La+réalisation+d’une+maison+intelligente+avec+ARDUINO+UNO+«+Smart+Home+»,+Projet+De+Fin+d'Etude
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PROJET DE FIN D’ETUDES
Filière : licence fondamentale en Science de la matière
physique
DEPARTEMENT DE PHYSIQUE
Parcours d’électronique informatique et automatique
Semestre S6
Intitulé :
La réalisation d’une maison intelligente
avec ARDUINO UNO « Smart Home »
Présenté par :
Encadré par :
WAKRIM SOUKAINA
Pr OUADOU MOHAMMED
WAKRIM ZINEB
Soutenu LE 22 juin 2018 devant le jury composé de :
Mr. OUADOU MOHAMMED
Mr. EL HASSOUN MOHAMMED
Mr. MAFAMANE RACHID
Mr. MINAOUI KHALID
Année universitaire : 2017/2018
[1]
Remerciements
C’est grâce à dieu que tout a commencé, et c’est à lui que nous rendons grâce.
Ce n’est pas la réalisation d’un tel rapport qui exige un remerciement, si nous
remercions quelqu’un c’est par ce qu’il mérite.
Au terme de ce travail, nous tenons à exprimer nos remerciements à Pr
OUADOU MOHAMMED de nous avoir encadré et donné du soutien et
d’encouragement durant toute cette période afin de réaliser notre projet de fin
d’études.
Nos remerciements s’adressent également à tous les professeurs de la faculté
des sciences Rabat.
Nous tenons aussi à exprimer nos remerciements aux membres du jury qui ont
eu la gentillesse de nous offrir du temps pour lire et corriger notre travail.
Nous sommes très reconnaissantes également envers nos parents qui nous
encouragent.
[2]
TABLE DE MATIERES
Liste des figures
La synthèse du projet
Introduction générale
Chapitre 1 : INTRODUCTION SUR LA DOMOTIQUE
1. La définition de la domotique
2. Les Domaines de la domotique
3. Présentation des fonctions de domotique :
3.1. Fonction de gestion d’éclairage
3.2. Fonction d’acquisition de la température
3.3. Fonction de Contrôle de climatiseur
3.4. Fonction de contrôle d’accès
3.5. Fonction de détection de fuite de gaz
3.6. Fonction de sécurité
3.7. Fonction d’alarme
3.8. Fonction de gestion d’ouverture des volets des
Fenêtres
4. Conclusion
Chapitre 2 : Les architectures des systèmes embarqués et
Cartes de commerce embarquées
Introduction sur les systèmes embarqués
I. ARDUINO
1. INTRODUCTION sur l’ARDUINO
2. Définition de l’ARDUINO
3. L’architecture D’ARDUINO
4. Les différents types D’ARDUINO
5. Microcontrôleur ATMEL ATMega328
II. RASPBERRY
1. Définition de RASPBERRY Pi
2. Les différents types de RASPBERRY
III. Comparaison entre la carte ADUINO et RASPBERRY pi
IV. Les plateformes de simulation et de développement
[3]
1. Plateforme de programmation ARDUINO
2. Le logiciel de simulation PROTEUS ISIS
3. Conclusion
Chapitre 3 : Développement et réalisation du projet domotique
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Contexte du Projet
Planification du Projet
Présentation du cahier des charges et architecture
1. L’Eclairage Automatique
2. L’ouverture et la fermeture de porte
3. l’acquisition de Température et d’humidité
4. Le détecteur de présence
Description de fonctionnement des capteurs
1. Introduction
2. Les Capteurs :
2.1. Capteur d’humidité et température DHT11
2.2. Capteur sonar à Ultrasons HC-SR04
2.3. Ventilateur
2.4. Servomoteur
2.5. Buzzer
Module Bluetooth
Développement de l’Application ANDROID
Conclusion générale et perspectives
Annexe
Bibliographie
[4]
Liste des figures
Figure 1 : la sécurité
Figure 2 : le confort
Figure 3 : l’économie d’énergie
Figure 4 : Les différentes fonctions de la domotique
Figure 5 : la carte ARDUINO
Figure 6 : logiciel d’ARDUINO
Figure 7 :l’architecture de l’ARDUINO
Figure 8 : Les différentes cartes D’ARDUINO
Figure 9 : ATMEL ATMega328
Figure 10 : RASPBERRY
Figure 11 : L’architecture de RASPBERRY
Figure 12 : Structure d’un programme ARDUINO
Figure 13 : Interface d’ARDUINO IDE
Figure 14 : Interface du logiciel en détail.
Figure 15 : La barre d’outils.
Figure 16 : logiciel PROTEUS
Figure 17 : logiciel isis
Figure 18 : Les principaux domaines de la domotique
Figure 19 : les systèmes domotiques
Figure 20 : Capteur DHT11
Figure 21 : branchement du DHT11 avec ARDUINO
Figure 22 : Capteur HC-SR04
Figure 23 : branchement du HC-SR04 avec ARDUINO
Figure 24 : ventilateur
Figure 25 : Servomoteur SG90
Figure 26 : Schéma de branchement du HC-SR04 avec ARDUINO
Figure 27: Schéma de branchement du Buzzer avec ARDUINO
Figure 28: les domaines d’utilisation de Bluetooth
Figure 29:le module Bluetooth
Figure 30: Brochage avec ARDUINO
Figure 31 : Simulation du projet par Isis
Figure 32 : icône ANDROID
[5]
La synthèse du projet
Dans le cadre du projet du second semestre de 3éme année nous avions le choix
entre plusieurs sujets. Beaucoup des sujets présentés nous intéressaient
notamment la multitude de jeux à mettre en œuvre. Mais en choisissant la
domotique nous avons voulu nous démarquer et changer de registre. En effet
nous ne connaissions que très peu de chose sur ce vaste domaine qu’est la
domotique ainsi notre curiosité l'emporta et nous voulions en apprendre un peu
plus, notamment comment la mettre en place.
Le but du projet est donc de créer un outil permettant de contrôler divers
équipements de la maison à distance. Pour réaliser cela nous devons utiliser une
carte ARDUINO, c'est une carte électronique qui peut être programmée avec un
langage spécifique. Ce projet mêle donc électronique et programmation, l'objectif
final étant de faciliter la vie des usagers.
[6]
Introduction générale
L’évolution de la technologie et du mode de vie nous permet aujourd'hui de prévoir des espaces
de travail et de logement mieux adaptés. De même, La majorité des individus, et plus
particulièrement les personnes âgées, 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.
La domotique regroupe les technologies de l’électronique, de l'automatique, de l’informatique
et des télécommunications permettant d’améliorer le confort, la sécurité, la communication et
la gestion d’énergie d’une maison, d’un lieu public, Elle permet ainsi de maintenir la qualité de
vie à domicile. Parmi les exemples, on peut citer les alarmes et détecteurs, les caméras, les
automatismes d’éclairage ou d’ouverture/fermeture de portes et volets ou encore les signaux
sonores.
Elle assure différentes fonctions :
Domotique et sécurité Concernant la sécurité, de nombreux systèmes sont
envisageables, de l'interphone aux détecteurs d’ouverture de portes et de fenêtres pour
surveiller une personne désorientée, sujette aux fugues. En liaison avec des prestataires
extérieurs, les systèmes de téléassistance permettent de communiquer immédiatement
avec une personne qui, en cas d’urgence, alertera les secours et les proches.
