Maison intelligente basée sur les contrôleurs Arduino : conception et organisation d'un espace contrôlé

Le développement des outils d'automatisation a conduit à la création de systèmes complexes améliorant la qualité de vie des personnes. De nombreux fabricants renommés d'électronique et d'environnements logiciels proposent des solutions standard prêtes à l'emploi pour divers objets.

Même un utilisateur inexpérimenté peut développer des projets indépendants et assembler une “maison intelligente” sur Arduino selon ses besoins. L'essentiel est de comprendre les bases et de ne pas avoir peur d'expérimenter.

Dans cet article, nous examinerons le principe de création et les principales fonctions d'une maison automatisée basée sur des dispositifs Arduino. Nous examinerons également les types de cartes utilisés et les principaux modules du système.

Création de systèmes sur la plateforme Arduino

Arduino – une plateforme pour le développement de dispositifs électroniques avec contrôle automatique, semi-automatique ou manuel. Elle est conçue sur le principe d'un kit avec des règles d'interaction clairement définies entre les éléments. Le système est ouvert, ce qui permet aux fabricants tiers de participer à son développement.

La classique “maison intelligente” se compose de blocs automatisés qui remplissent les fonctions suivantes :

• collectent les informations nécessaires via des capteurs ;
• analysent les données et prennent des décisions à l'aide d'un microprocesseur programmable ;
• exécutent les décisions prises en envoyant des commandes à divers dispositifs.

La plateforme Arduino est excellente justement parce qu'elle ne se limite pas à un fabricant spécifique, mais permet au consommateur de choisir lui-même les composants qui lui conviennent. Le choix est vaste, il est donc possible de réaliser pratiquement toutes les idées.

Nous vous recommandons de découvrir les meilleurs appareils intelligents pour la maison.

Pour apprendre à travailler avec Arduino, vous pouvez acheter un kit de démarrage (Starter Kit) sur le site du fabricant. La connaissance de l'anglais technique est obligatoire, car la documentation n'est pas russifiée.

En plus de la diversité des périphériques connectables, la variabilité est accrue par l'environnement de programmation implémenté en C++. Vous pouvez non seulement utiliser les bibliothèques créées, mais aussi programmer vous-même la réaction des composants du système aux événements qui surviennent.

Éléments de base des cartes

L'élément principal de la “maison intelligente” est une ou plusieurs cartes centrales (mères). Elles sont responsables de l'interaction de tous les éléments. Ce n'est qu'après avoir défini les tâches à résoudre que vous pouvez commencer à choisir le nœud principal du système.

La carte mère intègre les éléments suivants :

• Microcontrôleur (processeur). Sa fonction principale est de délivrer et mesurer la tension sur les ports dans une plage de 0-5 ou 0-3,3 V, de mémoriser les données et d'effectuer des calculs.
• Programmateur (pas présent sur toutes les cartes). À l'aide de cet appareil, on écrit dans la mémoire du microcontrôleur le programme selon lequel fonctionnera la “maison intelligente”. On le connecte à un ordinateur, une tablette, un smartphone ou un autre appareil via une interface USB.
• Régulateur de tension. Un dispositif de 5 volts est nécessaire pour alimenter l'ensemble du système.

Sous la marque Arduino, plusieurs modèles de cartes sont fabriqués. Ils diffèrent les uns des autres par leur facteur de forme (taille), le nombre de ports et la capacité mémoire. C'est sur la base de ces critères que vous devez choisir l'appareil approprié.

Il est préférable d'acheter les cartes Arduino et leurs shields auprès du fabricant, car ils sont de meilleure qualité que les dispositifs compatibles fabriqués en Chine.

Il existe deux types de ports :

• numériques, qui sont marqués sur la carte par les lettres “d” ;
• analogiques, qui sont marqués par la lettre “a”.

Grâce à eux, le microcontrôleur assure la communication avec les périphériques connectés. Tout port peut fonctionner aussi bien pour recevoir un signal que pour l'émettre. Les ports numériques marqués “pwm” sont conçus pour l'entrée et la sortie de signaux de type MLI (modulation de largeur d'impulsion).

Par conséquent, avant d'acheter une carte, vous devez au moins estimer approximativement le niveau de sa charge par divers périphériques. Cela permettra de déterminer le nombre nécessaire de ports de tous types.

