Projet “Maquette de régulation thermique”

Maquette de régulation thermique

Bonjour !

Si vous êtes la c’est sûrement que vous en avez marre d’avoir trop chaud ou trop froid dans votre domicile non ?

Si c’est le cas on a LA SOLUTION a vos problèmes !

Une maquette réaliste et entièrement automatisée, conçue pour montrer comment elle pourrait être utilisée dans votre domicile afin de garantir votre confort au quotidien !

Elle allie un design (plus ou moins) soigné et fidèle à la réalité grâce à ses propriétés thermiques et ses capteurs étudiées par nos brillants ingénieurs (nous-mêmes, bien sûr 😄). Intégrant des technologies innovantes, cette maquette vise à offrir une qualité optimale pour l’amélioration de votre habitat.

1 – La maquette.

Tout d’abord, pour vous proposer la solution la plus adaptée, nous commençons par modéliser votre domicile en 3D à l’aide du logiciel OnShape.
Ci-dessous, vous pouvez voir la modélisation de notre maquette de présentation, représentant la forme de votre habitation ainsi que les matériaux utilisés, afin de reproduire au mieux les conditions thermiques réelles de votre logement.

Version en CAO de notre maquette sur OnShape

2 – La création.

Dans cette étape, nous avons construit une structure en bois avec des murs de 5 mm d’épaisseur, formant deux pièces.

Afin de reproduire fidèlement les propriétés thermiques d’un véritable habitat, une couche d’isolant de 1 cm est insérée entre deux parois en bois.

La maquette est divisée en deux pièces pour simuler un petit appartement et éviter que les mesures de nos capteurs ne soient faussées par des expériences précédentes, garantissant ainsi des résultats fiables, comme chez vous !

Les dimensions de la maquette sont les suivantes : 440mm x 340mm x 250mm

Les murs de notre maquette (isolant en rose)
Notre maquette vu du dessus (pendant sa construction)

3 – Le contrôle

Afin d’automatiser votre habitation, nous utilisons les données de deux capteurs.
Le premier est un DHT22, un capteur de température et d’humidité, contrôlable à l’aide d’une carte Arduino, tout comme le second capteur : le CCS811, qui mesure la qualité de l’air (taux de CO₂ et composés organiques volatils totaux — TVOC — exprimés en ppm).

Ces deux capteurs sont facilement pilotables grâce à un code simple, visible ci-contre, en utilisant les bibliothèques appropriées : (DHT.h et Adafruit_CCS811.h)
Le tout est programmé via le logiciel Arduino IDE, qui permet de transférer le code sur la carte Arduino par connexion USB.

Code Arduino contrôlant un DHT22 et un CCS811
Code Arduino pour contrôler les deux servo-moteurs

Puis, on crée le code afin de contrôler vos “facteurs de régulation”, sur notre maquette on en possède deux, les fenêtres et les ventilateurs, mais on peut aussi contrôler un système de climatisation mais de chauffage également mais les facteurs de notre maquette suffisent pour vous convaincre que notre projet saura vous conquérir. Le code ressemble alors a ceci pour les servo-moteurs permettant l’ouverture des fenêtres.

Pour ce qui est des ventilateurs, on les contrôles en utilisant une alimentation externe tout comme les servo-moteurs car l’ordinateur ne fournit pas un curant suffisant à leur utilisations respectives. Cependant, comparé aux servo-moteurs, on ne peut contrôler les ventilateurs avec une carte Arduino, on passe donc par l’utilisation de relais qui sont eux contrôlables avec Arduino qui nous permettent de gérer l’activation des ventilateurs. On peut trouver simplement un code pour les utiliser sur Internet pour les intéressé !

4-L’affichage

Pour ce qui est du suivi des données, on utilise le protocole LoRaWAN afin de transmettre nos données depuis la carte Arduino vers The Things Network, un site “relais” qui va nous permettre de renvoyé nos données vers Node-Red, une application en JavaScript. Pour ce faire en envie les données reçu par The Things Network vers Node-Red avec le protocole MQTT. Tout cela nous permet d’avoir une interface comprenant une jauge pour la température, l’humidité et le taux de CO2 mais également des graphiques pour la température et l’humidité dans chacune des pièces qui ressemble à cela :

Conclusion :

Grâce à cette maquette, nous vous démontrons qu’il est tout à fait possible d’automatiser votre logement pour un confort optimal, été comme hiver !
Entre capteurs intelligents, régulation précise et design soigné (on y tient !), notre projet allie technologie, simplicité et efficacité.