Fonction de confort, en optimisant de l’éclairage de telle façon à multiplier les
ambiances et d’adapter l’intensité de l’éclairage au besoin du moment, et ainsi en
programmant les équipements électroménagers et multimédia
Domotique et économies d’énergie : La programmation du chauffage selon les heures
et les pièces, la mise en route de l’éclairage, le départ d’une machine est autant de
services pris en charge par la domotique.
Figure 1
Figure 2
[7]
Figure 3
Chapitre 1
INTRODUCTION SUR LA
DOMOTIQUE
[8]
INTRODUCTION
L’évolution des technologies et des automatismes du bâtiment ont permis à la domotique de
faire ses premiers pas.
Pleine de promesses quant aux économies d’énergie, à la gestion intelligente des automatismes
du bâtiment ou dans l’aide des personnes en porte d’autonomie, la domotique peut aussi être
source d’interrogation pour les installateurs électriciens.
La domotique fait référence à l'ensemble des technologies utilisées au sein de l'habitat. Vous
ne le saviez peut-être pas mais vous vous servez certainement déjà de quelques applications
domotiques comme l'ouverture à distance des volets ou du portail, l'éclairage par détecteur de
présence ou encore la régulation automatique de votre chauffage. La plupart des individus sont
déjà familiarisés avec ces pratiques. Mais il ne s'agit que d'un faible aperçu des possibilités
offertes par la domotique. Aujourd'hui grâce aux progrès réalisés en matière électronique et de
télécommunication, c'est tout un nouveau monde qui s'offre à vous.
Ce chapitre a pour but :
De définir la domotique et ses fonctionnalités.
De citer les diverses technologies employées en domotique.
De citer quelques équipements utilisés en domotique.
1. La définition de la domotique
la domotique est 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. Le mot "domotique" est utilisé depuis peu dans le langage et est une
contraction des mots DOMUS (domicile en latin) et du suffixe "tique" associé à la
technique, Couramment employé pour évoquer le terme des technologies
d’automatique, électronique, électrique, informatique et des communications au
service de la maison. Son champ d’application vise à assurer des fonctions de sécurité,
de confort, de gestion d’énergie et de communication qu’on peut retrouver dans un
espace domestique.
2. Les Domaines de la domotique
Les services offerts par la domotique couvrent trois domaines principaux :
Assurer la protection des personnes et des biens en domotique de sécurité.
Veiller au confort de vie quotidien des personnes âgées, entre autres, en installant une
domotique pour les personnes à mobilité réduite.
Faciliter les économies d’énergie grâce à la réactivité maîtrisée d’une maison
intelligente.
[9]
3. Présentation des fonctions de domotique
La figure des fonctions domotiques
Figure 4 : Les différentes fonctions de la domotique
Les principaux domaines dans lesquels s’appliquent les techniques de la domotique
sont :
3.1.
Fonction de gestion d’éclairage
La domotique permet de gérer intelligemment l’éclairage en fonction des différentes pièces de
la maison et des besoins intrinsèques de son propriétaire. Par ailleurs, elle permet de réaliser
de substantielles économies d’énergie dans la mesure où le système a la faculté d’éteindre une
lumière restée allumée ou d’éclairer automatiquement un endroit comme, par exemple, un
couloir lorsque vous passez, puis de l’éteindre une fois que vous en êtes sorti.
3.2.
Fonction d’acquisition de la température et d’humidité
Le contrôle de la température par la domotique peut être poussé encore un peu plus loin.
Couplé à des détecteurs de présence et/ou de mouvement, le système peut couper le chauffage
dès lors qu’aucune présence n’est détectée dans la pièce. Mieux encore, les systèmes
domotiques les plus sophistiqués permettent aux utilisateurs de gérer à distance la
[10]
température de leur maison. Quelques mouvements de doigts sur une tablette tactile ou un
Smartphone depuis le bureau, et la température du salon augmente ou diminue selon les
besoins. Par ailleurs, la plupart des capteurs de température domotiques contrôlent également
l’humidité dans une maison.
3.3.
Fonction de Contrôle de climatiseur
La domotique est la solution idéale pour gérer vos appareils électriques et améliorer votre
confort de vie. Grâce à elle, vous avez le contrôle sur votre climatiseur et vous pouvez le
programmer, l’allumer ou l’éteindre à distance. Vous pouvez choisir une température de jour,
une température de nuit ou régler deux températures différentes dans une même pièce
lorsqu’elle est équipée de deux unités. La domotique permet aussi de mettre au point des
programmes qui s’adaptent à votre style de vie, offre aussi la possibilité de contrôler la
consommation énergétique quotidienne, hebdomadaire, mensuelle ou annuelle de votre
climatiseur.
3.4.
Fonction de contrôle d’accès
Le contrôle d'accès est une technique de sécurité employée pour déterminer les utilisateurs ou
les programmes autorisés à voir ou à utiliser les ressources d'un environnement informatique.
Cette autorisation d’accès a pour but de protéger des personnes, des biens ou des informations.
Elle peut s’adresser :
Au personnel de l’entreprise ou seulement aux visiteurs et fournisseurs.
A certains membres du personnel pour certains lieux sensibles (bureaux, études, salles
informatiques……).
Il existe trois façons de prouver l’identité face à un système informatique pour
l’autorisation d’accès: Montrer ce que nous savons (un mot de passe ou code).
Montrer ce que nous possédons (un objet, telle une carte à puce, un badge).
Prouver qui nous sommes grâce à une caractéristique physique propre (biométrie).
3.5.
Fonction de détection de fuite de gaz ou de fumée
Cette fonction permet de détecter les fuites de gaz via un capteur de gaz MQ-2. Il est apte à
détecter le GPL, le butane, le propane, le méthane, l'alcool, l'hydrogène, la fumée.
3.6.
Fonction de sécurité
La domotique de sécurité passe également par la centralisation de la surveillance et du contrôle
de toutes les zones de la maison. Des capteurs de mouvements, de bris de glace, d’ouverture,
etc., des poignées biométriques, l’automatisme des volets… sont installés sur les ouvertures et
préviennent de toute intrusion, car l’ensemble est couplé à des alarmes silencieuses sans fil ou
[11]
des sirènes. Pour l’intérieur des pièces, des micros ultrasensibles, des caméras invisibles, des
champs magnétiques, des détecteurs de fumées assurent aussi une grande sécurité s’ils sont
judicieusement positionnés.
3.7.
Fonction d’alarme
Le système d’alarme peut être directement lié à votre système de domotique. Cela vous
permettra d’avoir accès aux contrôles de votre système d’alarme-intrusion à distance et
d’obtenir des fonctions plus avancées avec votre système de sécurité domiciliaire.
3.8.
Fonction de gestion d’ouverture des volets des fenêtres
L’utilisateur peut contrôler plus alaise l’ouverture des fenêtres tout en appuient sur un simple
bouton sur l’application de commande avec son Smart phone ou sur tablette etc…
4. Conclusion
Dans cette partie on a présenté une vue globale de la technologie de la domotique automatisée
et intelligente. On a terminé l'étude par les différents types des fonctions de smart home. Dans
les chapitres qui vont suivre on va détailler petite à petit la conception, réalisation et intégration
des différentes composantes de notre maison intelligente.
[12]
Chapitre 2
Les architectures des systèmes
embarqués et Cartes de
commerce embarquées
[13]
Introduction sur les systèmes embarqués
Aujourd’hui, la plupart des systèmes électroniques utilisés sont des systèmes embarqués.
