligente !

divers Composants Utilisés :

Nous avons choisi un sujet qui nous semblait intéressant « Smart House ». Ce thème est en rapport avec une technologie émergente on retrouve cette dernière dans les maisons (énergie, sécurité, confort, multimédia …) ces maisons sont donc dîtes intelligentes. Ce qui nous a attiré dans ce projet réside dans le fait que c’est une technologie récente mais qui se développe rapidement, le but du projet est donc de créer un outil permettant de contrôler l’équipement de la maison à distance. Pour réaliser cela nous devons utiliser un microcontrôleur, alors l’objectif final étant de faciliter la vie des usagers.

Matériels utilisés

Dans réaliser ce projet (qui est une Smart House) nous allons utiliser du matériel électronique
pour obtenir l’objectif final d’une maison intelligente, le matériel utilisé :
– Microcontrôleur Pic 16f877A
– Registre 74hc595
– Bascule JK- ULN2803
– Bluetooth Hc-05
– Moteur pas à pas
– Afficheur LCD
– Clavier de sécurité (clavier à code)
– Quartz
– Potentiomètre
– Condensateurs
– Résistances
– Emetteur récepteur (IR)
– Buzzer

Conclusion générale :

Toutes les fonctions et applications décrites dans ce mémoire apportent confort et bien être. Le fait que nos maisons soient en outre plus sûres, capables de communiquer et dotées d’un minimum d’autonomie. A travers le projet nous avons appris à nous connaître plus en profondeur. Nous avons pour la première fois réalisés quelque chose de concrets, un objet. Grâce à cette maquette, nous avons découvert le monde de la pratique. Jusqu’à maintenant nous n’avons étudié que la théorie, et il s’avère qu’il s’agit bien de deux mondes différents. Dans ce mémoire, nous avons présenté une nouvelle approche pour la réalisation d’un contrôleur intelligent de la Smart House. L’architecture fonctionnelle ainsi que les méthodes de représentation de la connaissance du domaine ont été présentés en détail, nous avons vu les progrès accomplis dans le domaine de la Smart House depuis sa création dans les années 80, jusqu’à aujourd’hui. Nous avons également décrit les évolutions de ces technologies dans notre quotidien. On peut dire que la Smart House est constitué d’un système révolutionnaire voué à évoluer encore plus dans le futur. Ce système permet de contrôler l’entièreté d’une maison depuis de simples Smartphone.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : La Smart House Présentation
I. Introduction
II. Historique
III. Smart house
III.1. Définition
III.2. Les critères de la Smart House
III.2.1. La sécurité
III.2.2. La communication
III.2.3. Le confort
III.2.4. La santé
III.2.5. L’économie d’énergie
IV. Les avantages et les inconvénients
IV.1. Les avantages
IV.2. Les inconvénients
V. Conclusion
Chapitre 2 : Les divers Composants Utilisés
I. Introduction
II. Schéma synoptique
III. Matériels utilisés
III.1. Microcontrôleur Pic En général
III.1.1. Définition de Microcontrôleur Pic
III.1.2. Description et structure interne
III.1.2.1 C.P.U. (Microprocesseur)
III.1.2.2 Mémoire programme
III.1.2.3 Mémoires de données
III.1.2.4 L’interface parallèle
III.1.2.5 L’interface série
III.1.2.6 Le CAN
III.1.2.7 Le Timer
III.1.2.8 Le chien de garde
III.3.1. Mode de fonctionnement
III.3.1.1 Le fonctionnement en interruptions
III.3.1.2 Initialisation
III.3.1.3 Instructions et modes d’adressages
III.2. Registre à décalage
III.2.1. Définition
III.2.2. Structure d’un registre à décalage
III.2.3. Applications des registres à décalage
III.2.3.1 Conversion série parallèle d’une information
III.2.3.2 Conversion parallèle série d’une information
III.2.3.3 Ligne à retard
III.2.3.4 Calcul arithmétique
III.2.3.5 Fonctionnement des 74HC595
III.3. Le circuit ULN2803
III.3.1 Définition
III.3.2 Information technique
III.3.3 Brochage de circuit ULN 280
III.3.4 Caractéristiques électriques
III.3.5 Principe de fonctionnement
III.3.6 Les avantages et inconvénients se ULN2803
III.4. Module Bluetooth
III.4.1 Définition générale
III.4.2 Fonctionnement de Bluetooth
III.4.3 Les versions du Bluetooth
III.4.4 Les modules Bluetooth
III.5. Moteur pas à pas
III.5.1 Définition
III.5.2 Les différents types de moteur pas à pas
III.5.3 Unipolaires et Bipolaires
III.5.4 Comparaison entre ces types
III.5.5 Principe des moteurs pas à pas
III.5.6 Les avantages et les inconvénients
III.6. Servomoteur
III.6.1 Définition
III.6.2 Composition d’un servomoteur
III.6.3 Fonctionnement
III.6.4 Avantages et inconvénients du servomoteur
III.7. Afficheur LCD
III.7.1 Définition d’afficheur LCD
III.7.2 Principe des afficheur LCD
III.8. Clavier de sécurité
III.8.1 Définition de clavier de sécurité
III.8.2 Comment fonctionne un clavier de sécurité?
III.9. Le quartz
III.9.1 Définition de quartz
III.9.2 Usages de quartz
III.9.3 Applications
III.9.4 Fonctionnement du quartz
IV. Conclusion :
Chapitre 3 : Réalisation pratique
I. Introduction
II. Fonctionnement globale du circuit
III. Fonctionnement de chaque étage
III.1. Serrure codée
III.2. Positionnement de la camera
III.3. Détecteur de présence
III.4. Éclairage et Télévision (commande Bluetooth)
III.5. Garage (moteur pas à pas)III.6. Application
IV. Simulation du Circuit
V. Réalisation pratique
V.1. Montage sur plaque d’essai
V.2. Les problèmes de la réalisation pratique
VI. Circuit Imprimé Final
VII. Conclusion
Conclusion générale

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