Le fonctionnement d’un système domotique

MODE DE FONCTIONNEMENT

Architecture

Le fonctionnement d’un système domotique repose sur la séparation des circuits de commande et de puissance. Le circuit de puissance distribue l’énergie tandis que le circuit de commande véhicule les informations transmises par bouton poussoir, télécommande ou dalle tactile. La programmation au niveau du tableau électrique suffit alors pour établir les liens entre les organes de commandes et les récepteurs d’ordre. On peut ainsi configurer l’ensemble de l’installation électrique. La figure 2.1 montre le schéma synoptique de la domotique.
Figure 2. 1 : Schéma synoptique de la domotique.

Les actionneurs et les capteurs

Ce sont les composantes qui reçoivent les messages (instructions) et qui, en fonction de ces messages entreprennent ou non une action. Les capteurs font en sorte qu’un ou plusieurs actionneurs reçoivent l’instruction. Ces composants communiquent via un ‘bus’: les capteurs placent l’information sur le bus et transmettent ainsi leurs instructions aux actionneurs. C’est la programmation qui détermine quel actionneur doit entrer en action. Il existe plusieurs types de capteur et d’actionneur qu’on peut utiliser en domotique.
Le fonctionnement de la domotique repose sur la communication entre plusieurs appareils électriques. Pour assurer cette communication et obtenir les effets souhaités, il faut prendre en considération l’automatisme, le système de programmation domotique, les appareils domotiques, le réseau servant de communication entre ces appareils et la centrale domotique, les capteurs, et de l’interface homme machine.

La centrale domotique

La centrale domotique (ou box domotique) est un appareil électronique reliant différents capteurs, détecteurs et appareils installés dans une maison avec le réseau internet. Elle constitue le cerveau de l’installation domotique, indispensable au fonctionnement de tout l’ensemble d’équipement. Elle est ainsi en mesure de gérer, piloter et de contrôler seule la totalité des appareils domestiques ou plutôt la totalité des modules reliés à l’installation.

Architecture /Structure

La centrale domotique, est un boîtier relié à l’alimentation électrique qui traite les informations en provenance de différents capteurs installés à son domicile. Elle possède une batterie de secours qui lui permet d’être opérationnelle même en cas de coupure du courant. Son activation et son appairage avec les différents accessoires requiert une étape de validation. Une fois connectée au box ADSL, elle se synchronise avec différents accessoires. Cette étape s’effectue via une interface accessible depuis un navigateur web ou une application mobile. L’utilisateur peut ensuite configurer son box domotique via cette interface web/mobile.
De cette manière, il est possible de piloter les équipements d’une maison à distance, à l’aide de l’interface d’un logiciel installé sur un ordinateur ou un téléphone mobile c’est- à-dire pilotée/paramétrée via un navigateur web ou une application mobile. En plus du pilotage en direct et à distance, le box permet de programmer et automatiser des tâches quotidiennes ou répétitives ainsi que de paramétrer des scénarios à suivre selon le déclenchement de certains évènements.

Mode de fonctionnement

La centrale domotique possède deux modes de fonctionnement complémentaires.

Le mode automatique

Dans le mode de fonctionnement automatique, les appareils domestiques sont entièrement automatisés. Ce mode de fonctionnement est entièrement paramétrable. Ainsi, après la pose d’un nouveau module, il est nécessaire de « programmer » son fonctionnement.

Le mode « imprévus »

Il existe bien des imprévus dans la vie quotidienne. Ainsi, il faut s’assurer qu’on peut toujours intervenir directement sur le fonctionnement des appareils domestiques. Mieux, la centrale de commande est capable de réagir à des situations imprévues.
Pour permettre à la centrale de contrôler les appareils domestiques reliés à l’installation, un module de transmission est indispensable.

Modules de transmission

Le module de transmission regroupe tous les moyens permettant d’assurer les communications entre les différents intervenants.

Les émetteurs

La centrale communique avec les modules récepteurs par l’intermédiaire d’une interface directement reliée entre l’ordinateur et le réseau électrique de la maison, qui utilise un protocole domotique comme X10, EIB/KNX, etc. Or, contrairement à ce que l’on pense en générale, il n’est pas nécessaire de laisser l’ordinateur allumé en permanence car l’installation domotique peut fonctionner même s’il est éteint. Ceci est possible grâce à l’utilisation de module émetteur.

Principe de fonctionnement et architecture

La centrale envoie, une fois pour toute, les commandes et l’heure à laquelle effectuer ces commandes au module émetteur. Ensuite, même si la centrale est éteinte, le module émetteur continue d’envoyer les commandes aux différents modules récepteurs installés dans la maison. Il existe un autre type de modules émetteurs qui sont, eux, destinés à la gestion du fonctionnement en mode « imprévus ».

