Maison intelligente et application domotique

4.3.1 Choix des composantes

LA CARTE ARDUINO MEGA 2560

Arduino est une marque qui couvre des cartes électroniques matériellement libres sur lesquelles se trouve un microcontrôleur. Un microcontrôleur est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires (mémoire morte et mémoire vive), unités périphériques et interfaces d'entrées-sorties. Et donc, il peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses. De plus, le logiciel Arduino IDE est open source et écrit en java, ce qui en fait un logiciel multi-plateforme puisqu'il peut tourner sous Linux, Windows et Mac OS. Arduino met à la disposition des utilisateurs différents types de cartes dont les spécificités varient[2].

TABLE 4.1 - Tableau comparatif des différentes cartes arduino

La carte Méga contient un microcontrôleur ATMéga 2650 qui est le modèle le plus perfectionné et puissant de la célèbre carte électronique. Elle a une fréquence d'horloge et une mémoire assez grandes, et dispose d'un très grande nombre de broches d'entrées/sorties. La carte Méga 2560 est idéale pour des applications exigeant des caractéristiques plus complètes que la UNO ou la Nano et coûte moins cher que les cartes Leonardo et Explora[10].

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FIGURE 4.3 - Parties d'une carte Arduino Méga Caractéristiques:

· Alimentation via port USB ou 7 à 12 volts sur le connecteur d'alimentation.

· Microprocesseur ATMéga 2560

· Mémoire flash 256 KB, Mémoire SRAM : 8KB

· 54 broches d'entrées-sorties dont 14 PWM

· 16 entrées analogiques 10 bits

· 3 ports série

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Le Module GSM 800L

Le module GSM , ou modem GSM, ou Contrôleur GSM est un boîtier électronique muni d'une carte SIM, qui se connecte au réseau. C'est un module puissant qui démarre automatiquement et recherche machinalement le réseau. Cet équipement simule comportement d'un téléphone mobile pour envoyer des messages (SMS) et émettre des appels vocaux. Il dispose d'une carte SIM de téléphone, et fonctionne partout dans le monde où il existe un réseau cellulaire GSM. Son faible coût, et son faible encombrement font de ce module la solution parfaite pour tout projet nécessitant une connectivité à longue portée.

FIGURE 4.4 - Module GSM SIM 800l

Caractéristiques:

· Alimentation 3,4V et 4,4V volts sur le connecteur d'alimentation.

· Taille du module : 2.2 cm X 1.8 cm

· Connectivité multi-slot GPRS classe 12 : max. 85,6 kbps

· Prend en charge le réseau quadri-bande GSM / GPRS et la technologie GPS pour la navigation par satellite

· Circuit de charge intégré pour les batteries Li-Ion

Le MODULE LDR( Light Dependent Resistor)

la LDR est un composant dont la valeur en ohms dépend de la lumière à laquelle il est exposé. Il existe une multitude de capteurs de luminosité dans le monde, ceux-ci varient en sensibilité et en coût selon la référence. ce capteur est une photorésistance qui dispose d'une cellule photo-électrique

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sensible à la quantité de lumière reçue. Une variation de lueur(ou d'ombre) provoque une alternance de signal. Ainsi, le signal envoyé est proportionnel à l'intensité de lumineuse captée. Il est très utilisé pour le déclenchement automatique d'éclairage car en plus d'être facile à mettre en oeuvre, LDR a un capteur très sensible et est disponible à faible coût.

FIGURE 4.5 - Le module LDR

Caractéristiques:

· Alimentation : 5 volts

· Diamètre de 5 milimètre

· Résistance foncée 0.2-20 MOhm

· Dissipation de puissance 100 mW

· Crète de réponse spectral 550 NM

Le capteur ultrason HC-SR04

Généralement, pour mesurer des distances, on utilise des capteurs de distance à l'instar des infrarouges, des capteurs laser et des capteurs physiques. Cependant, les premiers sont très sensibles à la température ambiante. Quant aux lasers ils sont extrêmement chers. Et pour ce qui est des capteurs physiques ils opèrent sur une petite distance, c'est pourquoi en dehors du PIR HC-SR501, l'on conseille le capteur ultrason pour implémenter la détection de présence. En effet, le HC-SR04 émettent des ultrasons qui se propagent dans l'air jusqu'à toucher un obstacle et retourne dans l'autre sens vers le capteur qui détecte l'écho et termine la prise de mesure. Le fait qu'il soit peu coûteux et que la lumière ambiante et l'opacité de la surface n'influencent pas sa précision en font un outil idéal pour la domotique.

Caractéristiques:

· Alimentation: 3,3 ou 5V

· Consommation 15 mA

· Fréquence 40 KHZ

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FIGURE 4.6 - Capteur ultrason HC-SR04

· Portée : de 2 cm à 4 m

· Dimension: 45x20x18mm

Le capteur de mouvement PIR HC-SR501

Encore appelé détecteur de mouvements, il réagit aux rayonnements thermiques traduits par la chaleur dégagée d'un corps humain. En effet, il est d'une sensibilité élevée, d'une grande fiabilité et possède un mode de fonctionnement ultra-basse tension. De plus, il possède des capteurs infrarouges qui vont entrer en action lors des fluctuations de température lorsqu'un individu va se déplacer par exemple dans un rayon de 6 à 7 mètres environ/ 23 pieds.