On parlera d'un système embarqué lorsqu'un ensemble de logiciels et de matériels est conçu
pour une application spécifique contrairement à un système qui peut effectuer toutes sortes
de tâches tel qu'un ordinateur de bureau. On parle alors de code sign où tant le matériel que le
logiciel sont parfaitement adaptés à la tâche pour lequel le système embarqué est dédié. Voici
des exemples de systèmes embarqués:
les ordinateurs de bord d’une automobile, d'un avion, d'une navette spatiale.
les radars, les sonars, les satellites.
les téléphones portables, les routeurs, les assistants personnels, les lecteurs mp3.
les robots, les automates programmables, les contrôleurs d'usine, de périphériques
industriels.
les appareils d'imagerie et d'électrophysiologie médicale.
les systèmes d'alarmes, les contrôleurs de climatisation, d'ascenseurs, d'accès.
les guichets automatiques, les télévisions, les photocopieurs….
Un système embarqué est défini comme un système Électronique et informatique autonome,
souvent temps réel, spécialisé dans une tâche bien précise. Le terme désigne aussi bien
le matériel informatique que le logiciel utilisé. Ses ressources sont généralement limitées. Cette
limitation est généralement d'ordre spatial (encombrement réduit) et énergétique
(consommation restreinte).
Pour modéliser nos objets connectés, une carte électronique où des capteurs de toutes sortes
peuvent être branchés est nécessaire. Les cartes électroniques à bas prix présentes sur le
marché sont les cartes ARDUINO, la BAGLEBONE et la RASPBERRY PI.
I.
ARDUINO
1. INTRODUCTION sur l’ARDUINO :
Avec ARDUINO, nous allons commencer par apprendre à programmer puis à utiliser des
composants électroniques. En fin de compte, nous saurons créer des systèmes électroniques
plus ou moins complexes. Mais ce n’est pas tout…
Un des modèles les plus répandu de carte ARDUINO est L’ARDUINO UNO. C’est la première
version stable de carte ARDUINO. Elle possède toutes les fonctionnalités d’un microcontrôleur
classique en plus de sa simplicité d’utilisation:
Plateforme de prototypage rapide Open Source.
Communauté importante sur Internet, offrant ainsi de nombreuses fonctions à travers
des bibliothèques Open Source.
[14]
Le langage de programmation est simple et de haut niveau.
La carte possède de nombreux pins d’entrées/sorties où différents capteurs peuvent
être branchés.
La puissance de calcul nécessaire pour nos communications sans fil étant faible, le
microcontrôleur de la carte est suffisant. De plus nous bénéficions de toutes les
souplesses qu’offre la carte.
Figure 5 : la carte ARDUINO
LE LOGICIEL ARDUINO : est un environnement de développement (IDE) open source et
gratuit, téléchargeable sur le SITE OFFICIEL ARDUINO.
L’IDE ARDUINO permet :
Figure 6 : logiciel d’ARDUINO
d’éditer un programme : des croquis (sketch en Anglais),
de compiler ce programme dans le langage « machine » de L’ARDUINO.
de télécharger le programme dans la mémoire de L’ARDUINO,
de communiquer avec la carte ARDUINO grâce au terminal.
2. Définition de l’ARDUINO :
Une carte d’interface programmable capable de piloter des capteurs et des actionneurs afin de
simuler ou crée des systèmes automatisés, de manière à effectuer des tâches très diverses
comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques - éclairage, chauffage…), le
pilotage d'un robot …etc. C'est une plateforme basée sur une interface entrée/sortie simple.
Il y a de nombreuses cartes électroniques qui possèdent des plateformes basées sur des
microcontrôleurs disponibles pour l'électronique programmée. Tous ces outils prennent en
charge les détails compliqués de la programmation et les intègrent dans une présentation facile
à utiliser
[15]
3. L’architecture D’ARDUINO :
Les Caractéristiques de L’ARDUINO UNO
Un des modèles les plus répandu de carte ARDUINO est l’ARDUINO UNO C’est la première
version stable de carte ARDUINO. Elle possède toutes les fonctionnalités d’un microcontrôleur
classique en plus de sa simplicité d’utilisation.
Figure 7 :l’architecture de l’ARDUINO
[16]
La plate-forme physique est basée sur une carte de circuit imprimé qui intègre un
microcontrôleur avec goupille connecté aux ports I / O, un Régulateur de tension et, en cas de
besoin, une interface USB permettant de communiquer avec l'ordinateur utilisé pour le
programme. A ce matériel est accompagné d'un Environnement de développement intégré
(IDE) multiplateformes (Disponible pour Linux, Apple et Windows).
4. Les différents types D’ARDUINO :
Actuellement, il existe plus de 20 versions de module ARDUINO, nous citons quelques un afin
d’éclaircir l’évaluation de ce produit scientifique :
SERIAL ARDUINO: programmé avec une connexion série par un connecteur DB9 et
utilisant un microcontrôleur ATmega8.
ARDUINO EXTREME: programmable via une connexion USB et utilisant un
ATmega8.
ARDUINO MINI: une version miniature de l'ARDUINO utilisant un ATmega168 de
type CMS.
ARDUINO NANO: une version encore plus petite de l'ARDUINO alimenté par USB et
utilisant un ATmega168 (avant la version 3) ou ATmega328 (à partir de la version 3.0)
de type CMS.
LILY PAD ARDUINO : une conception de type minimaliste pour permettre une
application portable utilisant un ATmega168 de type CMS, cette carte se remarque
par son vernis violet.
LE NG d'ARDUINO : avec une interface d'USB pour programmer et usage d'un
ATmega8.
ARDUINO NG PLUS: programmable via une connexion USB et utilisant un
ATmega168.
L'ARDUINO Bluetooth : avec une interface de Bluetooth pour programmer en
utilisant un microcontrôleur ATmega168.
ARDUINO DIECIMILA: possède une interface USB et utilise un ATmega168 dans un
boitier format DIL28. (16 ko de mémoire flash, 1 ko de mémoire SRAM et 0,5 ko de
mémoire EEPROM).
L’ARDUINO DUEMILANOVE ("2009") : en utilisant un microcontrôleur l'ATmega168
(ATmega328 pour une plus nouvelle version) et actionné par l'intermédiaire de la
puissance d'USB/DC.
[17]
ARDUINO MEGA: est équipé d'un ATmega1280 de type CMS, est une autre carte qui
offre toutes les fonctionnalités de la carte précédente, mais avec des fonctionnalités
supplémentaires. On retrouve notamment un nombre d’entrées et de sorties plus
important ainsi que plusieurs liaisons séries.
ARDUINO UNO: utilise un ATmega328 comme les derniers modèles de
DUEMILANOVE, mais alors que le DUEMILANOVE utilisait une puce FTDI pour la
programmation via un connecteur USB, l’UNO utilise une puce ATmega8U2
programmé comme un convertisseur série.
L'ARDUINO MEGA2560 : utilisations un microcontrôleur ATmega2560, et possède
toute la mémoire à 256 KBS. Elle incorpore également le nouvel ATmega8U2
(ATmega16U2 dans le jeu de puces d'USB de révision 3).
ARDUINO ETHERNET: est une carte ARDUINO UNO intégrant un chip
Wiznet W5100 pour rajouter la connectivité Ethernet intégré.
ARDUINO LEONARDO: est une version basse coût de l'ARDUINO UNO à base d'un
ATmega32U4.
ARDUINO DUE: est une évolution de l'ARDUINO Mega2560 avec un microcontrôleur
32 bits AtmelSAM3X (ARM 32 bits Cortex-M3).
