Projets en domotique
Projet Brevet - 3ème
Projets en domotique
Objectifs
- Comprendre les principes de base d'un système domotique (capteurs, actionneurs, traitement).
- Identifier des besoins concrets pouvant être résolus par un projet domotique.
- Découvrir des exemples de projets réalisables avec des composants courants (Arduino, Raspberry Pi, modules sans fil).
Introduction
Imaginez une maison qui s'éclaire toute seule quand vous rentrez, qui vous prévient si vous avez oublié de fermer le robinet, ou qui baisse le chauffage quand vous ouvrez la fenêtre. Ce n'est pas de la science-fiction, c'est la domotique ! Dans le cadre de votre projet pour le Brevet, vous allez découvrir comment concevoir et réaliser vos propres systèmes automatisés.
Comment concevoir et réaliser un projet domotique simple, pertinent et fonctionnel pour le Brevet des Collèges ?
Les fondements d'un système domotique
Un système domotique est un ensemble de technologies qui permet d'automatiser et de contrôler les équipements d'une habitation. Il repose sur une architecture en trois blocs fonctionnels essentiels. Premièrement, les capteurs (ou détecteurs) : ce sont les organes de perception du système. Ils mesurent une grandeur physique (température, luminosité, mouvement, présence d'eau, ouverture de porte) et la transforment en signal électrique compréhensible par l'unité de traitement. Exemples : un capteur DHT11 pour la température et l'humidité, un LDR (Light Dependent Resistor) pour la lumière, un capteur PIR pour le mouvement. Deuxièmement, l'unité de traitement (ou contrôleur) : c'est le cerveau du système. Elle reçoit les informations des capteurs, les analyse selon un programme (que vous écrirez !) et décide des actions à mener. Les cartes Arduino (comme l'Uno ou la Nano) ou les Raspberry Pi sont parfaites pour cela en projet Brevet. Enfin, les actionneurs : ce sont les organes qui exécutent les actions décidées par le contrôleur. Ils convertissent un signal électrique en une action physique. Exemples : un relais pour commander un appareil puissant (une lampe, un ventilateur), un servomoteur pour ouvrir/fermer un volet, une LED, un buzzer pour une alarme. La communication entre ces éléments peut se faire par fil ou sans fil (modules radio comme le NRF24L01 ou protocoles comme le WiFi).
Points clés
- Architecture en 3 blocs : CAPTEURS -> TRAITEMENT -> ACTIONNEURS.
- Les capteurs transforment une grandeur physique (ex: lumière) en signal électrique.
- Le contrôleur (ex: Arduino) exécute un programme pour prendre des décisions.
- Les actionneurs (ex: relais, moteur) exécutent l'action commandée.
Du besoin au cahier des charges : la démarche de projet
Pour réussir votre projet, il faut suivre une démarche rigoureuse, identique à celle des ingénieurs. Tout commence par l'identification d'un BESOIN réel et pertinent. Posez-vous des questions : quel problème je veux résoudre ? Est-ce que cela apporte du confort, des économies d'énergie, de la sécurité ? Exemples de besoins : 'Je veux éviter le gaspillage d'eau', 'Je veux sécuriser mon local à vélo', 'Je veux automatiser l'arrosage de mes plantes pendant les vacances'. Une fois le besoin identifié, vous devez rédiger un CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL (CdCF). C'est la feuille de route de votre projet. Il décrit les FONCTIONS que le système doit assurer, sans imposer de solution technique. Pour une serre automatique, on écrira : 'FC1 : Le système doit maintenir l'humidité du sol entre deux valeurs limites'. Ensuite, vous rechercherez des SOLUTIONS TECHNIQUES pour chaque fonction. Pour FC1, cela pourrait être : un capteur d'humidité du sol + une carte Arduino + une électrovanne commandant l'arrosage. Cette phase inclut aussi le choix des composants, le schéma du circuit et l'algorithme (organigramme ou pseudo-code) du programme. Cette planification est cruciale pour éviter les erreurs et gagner du temps lors de la réalisation.
Points clés
- Un bon projet part toujours d'un besoin utilisateur clair et justifié.
- Le cahier des charges fonctionnel (CdCF) liste les fonctions attendues du système.
- La recherche de solutions techniques vient après la définition des fonctions.
- La planification (schémas, algorithme) est indispensable avant la réalisation.
Applications pratiques
Voici trois exemples de projets concrets, adaptés au niveau 3ème et réalisables avec une carte Arduino et des composants peu coûteux. 1) Station météo connectée : Ce projet mesure et affiche des données environnementales. Capteurs : DHT22 (température/humidité air), capteur de luminosité (LDR), anémomètre DIY avec un capteur à effet Hall. Traitement : Arduino Uno. Actionneurs/Affichage : écran LCD ou envoi des données sur un ordinateur via le moniteur série. Le programme lit les capteurs en boucle et affiche les valeurs. 2) Simulateur de présence : Pour la sécurité pendant les absences. Capteur : aucun en entrée (fonctionnement sur timer) ou une photorésistance pour déclencher la nuit. Traitement : Arduino. Actionneurs : un relais commandant une lampe de chevet. Le programme allume et éteint la lampe à des heures aléatoires pour simuler une occupation. 3) Avertisseur de fuite d'eau : Pour prévenir les dégâts des eaux. Capteur : capteur de niveau d'eau ou deux fils dénudés pour détecter la conduction. Traitement : Arduino. Actionneurs : un buzzer puissant et une LED rouge. Le programme surveille en permanence le capteur. Si l'eau est détectée, il active le buzzer et la LED pour alerter immédiatement. Ces projets combinent programmation, électronique et réflexion sur l'utilité, parfaits pour le Brevet.
Points clés
- Exemple 1 : Station météo (mesure et affichage de données).
- Exemple 2 : Simulateur de présence (commande aléatoire d'une lampe).
- Exemple 3 : Détecteur de fuite d'eau (alarme sonore et visuelle).
- Chaque exemple illustre la chaîne capteur-traitement-actionneur.
À retenir
Un projet domotique pour le Brevet consiste à automatiser une tâche domestique en suivant une démarche de projet rigoureuse. Il s'appuie sur une architecture électronique standard : des capteurs, un contrôleur programmable (comme Arduino) et des actionneurs. La clé du succès réside dans l'identification d'un besoin réel et la rédaction préalable d'un cahier des charges fonctionnel avant toute réalisation technique.
- Un système domotique suit la séquence : CAPTEUR -> CONTROLEUR (programme) -> ACTIONNEUR.
- La première étape d'un projet est de définir un BESOIN clair et de rédiger un CAHIER DES CHARGES.
- Des projets simples comme un avertisseur de fuite ou une station météo sont parfaitement réalisables pour le Brevet.
