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UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES DE

UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE LICENCE SCIENCES ET TECHNIQUES Génie Electrique RAPPORT DE FIN D’ETUDES Intitulé : Conception et réalisation d’une Maison intelligente Réalisé Par : Souhail M’hid Ahmed Mabrouk Encadré par : Pr Mme. ERRAHIMI FATIMA (FST FES) Soutenu le 8 Juin 2018 devant le jury Pr Mr. Ali Ahaitouf (FST FES) Pr Mr. Mhamed Lahbabi (FST FES) Pr Mme. Najia Es Sbai (FST FES) Dédicace Je dédie ce modeste travail à : Ma chérie Mère, mon cher père et mes frères pour leur soutien, affection et amour, leur confiance et patience et pour leurs sacrifices infinis. Mes amis, qui représentent pour moi tous le sens de la sincérité et de la fidélité, et avec qui j’ai passé des moments inoubliables. Mes professeurs, qui m’ont dirigé vers le chemin du succès, leur compréhension et leurs conseils m’ont permis de mieux apprécier la formation disposée au sein de la Faculté Et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail et à la l’élaboration de ce rapport. Remerciement Avant d’entamer la rédaction de ce rapport, il nous est agréable de présenter une dette de reconnaissance à toutes les personnes qui, par leur intervention ont favorisé l’aboutissement de ce projet de fin d’étude. Nous tenons à remercier infiniment notre encadrante Madame Errahimi Fatima, qui nous a informé et accompagné tout au long de cette expérience professionnelle avec beaucoup de patience et de pédagogie. Nous sommes très reconnaissants à madame Errahimi de nous avoir donné l’opportunité de travailler sur un projet qui était tellement bénéfique. Nous la remercions pour tous ses efforts et ses conseils précieux et son soutien pour réussir un tel sujet et de nous avoir guidé dans l’élaboration de ce travail et contribuer largement à sa réalisation. Nous tenons aussi à exprimer nos gratitudes et nos remerciements aux membres du jury. Veuillez accepter dans ce travail nos sincères respects et nos profondes reconnaissances. 1 Table des matières Liste des figures ........................................................................................................................................... 4 Liste des tableaux ........................................................................................................................................ 5 Liste des annexes ......................................................................................................................................... 5 Introduction générale .................................................................................................................................. 6 Chapitre 1 : La domotique ......................................................................................................................... 7 I. Introduction 7 II. Définitions 7 III. Domaines de la domotique .............................................................................................................. 7 1. Protection des personnes et des biens ............................................................................................ 8 2. Confort de la vie quotidienne ......................................................................................................... 8 3. Les économies d’énergie ................................................................................................................. 9 IV. La maison communicante ............................................................................................................... 9 1. Techniques de mise en place d’une maison connectée ............................................................... 10 2. Techniques de liaison .................................................................................................................... 10 V. Étude des protocoles de communication sans fil ............................................................................ 11 1. Principe de la communication sans fil ......................................................................................... 11 2. Étude des différents protocoles de communication .................................................................... 11 VI. Conclusion 12 Chapitre 2 : Description du projet ........................................................................................................... 13 I. Introduction 13 II. Présentation du cahier des charges .............................................................................................. 13 III. Présentation des fonctions de domotique proposées .................................................................. 15 1. Fonction de gestion d’éclairage .................................................................................................... 15 2. Fonction de gestion d’ouverture des volets des fenêtres ............................................................ 15 3. Fonction d’ouverture de la porte principale ............................................................................... 15 4. Fonction d’acquisition de la température et ventilation ............................................................ 15 5. Fonction de détection de fuite de gaz ........................................................................................... 15 Chapitre 3 : Étude de la partie matérielle et logicielle du projet .......................................................... 16 I. Introduction 16 2 II. Carte Arduino ................................................................................................................................ 16 1. Arduino Méga 2560 ....................................................................................................................... 17 a. Caractéristiques ........................................................................................................................... 17 b. Mémoire ...................................................................................................................................... 18 c. Entrées et sorties numériques..................................................................................................... 18 d. Broches analogiques .................................................................................................................... 18 e. Autres broches ............................................................................................................................ 18 f. Communications .......................................................................................................................... 