Vous devez comprendre que le système “maison intelligente” ne doit pas nécessairement être lié à une unité de contrôle basée sur une seule carte mère. Des fonctions telles que, par exemple, l'allumage de l'éclairage artificiel de la zone attenante en fonction de l'heure de la journée et le maintien d'une réserve d'eau dans le réservoir de stockage sont indépendantes les unes des autres.

Du point de vue de la fiabilité du système électronique, il est préférable de répartir les tâches indépendantes entre différents modules, ce que le concept Arduino permet de réaliser facilement. En revanche, si vous regroupez de nombreux appareils au même endroit, un échauffement du microprocesseur, des conflits de bibliothèques logicielles et des difficultés à identifier et résoudre les pannes logicielles et matérielles peuvent survenir.

La connexion de multiples appareils de types différents à une seule carte est généralement utilisée en robotique, où la compacité est importante. Pour une “maison intelligente”, il est préférable d'utiliser une base distincte pour chaque tâche.

Chaque microprocesseur est équipé de trois types de mémoire :

• Flash Memory. Mémoire principale où est stocké le code du programme de contrôle du système. Une petite partie (3-12 %) est occupée par le programme de démarrage intégré (bootloader).
• SRAM. Mémoire vive où sont stockées les données temporaires nécessaires au fonctionnement du programme. Elle se caractérise par une vitesse élevée.
• EEPROM. Mémoire plus lente, où l'on peut également stocker des données.

La principale différence entre les types de mémoire pour le stockage des données est qu'en cas de coupure de courant, les informations enregistrées dans la SRAM sont perdues, tandis que celles dans l'EEPROM sont conservées. Cependant, la mémoire non volatile présente un inconvénient : un nombre limité de cycles d'écriture. Il faut garder cela à l'esprit lors de la création de vos propres applications.

Contrairement à l'utilisation d'Arduino en robotique, pour la plupart des tâches d'une “maison intelligente”, il n'est pas nécessaire d'avoir beaucoup de mémoire, ni pour les programmes, ni pour le stockage d'informations.

Types de cartes pour l'assemblage d'une maison intelligente

Examinons les principaux types de cartes les plus couramment utilisés lors de l'assemblage d'un système de maison intelligente.

Type #1 — Arduino Uno et ses dérivés

Les cartes Arduino Uno et Arduino Nano sont les plus couramment utilisées dans les systèmes de “maison intelligente”. Elles offrent des fonctionnalités suffisantes pour résoudre les tâches typiques.

La possibilité d'alimenter les cartes grand format avec une tension de 7 à 12 volts présente de nombreux avantages. Tout d'abord, la possibilité d'un fonctionnement autonome prolongé à partir de piles ou d'accumulateurs standard.

Caractéristiques principales de l'Arduino Uno Rev3 :

• processeur : ATMega328P (8 bits, 16 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 14 ;
• dont avec fonction PWM : 6 ;
• nombre de ports analogiques : 6 ;
• flash memory : 32 Ko ;
• SRAM : 2 Ko ;
• EEPROM : 1 Ko.

Il n'y a pas si longtemps, une modification – Uno Wi-Fi – est sortie, qui contient un module intégré ESP8266, permettant d'échanger des informations avec d'autres appareils selon la norme 802.11 b/g/n.

La différence entre l'Arduino Nano et son homologue plus volumineux réside dans l'absence de prise d'alimentation propre de 12 V. Cela a été fait pour obtenir une taille d'appareil plus petite, ce qui permet de le cacher facilement dans un petit espace. De plus, à ces fins, la connexion USB standard a été remplacée par une puce avec un câble mini-USB. L'Arduino Nano dispose de 2 ports analogiques de plus par rapport à l'Uno.

Il existe une autre modification de la carte Uno – l'Arduino Mini. Elle est encore plus petite que la Nano, et il est beaucoup plus difficile de travailler avec. Premièrement, l'absence de port USB pose un problème pour le flashage, car il faudra utiliser un convertisseur USB-Série. Deuxièmement, cette carte est plus exigeante en termes d'alimentation – il faut fournir une plage de tension d'entrée de 7-9 V.