ARDUINO SERIAL
LE NG d'ARDUINO
ARDUINO MEGA
ARDUINO MINI
L’ARDUINO Bluetooth
ARDUINO UNO
[18]
ARDUINO Nano
ARDUINO DIECIMILA
ARDUINO MEGA2560
ARDUINO LEONARDO
ARDUINO DUE
LILY PAD ARDUINO
Figures 8 : Les différentes cartes D’ARDUINO
Tableau comparatif des différentes cartes ARDUINO
5. Microcontrôleur ATMEL ATMega328 :
Le microcontrôleur de la carte ARDUINO UNO est un ATMega328.
C'est un microcontrôleur ATMEL de la famille AVR
8bits.
Les principales caractéristiques sont :
FLASH = mémoire programme de 32Ko
SRAM = données (volatiles) 2Ko
Figure 9 : ATMEL ATMega328
EEPROM = données (non volatiles) 1Ko Digital I/O (entrées-sorties Tout Ou
Rien) = 3 ports PORT B, PORTC, PORTD (soit 23 broches en tout I/O)
[19]
TIMERS / COUNTERS = Timer0 et Timer2 (comptage 8 bits), Timer1 (comptage
16bits) Chaque Timer peut être utilisé pour générer deux signaux PWM, (6
broches OCXA/OCXB
II.
RASPBERRY :
1. Définition de RASPBERRY Pi :
LE RASPBERRY Pi est un nano-ordinateur mono carte à processeur ARM Cet ordinateur, qui a la
taille d'une carte de crédit, est destiné à encourager l'apprentissage de la programmation
informatique ;
il
permet
l'exécution
de
plusieurs
variantes
du système
d'exploitation libre GNU/Linux-DEBIAN et des logiciels compatibles. Mais également avec les
OS Microsoft Windows : Windows 10 IOT Corre et Androïde Pi.
Figure 10 : RASPBERRY
L’architecture de RASPBERRY :
Figure 11 : L’architecture de RASPBERRY
[20]
L’alimentation de la carte se fait par micro-USB. L’adaptateur doit être en 5V, 1A. Pour une
utilisation minimale, un adaptateur 5V, 700mA peut suffire. Il est possible de trouver des
adaptateurs de téléphone portable ayant ces caractéristiques. Il faut garder en tête ces cours de
physique et comprendre qu’il est indispensable de fournir une tension de 5V au RASPBERRY (ni
plus, ni moins). L’adaptateur doit supporter les 1A mais un adaptateur 5V, 1.2A conviendra tout
aussi bien. Attention de ne pas abimer le condensateur derrière l’alimentation ! Le port GPIO
permet de faire communiquer le RASPBERRY Pi avec le monde extérieur. Il est, par exemple,
possible d’utiliser les broches (ou pin) GPIO pour alimenter un ventilateur pour refroidir le SOC.
On peut également y connecter des capteurs ou tout type d’actionneur.
2. Les différents types de RASPBERRY :
Au début, le RASPBERRY PI ne se déclinait qu’en 2 modèles: le A et le B.
Puis s’en est suivi une amélioration de ces 2 modèles, à savoir le « A+ » et le « B+ »
Puis février 2015, un 5ème modèle a été commercialisé sous le nom de RASPBERRY Pi 2.
Nous allons tenter d’expliquer les différences existantes entre les modèles.
Famille A : avec moins de matériel (pas de ports Ethernet , moins de RAM), ils
consomment 3 fois moins d’énergie que la famille B et sont de plus petites tailles (depuis
la version A+), ils sont parfaits pour tous les projets « embarqués » pouvant fonctionner
sur batterie.
Famille B : avec un meilleur matériel, ils sont plutôt destinés à des utilisations plus
exigeantes en ressources comme du traitement de texte ou le visionnage de vidéos.
Tableaux de différents types de RASPBERRY :
[21]
IV.
La comparaison entre la carte ADUINO et
RASPBERRY pi :
Donc on peut résumer, RASPBERRY pi est plus adapté aux projets ayant besoin
d'intelligence de haut niveaux et d'application logiciel plutôt robuste disponible .tandis
que ARDUINO est plus adapté au control du matériel (bas niveau) et aux projet 'real
time'.
La solution idéal est d'utiliser les deux cartes ils sont complémentaires.
L'ARDUINO contrôle les capteurs et le Pi exécute les programmes complexes.
V.
Les plateformes de simulation et de
développement :
Cette partie est dédiée à la représentation des plateformes informatiques utilisées dans le
développement du système domotique.
1. Plateforme de programmation ARDUINO
Le logiciel IDE :
ARDUINO IDE : Le logiciel ARDUINO est un environnement de développement (IDE) open source
et gratuit, téléchargeable sur le site officiel ARDUINO, cet IDE dédié aux cartes ARDUINO permet
: d’éditer un programme : des croquis (sketch en Anglais), de compiler ce programme dans le
langage « machine » de L’ARDUINO, de TELEVERSER le programme dans la mémoire de
L’ARDUINO, de communiquer avec la carte ARDUINO grâce au terminal.
Le langage de programmation :
[22]
Un programme ARDUINO (ou sketch) comporte trois parties:
1. La partie déclaration des variables (optionnelle).
2. La partie initialisation et configuration des entrées et sorties : la fonction setup ().
3. La partie principale qui s’exécute en boucle : la fonction loop ().
Ses deux dernières partie sont représentatives de la manière de fonctionnement d’un
microcontrôleur et sont appelées dans cet ordre. En effet, un microcontrôleur est destiné à
exécuter les instructions contenues dans sa mémoire de manière cyclique et infinie.
Figure 12 : Structure d’un programme ARDUINO
La description du logiciel
Figure 13 : Interface d’ARDUINO IDE
[23]
Figure 14 : Interface du logiciel en détail.
Le cadre numéro 1: Ce sont les options de configuration du logiciel.
Le cadre numéro 2: Il contient les boutons qui vont nous servir lorsque nous allons
programmer nos cartes
Le cadre numéro 3: Ce bloc va contenir le programme que nous allons créer.
Le cadre numéro 4 : Celui-ci est important, car il va nous aider à corriger les fautes dans
notre programme.
Figure 15 : La barre d’outils.
Bouton 1 : Ce bouton permet de vérifier le programme, il
Actionne un module qui cherche les erreurs dans
Votre programme.
Bouton 2 : Charge (TELEVERSER) le programme dans la carte
ARDUINO.
Bouton 3 : Crée un nouveau fichier.
Bouton 4 : Ouvre un fichier.
[24]
Bouton 5 : Enregistre le fichier.
Bouton 6 : Ouvre le moniteur série.
Carnet de croquis : Ce menu regroupe les fichiers que vous avez pu faire jusqu’à maintenant
(et s’ils sont enregistrés dans le dossier par défaut du logiciel).
Exemples (exemples) : Cela est important, toute une liste se déroule pour afficher les noms
d’exemples de programmes existants ; avec cela, vous pourrez vous aider/inspirer pour créer
vos propres programmes ou tester de nouveaux composants.
TELEVERSER : Permet d’envoyer le programme sur la carte
ARDUINO
TELEVERSER avec un programmateur : Idem que ci-dessus, mais avec l’utilisation d’un
programmateur (vous n’en n’aurez que très rarement besoin).
Préférences : Vous pourrez régler ici quelques paramètres du logiciel.
2. Le logiciel de simulation PROTEUS ISIS :
PROTEUS est un logiciel regroupant ISIS, ARES, PROSPICE et VSM. Tous ces modules sont
destinés à l'électronique. Grâce à ce logiciel, nous pouvons réaliser des schémas structurels et
les simuler. Développé par LABCENTER Electroniques, ces logiciels présents dans PROTEUS
Figure 16 : logiciel PROTEUS
ISIS (Intelligent Schematic Input System) est principalement connue pour éditer des schémas
électriques. Il permet aussi de simuler les schémas réalisés auparavant. Grâce à lui, nous
pouvons également contrôler la majorité de l'aspect graphique du circuit.
