{"id":2108,"date":"2021-06-17T23:38:24","date_gmt":"2021-06-17T22:38:24","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/istiaprojetsei2\/?p=2108"},"modified":"2021-06-18T00:08:21","modified_gmt":"2021-06-17T23:08:21","slug":"maquette-de-maison-connectee","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/2021\/06\/17\/maquette-de-maison-connectee\/","title":{"rendered":"Maquette d’une maison connect\u00e9e"},"content":{"rendered":"

Bonjour \u00e0 toutes et \u00e0 tous,<\/strong><\/em><\/p>\n

Nous sommes Amir GUERFI, Walid JALALI, Jonas CHERON et Valentin HUREL, quatre \u00e9tudiants en deuxi\u00e8me ann\u00e9e de cycle pr\u00e9paratoire du parcours des \u00e9coles d\u2019ing\u00e9nieurs Polytech. Nous avons pris \u00e9norm\u00e9ment de plaisir \u00e0 r\u00e9aliser le projet de cr\u00e9ation d’une maquette de maison connect\u00e9e, supervis\u00e9 par notre professeur, Monsieur Riahi.<\/p>\n

Pr\u00e9sentation du projet : <\/strong><\/p>\n

\"Mod\u00e8le<\/a>

Mod\u00e8le de maison sur Revit<\/p><\/div>\n

L\u2019objectif de ce projet est de r\u00e9aliser une maquette \u00e0 \u00e9chelle r\u00e9duite d\u2019une maison individuelle \u00e9quip\u00e9e d\u2019un enregistreur autonome de donn\u00e9es (temp\u00e9rature, humidit\u00e9, taux de CO2, …). Ces derni\u00e8res peuvent \u00eatre exploit\u00e9es par la suite pour l\u2019\u00e9tude et la mod\u00e9lisation du comportement des occupants de la maison. Cette solution peut \u00eatre facilement d\u00e9ploy\u00e9e sur un b\u00e2timent \u00e0 \u00e9chelle r\u00e9elle.<\/p>\n

De ce fait, la r\u00e9alisation de ce dernier s\u2019est d\u00e9roul\u00e9e en trois parties distinctes : <\/p>\n

La premi\u00e8re partie consistait \u00e0 la conception de la maison. Nous avons de ce fait, \u00e0 l\u2019aide d\u2019un logiciel de CAO, imagin\u00e9 et dessin\u00e9 une maison \u00e0 l\u2019\u00e9chelle r\u00e9elle avec une porte et deux fen\u00eatres comme le stipulait le cahier des charges. Une fois les plans r\u00e9alis\u00e9s, nous avons tous ensemble d\u00e9cid\u00e9 de l\u2019\u00e9chelle adopt\u00e9e pour la r\u00e9alisation d\u2019une maquette de cette maison. Il fallait donc trouver le juste milieu entre une maquette assez grande pour pouvoir travailler ais\u00e9ment dessus et une maquette de taille raisonnable afin de limiter les co\u00fbts de fabrication et de faciliter le stockage de cette derni\u00e8re. Nous avons donc d\u00e9cid\u00e9 de retenir l\u2019\u00e9chelle 1\/20\u00e8me afin de satisfaire ces contraintes.<\/p>\n

La deuxi\u00e8me \u00e9tape de ce projet \u00e9tait d\u2019apprendre \u00e0 manipuler une carte Arduino et les diff\u00e9rents capteurs impos\u00e9s par le cahier des charges. Ces derniers \u00e9taient compos\u00e9s de capteurs de temp\u00e9rature, d\u2019humidit\u00e9, de CO2, de luminosit\u00e9 et d\u2019ouverture\/fermeture de fen\u00eatres. Il fallait donc programmer et relier tous ces capteurs avec la carte Arduino \u00e0 l\u2019aide de codages complexes afin d\u2019enregistrer les diff\u00e9rentes donn\u00e9es de la maison et de les afficher dans un tableau Excel. <\/p>\n

Enfin, le projet s\u2019est termin\u00e9 par la r\u00e9alisation concr\u00e8te de la maquette avant d\u2019y int\u00e9grer tous les capteurs et de r\u00e9aliser les diff\u00e9rentes mesures.<\/p>\n