Pour les raisons décrites ci-dessus, la carte Arduino Mini est rarement utilisée pour la “maison intelligente”. Habituellement, elle est utilisée soit en robotique, soit pour la mise en œuvre de projets déjà prêts.

Type #2 — Arduino Leonardo et Micro

La carte Arduino Leonardo ressemble à l'Uno, mais est un peu plus puissante. Une autre caractéristique intéressante de ce modèle est qu'elle est détectée comme un clavier, une souris ou un joystick lors de la connexion à un ordinateur. C'est pourquoi elle est souvent utilisée pour créer des dispositifs de jeu originaux et des simulateurs.

Tableau des dimensions et des tailles des modèles Uno, Leonardo et leurs homologues miniatures. Les développeurs n'ont pas respecté la logique dans les noms – “nano” devrait être la plus petite.

Les paramètres principaux de l'Arduino Leonardo sont les suivants :

• processeur : ATMega32u4 (8 bits, 16 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 20 ;
• dont 7 avec fonction PWM ;
• nombre de ports analogiques : 12 ;
• flash memory : 32 Ko ;
• SRAM : 2,5 Ko ;
• EEPROM : 1 Ko.

Comme le montre la liste de paramètres ci-dessus, le Leonardo a plus de ports, ce qui permet de charger ce modèle avec un plus grand nombre de capteurs.

Il existe également pour le Leonardo un homologue miniature absolument identique en termes de caractéristiques appelé Micro. Il n'a pas d'alimentation de 12 V et, au lieu d'une entrée USB complète, il dispose d'une puce pour un câble mini-USB.

La modification du Leonardo appelée Esplora est un modèle purement ludique et ne convient pas aux besoins de la “maison intelligente”.

Type #3 — Arduino 101, Arduino Zero et Arduino MKR1000

Parfois, pour le fonctionnement des systèmes de “maison intelligente” basés sur Arduino, une plus grande puissance de calcul est nécessaire, que les microcontrôleurs 8 bits ne peuvent pas fournir. Des tâches telles que la reconnaissance vocale ou d'image nécessitent un processeur rapide et une quantité importante de mémoire vive pour de tels appareils.

Pour résoudre ces tâches spécifiques, on utilise des cartes puissantes fonctionnant selon le concept Arduino. Le nombre de ports est approximativement le même que celui des cartes Uno ou Leonardo.

Arduino 101 a les mêmes dimensions que l'Uno ou le Leonardo, mais pèse presque deux fois plus lourd. La raison en est la présence de deux ports USB et de puces supplémentaires.

L'une des cartes les plus simples à utiliser mais puissantes – l'Arduino 101 possède les caractéristiques suivantes :

• processeur : Intel Curie (32 bits, 32 MHz) ;
• mémoire flash : 196 Ko ;
• SRAM : 24 Ko ;
• EEPROM : non.

De plus, la carte est dotée de fonctionnalités BLE (Bluetooth Low Energy) avec la possibilité de connecter facilement des solutions prêtes à l'emploi, comme un capteur de fréquence cardiaque, l'obtention d'informations sur la météo extérieure, l'envoi de messages texte, etc. De plus, un gyroscope et un accéléromètre sont intégrés dans l'appareil, mais ils sont principalement utilisés en robotique.

Une autre carte similaire – l'Arduino Zero possède les spécifications suivantes :

• processeur : SAM-D21 (32 bits, 48 MHz) ;
• mémoire flash : 256 Ko ;
• SRAM : 32 Ko ;
• EEPROM : non.

La particularité de ce modèle est la présence d'un débogueur intégré (EDBG). Grâce à lui, il est beaucoup plus facile de rechercher des erreurs lors de la programmation de la carte.

Lors de l'écriture d'un code volumineux, même un programmeur hautement qualifié commet des erreurs. Pour les trouver, on utilise un débogueur (debugger).

Arduino MKR1000 – un autre modèle adapté aux calculs intensifs. Elle possède un microprocesseur et une mémoire similaires au Zero. Sa principale différence est la présence d'une puce Wi-Fi intégrée avec le protocole 802.11 b/g/n et d'une puce cryptographique prenant en charge l'algorithme SHA-256 pour protéger les données transmises.

