Soutenance mémoire
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Exemples de sécurisation avec la domotique
La domotique permet de :
Contrôler l’accès avec un portier audio/vidéo et un interphone : on pourra alors vérifier l’identité des personnes qui sonnent à la porte et surveiller les abords immédiats des maisons ou des immeubles sur un écran ou un téléviseur. De même, on pourra surveiller les enfants ou se communiquer dans les immeubles.
Se protéger contre les intrusions : simuler une présence pendant notre absence en allumant un éclairage automatique pendant la nuit ou à l’aide d’un détecteur de présence.
Se protéger contre l’incendie, service de télésurveillance : être informé d’un risque ou d’un début d’incendie chez nous ou chez un voisin, localement par un dispositif sonore ou lumineux ou à distance par le téléphone. Prévenir un voisin ou le gardien de l’immeuble pendant notre absence.
Se servir de téléassistance (téléphone) : Mettre en alerte des secours en cas d’incidents, de sinistres, de chutes, de malaises.
Confort et simplicité
La notion de confort a de nombreuses interprétations et est difficile à standardiser. Chacun a sa définition du confort. Une maison intelligente doit offrir le moins d’inconfort possible à ses occupants. La domotique permet alors d’améliorer le confort et de simplifier la vie quotidienne. La mise en place d’un système domotique rend possible de nombreux scénarios tels que :
Confort thermique : Régler et programmer la température des pièces à différents moments de la journée. Eliminer les odeurs ou l’humidité et améliorer la qualité de l’air. Tout cela est possible avec un thermostat programmable par exemple, un gestionnaire d’énergie ou un système de chauffage ou de climatisation, une ventilation mécanique contrôlée.
Confort lumineux : Commander l’ouverture et la fermeture de volets ou de stores équipés de moteurs électriques. Programmer et régler l’éclairage.
Confort sonore et visuel : Distribuer le son (Radio, Hi-fi, Interphonie) et des images (TV, vidéo, …) dans les différentes pièces. Commander à distance les appareils de notre ensemble audio et vidéo. On pourra utiliser un système de distribution de son fonctionnant par liaison câblée, radio ou infrarouge et un système de transmission des images dans l’ensemble des pièces.
L’installation électrique de l’habitation s’adapte donc aux besoins et aux envies du propriétaire. Par exemple, la gestion de l’éclairage, celle des volets et du chauffage vont pouvoir être automatisées et programmées.
La domotique permet également d’obtenir une meilleure qualité d’éclairage et de confort thermique. Elle facilite la centralisation des commandes, et le pilotage à distance des équipements. Elle rend possible la modularité des espaces et l’évolutivité des équipements. C’est donc le bâtiment qui s’adapte aux occupants.
Économie et performances énergétiques
Suivre sa consommation d’énergie afin de contrôler ses dépenses, optimiser ses consommations tout en gardant un certain confort (en gérant la température de son intérieur par zone et selon son occupation) sont autant d’atouts qui vont permettre une meilleure gestion des dépenses énergétiques.
Par exemple, on peut :
Contrôler notre consommation, éviter les consommations inutiles, éviter les fuites éventuelles :
On pourra utiliser des compteurs individuels d’eau chaude et d’eau froide, en particulier dans l’habitat collectif.
Un système domotique permettant le relevé des compteurs et le suivi en temps réel de notre consommation.
L’utilisation d’appareils ménagers à basse consommation ou de robinets automatiques.
Des détecteurs de fuites reliés à un système domotique.
Communication et multimédia
Lire les films sur le support de notre choix, mettre en place un système multi room et pouvoir diffuser le son et l’image dans notre logement sont des exemples de scénarios qu’offre la domotique. Les équipements vidéo, home-cinéma, réseau téléphonique et internet sont intégrés dans toutes les pièces de l’habitation.
Il est possible de gérer et diffuser ses bibliothèques de musiques et de vidéos dans différentes pièces, de sauvegarder ses données informatiques, d’avoir accès à distance à ses ordinateurs, de facilité la mobilité et le télétravail. Ces systèmes sont en général indépendants et peuvent être pilotés par les fonctions domotiques.
Fonctionnement du système domotique [14]
L’établissement du système domotique nécessite deux chaines : une chaine d’information et une chaine d’énergie.
Chaine d’information
Pour fonctionner, un système automatique doit pouvoir acquérir des consignes (réglages) en provenance de l’utilisateur, mais aussi du système lui-même ou de son environnement et les traiter pour transmettre des ordres à la chaîne d’énergie.
Chaine d’énergie
Un système automatique doit être alimenté en énergie pour réaliser sa fonction d’usage. Les ordres venant de la chaîne d’information conduisent à distribuer l’énergie, à la convertir et enfin à la transmettre.
Technologies utilisées pour la domotique
Généralement, une installation domotique peut être conçue sur trois principaux types de technologie. Ces technologies peuvent être cohabitées ou superposées suivant l’évolution de l’installation dans le temps. Parmi lesquelles, on peut citer la technologie bus filaire, le CPL (Courant Porteur de Ligne) et la radiofréquence. [3]
Technologie bus filaire
La technologie bus filaire, est souvent utilisée dans la construction ou la rénovation de bâtiments en raison de l’installation d’un bus filaire.
Cette technologie veille à ce que tous les composants communiquent entre eux avec le même langage afin qu’ils puissent échanger des informations, les analyser et les traiter.
L’information circule dans les deux sens : une unité d’entrée envoie des informations aux récepteurs de sortie chargés de faire effectuer une tâche précise à des équipements de l’installation électrique (éclairage, ouvrants, chauffage, alarmes…). Ces derniers envoient ensuite des informations concernant leur état vers la ou les unités d’entrées.