Alors, si vous en avez assez de grelotter en hiver ou de fondre en été, laissez notre système s’en charger à votre place !
Confort, économie d’énergie et innovation, le tout dans un format mini… mais aux grandes ambitions.

On remercie nos encadrants M. BOULJROUFI et M. RIAHI qui sont à l’origine de on l’espère, ce système que vous allez adopter et qui va révolutionner votre confort de vie !

Maison connectée

Pour finaliser notre cycle préparatoire, nous avons pu prendre part à un projet tutoré. Parmi de nombreuses propositions nous avons choisi le thème de la maison connectée. Ce projet nous a permis de passer de la théorie des cours à la pratique d’un projet en équipe.
Mais qui sommes-nous ?
Nous sommes 4 étudiants du cycle préparatoire de l’ISTIA, école d’ingénieur de l’université d’Angers, qui avons choisi ce projet mélant domotique, travail manuel et également informatique.

L’objectif du projet était simple : réaliser une maison permettant à l’utilisateur de tout contrôler à partir d’une interface (une application pour smartphone par exemple). “Tout” c’est-à-dire l’éclairage, la porte de garage, le chauffage, …
Ce contrôle devait se faire grâce à un microcontrôleur, qui est en fait un mini-ordinateur embarqué dans la maison.

Conception de la maison

Tout d’abord, notre idée était de réaliser la maison sur un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) puis de l’imprimer grâce aux imprimantes 3D de notre école. Voici le résultat de 60h de travail sur le logiciel SolidWorks :

Notre maison réalisée en CAO

Notre maison réalisée en CAO

Les murs ainsi que le socle de la maison devaient être imprimés séparément puis assemblés les uns avec les autres grâce à un système de fixation. L’intérieur des murs était quant à lui composé de “triangles” afin de solidifier le mur mais également de permettre le passage des fils électriques sans qu’ils se baladent partout dans la maquette.

Portion d'un mur de la maison

Portion d’un mur de la maison

Après des problèmes d’impression 3D, nous avons décidé de changer du tout au tout, et de réaliser notre maison en bois, ce qui ne changerait rien a part l’intérieur des murs qui serait plein.
Nous avons donc utiliser des planches de bois contreplaqué que nous avons découpé à la scie sauteuse puis assemblé pour réaliser notre maison. Les dimensions de la maison étant déjà fixées pour la maison à imprimer, nous avons donc repris les mêmes.

Montage de notre maison en bois

Montage de notre maison en bois

En parallèle, la conception de la porte de garage automatique ainsi que la réalisation du schéma électrique ont été des tâches assez conséquentes.

Réalisation de la porte de garage

Premièrement, la porte de garage a nécessité une réflexion sur le mode d’ouverture de la porte (porte à enroulement comme un volet roulant, porte glissante, porte à battant, …). La solution retenue fut celle de la porte à enroulement pour économiser l’espace.
Pour la transmission entre le moteur et l’arbre autour duquel va s’enrouler nous avons utiliser un système poulies/courroie comme sur le schéma suivant :

Schéma du fonctionnement de la porte de garage

Schéma du fonctionnement de la porte de garage

Et voici le résultat final monté sur la maison :

Montage moteur & transmission monté sur la maison

Montage moteur & transmission monté sur la maison

Partie électrique de la maison

Deuxièmement, le schéma électrique devait nous permettre d’alimenter les composants de la maison avec une tension suffisante et de contrôler le tout à partir de notre microcontrôleur grâce à un programme informatique. Il a fallu partir de zéro pour cette partie ce qui a plutôt compliqué la tâche même si de nombreuses choses existent déjà sur internet. La finalité est un circuit imprimé réalisé par une imprimante spéciale et intégré sur le microcontrôleur.

Exemple de circuit imprimé réalisé par la machine

Exemple de circuit imprimé réalisé par la machine

Finalité du projet

Finalement notre maison fut finie et il ne restait plus qu’à ajouter le circuit électrique ainsi que les différents composants (LEDs, capteurs, …). Même si il a été difficile de réaliser nos attentes du début de projet, nous sommes arrivés à une fin plutôt satisfaisante et avec une porte de garage fonctionnelle malgré le fait qu’elle ne soit symbolisée que par un morceau de tissu.

Rendu final de notre maison

Rendu final de notre maison

Nous tenons à remercier notre encadrant de projet Mr. LAGRANGE ainsi que l’électronicien de l’école Mr. BOULJROUFI.

Pierre HESLON, Mickaël MENEUX, Antoine GODOF & Aymerick LOUBER