18 2. Pourquoi Arduino ? ...................................................................................................................... 19 III. Choix des éléments du système domotique.................................................................................. 19 1. Module Afficheur LCD ................................................................................................................. 19 a. Connecteur de l’afficheur LCD ..................................................................................................... 20 b. Communication avec le LCD ........................................................................................................ 20 c. Connexion avec la carte Arduino Méga 2560 .............................................................................. 20 d. Réglage du contraste ................................................................................................................... 20 e. Pilotage via le bus I2C .................................................................................................................. 21 2. Télécommande infrarouge ............................................................................................................ 21 3. Clavier matriciel ............................................................................................................................ 22 a. Principe du clavier matriciel ........................................................................................................ 22 b. Détection des touches ................................................................................................................. 22 c. Branchement avec Arduino Méga 2560 ...................................................................................... 22 4. Ventilateur 23 5. Capteur de température DS18B20 ............................................................................................... 23 6. Capteur de la lumière : la photorésistance (LDR) ...................................................................... 24 7. Capteur de mouvement (PIR) ...................................................................................................... 25 8. Capteur de gaz/fumée (MQ-2) ...................................................................................................... 26 9. Module Buzzer 26 10. Moteur à courant continu ......................................................................................................... 27 a. La mécanique liée au moteur ...................................................................................................... 27 b. Alimentation du moteur .............................................................................................................. 28 11. Module Bluetooth HC-05 .......................................................................................................... 30 IV. Étude de la partie logicielle ........................................................................................................... 31 1. Plateforme de programmation Arduino ...................................................................................... 31 3 2. Plateforme de Logiciel LabVIEW ................................................................................................ 33 a. Fonctionnement .......................................................................................................................... 34 b. Langage utilisé ............................................................................................................................. 34 c. Contrôle à distance en utilisant LabVIEW .................................................................................... 35 V. Conclusion 35 Chapitre 4 : Réalisation du système domotique ..................................................................................... 36 I. Construction de la maison ................................................................................................................ 36 II. Développement de l’application de commande ........................................................................... 37 1. Détection de mouvement ............................................................................................................... 37 2. Fonction d’accès sécurisé à l’habitat ........................................................................................... 37 3. Fonction d’ouverture des volets de la fenêtre ............................................................................. 37 4. Fonction d’éclairage ...................................................................................................................... 38 5. Fonction de l’acquisition de la température ................................................................................ 38 6. Fonction de détection de gaz/fumée ............................................................................................. 39 7. Fonction de ventilation .................................................................................................................. 39 III. Centralisation des commandes : Interface .................................................................................. 39 IV. Conclusion 40 Conclusion générale .................................................................................................................................. 41 Annexes ...................................................................................................................................................... 42 Bibliographie ............................................................................................................................................. 50 4 Liste des figures Figure 1 : Schéma globale du système domotique à concevoir .............................................................. 14 Figure 2 : Exemples des cartes Arduino .................................................................................................. 16 Figure 3 : Arduino Méga 2560.................................................................................................................. 17 Figure 4 : Afficheurs LCD (16x2) ............................................................................................................ 19 Figure 5 : Connecteur de l’afficheur LC ................................................................................................. 