Type #4 — modèles de la famille Mega

Il est parfois nécessaire d'utiliser un grand nombre de capteurs et de gérer un nombre considérable d'appareils. Par exemple, cela est nécessaire pour le fonctionnement automatique des systèmes de climatisation répartie, qui assurent le maintien d'une température spécifique pour des zones individuelles.

Pour chaque zone locale, il est nécessaire de surveiller les relevés de deux capteurs de température (le second est utilisé comme capteur de contrôle) et, conformément à l'algorithme, d'ajuster la position du registre qui détermine le volume d'air chaud entrant.

S'il y a plus de 10 zones de ce type dans un cottage, alors pour gérer l'ensemble du système, plus de 30 ports sont nécessaires. Bien sûr, on peut utiliser plusieurs cartes de type Uno sous le contrôle commun de l'une d'elles, mais cela crée des complications supplémentaires de câblage. Dans ce cas, il est judicieux d'utiliser les modèles de la famille Mega.

La taille des cartes de la famille Mega (101,5 x 53,4 cm) est plus grande que celle des modèles précédents. C'est une nécessité technique – sinon, il ne serait pas possible de placer un tel nombre de ports.

La carte Arduino Mega est construite sur la base d'un microprocesseur 8 bits à 16 MHz assez simple, l'aTMega1280.

Elle possède une grande quantité de mémoire :

• mémoire flash : 128 Ko ;
• SRAM : 8 Ko ;
• EEPROM : 4 Ko.

Mais son principal atout est la présence de nombreux ports :

• nombre de ports numériques : 54 ;
• dont 15 avec fonction PWM ;
• nombre de ports analogiques : 16.

Il existe deux variantes modernes de cette carte :

• La Mega 2560 est basée sur le microprocesseur aTMega2560, qui se distingue par sa grande mémoire flash – 256 Ko ;
• La Mega ADK, en plus du microprocesseur aTMega2560, est équipée d'une interface USB permettant de se connecter à des appareils basés sur le système d'exploitation Android.

Le modèle Arduino Mega ADK présente une particularité. Lors de la connexion d'un téléphone à l'entrée USB, la situation suivante peut se produire : si le téléphone a besoin d'être chargé, il commencera à la “tirer” de la carte. Il existe donc une exigence supplémentaire pour la source d'alimentation : elle doit fournir un courant de 1,5 ampère. Cette condition doit être prise en compte lors de l'alimentation par piles.

Vous pouvez réaliser une alimentation autonome pour l'Arduino en utilisant des batteries ou des piles connectées. En combinant des connexions en série et en parallèle, vous pouvez obtenir la tension souhaitée et une longue durée de fonctionnement.

La Due – un autre modèle d'Arduino, alliant la puissance du microprocesseur et un grand nombre de ports.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

• processeur : Atmel SAM3X8E (32 bits, 84 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 54 ;
• dont 12 avec fonction PWM ;
• nombre de ports analogiques : 14 ;
• mémoire flash : 512 Ko ;
• SRAM : 96 Ko ;
• EEPROM : non.

Les broches analogiques de cette carte peuvent fonctionner à la fois avec la résolution 10 bits habituelle pour Arduino, ce qui est fait pour la compatibilité avec les modèles précédents, et avec la résolution 12 bits, qui permet d'obtenir un signal plus précis.

Caractéristiques de l'interaction des modules via les ports

Tous les modules connectés à la carte disposent d'au moins trois sorties. Deux d'entre elles sont les fils d'alimentation, à savoir la “terre” et la tension de 5 ou 3,3 V. Le troisième fil est logique. Il permet la transmission des données vers le port. Pour connecter les modules, on utilise des fils spéciaux regroupés par trois, parfois appelés jumpers.

Comme les modèles Arduino n'ont généralement qu'un seul port de tension et 1 à 2 ports de “terre”, pour connecter plusieurs appareils, vous devrez soit souder les fils, soit utiliser des platines d'expérimentation (breadboard).

À la platine d'expérimentation, vous pouvez connecter non seulement l'alimentation et les ports de la carte Arduino, mais aussi d'autres éléments tels que des résistances, des registres, etc.

La soudure est plus fiable et est utilisée dans les dispositifs soumis à des contraintes physiques, comme les cartes de contrôle de robots et de quadricoptères. Pour une maison intelligente, il est préférable d'utiliser des platines d'expérimentation, car c'est plus simple tant pour l'installation que pour le retrait du module.