FIGURE 4.7 - principe de la PIR HC-SRO5»

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FIGURE 4.8 - PIR HC-501

Caractéristiques:

· Alimentation : 5-20V

· Consommation électrique :65 mA

· Sortie Transistor-Transistor logic: 3,3V, 0V

· Portée : jusqu'à 9 mètres

· Temps de retard réglable 0,3-10 minutes

· Dimension: 34*24 mm

Les Capteurs analogiques de gaz MQ2

Ils disposent d'une sortie analogique et d'un réglage de la sensibilité par potentiomètre. Ils sont hyper sensibles et ont un temps de réponse rapide. Les MQ2 détectent des rayonnements par ionisation des particules présentes dans le milieu où ils se trouvent. leur particularité réside dans le fait qu'ils peuvent détecter différents types de gaz à l'instar du butane, l'i-butane, le propane, le méthane l'alcool, ainsi que les fumées en fonction du calibrage. Caractéristiques:

FIGURE 4.9 - capteur analogique de gaz MQ2

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Alimentation : 5 volts

· Type d'interface : analogique

· Large panel de détection

· Dimension 40*20mm

Les Capteurs de température DHT11 ( Digital Humidity Température)

Le DHT 11 est un capteur très apprécié car il permet de capter en même temps l'humidité et la température, il garantit une grande fiabilité et une excellente stabilité à long terme. De plus, hormis sa petite taille physique et son poids léger, son interface série monofilaire permet une intégration rapide et simple de ce capteur dans le système numérique.

FIGURE 4.10 - capteur de température t d'humidité DHT11

Caractéristiques:

· Alimentation : 5 volts

· Étendue de mesure de température: 0^°C à 50^°C

· champ de mesure d'humidité: 20-90RH

· Consommation maximale : 2,5 mA

· Dimension 40*20mm

Le haut-parleur piezzo ou buzzer

Généralement utilisé dans les système d'alarme, ce composant électromagnétique transforme l'énergie électrique en vibration électrique, donc en son. En d'autres termes, fournir une certaine tension au buzzer permet de lui faire retentir une alarme. L'avantage principal du piezzo buzzer est qu'il peut fonctionner aussi bien avec une tension alternative que continue.

Caractéristiques:

· Tension nominale: 5 Volts

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FIGURE 4.11 - le piezzo buzzer

· Courant nominal(MAX) : 30mA

· Sortie sonore minimale à 10 cm : 80 dB

· Fréquence de résonance: 2300 ( environ)

AFFICHEUR LCD alphanumérique, 16x2, STN, sans led

L'afficheur LCD( Liquid Crystal Display) en français «Écran à cristaux liquides» c'est un écran que l'on trouve sur des appareils électroniques. Comme son nom l'indique, la LCD contient des cristaux liquides qui lorsque un courant traverse l'écran, permet de les faire rayonner. Ils sont peu complexes car ils permettent tout juste d'afficher les caractères numériques et alphanumériques. Leur atout principal réside dans le fait qu'ils sont disponibles à des prix abordables.

FIGURE 4.12 - Afficheur LCD avec interface L2C

Caractéristiques:

· Afficheur LCD 2x16 caractères rétroéclairés se raccordant via le bus l2C

· Alimentation : 5V

· Caractères blancs sur fond bleu

· Contraste : ajustable via potentiomètre

· Dimensions : 82x35x18 mm

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Module Bluetooth HC 06

Le module Bluetooth permet d'établir une liaison Bluetooth entre une carte Arduino et un autre équipement possédant une connexion Bluetooth( tablette, smartphone, une autre carte Arduino, etc...). Le module HC-06 est un module dit « esclave » contrairement au module HC-05 qui est « maître ». Le deuxième peut demander à un autre élément de s'appairer avec lui pourtant ne peut que recevoir des demandes d'appairages.

FIGURE 4.13 - Module Bluetooth HC 06

Caractéristiques:

· Fréquence : bande 2.4 GHz ISM

· Puissance d'émission: <=4Bm, Class 2

· Tension: 3.3 (2.7V à 4.2V)

· Profile: Bluetooth serial port

· Protocole : Bluetooth v2.0

Ventilateur DC Sans brosse 12 volts

C'est un petit ventilateur de 12 volts pouvant être commandé à distance par l'Arduino. Il suffit simplement qu'on lui envoie une tension nominale de fonctionnement de 12 volts.

Caractéristiques:

· Taille : 60x60x15mm

· Connecteur :XH2.5-2P

· Courant nominal : 0,12plus ou moins 10% Amp

· Tension nominale: DC : 12V

· Vitesse: 5400 plus ou moins 10% tour/ minute

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FIGURE 4.14 - Ventilateur DC 12 volts

Le Module Relais électronique 12 Volts

C'est un interrupteur qui se commande avec une tension continue ou alternative de faible puissance. Son avantage principal est qu'il est actionnable à distance. En effet, un relais électronique actionne l'interrupteur interne quand on lui envoie du courant électrique grâce à l'utilisation d'un électroaimant commandé.

FIGURE 4.15 - module relais

Caractéristiques:

· Déclenchement: 5mA

· Charge maximale: AC 250 V/ 10A, DC 30V/10A

· Tension du module: 12 volts

Adaptateur DC 12 volts

C'est un adaptateur qui remplace l'alimentation par le port USB de l' ordinateur. il permet ainsi de d'entretenir le microcontrôleur avec une tension de 12 volts

Caractéristiques:

· Tension d'entrée: 100 à 200 V

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FIGURE 4.16 - Adaptateur 12 volts

· Tension de sortie: 12 VDC

· Courant de sortie : 0 à 1 A

4.3.2 Schéma de fonctionnement

FIGURE 4.17 - schéma de principe de fonctionnement du système.»