{"id":1974,"date":"2017-06-30T18:00:58","date_gmt":"2017-06-30T22:00:58","guid":{"rendered":"http:\/\/nagashur.com\/blog\/?p=1974"},"modified":"2017-07-01T12:21:56","modified_gmt":"2017-07-01T16:21:56","slug":"rampe-a-led-intelligente-cuisine-via-arduino-capteur-pir","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/nagashur.com\/blog\/2017\/06\/30\/rampe-a-led-intelligente-cuisine-via-arduino-capteur-pir\/","title":{"rendered":"Une rampe \u00e0 LED intelligente pour la cuisine via Arduino avec capteur PIR"},"content":{"rendered":"

Dans ma cuisine, au dessus de l’\u00e9vier, j’ai rajout\u00e9 deux lampes basses consommation. Cependant cette solution est loin d’\u00eatre id\u00e9ale : il est facile d’oublier d’\u00e9teindre ces lumi\u00e8res, l’\u00e9clairage est soit \u00e9teint, soit \u00e0 fond (\u00e9blouissant en pleine nuit), et je pr\u00e9f\u00e8re \u00e9viter d’avoir du 220V au dessus de l’\u00e9vier. Je pourrais couvrir avec de l’acrylique, mais ces lampes chauffent, et il faut pouvoir y acc\u00e9der pour les changer.\u00a0 Pour r\u00e9soudre ces probl\u00e8mes, je vous propose de me suivre pour la r\u00e9alisation d’une rampe \u00e0 LED intelligente, \u00e9conomique, bas\u00e9e sur du code libre, programmable et extensible.<\/p>\n

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Le principe g\u00e9n\u00e9ral de la rampe \u00e0 LED intelligente<\/h2>\n

Pour notre rampe \u00e0 LED intelligente, nous souhaitons tout d’abord avoir un allumage et une extinction progressifs. On veut \u00e9galement pouvoir utiliser un capteur de pr\u00e9sence pour pouvoir allumer et \u00e9teindre automatiquement l’\u00e9clairage. Enfin on doit pouvoir passer du mode automatique au mode manuel \u00e0 tout moment, et ainsi allumer\/\u00e9teindre \u00e0 tout moment.<\/p>\n

Pour ce faire, nous utiliserons un micro-contr\u00f4leur qui surveillera l’\u00e9tat d’un capteur PIR (J’ai \u00e9crit un article sur le sujet ici :\u00a0Capteur PIR et Arduino : Tutoriel\u00a0 ). Ce dernier d\u00e9tectera la pr\u00e9sence d’humains dans son champ de “vision”. En fonction de ce qui est d\u00e9tect\u00e9 ou non, le contr\u00f4leur allume ou \u00e9teint l’\u00e9clairage.<\/p>\n

L’autre mode d’interaction avec le syst\u00e8me est un bouton poussoir, qui permet via une pression courte d’allumer ou d’\u00e9teindre le syst\u00e8me. Une pression longue permet de passer du mode manuel au mode automatique (en mode manuel, la lumi\u00e8re reste dans l’\u00e9tat d\u00e9fini par l’utilisateur).<\/p>\n

Allumage et extinction progressifs<\/h3>\n

Par allumage progressif, on entend le fait que l’on ne passe pas de compl\u00e8tement \u00e9teint \u00e0 compl\u00e8tement allum\u00e9 d’un coup. Au contraire, cela se fait de fa\u00e7on progressive pour laisser aux yeux le temps de s’habituer. En pratique, on passe par 255 niveaux de luminosit\u00e9.<\/p>\n

Pour l’allumage, le processus prend quelques secondes, alors que pour l’extinction, c’est plus long (environ 20s). L’id\u00e9e est qu’on profite de l’allumage progressif sans avoir \u00e0 attendre trop longtemps pour avoir la lumi\u00e8re. La valeur est r\u00e9glable dans le code, j’ai d\u00e9termin\u00e9 de fa\u00e7on empirique la valeur qui me convenait.<\/p>\n

Pour l’extinction c’est plus long, pour laisser le temps de quitter la pi\u00e8ce quand on \u00e9teint la lumi\u00e8re (encore une fois, c’est r\u00e9glable, dans mon cas, 20s suffisent pour arriver \u00e0 la prochaine porte sans se presser). L’extinction progressive permet de s’habituer \u00e0 l’obscurit\u00e9 et d’avoir confirmation de la prise en compte de la commande..<\/p>\n

Le hardware<\/h2>\n

Le micro-contr\u00f4leur : une carte Arduino Nano<\/h3>\n

Pour ce projet, on veut du open hardware et du logiciel libre. On s’appuie donc sur un micro-contr\u00f4leur Arduino Nano, compact, \u00e9conomique, open hardware. Il utilise une “toolchain” <\/em>libre pour sa programmation. Les clones chinois du Arduino Nano se trouvent pour 2-3\u20ac sur aliexpress et sont de bonne qualit\u00e9 (pour plus de d\u00e9tails sur ces clones du Arduino Nano, voyez mon article ici<\/a>).<\/p>\n

Commander des LEDs 12\/24V depuis le Nano via un MOSFET : le IRF3708.<\/h3>\n
\"un<\/a>

un MOSFET IRF3708 utilis\u00e9 pour la rampe \u00e0 led intelligente.<\/p><\/div>\n

Nous contr\u00f4lons une bande de LEDs 12V, ce que ne peut faire d’office le Arduino Nano. En effet, ses sorties sont en 5V. Dans tous les cas, m\u00eame avec des LEDs en 5V, le courant d\u00e9livrable par les GPIO aurait \u00e9t\u00e9 trop faible pour cette application.<\/p>\n