Figure 17 : logiciel isis
L’environnement de travail de PROTEUS : Le lancement de PROTEUS donne un environnement
classique de type Windows, constitué d’une fenêtre principale, et d'un ensemble de barres
d’outils. Outre le menu classique permettant la gestion des fichiers, de l'affichage, et des
options des projets, la fenêtre principale comprend une Zone de travail destinée au
développement des circuits à simuler et à tester. Une Bibliothèque d'objets affiche la liste des
objets (circuits électriques, électroniques,...) utilisés dans l’application en cours. Les différentes
[25]
Touches magnétoscope constitues des raccourcis permettant le lancement de la simulation,
ainsi que la mise en pause, l'exécution pas à pas, et l'arrêt de la simulation.
3. Conclusion
Le système ARDUINO nous donne la possibilité d'allier les performances de la
programmation à celles de l'électronique. Plus précisément, il nous permet de
programmer des systèmes électroniques. Le gros avantage de l'électronique
programmée c'est qu'elle simplifie grandement les schémas électroniques et par
conséquent, le coût de la réalisation, mais aussi la charge de travail à la
conception d'une carte électronique.
[26]
Chapitre 3
Développement et réalisation
du projet domotique
[27]
I. Contexte du Projet
Notre mission consiste à faire la conception d’une maison intelligente didactique ainsi
d’implémenter des fonctions de domotique à savoir la gestion d’éclairage, de présence,
l’ouverture et la fermeture de la porte principale, l’acquisition de la température à l’intérieur
de l’habitat.
II. Planification du Projet
Un bon projet qui répond au cahier des charges demandé nécessite une bonne gestion. Dans le
cadre de notre projet, nous avons utilisé un logiciel très puissant dans ce domaine nommé
«IDE».
III. Présentation du cahier des
Charges
Nous avons fixés notre cahier des charges du projet dont les points suivants seront recouverts
:
D’abord on doit concevoir la maison didactique par ARDUINO et logiciel IDE et la réaliser sur
terrain.
Établir les fonctions de la domotique suivantes :
Gestion d’éclairage par Bluetooth
Gestion d’ouverture / fermeture de la porte principale.
Acquisition de la température par un capteur de température et d’humidité.
Gestion de climatisation
Gestion de sécurité
1. L’Eclairage Automatique :
L'éclairage automatique est un système permettant d’éclairer une pièce ou une zone avec ou
sans l'aide d'un interrupteur. Il se déclenche à l'aide d'un détecteur de mouvement (pour notre
cas c’est L’ARDUINO avec Bluetooth). Dans une habitation, l'éclairage automatique présente
plusieurs utilités, notamment celles de réduire la facture d'électricité et de bénéficier de confort
supplémentaire.
Grâce à un détecteur de mouvement, l'éclairage d’une pièce ou d’une zone extérieure peut se
faire de manière automatique. En effet, le détecteur de mouvement, équipé de capteurs
infrarouges, va repérer la chaleur d'un corps dans un champ déterminé selon les modèles.
Lorsqu'il repère une variation de température, il déclenche l'éclairage. Ainsi, placé à des
endroits stratégiques d'une maison, l'éclairage automatique peut s'avérer très utile, voire
indispensable à la prévention des accidents domestiques.
[28]
Son rôle :
Gère intelligemment la luminosité en fonction de la lumière naturelle selon vos
préférences.
Permet de centraliser le contrôle de l’ensemble des lumières.
Permet de faire des économies, car le système sait optimiser la consommation
d’énergie.
Vous pourrez à distance contrôler tout le système d’éclairage.
Pas besoin de changer de système avant très longtemps de par la capacité de celui-ci à
être amélioré facilement.
2. L’automatisation de porte :
L'automatisation de porte et de stores est une des caractéristiques de base de la domotique de
la maison.
Au même titre que l'automatisation du portail et de la porte de garage, l'automatisation des
volets offre la triple réponse du confort, de la sécurité et de l'économie.
Les portes automatiques sont celles qui équipent certains guichets automatiques de banque,
mais aussi des laboratoires et enceintes protégées. Il est indispensable de présenter un titre
d'authentification valide (carte de crédit, empreinte, badge...) pour que la porte s'ouvre seule
et permette le passage. Pneumatique ou électrique, le système d'ouverture et de fermeture
requiert une alimentation électrique pour pouvoir fonctionner.
Son rôle :
En termes de portes automatiques, deux aspects sont à envisager : l'un sécuritaire concerne
l'ouverture et/ou la fermeture automatique en cas de danger, l'autre pratique est celui d'une
porte s'ouvrant et se fermant seule à l'approche d'un usager. Obligatoires ou confortables, les
portes automatiques se déclinent en de nombreux matériaux et plusieurs principes de
fonctionnement et de sécurisation.
3. La Température et l’humidité :
Les sondes de température (ou capteurs de température) sont des dispositifs permettant de
transformer l’effet du réchauffement ou du refroidissement sur leurs composants en signal
électrique.
Deux éléments sont nécessaires pour pouvoir contrôler la température de sa maison via la
domotique : une ou plusieurs sondes de température, et un système domotique relié. La ou les
premières permettront de relever les températures à différents endroits de la maison : salon,
chambres, cave, etc. Le second a pour mission de récupérer ces données et d'offrir à l’utilisateur
la possibilité de contrôler la température. Pour une grande partie des systèmes domotiques, les
données de températures sont affichées sur un écran. Mais elles peuvent aussi être envoyées,
et pilotées à distance, sur un Smartphone ou une tablette.
Son rôle :
Certaines de ces solutions de pilotage domotique du chauffage électrique permettent de
mesurer de la température avec un capteur simple ou un thermostat. Cette mesure permet de
[29]
connaître la température à distance directement avec un Smartphone ou de prévoir un scénario
qui adapte le chauffage électrique à la température mesurée.
4. Le détecteur de présence :
Un détecteur de présence est intégré dans un système de protection contre les intrusions dans
une habitation, une entreprise, une usine, etc. Il fait partie des techniques employées par
la domotique.
Le détecteur de présence repère les objets suspects et signalent ces présences anormales grâce
au déclenchement d’une alarme ou une liaison directe avec le Smartphone du propriétaire. En
effet, dans un environnement ou la maison a été conçue selon les principes de la domotique,
ce détecteur est amplement suffisant. L’équipement détecte et alerte le voisinage et les forces
de l’ordre. Le détecteur de mouvement perçoit les formes et les déplacements grâce à
l’infrarouge.
Son rôle : est de détecter des présences anormales dans un environnement. Différentes
techniques peuvent être utilisées. Par exemple, le détecteur de présence peut être sensible à
la chaleur, au son, à la luminosité, au volume, etc. Cet appareil peut avoir plusieurs fonctions.
Tout d'abord, il permet de sécuriser un lieu en repérant toute présence anormale, et ainsi
d'éviter des vols ou des intrusions. Mais c'est aussi un système qui facilite l'automatisme dans
l'habitat.
Figure 18 : Les principaux domaines de la domotique
Schémas bloc de système
La structure du schéma utilisé est illustrée dans les deux figures, dans la première figure, nous
expliquons le schéma du montage électrique où la carte centrale est liée aux différents
accessoires nécessaires du système, carte réseau, applications commandé par Android, plus des
[30]
accessoires passifs. Pour plus de visibilité, la deuxième figure représente la structure réelle du
système utilisé.