Pour certains modèles (par exemple, Arduino Zero et MKR1000), la tension de fonctionnement est de 3,3 V. Par conséquent, si une tension plus élevée est appliquée aux ports, la carte peut être endommagée. Toutes les informations sur l'alimentation sont disponibles dans la documentation technique de l'appareil.

Cartes d'extension (shields)

Pour augmenter les capacités des cartes mères, on utilise des shields – des périphériques qui ajoutent des fonctionnalités. Ils sont fabriqués dans un facteur de forme spécifique, ce qui les distingue des modules qui se connectent aux ports. Les shields coûtent plus cher que les modules, mais ils sont plus simples à utiliser. Ils sont également fournis avec des bibliothèques de code prêtes à l'emploi, ce qui accélère le développement de programmes de contrôle personnalisés pour “la maison intelligente”.

Shields Proto et Sensor

Ces deux shields standard n'apportent aucune fonction particulière. Ils sont utilisés pour connecter un grand nombre de modules de manière plus compacte et pratique.

Le Proto Shield est pratiquement une copie conforme de l'original en termes de ports, et on peut coller une breadboard au milieu du module. Cela facilite l'assemblage. De telles cartes d'extension existent pour toutes les cartes Arduino pleine grandeur.

Le Proto Shield est placé au-dessus de la carte mère. Cela augmente légèrement la hauteur de la structure, mais économise beaucoup d'espace dans le plan.

Mais si le nombre d'appareils est très élevé (plus de 10), il est préférable d'utiliser des cartes de commutation Sensor Shield plus coûteuses.

Elles ne sont pas équipées d'une breadboard, mais l'alimentation et la masse sont connectées individuellement à toutes les broches des ports. Cela permet d'éviter toute confusion entre les fils et les cavaliers.

La surface de la carte mère et de la carte capteur est la même, mais le shield ne comporte ni puces, ni condensateurs, ni autres composants. Ainsi, beaucoup d'espace est libéré pour des connexions complètes.

De plus, cette carte dispose de connecteurs pour brancher facilement plusieurs modules : Bluetooth, carte SD, RS232 (port COM), radio et ultrason.

Connexion des fonctionnalités auxiliaires

Les shields dotés de fonctionnalités intégrées sont conçus pour résoudre des tâches complexes mais typiques. Si vous avez besoin de réaliser des idées originales, il est préférable de choisir un module approprié.

Motor Shield. Il est conçu pour contrôler la vitesse et la rotation des moteurs de faible puissance. Le modèle d'origine est équipé d'une seule puce L298 et peut fonctionner simultanément avec deux moteurs à courant continu ou un servomoteur. Il existe également une pièce compatible d'un fabricant tiers, dotée de deux puces L293D, permettant de contrôler deux fois plus d'actionneurs.

Relay Shield. Module fréquemment utilisé dans les systèmes de “maison intelligente”. Carte avec quatre relais électromécaniques, chacun permettant le passage d'un courant jusqu'à 5A. Cela suffit pour allumer et éteindre automatiquement des appareils de plusieurs kilowatts ou des lignes d'éclairage conçues pour le courant alternatif 220 V.

LCD Shield. Permet d'afficher des informations sur l'écran intégré, qui peut être amélioré en un dispositif TFT. Cette extension est souvent utilisée pour créer des stations météorologiques avec des relevés de température dans diverses pièces, dépendances, garage, ainsi que la température, l'humidité et la vitesse du vent à l'extérieur.

Le LCD Shield intègre des boutons permettant de programmer le défilement des informations et la sélection d'actions pour envoyer des commandes au microprocesseur.

Data Logging Shield. La tâche principale du module est d'enregistrer les données des capteurs sur une carte SD pleine grandeur jusqu'à 32 Go avec prise en charge du système de fichiers FAT32. Pour écrire sur une carte micro-SD, il faut acheter un adaptateur. Ce shield peut être utilisé comme un stockage d'informations, par exemple lors de l'enregistrement de données provenant d'un enregistreur vidéo. Fabriqué par l'entreprise américaine Adafruit Industries.

SD-card Shield. Une version plus simple et moins chère du module précédent. De nombreux fabricants produisent de telles extensions.

