Les scénarios utilisé dans la maquette

L’alimentation

La carte Arduino Mega 2560 peut être alimentée soit via la connexion USB(qui fournit 5V jusqu’à 500mA) ou à l’aide d’une alimentation externe. La source d’alimentation est sélectionnée automatiquement par la carte. L’alimentation externe (non-USB) peut être soit un adapteur secteur (pouvant fournir typiquement de 3V à 12V sous 500mA) ou des piles (ou des accus). L’adaptateur secteur peut être connecté en branchant une prise 2.1mm positif au centre dans le connecteur jack de la carte. Les fils en provenance d’un bloc de piles ou d’accus peuvent être insérés dans les connecteurs des broches de la carte appelées Gnd (masse ou 0V) et Vin (Tension positive en entrée) du connecteur d’alimentation. La carte peut fonctionner avec une alimentation externe de 6 à 20 volts. Cependant, si la carte est alimentée avec moins de 7V, la broche 5V pourrait fournir moins de 5V et la carte pourrait être instable. Si on utilise plus de 12V, le régulateur de tension de la carte pourrait chauffer et endommager la carte. Aussi, la plage idéale recommandée pour l’alimentation varie entre 7V et 12V. Les broches d’alimentation sont les suivantes :

• VIN. La tension d’entrée positive lorsque la carte Arduino est utilisée avec une source de tension externe (à distinguer du 5V de la connexion USB ou autre source 5V régulée). On peut alimenter la carte à l’aide de cette broche, ou, si l’alimentation est fournie par le jack d’alimentation, accéder à la tension d’alimentation sur cette broche.

• 5V. La tension régulée utilisée pour faire fonctionner le microcontrôleur et les autres composants de la carte (pour info : les circuits électroniques numériques nécessitent une tension d’alimentation parfaitement stable dite « tension régulée » obtenue à l’aide d’un composant appelé un égulateur et qui est intégré à la carte Arduino). Le 5V régulé fourni par cette broche peut donc provenir soit de la tension d’alimentation VIN via le régulateur de la carte, ou bien de la connexion USB (qui fournit du 5V régulé) ou de tout autre source d’alimentation régulée.

• 3V3. Une alimentation de 3.3V fournie par le circuit intégré FTDI (circuit intégré faisant l’adaptation du signal entre le port USB de l’ordinateur et le port série de l’ATmega) de la carte est disponible : ceci est intéressant pour certains circuits externes nécessitant cette tension au lieu du 5V). L’intensité maximale disponible sur cette broche est de 50mA GND. Broche de masse (Ou 0V).

Démarche de Développement de l’Application

Android pour le contrôle de la maquette 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 un 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. La plate-forme Androïde apporte tout cela au consommateur, mais surtout, elle affranchit le développeur de nombreuses contraintes. Par son ouverture; elle permet à n’importe quel développeur de créer ses applications avec un ticket d’entrée quasi nul. Le framework et le système d’exploitation et outils associés ont un code source ouvert, leur accès est gratuit et illimité. Plus besoin de négocier avec le constructeur du téléphone pour qu’il vous laisse développer sur sa plate-forme. Tous les développeurs sont ainsi sur un même pied d’égalité, tous peuvent ajouter de la mobilité à des applications existantes. Cette partie de notre étude ne nous donnera pas de bons résultats si on néglige certains paramètres, donc le bon fonctionnement de notre système se base essentiellement sur une bonne démarche et une bonne réflexion de notre programme. 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. Pour achever ce chapitre, nous expliquons dans la partie développement des applications Android avec MIT App inventor 2, les démarches des applications nécessaires en termes des icônes afin de faciliter le dialogue homme –dispositif via le téléphone.

