[PDF] CONCEPTION ET REALISATION D’UN PROTOTYPE SMART HOME



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CONCEPTION ET REALISATION D’UN PROTOTYPE SMART HOME

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Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. i Direction Générale des Études Technologiques INSTITUT SUPERIEUR DES ÉTUDES TECHNOLOGIQUES DE

BIZERTE

Département de Génie Électrique

RAPPORT DE

PROTOTYPE SMART HOME

Effectué à : ACST

Élaboré par :

Yassine STA (EI31)

Encadré par :

Mme. Manel KATERCHI (ISET de Bizerte)

Mr. Majid HAGGARI (Société ACST)

Soutenu le 12/06/2017 devant la commission composée de :

Président : Mr Mounir BEN MUSTAPHA

Rapporteur : Mme Baha JAOUADI

Membre : Mme Sonia BEN CHEHIDA

Encadreur : Mme Manel KHATERCHI

Référence Dép. Génie

Électrique

A.U 2016-2017

N° EI 03.17

Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. ii

Dédicaces

reconnaissance.

A mon pèreRidha, A ma mère Neila

Pour décevoir Que vous trouviez ici le témoignage de mon attachement, ma gratitude et mon respect.

A mes frèresChokri, Ahmed, Mohamed Amine

Pour leurs soutien moral, et je vous souhaite un avenir radieux, plein de bonheur et de succès

A ma belle famille,

A tous mes chers amis,

Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. iii Je vous dédie ce travail avec mes vifs remerciements et les expressions respectueuses de ma profonde gratitude.

Remerciements

e présente mes plus vifs remerciements à Monsieur Majid Haggari, mon responsable connaissances techniques. gard de, mon encadreur, Madame Manel Khaterchi, pour son assistance, son soutien, ses remarques pertinentes et ses idées constructives durant tout mon cursus et plus particulièrement durant mon projet de fin apportée. fervemment durant ce projet ainsi à J Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. iv

Sommaire

Sommaire ............................................................................................................................. iv

Liste des figures ................................................................................................................... vi

Liste des tables .................................................................................................................... vii

Cahier des charges ..................................................................................................................1

Introduction générale ..............................................................................................................2

Chapitre 1 ..................................................................4

Introduction ........................................................................................................................4

I. ...................................................................4

1. Maison confortable ...................................................................................................4

2. Maison sûre ..............................................................................................................4

3. Maison communicante ..............................................................................................6

4. Maison économe ......................................................................................................7

II. Intérêt de la progression de la technologie .............................................................. 10

1. Les tablettes tactiles ................................................................................................ 10

2. Le Smartphone ....................................................................................................... 10

III. Projets de maisons intelligentes .............................................................................. 11

1. - CSTB (2009) ................................................................................... 11

2. SOPRANO-UE (2007) ........................................................................................... 11

3. HomeCare (2009) ................................................................................................... 12

4. CompanionAble-UE ............................................................................................... 12

5. Positionnement du projet ........................................................................................ 13

Conclusion ........................................................................................................................ 13

Chapitre 2 : Etude et conception du prototype SMART Home .............................................. 15

Introduction ...................................................................................................................... 15

I. Schéma synoptique général ........................................................................................ 15

1. .............................................................................................. 16

2. Partie de contrôle .................................................................................................... 18

3. Partie de commande ............................................................................................... 19

4. Interface de communication .................................................................................... 21

5. Partie de puissance ................................................................................................. 27

Conclusion ........................................................................................................................ 35

Chapitre 3 : Implé .............................................. 37

Introduction ...................................................................................................................... 37

Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. v

I. Développement de logiciel ......................................................................................... 37

II. Contraintes logicielles ............................................................................................ 37

1. Problème ................................................................................................................ 37

2. Solution .................................................................................................................. 38

III. Implantation ........................................................................................................... 40

1. Communication Wi-Fi ............................................................................................ 41

2. Création des tâches ................................................................................................. 43

3. ............................................................................................. 45

4. Gestion de la température et acquisition des données .............................................. 46

5. Arrosage ................................................................................................................. 47

6. ..................................................................................................... 48

7. Gestion de la sécurité.............................................................................................. 49

IV. Application mobile ................................................................................................. 50

1. Application Bluetooth ............................................................................................ 50

2. Application Wi-Fi .................................................................................................. 52

Conclusion ........................................................................................................................ 54

Chapitre 4 : Réalisation et validation expérimentale .............................................................. 56