EtherNet Shield. Module officiel pour connecter Arduino à Internet sans ordinateur. Il dispose d'un emplacement pour carte micro-SD, permettant d'enregistrer et d'envoyer des données via le réseau mondial.

Wi-Fi Shield. Permet un échange d'informations sans fil avec prise en charge du mode de cryptage. Sert à se connecter à Internet et aux appareils qui peuvent être contrôlés via Wi-Fi.

GPRS Shield. Ce module est généralement utilisé pour connecter la “maison intelligente” à son propriétaire via téléphone mobile par messages SMS.

Modules de la “maison intelligente”

La connexion de modules de fabricants tiers et la possibilité de travailler avec eux en utilisant le langage de programmation intégré constituent le principal avantage du système ouvert Arduino par rapport aux solutions “propriétaires” pour la “maison intelligente”. L'essentiel est que les modules aient une description des signaux reçus ou transmis.

Méthodes d'obtention d'informations

La saisie d'informations peut être effectuée via des ports numériques ou analogiques. Cela dépend du type de bouton ou de capteur qui reçoit l'information et la transmet à la carte.

Pour un programme informatique, le signal numérique correspond à des périodes avec “0” et ”1”, tandis que le signal analogique définit une plage de valeurs en fonction de sa dimension.

Le signal vers le microprocesseur peut être envoyé par une personne qui utilise pour cela deux méthodes :

• Appui sur un bouton (touche). Le fil logique, dans ce cas, va vers le port numérique qui reçoit la valeur “0” lorsque le bouton est relâché et ”1” lorsqu'il est enfoncé.
• Rotation du capuchon d'un potentiomètre rotatif (résistance) ou déplacement du levier d'un curseur. Dans ce cas, le fil logique va vers un port analogique. La tension passe par un convertisseur analogique-numérique, après quoi les données sont transmises au microprocesseur.

Les boutons sont utilisés pour déclencher un événement, par exemple allumer et éteindre la lumière, le chauffage ou la ventilation. Les boutons rotatifs servent à modifier l'intensité – augmenter ou diminuer la luminosité, le volume sonore ou la vitesse de rotation des pales d'un ventilateur.

Un potentiomètre est un dispositif très simple, donc il coûte très peu cher. Ses principales caractéristiques sont la résistance électrique et l'angle de rotation.

Des capteurs sont utilisés pour déterminer automatiquement les paramètres de l'environnement ou l'origine d'un événement.

Pour le fonctionnement d'une “maison intelligente”, les variétés suivantes sont les plus demandées :

• Capteur sonore. Les versions numériques de ce dispositif sont utilisées pour activer un événement par un claquement ou une commande vocale. Les modèles analogiques permettent de reconnaître et de traiter le son.
• Capteur de lumière. Ces appareils peuvent fonctionner aussi bien dans le visible que dans l'infrarouge. Ces derniers peuvent être utilisés comme système d'alerte incendie.
• Capteur de température. Différents modèles sont utilisés pour l'intérieur et l'extérieur, car les modèles extérieurs sont mieux protégés contre l'humidité. Il existe également des dispositifs déportés avec câble.
• Capteur d'humidité. Pour l'intérieur, le modèle DHT11 convient, et pour l'extérieur, le modèle DHT22 plus coûteux. Les deux appareils peuvent également fournir une indication de température. Ils se connectent à un port numérique.
• Capteur de pression atmosphérique. Pour une utilisation avec les cartes Arduino, les baromètres analogiques de la marque Bosch (bmp180, bmp280) ont fait leurs preuves. Ils mesurent également la température. Le modèle bme280 peut être qualifié de station météo car il fournit en plus la valeur de l'humidité.
• Capteurs de mouvement et de présence. Ils sont utilisés à des fins de sécurité ou pour l'allumage automatique de la lumière.
• Capteur de pluie. Il réagit à la présence d'eau sur sa surface. Il peut également être utilisé pour déclencher une alarme en cas de fuite du circuit d'eau ou de chauffage.
• Capteur de courant. Ils sont utilisés pour détecter les appareils électriques hors service (ampoules grillées) ou pour analyser la tension afin d'éviter une surcharge.
• Capteur de fuite de gaz. Il est utilisé pour détecter et réagir à une concentration élevée de propane.
• Capteur de dioxyde de carbone. Il est utilisé pour déterminer la concentration de dioxyde de carbone dans les pièces à vivre et dans des locaux spéciaux, comme les caves à vin, où a lieu la fermentation.