Conception et réalisation d’une maquette de maison intelligente

Dans cette partie, nous présentons notre contribution technique et pratique à la fois, qui s’agissait de la programmation pour le contrôle de la maison (étude avant la réalisation) Puis nous passons à la concrétisation de la maquette conforme à un modèle une petite maison intelligente commandée localement par un une centrale (comme par pc) ou bien à distance par une Smartphone. Pour information, ce qui nous a attirés dans ce projet c’est le développement rapide de l’électronique embarquée. La maquette de la maison conçue est équipée de divers capteurs qui effectuent des mesures telles que le relevé de la température, régulation de la température par rapport au climat d’extérieur et réglage de la luminosité à distance. La particularité de cette technologie c’est qu’elle permet à l’utilisateur de contrôler à distance sa maison en toute sécurité même à distance. En plus cette réalisation offre la possible d’assurer la sécurité de la maison de par ses multiples capteurs, caméras et autres appareils électroniques. Elle permet aussi d’être plus écologique grâce à sa gestion de la température proche du climat ambiant.

De même un résidant est mieux assisté au quotidien (notamment pour une personne handicapée). Ce chapitre représente les parties essentielles de notre projet. On présentera les étapes de la conception et la réalisation du projet comme suit : Représentation de système utilisé Notre projet réalisé vise le contrôle, à distance, d’une maison intelligente par un Smartphone ou une tablette. Le circuit de commande se base sur une carte Arduino. Le contrôle à distance est assuré à travers une connexion WIFI car nous n’avons pas réussi à avoir la carte réseau schiel GSM. La communication du système Android (Smartphone) en Wifi est disponible sur le Smartphone tandis que le dispositif de commande (carte Arduino) doit être doté d’une interface de communication Wifi « module WIFI ESP8266 ». Cette carte de commande Arduino joue le rôle du cerveau intelligent qui permettra de recevoir les commandes puis les exécuter. Les applications que nous avion réussi à les mettre en oeuvre sont :

Les équipements primordiaux de cette installation : A cette situation si je veux commander mes volets (sachant que ces volets sont guidés électriquement comme le cas de plusieurs maisons d’aujourd’hui) : notre exemple ulster dans la figure sous dessus est compose de quatre fenêtres. Si nous utilisons dans cette situation des périphériques de la technologie sans fil, il faudra compter une cinquantaine d’euros par module, qui viendront en remplacement des interrupteurs existants. Avec un budget de 200€ il est donc possible d’automatiser les volets : ouverture au lever du soleil, fermeture automatique soit selon le coucher de soleil ou bien selon l’obscurité en générale, etc… Si je veux aussi pouvoir piloter mon chauffage qui est considère comme chauffage centralisé, on peut le faire en remplaçant simplement le thermostat existant par un thermostat connecté, ou intelligent, qui coutera environ de 200€ également. Maintenant, si je veux pouvoir commander mon éclairage, il va falloir remplacer les interrupteurs classiques par des modules avec un total de 10 interrupteurs, toujours avec un cout de cinquantaine d’euros, nous voilà avec 500€.

Si on souhaite piloter disons les 5 appareils les plus gourmands de la maison, 5 modules à 50€, soit 250€. Il sera même possible de suivre leur consommation d’énergie. Enfin, une petite touche de sécurité ne serait pas de refus : reprenons nos quatre fenêtres, une porte d’entrée, une porte fenêtre, et une porte de garage, soit 7 détecteurs d’ouverture à installer, soit 350€. Ajoutons-y quatre détecteurs de mouvements, qui pourront servir à la fois pour la sécurité mais également pour gérer l’éclairage si on le souhaite, soit 200€. Un modèle comme le Motion capteur par exemple sera même capable de relever la luminosité et la température, pouvant être utilisée pour réguler le chauffage. En plus d’être minuscule, le détecteur de mouvements cumule les fonctionnalités. Enfin on va récapituler notre totalité fournie à cette maison pour avoir une idée sur le budget dédie aux commodités principaux :[18] Ce tableau fait une comparaison entre deux valeurs d’argents différents (valeurs d’origines(euro) et valeurs local (DA)) afin d’illustré la valeur de cette maison vis-à-vis ses avantages performants Les Questions qui se posent maintenant ! Qui fait les installations des maisons? Sur quelle base se fait ces maisons intelligentes?