Introduction ...................................................................................................................... 56

I. Réalisation des cartes ................................................................................................. 56

II. Prototype SMART Home ....................................................................................... 58

III. Test et validation .................................................................................................... 59

Conclusion ........................................................................................................................ 60

Conclusion générale ............................................................................................................. 61

Bibliographie ........................................................................................................................ 62

Netographie .......................................................................................................................... 62

Annexes ............................................................................................................................... 64

Annexe 1: Brochage de la carte Arduino Mega2560 .......................................................... 64

Annexe 2: Photos de réalisation de la maquette de la maison intelligente .......................... 65

Annexe 3: UNL2803 ......................................................................................................... 66

Annexe 4: L293D.............................................................................................................. 69

Annexe 5 : Circuit de la carte électronique ........................................................................ 71

Annexe 6: Typons des cartes électroniques ....................................................................... 71

Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. vi

Liste des figures

Figure 1 : Centralisation de la maison .....................................................................................4

Figure 2 ...................................................................................6

Figure 3 .............................................................................................................8

Figure 4 : Le confort thermique ..............................................................................................9

Figure 5 ..............................................................................................................9

Figure 6: Samsung Galaxy Tab S3 ........................................................................................ 10

Figure 7: Smartphone ........................................................................................................... 11

Figure 8 : Schéma synoptique général ................................................................................... 15

Figure 9 : Schéma synoptique de l'alimentation .................................................................... 16

Figure 10 : Schéma de principe du redressement ................................................................... 16

Figure 11 : Brochage du régulateur 7805 .............................................................................. 17

Figure 12 : Brochage du régulateur LM1085IT - 3.3 ............................................................. 18

Figure 13: Schéma électronique de la carte d'alimentation .................................................... 18

Figure 14: Le module Bluetooth HC-05 ................................................................................ 22

Figure 15: Câblage HC-05 avec Arduino .............................................................................. 23

Figure 16: Module Wi-Fi ESP8266 ....................................................................................... 25

Figure 17: Capteur pyroélectrique ......................................................................................... 28

Figure 18: Module du capteur PIR ........................................................................................ 28

Figure 19: Brochage du capteur PIR ..................................................................................... 29

Figure 20: Le module HC-SR04 ........................................................................................... 29

Figure 21: schéma de principe d'identification par mot de passe............................................ 30

Figure 22: Gestion de la température .................................................................................... 31

Figure 23 : Circuit de principe du capteur LDR .................................................................... 32

Figure 24 rdin) ......................... 32

Figure 25 : Brochage du circuit L293D ................................................................................. 33

Figure 26 : Schéma de principe de la gestion de porte garage ................................................ 33

Figure 27: Brochage du circuit ULN2003APG ..................................................................... 34

Figure 28: Micro Servo SG90 ............................................................................................... 34

Figure 29: Capteur d'humidité de sol..................................................................................... 35

Figure 30 : Visual studio 2015 Système de développement de microcontrôleurs ................... 37

Figure 31 : Fonctionnement de la file d'attente ...................................................................... 39

Figure 32 : Organigramme du programme principal .............................................................. 40

Figure 33 : Organigramme de la configuration des commandes AT du module Wi-Fi ........... 42

Figure 34 : Organigramme de la gestion d'éclairage .............................................................. 46

Figure 35 : Organigramme de la gestion de la température et acquisition des données .......... 47

Figure 36 : Organigramme d'arrosage ................................................................................... 48

Figure 37 : Organigramme de contrôle d'accès ...................................................................... 49

Figure 38 : Organigramme de gestion de la sécurité .............................................................. 50

Figure 39: interface d'identification ...................................................................................... 51

Figure 41: Interface principale .............................................................................................. 51

Figure 40: Menu principale ................................................................................................... 51

.......................................................... 52 ................................................................ 52 ............................................................................ 52 Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. vii

Figure 44: Interface de gestion de la température .................................................................. 52

Figure 46: Connexion module Wi-Fi .................................................................................... 53

Figure 47: Gestion de l'éclairage ........................................................................................... 53

Figure 48: Gestion de la température .................................................................................... 53

Figure 49: Gestion de la sécurité ........................................................................................... 54

Figure 50 ........................................................................................... 56

Figure 51 : Vue 3D de la carte de puissance .......................................................................... 57

Figure 52 : Carte réelle réalisée ............................................................................................ 57