20 Figure 6: Montage du Module I2C avec l’afficheur LCD ...................................................................... 21 Figure 7 : télécommande infrarouge avec récepteur .............................................................................. 21 Figure 8 : Clavier matriciel (4*4) et son schéma de principe ................................................................ 22 Figure 9 : Branchement du clavier avec l’Arduino ................................................................................ 22 Figure 10 : Ventilateur 5V d’un PC ......................................................................................................... 23 Figure 11 : Capteur DS18B20 en boitier TO-92 ..................................................................................... 23 Figure 12 : Capteur DS18B20 en format "sonde" étanche .................................................................... 24 Figure 13 : Capteur de la lumière ............................................................................................................ 24 Figure 14 : Courbe de sensibilité en fonction de la longueur d’onde de la lumière ............................. 25 Figure 15 : Capteur de mouvement (PIR) ............................................................................................... 25 Figure 16 : Capteur de gaz/fumée MQ-2 ................................................................................................. 26 Figure 17 : Branchement du MQ-2 avec Arduino .................................................................................. 26 Figure 18 : le buzzer .................................................................................................................................. 26 Figure 19 : moteur à CC ........................................................................................................................... 27 Figure 20 : moteur + réducteur ................................................................................................................ 28 Figure 21 : les pins de L293D ................................................................................................................... 29 Figure 22 : brochage de deux moteurs avec l’Arduino .......................................................................... 29 Figure 23 : module Bluetooth HC-05 ....................................................................................................... 30 Figure 24 : le logiciel Arduino .................................................................................................................. 31 Figure 25 : Interface de la plateforme Arduino ...................................................................................... 32 Figure 26 : Barre de boutons Arduino .................................................................................................... 32 Figure 27 : HyperTerminal de l’Arduino (Moniteur Série) ................................................................... 32 Figure 28 : Structure d’un programme en Arduino ............................................................................... 33 Figure 29 : front panel (page d’interface) ............................................................................................... 34 Figure 30 : block Diagram ........................................................................................................................ 34 Figure 31 : Configuration du Web Server ............................................................................................... 35 Figure 32 : Photos de notre maison .......................................................................................................... 36 Figure 33 : système de sécurité ................................................................................................................. 37 Figure 34 : Commande d’éclairage .......................................................................................................... 38 Figure 35 : l’acquisition de la température ................................................................................. 38 Figure 36 : page HTML de commande à distance via une adresse IP .................................................. 39 Figure 37 : application Android de commande à distance via Bluetooth ............................................. 40 5 Liste des tableaux Tableau 1 : Comparaison entre les différents protocoles ....................................................................... 12 Tableau 2 : commande du L293D ............................................................................................................ 29 Liste des annexes Annexe 1 : Brochage de la carte Arduino Méga 2560 ............................................................................ 42 Annexe 2 : Organigramme de la fonction de sécurité ............................................................................ 43 Annexe 3 : Code Arduino de la fonction d'accès sécurisé à l'habitat .................................................... 44 Annexe 4 : Code d’acquisition de la température et de la détection de fuite de gaz .......................... 45 Annexe 5 : Code Arduino de l’éclairage automatique des 3 pièces aussi de l’éclairage manuel à partir de l’application HTML .................................................................................................................. 46 Annexe 6 : Code Arduino de commande de l’application Android ...................................................... 48 Annexe 7 : Code Arduino de contrôle à distance via la télécommande infrarouge ............................. 49 6 Introduction générale L'évolution de la technologie et du mode de vie nous permet aujourd'hui de prévoir des logements mieux adaptés. De même, La majorité des individus, et plus particulièrement les personnes âgées ou handicapées, passent beaucoup de leur temps à domicile, d’où l’influence considérable de l’habitat sur la qualité de vie. L’amélioration du sentiment de sécurité et de confort dans l’habitat apparaît donc comme une tâche d’une grande importance sociale. La domotique ou encore la maison intelligente est définie comme une résidence équipée de technologies de l’électronique, de l'automatique, de l’informatique et des télécommunications permettant d’améliorer le confort, la sécurité, la communication et la gestion d’énergie d’une maison ou d’un lieu public. Elle assure différentes fonctions : La fonction de confort, la fonction d’économie d’énergie et la fonction de sécurité. uploads/Geographie/ conception-et-realisation-d-x27-un-ahmed-mabrouk-4768.pdf