Le schéma synoptique suivant va nous permettre de mieux comprendre le fonctionnement
global du système étudié :
Figure 19 : les systèmes domotiques
III.
Description de fonctionnement des capteurs
1. Introduction
Ce projet se décompose donc en deux parties bien distinctes. Une concernant le réseau de
capteur à proprement parler et qui regroupe le fait de brancher, relier et permettre la
communication des différents capteurs. La deuxième partie quant à elle concerne l’application
mobile qui permettra de visualiser les données relevées par les capteurs sur un Smartphone ou
une tablette mobile.
2. Les Capteurs :
Un capteur est un organe de prélèvement des informations qui élabore à partir d'une grandeur
physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette
grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de
commande. Dans cette partie, nous allons présenter les différents capteurs utilisés dans ce
projet
Choix de capteur :
Un système domotique vise à assurer des fonctions de sécurité et de confort dans la maison,
pour cela il doit être capable au minimum, d’acquérir des lectures sur la température et de
[31]
détecter s’il y a un danger d’incendie par la détection de fumée ou la présence d’un Gaz
inflammable. Donc on a besoin de deux types de capteurs pour notre SHIELD, un capteur de
température et un autre pour la détection de présence. On peut rajouter un capteur d’humidité
pour que le système devienne capable d’exercer un contrôle climatique à l’intérieur de la
maison.
2.1. Capteur d’humidité et température DHT11 :
Ce capteur d’humidité et température est très rependu dans le contrôle de climatisation, il est
constitué d’un capteur de température à base de NTC et d’un capteur d’humidité résistif, un
microcontrôleur s’occupe de faire les mesures, les convertir et de les transmettre.
Figure 20 : Capteur DHT11
Cette version est constitué uniquement du capteur, il possède 4 broches espacées de 2.45mm
ce qui permet de le brancher facilement sur une breadboard.
Brochage du capteur DHT11 :
Seul 3 broches sont utiles :
VCC : 3.5 à 5.5V
GND : Masse 0V
Data : données
Caractéristiques :
Alimentation : +5V (3.5-5.5V)
Température : de 0 à 50°C, précision : +/- 2°C
Humidité : de 20 à 96% RH, précision +/- 5% RH
Schéma de branchement du DHT11 avec ARDUINO
Avant d'envoyer le code sur ARDUINO, il nous faut la librairie DHT qui vous permet d'utiliser le
capteur DHT11 sur ARDUINO.
[32]
Figure 21 : branchement du DHT11 avec ARDUINO
2.2. Capteur sonar à Ultrasons HC-SR04
Le capteur HC-SR04 utilise les ultrasons pour déterminer la distance d'un objet. Il offre une
excellente plage de détection sans contact, avec des mesures de haute précision et stables. Son
fonctionnement n'est pas influencé par la lumière du soleil ou des matériaux sombres, bien que
des matériaux comme les vêtements puissent être difficiles à détecter
Figure 22 : Capteur HC-SR04
Brochage du capteur HC-SR04 :
Les broches du Capteur sonar à Ultrasons
HC-SR sont :
Vcc : Alimentation +5 V DC
Trig : Entrée de déclenchement de la mesure (Trigger input)
Echo : Sortie de mesure donnée en écho (Echo output)
GND : Masse de l'alimentation
Caractéristiques :
Alimentation : 5v
Consommation en utilisation : 15 mA
Gamme de distance : 2 cm à 5 m
Résolution : 0.3 cm
Angle de mesure : < 15°
[33]
Schéma de branchement du HC-SR04 avec ARDUINO
Figure 23 : branchement du HC-SR04 avec ARDUINO
2.1. Ventilateur de refroidissement DC 12V 0.06A
La domotique s’applique également au chauffage et à la ventilation, des éléments
indispensables au sein d’un logement. La solution est la régulation du chauffage, c’est-à-dire
programmer un degré de température adapté à chaque pièce et notamment en fonction de
moments de la journée, nuit et jour.
Figure 24 : ventilateur
Caractéristiques :
Tension: 12 V
Courant: 0.06 A ±10%
Vitesse: 5500 RPM ±10%
Flux d'air: 6.12 CFM ±10%
Niveau sonore: 23 DBA ±10%
Dimensions: 40 x 40 x 10 mm
Connexion: 2 pins
Longueur du câble: ~ 130 mm
Poids: ~ 14g
2.2. Servomoteur SG90
Les servomoteurs servent en principe à actionner les parties mobiles d’un
système. Ils sont prévus pour être commandés facilement en position ou en
vitesse. En effet, ils sont équipés d’un système d’asservissement basé sur un
potentiomètre rotatif qui sert de capteur de rotation.
[34]
Figure 25 : Servomoteur SG90
Brochage de Servomoteur :
Le servo est équipé d’une prise de type Grouper à 3 fils.
Marron
masse
Rouge
+ 5v
Orange
commande
Les caractéristiques du SG90 sont les suivantes :
Dimensions : 22 x 11.5 x 27 mm
Tension d’alimentation : 4.8v à 6v.
Vitesse : 0.12 s / 60° sous 4.8v.
Amplitude : de 0 à 180°.
Schéma de branchement du HC-SR04 avec ARDUINO :
Figure 26 : Schéma de branchement du HC-SR04 avec ARDUINO
2.1. Buzzer
Buzzer est une structure intégrée de transducteurs électroniques, alimentation en courant
continu, largement utilisé dans les ordinateurs, les imprimantes, les photocopieurs, les alarmes,
jouets électroniques, matériel électronique automobile et d’autres produits électroniques pour
les appareils Sonores. Buzzer passif module d’alarme utilisé pour l’ARDUINO.
Caractéristiques :
Type : Buzzer passive
Tension de travail: 3.5-5.5v
Courant de travail: < 25mA
[35]
Dimension PCB: 18.5mm x 15mm (L x P)
Fonction de Buzzer : BUZZ
Schéma de branchement du Buzzer avec ARDUINO
Figure 27: Schéma de branchement du Buzzer avec ARDUINO
IV. Module Bluetooth
1. Définition générale
Le Bluetooth est un protocole de communication sans fil. Il a vu le jour à la fin des années 1990
et n’a vraiment percé que dans les années 2000. Il a subi de nombreuses révisions et évolutions
pour Atteindre aujourd’hui la version 4.1 depuis la fin 2013.
Figure28: les domaines d’utilisation de Bluetooth
Il existe deux modules de Bluetooth le HC05 et HC06. Ils permettent simplement de disposer
d’une liaison Bluetooth sur un projet. Notre choix s'est porté sur le module HC-06.
Dans notre cas on va utiliser le module Bluetooth HC06, ce module Bluetooth permet de faire
de la communication sans fil avec un ordinateur, Smartphone ou un autre module Bluetooth.
Le HC-06 est trouvable assez facilement pour quelques euros. Il est aussi gros que le pouce et
est en fait un d’un module Bluetooth.
2. LE MODULE BLUETOOTH HC-06
[36]
Le module Bluetooth HC-06 permet d'établir une liaison Bluetooth (liaison série) entre une carte
ARDUINO et un autre équipement possédant une connexion Bluetooth (Smartphone, tablette,
seconde carte ARDUINO, ETC...). Le module HC-06 est un module "esclave" contrairement au
module HC-05 qui est "maître". Un module "Maître" peut demander à un autre élément
Bluetooth de s'appairer avec lui alors qu'un module "esclave" ne peut recevoir que des
demandes d'appairage.
Figure 29:le module Bluetooth
Brochage du HC-06
RX : pin 11 de L’ARDUINO.
