Projet IMA3 P2, 2016/2017, TD1

Projet IMA3-SC 2016/2017 : Maison connectée

Cahier des charges

Description du système

• L'écologie étant un point clé des futures années, il nous a semblé intéressant d'associer ce thème aux systèmes communicants. Le but est donc de mener à bien le projet d'une maison intelligente et communicante.

• La maison aura donc diverses fonctions gérées par l'utilisateur à distance, tel que l'éclairage, le chauffage, l'état de ses portes, l'état du garage...

• Tout étant géré à la fois via une interface web et une application Android.

• L'application laissera la possibilité de programmer ses routines afin que la maison devienne par définition autonome.

• Les mouvements dans la maison peuvent être détectés et l'application informe l'utilisateur en cas de mouvements imprévus (alerte voleur !)

Liste des fonctions à réaliser

• Mesure de la température (en °C) et de la luminosité (en lux).

• Détection de mouvement pour l'éclairage et les intrusions.

• Communication des informations sur une page web et une application Android.

• Automatisation de la commande de chauffage et d'éclairage.

• Automatisation des entrées et sorties de la maison (porte de garage..)

• Prévision de la consommation

Le matériel

Pour mener à bien ce projet il nous faudra :

• Raspberry PI3

• Carte SD 8GB

• Arduino Nano

• Servo-moteur

• Capteur de luminosité, capteur de température (pour Arduino)

• 5 leds

• module peltier et un radiateur

• Transformateur 230V/12V

• Relais 3.3V

• Capteur PIR (Passive Infra-Rouge)

• Maquette imprimée en 3D au fabricarium (la modélisation étant réalisée par nos soins.)

Séance 1

Durant cette séance, nous avons consacré notre temps principalement aux tests des différents modules qui s'appareillent avec la carte arduino. Cette étape est très crucial pour avoir un aperçu des caractéristiques de chacun des composants.

Partie électronique

• Pour une prise en main rapide et facile, nous avons tout d'abord utilisé des fonctions basiques en alternant sur les états des pins de l'arduino afin d'allumer et d'éteindre des LEDs qui feront office de lumière dans la maison. Les LEDs seront connectées en série avec une résidence pour ne pas dépasser la tension de seuil. (Tension sortie arduino > tension seuil LED)

• En deuxième test, on a utilisé la photorésistance. Une photorésistance est un composant dont la résistivité dépend de la luminosité ambiante. Pour faire simple, c'est une résistance dont la valeur change en fonction de la lumière qu'elle reçoit. On peut donc utiliser une photorésistance pour mesurer la luminosité ambiante. Voici quelques ordres de grandeurs de l'éclairement lumineux en fonction des endroits :

  Nuit de pleine lune : 0,5 lux

  Rue de nuit bien éclairée :20 à 70 lux

  Local de vie : 100 à 200 lux

  Appartement bien éclairé : 200 à 400 lux

  Local de travail : 200 à 3 000 lux

  Stade de nuit : 150 à 1 500 lux

  Extérieur par ciel couvert : 500 à 25 000 lux

  Extérieur en plein soleil : 50 000 à 100 000 lux

Le but de la démonstration était de tout simplement mesurer la luminosité ambiante d'une pièce et d'envoyer la valeur mesurée vers l'ordinateur via le câble USB et de visualisé la valeur sur le moniteur série. Le schéma de montage est le suivant :

La résistance de 10kOhm en série avec la photorésistance forme un pont de résistance (diviseur de tension). Après compilation et test, voici le résultat obtenu :

N.B. : La valeur mesurée n'a pas d'unité ! C'est une valeur purement indicative. Si on veut mesurer une mesure en lux, il aurait fallu calibrer la photorésistance et intégrer les données de calibration dans le code. Savoir calibrer un capteur n'est pas le but de cette demonstration.

• Nous avons également fait les tests de température sur le capteur de thermique 36GZ qui a les caractéristiques suivantes :

  - Tension d'entrée: 2,7 à 5,5 Vcc

  - 10 mV/°C

  - Précision: ±2°C 

  - Linéarité: 0,5°C

  - Plage d'utilisation: -40°C à +125°C 

Le but de ce montage sera de tout simplement mesurer la température ambiante de l'atelier et d'envoyer la température en degré Celsius vers l'ordinateur via le câble USB.

• On utilisera un module Peltier pour jouer le rôle du chauffage. L’effet Peltier est le déplacement de chaleurs en présence d’un courant électrique. L’effet se crée entre deux matériaux conducteurs de différentes natures liés par des jonctions. L’une des jonctions se refroidit pendant que l’autre se chauffe.

Le module Peltier transforme le courant électrique une différence de température. Changer la polarité du Peltier permet de refroidir ou chauffer le bloc métallique sur lequel il sera en contact avec de la graisse thermique pour assurer la transformation de la chaleur maximale. Le module Peltier qu'on utilise peut générer un gradient de température allant jusque 70°C et possède les caractéristiques électriques suivantes : une tension d’entrée maximale de 3,8V et une intensité d’entrée de 8,5A.

• Montage et test du servomoteur

Partie informatique

• Nous avons fait les programmes arduino permettant de simuler l'état des lumières (allumé/éteintes), et ceux pour le fonctionnement des élements de notre montage (cf partie electronique séance 1)

• réalisation des plans de la maquette de la maison pour ensuite la faire passer à la découpeuse laser grâce au logiciel inkspac

Séance 2

Partie électronique

• Réception du capteur PIR( détection infrarouge )

• Montage du capteur PIR

Partie informatique

• Programme arduino associé au capteur PIR

• Finalisation des plans de la maquette qui passe à la découpeuse le mercredi 29