Travail R\u00e9alis\u00e9 : <\/strong><\/p>\n

La premi\u00e8re contrainte de cette mod\u00e9lisation \u00e9tait de penser \u00e0 construire une maison dont la r\u00e9alisation en maquette r\u00e9elle \u00e0 \u00e9chelle r\u00e9duite ne poserait pas trop de probl\u00e8me.
\nAfin d\u2019avoir des composants \u00e0 nos dimensions et un design voulu, nous avons mod\u00e9lis\u00e9 ces fen\u00eatres, volets et porte avant de les importer dans notre maison. Pour finir, nous avons ajout\u00e9 des textures aux murs, sol et toit de notre maison afin de la rendre plus r\u00e9elle et design.<\/p>\n

https:\/\/blog.univ-angers.fr\/istiaprojetsei2\/files\/2021\/06\/vid\u00e9o-CAO.mp4<\/a><\/video><\/div>\n

Ensuite nous avons commenc\u00e9 la partie \u00ab programmation \u00bb des diff\u00e9rents capteurs. En effet, l\u2019objectif premier de notre \u00e9tude est de recueillir les donn\u00e9es de notre maquette. Nous avons pour cela utiliser une carte Arduino Uno R3 qui nous a permis de recueillir les mesures sur un tableur Excel. Cependant, afin de mieux comprendre leur fonctionnement, nous avons trait\u00e9 chaque capteur s\u00e9par\u00e9ment, avant de les rassembler.<\/p>\n

\"Carte<\/a>

Carte Arduino Uno R3<\/p><\/div>\n

Ainsi, nous avons d\u00e9but\u00e9 par le capteur de luminosit\u00e9. Nous avons fait le choix d\u2019une photor\u00e9sistance GL5528. Ce capteur est compos\u00e9 d\u2019une r\u00e9sistance dont la r\u00e9sistivit\u00e9 varie en fonction de l\u2019intensit\u00e9 lumineuse. Ainsi, la r\u00e9sistance du capteur diminue lorsque l’intensit\u00e9 lumineuse de l’environnement augmente. Nous obtenons en sortie une tension \u00e9lectrique que nous convertissons ensuite en luxm\u00e8tre par le biais de la formule : <\/p>\n

\"AnalogToResistance\"<\/a><\/p>\n

Avec U = 5 volts, la tension d\u00e9livr\u00e9e par l\u2019Arduino.
\nAnalog est la valeur analogique en sortie de la photor\u00e9sistance.
\n1024 est le nombre de valeurs possibles. L\u2019Arduino code sa tension aux bornes du port analogique (0V \u00e0 5V) sur 10 bits, soit 2^10 = 1024.
\nEt donc V en volts.<\/p>\n

\"VoltToResistance\"<\/a><\/p>\n

Avec R_0 = 10 000 ohms et R en ohm.<\/p>\n

\"ResistanceToLux\"<\/a><\/p>\n

L en lux.<\/p>\n

Pour le montage de capteur, il \u00e9tait imp\u00e9ratif d\u2019ajouter une r\u00e9sistance en s\u00e9rie de 10 000 \u03a9. Nous recueillons la valeur de la tension en sortie sur le pin analogique A0, capable de lire la valeur d\u2019une tension renvoy\u00e9e par notre capteur.<\/p>\n

\"Photoresistance<\/a>

Photoresistance GL5528<\/p><\/div>\n

Ensuite, nous nous sommes attaqu\u00e9s au capteur d\u2019ouverture fermeture de r\u00e9f\u00e9rence ADA375. Celui-ci se compose de plusieurs fils, on relie le premier sur la GND de l\u2019Arduino et le second sur le pin DIGITAL n\u00b04. Lorsque les deux parties sont en contact, le capteur laisse passer le courant (circuit ferm\u00e9) et renvoie 0. A l\u2019inverse, lorsque que l\u2019on les \u00e9loigne l\u2019une de l\u2019autre, le courant ne circule plus (circuit ouvert), ainsi le capteur renvoie 1.<\/p>\n