Figure 53 : Plan de la maison en 2D...................................................................................... 58

Figure 54 : Prototype maison vue 3D .................................................................................... 58

Figure 55 : Maquette réelle de la maison ............................................................................... 59

Figure 56 ........................................................... 59 Figure 57 ........................................................... 60

Figure 58 ............................................................................................. 60

Figure 59 : Commande des fenêtres ...................................................................................... 60

Liste des tables

Table 1: Différente broches entrées/sorties numériques......................................................... 20

Table 2: Brochage du H-C05 ................................................................................................ 22

Table 3: Commande AT du HC-05 ....................................................................................... 23

Table 4: Brochage du module ESP8266 ................................................................................ 26

Table 5: Commande AT du module Wi-Fi ............................................................................ 26

Table 6: DEFINITION DES FONCTIONS ........................................................................... 43

Table 7: Développement des fonctions ................................................................................. 43

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Cahier des charges

Titre de projet

Type de projet : Conception et réalisation

Description :

Le projet consiste à concevoir un prototype maison intelligente " SMART Home » rentes fonctions intelligentes qui sont actuellement utilisées dans le domaine de la domotique :

Smartphone,...

- Gérer les ouvertures et fermetures de vos portails. - Contrôle de température - abitation : Coupure la nuit des appareils électriques en veille ou lorsque vous quittez la maison, Coupure des lumières - Toutes ces fonctions sont régler et commander à travers une application sur le Smartphone (distinguer entre compte administrateur (parent) et compte utilisateur (enfant)). Environnement de mise en place du projet (Matériel et logiciel) - Environnement matériel :

Les différents capteurs nécessaires pour ces fonctionnalités (capteur mouvement, humidité,

Carte Arduino, Servomoteur, Module Bluetooth,

- Environnement logiciel :

Application Android, Arduino IDE

Planning prévisionnel

- Etude et programmation des différentes fonctions - Conception du prototype maison pour installer les solutions étudiées - Implantation et validation expérimentale des solutions Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. 2

Introduction générale

Avec la diversité des moyens de communication humaine, les technologies de pour assurer la communication sans limites avec les habitants de la planète. La forte augmentation des vente de Smartphone et de tablettes, où les connectivités Wi-Fi s important de fonctions domotique. " Conception et ». Ce projet a pour objectif de développer un

système capable de gérer les différents équipements domestiques et de le contrôler à partir

-Fi et Bluetooth. Pour se faire, nous avons divisé le travail en quatre parties : - Premièrement, nous avons commencé par une étude sur la domotique et définitions des fonctions à effectuer. - Ensuite, dans le deuxième chapitre, nous avons fait une étude conceptuelle des parties

- Le troisième chapitre est la présentation du programme élaboré pour le contrôle de la

maquette ainsi que les applications mobiles développées. - Et dans le quatrième chapitre, nous présenterons la partie de réalisation du prototype et des cartes électroniquesainsi que les tests de validation expérimentale de notre projet.

Nous clôturons ce rapport par une conclusion générale qui récapitulera les différentes

phases de notre travail, tout en signalant les côtés bénéfiques du projet et en énonçant les

perspectives du travail effectué. 3

Chapitre 1

Etat des maisons

intelligentes Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. 4

Chapitre 1

Introduction

Une maison intellig

et de la télécommunication utilisée, une telle maison ne simplifie pas uniquement la vie mais

aussi devient tout à la fois confortable, communicante, sûre et économe grâce aux fonctions

I.

1. Maison confortable

Le confort est tout ce qui contribue au bien-être, à la commodité de la vie matérielle et

harmonieux et fonctionnel, de pouvoir gérer la plus part des fonctionnalités sur place sans tive

Figure 1 : Centralisation de la maison

2. Maison sûre

systèmes anti-intrusion composés par des capteurs de enfants et avertir les menaces possibles (incendie). La domotique sécurise toutes les Error! Use the Home tab to apply Titre 1 to the text that you want to appear here. 5

ouvertures (portes, fenêtre) grâce aux capteurs magnétiques installées. On peut ainsi contrôler

a. Sécurité anti-intrusion ci ont besoin suffisamment

intrusions indésirable. Ce dernier est développé par deux sous-systèmes expliqué ci-dessous :

Système de sécurité normale

Système de sécurité nocturne

De nos jours, chaque maison devrait

C'est l'un des systèmes pratiques de la maison. Grâce à ce système, les intrusions deviennent

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