Il existe encore de nombreux capteurs différents pour des tâches spécifiques, par exemple pour mesurer le poids, la vitesse d'écoulement de l'eau, la distance, l'humidité du sol, etc.

Certains capteurs, comme l'anémomètre, destiné à mesurer la vitesse et la direction du vent, sont des appareils électromécaniques complexes.

De nombreux capteurs et détecteurs peuvent être fabriqués vous-même en utilisant des composants plus simples. Cela reviendra moins cher. Mais, contrairement à l'utilisation d'appareils en série, vous devrez passer du temps à l'étalonnage.

Contrôle des appareils et systèmes

En plus de la collecte et de l'analyse des informations, la “maison intelligente” doit réagir aux événements qui surviennent. La présence d'électronique avancée sur les appareils électroménagers modernes permet de les contacter directement en utilisant Wi-Fi, GPRS ou EtherNet. Généralement, pour les systèmes Arduino, la commutation entre le microprocesseur et les appareils high-tech s'effectue via Wi-Fi.

Pour allumer le climatiseur en cas de température élevée dans la maison, bloquer la télévision et Internet la nuit dans la chambre des enfants ou lancer le chauffe-eau de chauffage à l'arrivée des propriétaires à l'aide d'Arduino, vous devez effectuer trois actions :

1. Installer le module Wi-Fi sur la carte mère.
2. Trouver des canaux de fréquence inoccupés pour éviter les conflits entre systèmes.
3. Comprendre les commandes des appareils et programmer les actions (ou utiliser des bibliothèques prêtes à l'emploi).

En plus de la “communication” avec des appareils informatisés, des tâches liées à l'exécution d'actions mécaniques se posent souvent. Par exemple, on peut connecter à la carte un servomoteur ou un petit réducteur qui sera alimenté par celle-ci.

Le servomoteur se compose d'un petit moteur et de plusieurs réducteurs. Par conséquent, malgré le faible courant (5 V), il peut développer une puissance convenable, suffisante par exemple pour ouvrir une fenêtre.

En cas de besoin de connexion d'appareils puissants fonctionnant à partir d'une source d'alimentation externe, on utilise deux options :

1. Insertion d'un relais dans le circuit.
2. Connexion d'un interrupteur de puissance et d'un triac.

Le relais électromagnétique ou à semi-conducteurs inséré dans un circuit électrique ferme et ouvre l'un des fils sur commande d'un microprocesseur. Leur caractéristique principale est le courant maximal admissible (par exemple, 40 A) qui peut traverser cet appareil.

En ce qui concerne le raccordement d'un interrupteur de puissance (MOSFET) pour le courant continu et d'un triac pour le courant alternatif, ils ont une intensité admissible plus faible (5-15 A), mais peuvent augmenter la charge en douceur. C'est pourquoi les cartes sont équipées de ports PWM. Cette propriété est utilisée pour régler la luminosité de l'éclairage, la vitesse des ventilateurs, etc.

À l'aide de relais et de contacteurs de puissance, il est possible d'automatiser entièrement tous les circuits électriques de la maison et de démarrer le générateur en cas de panne de courant. Ainsi, avec une base Arduino, il est réellement possible de réaliser une alimentation autonome d'un appartement ou d'un bâtiment, incluant toutes les fonctions particulièrement importantes – chauffage, approvisionnement en eau, évacuation des eaux usées, ventilation et système de sécurité.

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• Maison intelligente Apple : les subtilités de l'organisation des systèmes de gestion de la maison par la société « Apple »

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Exemple d'une ébauche de base assemblée par vos soins pour une « maison intelligente » :

La nature ouverte de la plateforme Arduino permet d'utiliser des composants de différents fabricants. Cela facilite la conception d'une « maison intelligente » adaptée aux besoins de l'utilisateur. Par conséquent, si vous avez ne serait-ce que des connaissances rudimentaires en programmation et en branchement d'appareils électroniques, il vaut la peine de s'intéresser à ce système.

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