\"Capteur<\/a>

Capteur d\u2019ouverture fermeture ADA375<\/p><\/div>\n

En outre, nous avons trait\u00e9 le capteur de temp\u00e9rature et d\u2019humidit\u00e9 : AM2302 (version filaire de la DHT22). Ce capteur est compos\u00e9 d\u2019un capteur d\u2019humidit\u00e9 capacitif et d\u2019une thermistance qui mesurent l\u2019humidit\u00e9 et la temp\u00e9rature de l\u2019air ambiant. L\u2019AM2302 est connect\u00e9 au pin 5V, au pin GND et renvoie un signal num\u00e9rique sur le pin de sortie digital n\u00b02. <\/p>\n

\"Capteur<\/a>

Capteur de temp\u00e9rature et d\u2019humidit\u00e9 AM2302<\/p><\/div>\n

Plus tard dans le projet, nous avons fait l\u2019acquisition du capteur d\u2019environnement et de CO2 de r\u00e9f\u00e9rence CCS811. Il s\u2019agit d\u2019un capteur environnemental qui nous permettra de conna\u00eetre la pr\u00e9sence de COV dans notre maquette et d\u2019en d\u00e9duire le niveau de compos\u00e9s organiques volatils totaux (TVOC en anglais). Il permet \u00e9galement de d\u00e9terminer le taux de CO2 \u00e9quivalent pr\u00e9sent dans l\u2019air.<\/p>\n

\"Capteur<\/a>

Capteur d\u2019environnement CCS811<\/p><\/div>\n

Voici donc une repr\u00e9sentation graphique du montage des capteurs sur l’Arduino : <\/p>\n

\"Repr\u00e9sentation<\/a>

Repr\u00e9sentation du montage des capteurs sur l’Arduino<\/p><\/div>\n

Vous pourrez aussi visualiser le code du programme de notre Arduino via ce lien :
\nhttps:\/\/create.arduino.cc\/editor\/amir49\/53ccc0f1-98a0-45bf-ab38-cf373de0ea6f\/preview
\n<\/a><\/p>\n

Enfin, pour r\u00e9aliser notre maquette, la premi\u00e8re op\u00e9ration consistait \u00e0 d\u00e9terminer les dimensions et l\u2019\u00e9chelle de cette maquette. Nous avons pris comme r\u00e9f\u00e9rence le fait que nous voulions que notre maquette fasse 50 cm de long. La longueur r\u00e9elle de notre maison \u00e9tant de 10 m, notre maquette est donc une reproduction de notre maison \u00e0 l\u2019\u00e9chelle 1\/20. Nous avons donc poursuivi en convertissant toutes les c\u00f4tes de notre maison gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019\u00e9chelle calcul\u00e9e. Ensuite, nous avons pr\u00e9par\u00e9 des plans de d\u00e9coupe pour chaque pi\u00e8ce composant notre maquette.<\/p>\n

Pour assembler ces pi\u00e8ces, nous avons opt\u00e9 pour de la colle \u00e0 bois ainsi que des \u00e9querres pour le toit.<\/p>\n

Pour nos ouvertures, nous avons d\u00e9coup\u00e9 des planches de plexiglas pour les fen\u00eatres et de contre-plaqu\u00e9 pour la porte. Puis, nous les avons fix\u00e9s aux murs de notre maison \u00e0 \u00e9chelle r\u00e9duite avec des charni\u00e8res. A l\u2019ext\u00e9rieur, nous avons ajout\u00e9 des volets coulissants sur rails. Enfin, nous avons fix\u00e9 les diff\u00e9rents capteurs, aux fen\u00eatres et au sol de la maison. Nous avons \u00e9galement fix\u00e9 la carte Arduino \u00e0 l’int\u00e9rieur de la maison et pass\u00e9 un c\u00e2ble afin de relier la carte Arduino \u00e0 un ordinateur.
\n