TX : pin 10 de l’ARDUINO.
VCC : 3.3V
GND
Caractéristiques :
Vitesse de transmission série par défaut est 9600baud.
Il marche avec 3V et 5V, mais il faut faire attention car certains ont eu
des soucis avec une tension de 5V.
Il fait 9g environ
Dimensions : 4.4 cm x 1.6 cm x 0.7 cm.
Brochage avec ARDUINO :
Figure 30: Brochage avec ARDUINO
[37]
3. Fonctionnement de Bluetooth
Le Bluetooth, est le cousin du Wifi, se sert des ondes radios pour transmettre les informations.
C’est pour cette raison que placer un objet, voire un mur entre l’émetteur et le récepteur
n’empêche en aucun cas la bonne transmission des données. Le Bluetooth utilise la bande 2,4
GHz, comme le Wifi encore une fois. Cette bande faisant partie des bandes de fréquences dites
ISM (Industrielles, Scientifiques, Médicales), elle ne nécessite pas de licence pour être exploitée.
4. Réalisation de la maison intelligente
5.1. Simulation du Circuit
Avant de passer au test réel il a fallu tester notre système via une simulation et pour cela nous
avons utilisé un logiciel appelé « ISIS ».
Les premiers tests de simulation du système domotique sont faits sur PROTEUS ISIS, le logiciel
fameux des simulations des montages électroniques. En plus de sa capacité de simuler des
montages à base de microcontrôleur, il permet davantage de donner une idée sur la réalisation
matérielle et la conception des circuits imprimés.
Simulation du projet par Isis :
Figure 31 : Simulation du projet par Isis
5.2. Réalisation pratique
Apres les tests en simulation il a fallu passer par la réalisation en réelle car il y’a une différence
entre la théorie et la pratique.
Concernant la maquette, nous avons pu valider les suivants éléments à savoir :
Contrôle des lumières et de présence via smartphone.
Ouverture d’une porte principale.
Acquérir la température et l’humidité en utilisant un ventilateur.
[38]
5.3. Organigramme de commande
L’organigramme illustré dans la figure suivante présente l’architecture de code qui sera
implémenté dans la carte ARDUINO afin de commander le système.
[39]
[40]
V.
Développement de l’Application ANDROID
1. Introduction
L’Androïde est parmi les derniers systèmes d’exploitation qui développent les exigences des
téléphones intelligents. La plateforme androïde de smart phone devient de plus en plus
importante pour les réalisateurs de logiciel, en raison de ses puissantes possibilités et sa
gratuité c’est-à-dire une open source. Lors des années précédentes, le traitement des données
informatiques se fait par des ordinateurs ; en revanche le smart phone a des avantages qui ont
les mêmes fonctions que l’outil informatique ; ce dernier porte l’intérêt de l’ordinateur grâce à
l’androïde. La téléphonie mobile a connu une explosion dans les années 2000 mais aucune
révolution n’a semblé arriver depuis que les appareils se ressemblent. Les innovations n’avaient
plus vraiment de saveur, les applications étaient difficiles d’accès de par leur mode de
distribution et souvent peu performantes à cause des faibles capacités des appareils. Ces
dernières années, les smart phones sont dotés d’une puissance plus importante et d’espaces
de stockages conséquents. Les téléphones tendent à devenir des objets artistiques, presque de
reconnaissance sociale, et possèdent des fonctionnalités qu’aucun téléphone ne pouvait
espérer auparavant: connexion haut débit, localisation GPS, boussole, accéléromètre, écran
tactile souvent multipoint, marché d’applications en ligne. Autant de qualités permettant de
créer des applications innovantes et de les distribuer en toute simplicité.
Dans ce chapitre, nous abordons l’exploitation du système ANDROID pour arriver à comprendre
comment adapter l’interface de nos propres applications sur notre Smartphone.
[41]
Pour achever ce chapitre, nous expliquons dans la partie développement des applications
ANDROID avec ARDUINO BLEUTOOTH CONTROLLER, les démarches des applications
nécessaires en termes des icônes afin de faciliter le dialogue homme dispositif via le téléphone.
2. Définition L'ANDROID
ANDROID est un système d’exploitation développé initialement pour les Smartphones. Il utilise
un noyau Linux qui est un système d’exploitation libre pour PC et intègre tous les utilitaires et
les périphériques nécessaires à un Smartphone. La société Androïde a été rachetée en 2007 par
Google. Mais aujourd’hui, l’Androïde est utilisé dans de nombreux appareils mobiles (smart
phones). Les applications sont exécutées par un processeur de type ARM à travers un
interpréteur JAVA. En plus de cela, l’androïde concurrence l’opérateur système d’Apple qu’il
tend à dépasser en nombre d’utilisateurs. Androïde évolue pour mieux gérer l’hétérogénéité
des appareils qu’il utilise.
Figure 32 : icône ANDROID
3. Comment nous avons accédé à ARDUINO Bluetooth
Controller
Tous d’abord on doit savoir que : ce logiciel est un outil de développement des applications en
ligne pour les Smartphones et les tablettes sous ANDROID qui permet à chacun de créer son
application personnelle pour un tel système d’exploitation ANDROID
Le but de cette partie est de développer à partir d’ARDUINO Bluetooth Controller les icones
d’exécution sur le smart phone. Pour créer une de ces icones, la première phase consiste à la
création de notre interface. Pour information le site affiche un écran de Smartphone virtuel
tous les icones possibles dans lequel nous pouvons placer par un simple glissement l’icône
choisie sur l’écran de notre Smartphone.
4. Un commencement avec ARDUINO
Bluetooth Controller
Veuillez noter que cette application n'est pas associée à Robot Shop. Pour installer ce logiciel il
faut suivre les étapes suivantes pour obtenir l’application :
[42]
Ouvrez tout d’abord l’application Google Play. Puis allez sur la rubrique « APPS » (applications).
Recherchez alors : « ARDUINO Bluetooth Controller » (Contrôleur Bluetooth ARDUINO).
Appuyez sur l’application présentée ci-dessus.
Installez l’application en appuyant sur le bouton « Install » (installer).
[43]
Puis une fois l’installation terminée, appuyez sur « Open » (ouvrir) pour lancer le
Contrôleur Bluetooth ARDUINO. Avant d’ouvrir l’application, assurez-vous que le Rover
est toujours sous tension avec le module Bluetooth raccordé et que l’appairage a été
mené à bien.
4.1. Utilisation de l’application
Lorsque l’application démarre, elle peut demander que le Bluetooth soit activé (s’il était éteint
auparavant). Activez le Bluetooth pour pouvoir vous connecter à l’application.
Sélectionnez l’appareil nommé « Bluetooth_Bee_V2 ». S’il n’est pas visible, vérifiez que le Rover
est sous tension et que le module Bluetooth est branché, et appuyez sur « Scan for devices »
(rechercher des appareils). Si l’appareil n’apparaît toujours pas, revenez à l’étape de l’appairage
Bluetooth.
[44]
Pour appairer cet appareil vous devez saisir le CODE PIN 1234. Une fois cela fait, le module est
appairer avec votre appareil sous Android. Il va apparaître à présent dans la liste sous la
rubrique « Paired devices » (périphériques appairers).
Une fois sur l’écran principal, sélectionnez « Controller Mode » (mode contrôleur). La vue cidessous présente ce que vous obtenez sur l’écran d’une grande tablette. Lors d’un affichage sur
un Smartphone, les boutons seront rapprochés.
