Les éclairages d’une habitation sont souvent contrôlés de façon binaire : allumés ou éteints. Avec des lampes fluocompactes ou encore des ampoules à filament, cela peut se justifier pour diverses raisons. Toutefois, grâce à l’électronique programmable du genre des Arduino, il est possible de faire mieux, tout en utilisant des technologies plus modernes telles que les LED pour faire quelquechose de plus sophistiqué, tout en restant simple.
L’objectif de ce projet est triple :
- permettre un contrôle décentralisé de l’éclairage (on est pas limités au seul interrupteur mural);
- automatiser la gestion de l’éclairage (allumage et extinction quand nécessaire), en laissant toutefois un contrôle total à l’utilisateur;
- affiner le contrôle qu’a l’utilisateur sur les sources d’éclairage ainsi que l’ergonomie de celles ci (intensité, allumage progressif, etc).
Nous verrons ici comment atteindre ces objectifs et développer un système économique, peu gourmand en énergie, facile à utiliser tout en étant adaptable et sophistiqué.
Le contrôle décentralisé
Plutôt que de se limiter à un interrupteur mural, pourquoi ne pas permettre davantage de solutions? De façon traditionnelle, on peut installer dans une maison des systèmes de va-et-viens, mais on est limité en nombre d’interrupteurs. Une autre solution est d’installer un relais, et d’ajouter un câblage spécifique pour chaque interrupteur. Dans les deux cas, ces solutions sont complexes et coûteuses à mettre en œuvre, car il faut faire des travaux conséquents. De plus, on reste globalement limités à des interrupteurs classiques, et ceux ci sont fixés une fois pour toute, sous peine de nouveaux travaux lourds pour faire des changements.
Notre objectif sera donc de permettre de dépasser ces limitations, avec un système que l’on pourra facilement configurer, modifier, adapter, et qui sera accessible depuis n’importe ou dans la maison. On en profitera pour multiplier les modalités d’action : depuis des boutons, mais aussi un ordinateur, un téléphone, une commande vocale… Bref, ce que l’utilisateur souhaitera comme méthode d’interaction avec le système.
Pour pouvoir atteindre cet objectif, une solution et de réaliser un module capable de contrôler le système d’éclairage, mais également capable de recevoir des commandes par un réseau (filaire ou sans fil). Ainsi, si l’on souhaite ajouter un point de commande, il suffit de placer un dispositif connecté au réseau. De même, puisque nous envoyons des commandes standardisées par le réseau, le point de commande peut être construit de la façon voulue, pourvu qu’il envoie la bonne commande.
Automatisation
Appuyer sur un bouton n’est pas difficile. Mais il est tout aussi facile d’oublier d’appuyer a nouveau pour éteindre les lumières. D’autre part, quand on à les mains pleines, il n’est pas toujours pratique d’atteindre l’interrupteur. Alors pourquoi ne pas faire en sorte que les lumières s’allument et s’éteignent de façon automatique quand c’est nécessaire? On peut s’intéresser pour cela à deux paramètres :
- la luminosité ambiante;
- la présence d’humains dans la pièce.
Capteur PIR
En fonction de ces deux paramètres, on peut établir des règles permettant de déterminer si l’allumage d’un éclairage est nécessaire ou non. Plus concrètement, on pourra décider que s’il fait sombre et qu’un humain se trouve dans la zone, il faut allumer un éclairage, et que dans le cas contraire il faut l’éteindre.
Pour détecter la luminosité ambiante, une simple photorésistance suffit, mais on peut également utiliser un capteur de LUX. Dans tous les cas, il conviendra de déterminer des valeurs qui déclencheront l’allumage ou l’extinction de l’éclairage.
Pour détecter la présence d’humains, il existe diverses solutions, mais l’une des plus simples et économiques et d’utiliser un capteur PIR (wikipedia en, voir aussi le tutoriel d’Adafruit, en anglais).
Ici le principe est relativement simple : si un humain est détecté dans le champ du capteur, il faut allumer l’éclairage. Si en revanche aucun humain n’a été détecté depuis une certaine durée, on peut éteindre.
Contrôle fin et ergonomie
Puisque nous construisons notre système d’éclairage, nous pouvons choisir les technologies utilisées. Les LED représentent en matière d’éclairage une solution d’une très grande efficacité (peu d’autres technologies atteignent un tel rendement lumineux), une certaine robustesse, tout en permettant de moduler l’intensité lumineuse produite. D’autre part, contrairement à d’autres technologies fournissant des sources très localisées de lumière, les LED peuvent être réparties sur de plus grands espaces.
Ces deux points nous permettent de contrôler non seulement la quantité de lumière, mais également la localisation de cette lumière. En effet, nous pourrons répartir les sources lumineuses, et n’activer que celles qui sont nécessaires.
Nous avons déjà en partie abordé la question de l’ergonomie dans la section sur le contrôle décentralisé, en discutant des méthodes d’interaction possibles. Cependant, l’ergonomie ne se limite pas à la façon d’interagir avec le système, mais également à sa façon de répondre aux commandes de l’utilisateur. Prenons un exemple. Si je me réveille en pleine nuit, et que j’allume un éclairage classique, celui ci s’allumera en un temps très court. De fait, je serai ébloui par ce changement brutal de luminosité. Cependant, puisque nous sommes capables de moduler la luminosité de notre système, nous pouvons également proposer un allumage progressif qui n’éblouira pas.
De même, on pourra permettre une extinction progressive, ou retardée, qui permet à l’utilisateur de quitter la pièce sans être plongé dans l’obscurité.
De façon générale, grâce à de nouvelles formes d’interaction, et des possibilités d’adaptation de la réponse du système, on peut ainsi ajuster celui ci aux besoins de l’utilisateur.
Dans le prochain billet, nous nous intéresserons à une première implémentation, avec un premier prototype.
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Ce système fait partie de mon projet de soutenance au Bts j’aimerai en savoir plus