\"Plan<\/a>

Plan du mur de la fa\u00e7ade avant de la maison<\/p><\/div><\/p>\n

\"Plan1\"<\/a><\/p>\n

Notre maquette ce pr\u00e9sente donc ainsi :
\n

\"Maquette<\/a>

Maquette maison<\/p><\/div><\/p>\n

Probl\u00e8mes rencontr\u00e9s : <\/strong><\/p>\n

Lors de la r\u00e9alisation de la maquette, nous nous sommes rendu compte que certaines formes g\u00e9om\u00e9triques dessin\u00e9es en CAO \u00e9taient relativement complexes \u00e0 r\u00e9aliser dans la r\u00e9alit\u00e9.
\nPendant cette op\u00e9ration, nous avons \u00e9t\u00e9 surpris par la difficult\u00e9 \u00e0 r\u00e9aliser des d\u00e9coupes droites \u00e0 l\u2019aide de la scie sauteuse.
\nPar la suite, nous avons \u00e9t\u00e9 confront\u00e9s \u00e0 un probl\u00e8me plus important. Nous ne savions pas comment r\u00e9aliser les trous de fen\u00eatres dans les panneaux de contreplaqu\u00e9s.
\nPour finir, nous avons d\u00fb trouver une solution afin de pouvoir, si souhait\u00e9, r\u00e9duire la luminosit\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur de la maison. N\u00e9anmoins, nous n\u2019avions plus de charni\u00e8res disponibles. Nous avons donc r\u00e9fl\u00e9chi \u00e0 un autre syst\u00e8me de volets amovibles avec le peu de mat\u00e9riaux restants. <\/p>\n

Critique des r\u00e9sultats obtenus :<\/strong> <\/p>\n

Une fois la maquette finalis\u00e9e et les capteurs install\u00e9s, nous avons pris le temps de relever et d\u2019analyser les diff\u00e9rentes donn\u00e9es transmises par la carte Arduino sur l\u2019ordinateur. De ce fait, nous avons pu observer que les capteurs d\u2019ouverture et de fermeture des fen\u00eatres \u00e9taient fonctionnels. En effet, les capteurs transmettent une certaine valeur lorsque les fen\u00eatres \u00e9taient ferm\u00e9es et une autre valeur lorsqu\u2019elles \u00e9taient ouvertes.
\nAussi, lorsque les volets \u00e9taient ferm\u00e9s, le capteur de luminosit\u00e9 envoyait une valeur beaucoup plus faible que lorsque les volets \u00e9taient ouverts.
\nNous avons \u00e9galement obtenu des valeurs coh\u00e9rentes de la part du capteur de temp\u00e9rature et d\u2019humidit\u00e9.
\nEnfin, dans le but d’analyser le capteur de qualit\u00e9 d\u2019air, nous avons ou non souffler sur ce capteur. Nous avons ainsi remarqu\u00e9 des diff\u00e9rences flagrantes au niveau des r\u00e9sultats en fonction des diff\u00e9rentes conditions cit\u00e9es ci-dessus.<\/p>\n

\"Tableau<\/a>

Tableau r\u00e9sultats<\/p><\/div>\n

\"Montage<\/a>

Montage Arduino dans la maquette<\/p><\/div>\n

Conclusion <\/strong><\/p>\n

Ce projet fut pour nous tr\u00e8s enrichissant. Nous avons pris un r\u00e9el plaisir \u00e0 travailler sur notre maison intelligente. Nous avons fait le choix de travailler sur cette maquette car il s\u2019agit d\u2019un projet concret dont la prochaine \u00e9tape aurait \u00e9t\u00e9 de l\u2019appliquer dans une r\u00e9elle pi\u00e8ce. De plus, nous avons \u00e9t\u00e9 amen\u00e9s \u00e0 travailler sur diff\u00e9rents aspects. En effet, dans le cadre de ce projet, il y avait de la programmation, de la CAO et la construction finale de la maquette.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bonjour \u00e0 toutes et \u00e0 tous, Nous sommes Amir GUERFI, Walid JALALI, Jonas CHERON et Valentin HUREL, quatre \u00e9tudiants en deuxi\u00e8me ann\u00e9e de cycle pr\u00e9paratoire du parcours des \u00e9coles d\u2019ing\u00e9nieurs Polytech. Nous avons pris \u00e9norm\u00e9ment de plaisir \u00e0 r\u00e9aliser le … Continuer la lecture →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":76544,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[344],"tags":[43,26,46,243],"class_list":["post-2108","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-344","tag-arduino","tag-cao","tag-capteurs","tag-polytech-angers"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2108","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/users\/76544"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2108"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2108\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2434,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2108\/revisions\/2434"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2108"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2108"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2108"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}