L’installation de ce dispositif est composée de deux réseaux :
un réseau bus filaire reliant les capteurs (détecteurs, interrupteurs, sondes) aux actionneurs (éclairage, ouvrants, chauffage, produits de puissance).
un réseau d’alimentation reliant les actionneurs au courant fort.
Ce type d’installation présente pour les utilisateurs plusieurs avantages :
une réduction massive du câblage : un seul câble en général pour tous les équipements au lieu d’un par équipement,
une meilleure fiabilité de la transmission des informations et de l’installation.
une supervision en local ou à distance.
une évolutivité de l’installation à tout moment.
On peut citer quelques exemples de réseaux bus filaires :
KNX, standard ouvert international, suivi par un ensemble de constructeurs comme Hager, Schneider, ABB, Theben, Siemens….
MyHome de Legrand.
Prenons le KNX [1]:
Une installation domotique KNX est composée de capteurs et d’actionneurs reliés à un bus de donnée leur permettant de communiquer entre eux. Les capteurs permettent de commander l’installation, ce sont les donneurs d’ordre, comme par exemple, les interrupteurs, les détecteurs ou les mesures. Ces capteurs sont uniquement reliés au bus KNX, et peuvent être alimentés via le bus. Les actionneurs sont les éléments qui reçoivent les ordres et sont commandés par l’installation domotique, c’est par exemple, l’éclairage, le système de chauffage ou les volets. Les actionneurs sont connectés d’une part au bus KNX afin de recevoir les ordres de commande et d’autre part à une alimentation 230V AC pour alimenter le circuit de puissance.
Composants intégrés
Un microcontrôleur intègre sur un unique circuit intégré :
un processeur (CPU), avec une largeur du chemin de données allant de 4 bits pour les modèles les plus basiques à 32 ou 64 bits pour les modèles les plus évolués .
de la mémoire vive (RAM) pour stocker les données et variables .
de la mémoire morte (ROM) pour stocker le programme. Différentes technologies peuvent être employées : EPROM, EEPROM, mémoire flash (la plus récente) .
souvent un oscillateur pour le cadencement. Il peut être réalisé avec un quartz, un circuit RC ou encore une PLL .
des périphériques, capables d’effectuer des tâches spécifiques. On peut mentionner entre autres.
les convertisseurs analogiques-numériques (CAN) (donnent un nombre binaire à partir d’une tension électrique).
les convertisseurs numériques-analogiques (CNA) (effectuent l’opération inverse).
les générateurs de signaux à modulation de largeur d’impulsion (MLI, ou en anglais, PWM pour Pulse Width Modulation).
les timers/compteurs (compteurs d’impulsions d’horloge interne ou d’événements externes).
les chiens de garde (watchdog).
les comparateurs (comparent deux tensions électriques),
les contrôleurs de bus decommunication (UART, I²C, SSP, CAN, FlexRay, USB. Ethernet, etc.)
Le fonctionnement des périphériques peut être paramétré et commandé par le programme et/ou les entrées-sorties. Les périphériques peuvent générer une interruption qui contraint le processeur à quitter le programme en cours pour effectuer une routine de traitement de l’interruption, lorsque l’événement qui la déclenche survient.
Les microcontrôleurs peuvent généralement se placer dans un état de sommeil, dans lequel ils présentent une très faible consommation électrique. Un signal envoyé par l’un de leurs périphériques (timer, broche d’entrée-sortie, watchdog, etc.) permet de les faire sortir de cet état de sommeil.
Certains microcontrôleurs ont un nombre très restreint de broches, si bien qu’une broche donnée peut correspondre à plusieurs périphériques internes. La fonction choisie doit alors être sélectionnée par logiciel.
Le choix des périphériques à intégrer dans un microcontrôleur est délicat. Les fabricants doivent réaliser un compromis entre des besoins contradictoires : utiliser des fréquences élevées, réduire la taille du circuit, apporter des fonctionnalités nombreuses, élaborer une architecture flexible, assurer des coûts modérés, etc.
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Table des matières
CHAPITRE I – LA DOMOTIQUE
I.1 CONCEPT DE LA DOMOTIQUE
I.1.1 Définition
I.1.2 Motivations des usagers
I.2 USAGES DE LA DOMOTIQUE [14]
I.2.1 Sécurité
I.2.2 Confort et simplicité
I.2.3 Économie et performances énergétiques
I.2.4 Communication et multimédia
I.3 FONCTIONNEMENT DU SYSTEME DOMOTIQUE [14]
I.3.1 Chaine d’information
I.3.2 Chaine d’énergie
I.4 PRINCIPE
I.4.1 Technologies utilisées pour la domotique
I.4.2 Microcontrôleur
CHAPITRE II – L’ARDUINO
II.1 DEFINITION
II.2 DESCRIPTION DU MATERIEL
II.2.1 Les différents types de carte Arduino
II.2.2 Modèle UNO
II.2.3 Microcontrôleur ATMEL ATMega328
II.3 DESCRIPTION DU LOGICIEL
II.3.1 Structure du programme
II.3.2 Langage arduino
II.4 MANIPULATION DE L’ARDUINO
CHAPITRE III – LA DOMOTIQUE AVEC ARDUINO
III.1 PRESENTATION DE LA MAQUETTE
III.1.1 Maquette
III.1.2 Travaux à faire
III.2 LISTE DES COMPOSANTS
III.2.1 Servomoteur électrique
III.2.2 Afficheur LCD
III.2.3 Thermistance
III.2.4 Capteur de présence
III.2.5 Un capteur de toucher
III.3 ETAPES DE MANIPULATION DE LA CARTE
III.3.1 Eclairage automatique
III.3.2 Ouverture de la porte
III.3.3 Ventilateur
III.3.4 Alarme
III.3.5 Télécommande infrarouge
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE
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