Pour y rem\u00e9dier, nous allons contr\u00f4ler un courant \u00e9lectrique \u00e9lev\u00e9, \u00e0 une tension diff\u00e9rente en utilisant un transistor. Avec un transistor, on peut contr\u00f4ler le passage du courant entre deux des trois pattes de celui ci en envoyant ou non du courant \u00e0 la troisi\u00e8me.<\/p>\n

Fonctionnement g\u00e9n\u00e9ral d’un transistor<\/h4>\n

De fa\u00e7on sch\u00e9matique, c’est comme si nous avions un interrupteur contr\u00f4l\u00e9 par une sortie num\u00e9rique du Arduino. Ainsi, sii la sortie est \u00e0 0 (LOW), le courant ne passe pas; si la sortie est \u00e0 1 (HIGH) le courant passe. Et le courant command\u00e9 peut \u00eatre en 12V, 24V, ou n’importe quelle tension support\u00e9e par le transistor. L’intensit\u00e9 \u00e9lectrique commutable d\u00e9pend aussi du transistor.<\/p>\n

Notre MOSFET: le IRF3708<\/h4>\n

Ici, nous utiliserons un MOSFET<\/a>, le IRF3708<\/a>, qui est un composant que j’utilise souvent. En effet, il peut \u00eatre command\u00e9 par des signaux en 3.3V et 5V sans probl\u00e8me (d’autres transistors requi\u00e8rent du 12V pour commuter le courant maximal), sa r\u00e9sistance interne est tr\u00e8s faible, ce qui implique qu’il peut commuter des courants \u00e9lev\u00e9s sans radiateur. Je l’utilise en pratique pour commuter plusieurs amp\u00e8res, en 12V, et il est reste \u00e0 temp\u00e9rature ambiante.<\/p>\n

Les tensions commutables sont aussi dans une large plage, puisqu’il peut accepter des tensions jusqu’\u00e0 30V, donc parfait pour des LEDs en 12 ou 24V.<\/p>\n

Sa vitesse de commutation est \u00e9lev\u00e9e, on peut donc s’en servir en PWM (c’est ce que je fais pour mes aquariums, comme l’explique tr\u00e8s bien le blog hackquarium ici<\/a> ).<\/p>\n

Un d\u00e9tecteur d’humains : le capteur PIR<\/h3>\n
\"capteur<\/a>

le capteur PIR utilis\u00e9 pour notre rampe \u00e0 LED intelligente<\/p><\/div>\n

Un tel syst\u00e8me s’appuie fortement sur la qualit\u00e9 du capteur qui indique la pr\u00e9sence ou non d’humains dans la pi\u00e8ce. Un capteur PIR mesure les diff\u00e9rences de temp\u00e9rature d\u00e9tect\u00e9es dans l’infrarouge, et renvoie un 0 ou un 1 selon l’absence ou la pr\u00e9sence d’un humain dans le champ de d\u00e9tection.<\/p>\n

\u00c9quip\u00e9s d’une lentille Fresnel, ces capteurs ont un champ de 180\u00b0 et peuvent donc, s’ils sont positionn\u00e9s de fa\u00e7on ad\u00e9quate, couvrir facilement une pi\u00e8ce.<\/p>\n

La sortie est d\u00e9j\u00e0 trait\u00e9e, et renverra un signal logique continu d’une dur\u00e9e ajustable, ce qui nous \u00e9vitera d’avoir \u00e0 faire du post-traitement pour \u00e9liminer le bruit. La sensibilit\u00e9 est \u00e9galement r\u00e9glable, \u00e0 l’aide d’un potentiom\u00e8tre.<\/p>\n

Comme dit plus haut, vous pourrez approfondir le sujet en consultant mon tutoriel sur les capteurs PIR et leur utilisation sur un Arduino<\/a>.<\/p>\n

L’interface utilisateur : un bouton poussoir avec LED int\u00e9gr\u00e9e.<\/h3>\n

On veut une rampe \u00e0 LED intelligente pour une cuisine, donc \u00e7a doit \u00eatre simple \u00e0 utiliser, et intuitif. Pour cela, on utilise un unique bouton, de type anti-vandalisme, avec “angel eye<\/strong><\/em>“. Il s’agit de boutons en inox, waterproof, r\u00e9sistants aux chocs, et avec un anneau lumineux sur le bouton.<\/p>\n

Mode manuel<\/h4>\n

Le principe est simple : si j’appuie bri\u00e8vement, l’\u00e9tat de la lumi\u00e8re est invers\u00e9. On passe d’allum\u00e9 \u00e0 \u00e9teint, ou d’\u00e9teint \u00e0 allum\u00e9. Ceci, c’est en mode manuel. L’utilisateur sait que le syst\u00e8me est en mode manuel si l’anneau lumineux est allum\u00e9 de fa\u00e7on continue.<\/p>\n

Mode automatique<\/h4>\n

Si en revanche on fait un appui long (plus d’une seconde), on change le mode, et on passe de manuel \u00e0 automatique, ou l’inverse. Une fois en mode automatique, la lumi\u00e8re s’allume automatiquement quand un humain est d\u00e9tect\u00e9, et s’\u00e9teint 120s apr\u00e8s la derni\u00e8re fois qu’un humain ait \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9.<\/p>\n

En mode automatique, l’utilisateur peut quand m\u00eame forcer l’allumage ou l’extinction par un appui court. Cependant, une fois la proc\u00e9dure d’allumage\/extinction termin\u00e9e, le syst\u00e8me tentera d’allumer ou d\u2019\u00e9teindre la lumi\u00e8re selon son programme.<\/p>\n

Indicateur du mode automatique<\/h4>\n

Dans ce mode, la luminosit\u00e9 de la LED varie de fa\u00e7on cyclique, avec un effet de type “fade in\/fade out”, aussi appel\u00e9 “breathe”.<\/p>\n