• La création de l’installation se fait par les professionnels de la domotique (électricien, ingénieur, ingénieur à l’informatique … ect ) .

• L’installation se placer d’après la fonction de maison, de ses ouvertures, de sa situation géographique, du voisinage et d’après la vie quotidienne du client.

Après des recherches sur le cout d’installation des équipements nous avons obtenu un exemple réel du montant des installations Delta Dore qui définit bien nos besoins : Pour un exemple d’une superficie 120m2 utilisable afin de construire une maison, donc il faut Compter environ :

Les Consommation des charges :

Pour les charges à alimenter, on a considéré que les charges essentielles utilisées dans un habitat urbain. Afin de faire le bilan de la consommation d’énergie de l’habitat en question, donc il faut disposer des caractéristiques électriques de toutes les charges utilisées. Pour cela, à l’aide d’instruments de mesure de la consommation d’énergie, nous avons procédé au relevé pendant une heure, le temps de fonctionnement de ces paramètres (la puissance, l’énergie, le courant, la tension) Si on prend la machine à café et la plaque chauffante, on a relevé les paramètres nécessaires pour chauffer un litre d’eau (pour le café) et deux litres pour la plaque chauffante (les quantités sont choisies en fonction de la capacité des appareils). La consommation d’énergie dans un habitat varie en fonction du taux d’occupation, qui lui aussi varie, en fonction de la saison, du mois et du jour. Pour calculer l’énergie consommée durant une journée (24 h), on fait le produit entre l’énergie consommée durant une heure par le nombre des mêmes charges puis par la durée de fonctionnement. Par exemple, l’énergie consommée par une lampe de 12 Watts est de 12 Wh durant une heure, on multiple cette énergie par le nombre des lampes, qui est dans notre cas, quatre et le tout est à multiplier par la durée de fonctionnement, qui est 5 h: E ( Wh ) = N × E ( Wh ) × T ( h ) ⇒ E = 4 × 14.2 × 5 = 284 Wh Dans notre application nous avons décidé de laisser que les éléments essentiels et de travailler dans un milieu isotherme (garder une température ambiante) d’un côté et d’autre part de travailler d’une manière alternative avec le réseau électrique et les panneaux solaires.

Dans ce mémoire, nous avons présenté une approche pour la réalisation d’un contrôleur intelligente d’une maison intelligente en considérant divers situation : la sécurité, l’énergie, le confort, la santé, l’environnement ainsi que le cout d’installation. Concernant la partie de réalisation de notre projet, nous avons fabriqué une maquette de maison dite « intelligente » doté d’un système de contrôle à base de l’électronique embarquée. En première étape, nous avons développé une interface de commande sous Android avec l’environnement MIT App Inventor. Précisément, nous avons préparé les icônes et les labelles des commandes pour permettre après au système de superviser les résultats attendus programmés dans la carte Arduino. Egalement, nous avons appris à travailler sur des cartes programmables ayant des performances élevées à savoir Arduino ainsi qu’une maitrise des compétences dans la conception de système par Arduino. Pour voir l’importance de notre réalisation par rapport au quotidien, la maquette réalisée est contrôlé sur place par un pc où à distance à l’aide d’un téléphone portable. Plus loin encore, nous avons pensé à voir les intérêts socio-économique qui peuvent être générés d’un prototype à l’échelle réelle, et les corrections qui peuvent être ajoutés dans les maison classique des Algériens. En termes de facture de charge, les outils employés dans la réalisation des différents médias contribuent certainement à l’élimination automatique des mauvaises habitudes des résidants. De même, après l’emplacement de ce système informatique dans une maison équipée à la fois d’un module photovoltaïque et d’un système d’isolation thermique, nous avons réussi a estimé grossièrement l’impact de cette réalisation sur l’environnement dont l’augmentation du taux d’efficacité énergétique est certaine.