Depuis l’écran du contrôleur, sélectionnez les options en haut à droite et choisissez « Set
Command »
[45]
Appuyez sur le nom de chaque bouton et saisissez la commande de votre choix. Les
commandes par défaut dans l’exemple
« Tank _wasd_ Keyboard_ control » sont « W «, » S », « A », « D », comme indiqué
précédemment. Une fois terminé le réglage des commandes, appuyez sur la flèche de retour
pour revenir à l’écran du contrôleur.
5. Conclusion
Afin de créer une interface home machine via l’environnement ARDUINO Bluetooth Controller,
nous avons choisi le système d'exploitation ANDROID vu sa gratuité "open source " sa facilité
et ces richesses de tutoriels utilisés dans le monde des Smartphones.
Afin de réaliser notre application, nous avons expliqué dans ce chapitre, l’approche de
réalisation de la structure des commandes et leurs façons de création en forme d’icône.
Une fois les commandes sous smart phone sont claires et significatives, dans le prochain
Chapitre nous passons à la partie soft ARDUINO et la partie Hard la maquette.
[46]
Conclusion générale et perspectives
La réalisation des maisons intelligentes a été au cœur de plusieurs projets de
recherche lors de ces dernières années. D’énormes progrès ont été accomplis
grâce aux avancées en intelligence artificielle, à la miniaturisation de dispositifs
électroniques pour la domotique et au développement des réseaux de
communication, malgré tout, il reste encore plusieurs défis à surmonter pour
rendre possible l’implémentation des maisons intelligentes en situation réelle.
Pour ce qui est des perspectives de continuation plusieurs voies peuvent être
envisages. À titre indicatif, nous conseillons d’examiner et de développer les
points suivants :
Développer une application Android au lieu de celle réalisée dans ce
projet de telle façon à enrichir le système de contrôle avec d’autres
fonctions domotiques.
Piloter la domotique à partir des données reçues d’un réseau domotique
et d’un système d’analyse sonore ayant la capacité de reconnaître les
ordres vocaux. Les actions exécutées par le contrôleur se produisent en
réponse aux commandes vocales prononcées par l’habitant ou de manière
proactive pour assurer sa sécurité et son confort.
Dans le cas de la reconnaissance de la situation de l’habitant, connaître la
position de la personne et sa localisation précise dans une pièce.
Réaliser le contrôle domotique en utilisant un module GSM qui permet
d’augmenter la possibilité de surveiller l’habitat tout en communiquant
via des commandes envoyés par SMS.
Ajouter une fonction de détection d’intrusion tout en utilisant une caméra de
surveillance et avec un traitement d’images pour la détection facial des
personnes.
[47]
ANNEXE
Le code ARDUINO de projet :
#include<SoftwareSerial.h>
#include <Servo.h>
#include <DHT.h>
#define DHTPIN 7
#define DHTTYPE DHT11
#define trigPin 13
#define echoPin 12
SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX | TX
SoftwareSerial bl(10, 11);
Servo myservo;
char blmsg;
int pos = 0;
int porte=0 ;
float t=0;
int servoAngle = 0; // servo position in degrees
int ledd1=0;
int ledd2=0;
int ledd3=0;
int servoPin = 9;
int led1=4;
int led2=5;
int led3=6;
int buzzer =2;
int buzz=0;
int ventilateur=3;
[48]
int sensorDHT=7;
int temp,humidity;
DHT dht(sensorDHT,DHT11);
void setup(){
Serial.begin(9600);
bl.begin(9600);
Serial.println("You're connected via Bluetooth");
pinMode(led1,OUTPUT);
pinMode(led2,OUTPUT);
pinMode(led3,OUTPUT);
pinMode(porte,OUTPUT);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(buzzer, OUTPUT);
pinMode(ventilateur,OUTPUT);
dht.begin();
myservo.attach(9); }
void loop(){
if(bl.available()){
blmsg=bl.read();
if(blmsg=='x'){//allumer/arreter lampe 1
if(ledd1==1){
digitalWrite(led1,LOW);
ledd1=0;
}else{
[49]
digitalWrite(led1,HIGH);
ledd1=1; } }
if(blmsg=='y'){//allumer/arreter lampe 2
if(ledd2==1){
digitalWrite(led2,LOW);
ledd2=0;
}else{
digitalWrite(led2,HIGH);
ledd2=1; }}
if(blmsg=='z'){//allumer/arreter lampe 3
if(ledd3==1){
digitalWrite(led3,LOW);
ledd3=0;
}else{
digitalWrite(led3,HIGH);
ledd3=1;
}}
if (blmsg=='a'){
Serial.println("Servo motor to 45 degrees");
myservo.write(45);
}
else if (blmsg=='b')
{ Serial.println("Servo motor to 180 degrees");
myservo.write(180); }
if (blmsg=='d'){
[50]
buzz=0; }}
long duration, distance;
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration/2)/29.1;
if (distance <= 8){
buzz=1; }
if(buzz==1){
tone(2,400,100);
delay(30);}
else {
noTone(2);
}
delay(30);
float humidity= dht.readHumidity();
float t= dht.readTemperature();
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(t);
Serial.println("ºC");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(humidity);
Serial.print("%");
Serial.println(" ");
delay(1000);
if (t>=21){
[51]
Serial.println("Ventilateur allumé");
digitalWrite(ventilateur,HIGH); }
else {
Serial.println("Ventilateur etindre");
digitalWrite(ventilateur,LOW); }
delay(1000); }
[52]
Bibliographie
[1] https://www.maison-etdomotique.com/47895-la-domotique-cest-quoi
[2] https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/robotique-domotique-3847/
[3] http://www.c2elec.fr/domotique/domaine-application/
[4]http://www.collegegujan.fr/sites/technopc/img/4eme/sequence1/FCressources/
TICE40.pdf?captchatexte=11e943817a258f9dc13cac47b6d33226
[5] https://www.forumconstruire.com/guides/guide-domotique/domainesapplication-domotique.php
[6] http://onesmartcontrol.com/fr/info-domotique/avantages-domotique/quellessont-les-differentes-fonctions-du-systeme-domotique-one/
[7] https://www.technologuepro.com/cours-systemes-embarques/cours-systemesembarques-introduction.htm
[8] https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/technologie-systemeembarque-15282/
[9] http://igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2007/aessaidi-ndiop_LA-DOMOTIQUE/intro.htm
[10] http://blewando.dlinkddns.com/elv/Promo2018/th14/pag6.html
[11] http://www.techmania.fr/arduino/Decouverte_arduino.pdf
[12] https://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino
[13] https://zestedesavoir.com/tutoriels/686/arduino-premiers-pas-eninformatique-embarquee/742_decouverte-de-larduino/3416_le-logiciel/
[14] https://openclassrooms.com/courses/programmez-vos-premiers-montages-avecarduino/creez-votre-premier-programme-sur-arduino
[15] http://www.locoduino.org/spip.php?article8
[16]https://www.voseconomiesdenergie.fr/travaux/domotique/capteurs-et-alarmes
[17] https://www.intellego.fr/soutien-scolaire-1ere-s/aide-scolaire-sciences-de-lingenieur/les-differents-types-de-capteurs-tpe-2010--comment-automatiser-unebarriere-peage-/43006
[18] http://pecquery.wixsite.com/arduino-passion/copie-de-le-detecteur-aultrasons-h-1
[19] http://roboticadiy.com/arduino-tutorial-buzzer-with-ultrasonic-sensor/
[20] https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/smartphone-android-15017/
[21] https://www.sgbotic.com/index.php?dispatch=products.view&product_id=2471
[22] http://leroyd.com/articles/module_bluetooth.php
[53]