Classification

On peut citer les différents types d’émetteur dont la liste n’est pas exhaustive :
Tableau I : Classification des émetteurs.
Tous ces éléments permettent d’envoyer des ordres selon les besoins de l’utilisateur. Il est aussi possible d’envoyer plusieurs ordres en même temps, on appelle cela des scénarios domotique.

 Les récepteurs

Un récepteur est un dispositif capable de transformer de l’énergie électrique qu’il reçoit en une autre forme d’énergie.

Principe de fonctionnement et architecture

Que ce soit un système sans fils ou qui fonctionne grâce à un bus de données, les systèmes permettent de faire communiquer les différents éléments dans la maison. Ainsi, chaque élément de votre installation peut recevoir des ordres : les récepteurs, provenant des autres éléments de commande : les émetteurs. Chaque élément pourra donc commander le ou les éléments de la maison que l’on souhaite. Et ce sont les émetteurs qui exécutent les ordres des signaux de commandes.

Classification

-Les récepteurs passifs : Un récepteur est dit passif si toute l’énergie qu’il reçoit est convertie en énergie thermique (Conducteur ohmique).
Grace a un générateur externe, les récepteurs passifs sont soumis à une différence de potentiel et de courant d’intensité I. Il apparait alors une force contre électromotrice ou f.é.m. E’ s’opposant au passage du courant débité par le générateur. Les pertes sont, comme pour les générateurs, représentées par la résistance notée r’. Ainsi, la tension U aux bornes du récepteur passif est donnée par la formule suivante: = − = +
– Les récepteurs actifs : Un récepteur est dit actif s’il convertit une partie de l’énergie électrique qu’il reçoit en une autre forme d’énergie que l’énergie thermique.
Contrairement au récepteur, la tension aux bornes d’un récepteur actif n’est jamais nulle, même lorsqu’il ne passe aucun courant : elle est alors égale à la f.é.m. E. Un dipôle actif fonctionne en récepteur lorsqu’il transforme une puissance électrique en puissance qui peut-être : mécanique, chimique, thermique, électrique, lumineuse, électrique etc. La tension U aux
bornes du récepteur actif est reformulée comme suit: = − = −.

Lignes de transmission

Le système domotique prend tout son sens dès l’instant où les divers appareils communiquent entre eux. C’est pour cette raison que l’on emploie également la nomination « maison communicante ». Ceci est possible grâce à des réseaux de communications et en exploitant des diverses lignes de transmission.

Réseau filaire

Le bus filaire est constitué d’une ou plusieurs paires torsadés dont les caractéristiques peuvent varier d’un constructeur à un autre, et permettant la circulation de données à haut débit. C’est plus fiable et plus performante. Une telle installation est facilitée par l’implantation du pré câblage recommandé par la norme C 15-100, une norme française pour les installations électriques en basse tension. La figure 2.2 représente le câblage domotique par réseau filaire.
Figure 2. 2 : Exemple de câblage de système domotique par réseau filaire.

Communication par onde électromagnétique

Dans cette catégorie de mise en réseau des appareils domotique, on peut parler principalement de deux formes d’onde : la radiofréquence et l’infrarouge.
Figure 2. 3 : Système domotique par réseau sans fil.
La commande radio est devenue utiliser dans les systèmes domotiques sur bus. Elle est simple à mettre en œuvre mais très sensible aux bruits. Au départ, la fréquence la plus utilisée était 433 MHz pour la commande d’appareillage, autorisée partout avec une puissance assez faible. Rapidement en Europe, la bande des 868 Mhz a été autorisée avec une puissance de rayonnement 5 fois supérieure à la précédente d’une portée qui peut dépasser les 200m. Mais, le protocole de communication utilisé sur cette bande de fréquence est lent et unidirectionnel. L’arrivé de protocole radio ZigBee sur une bande de fréquence de 2,4 GHz (équivalente au Bluetooth), a élargi les possibilités de la communication par radio tout en réduisant son rayonnement. L’appareillage associé devient plus performant en termes de consommation et en termes de communication puisque le dialogue devient bidirectionnel à l’instar du bus et le retour d’état est visualisé.
L’infra-rouge est une technologie souvent employé dans les applications audio-visuelle. Il est recommandé par quelques fabricants de système domotique qui souhaitent offrir la possibilité aux utilisateurs de gérer par l’intermédiaire d’une seule télécommande les appareils audio-visuels et les récepteurs IR. Ces derniers sont souvent installés pour piloter l’éclairage, les volets ou un écran.