Memoire Online - Realisation d'un systeme domotique commande par voix humaine via wifi « cas d'une maison d'habitation dans la ville de Goma »

IOT est l'acronyme de « Internet Of Things », ou internet des objets en français. IOT est l'extension d'internet qui n'était qu'un monde virtuel et qui n'interagissait pas ou peu avec le monde physique à des entités et des emplacements existants sur terre. Les données générées par ces entités (objets) sont échangées via internet afin d'être exploitées dans divers domaine ; la santé, la domotique, l'agriculture...etc. Les géants de l'informatique parlent de maisons connectées, de villes intelligentes, et de véhicules autonomes.[14]

Un objet connecté est un objet électronique relié à internet et capable de communiquer des informations, apportant ainsi un service ou une valeur ajoutée. Le premier objet connecte était la lampe DAL, lancé en 2003 par RAFI Haladjan. Sensible au toucher et au bruit, cette lampe communiquait des informations sur la météo, la bourse, la pollution, des alertes Google et même des messages grâce à neuf LED de couleur. Les fonctions proposées aujourd'hui vont beaucoup plus loin que la simple annonce de la météo. Prenons l'exemple du thermostat Qivivo, qui permet non seulement de piloter son chauffage à distance, mais également d'obtenir un diagnostic de sa consommation d'énergie, des conseils d'optimisation et même d'être mis en relation avec des professionnels afin d'étudier les possibilités d'amélioration de son logement.[15]

Les usages ont donc su se développer et, aujourd'hui, les objets connectés sont partout. Ils sont particulièrement appropriés dans certains domaines.

Source : https://www.journaldulapin.com/2010/08/10/les-produits-violet-la-lampe-dal

L'internet des objets n'est pas une technologie à part-entière mais plutôt un système intégrant plusieurs autres systèmes. Lier un objet ou un lieu à Internet est un processus plus complexe que la liaison de deux pages Web.[15] Divers composant sont de mise, L'IOT en exige sept :

1. Une étiquette physique ou virtuelle pour identifier les objets et les lieux.

2. Un moyen de lire les étiquettes physiques, ou de localiser les étiquettes virtuelles.

Le tableau suivant résume les principaux systèmes technologiques nécessaires à l'implantation d'une solution IOT.[15]

Type de système	Enjeux	Technologies employées
Identification	Reconnaître chaque objet de façon unique et recueillir les données stockées au niveau de l'objet.	Code-barres, URI, GPS, radioidentification(RFID), ADN...etc.
Capteur	Recueillir des informations présentes dans l'environnement pour enrichir les fonctionnalités du dispositif.	Luxmètre, capteur de proximité, thermomètre, hydromètre, accéléromètre, gyroscope...etc.
Connexion	Connecter les systèmes entre eux.	Câbles, fréquences radio, Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, ZWave, NFC...etc.
Intégration	Intégrer les systèmes pour que les données soient transmises d'une couche à l'autre.	Middleware (simple et complexe), analyse décisionnelle des systèmes complexe.
Traitement de données	Stocker et analyser les données pour lancer des actions ou pour aider à la prise de décisions.	Tableur, base de données, entrepôt de données, progiciel de gestion intégré(PGI).
Réseau	Transférer les données dans les mondes physiques et virtuels.	Intérêt

Tableau 2:les principaux systèmes technologiques nécessaires à l'implantation d'une solution IOT

Le système Arduino donne la possibilité d'allier les performances de la programmation à celles de l'électronique. Plus précisément, pour programmer des systèmes électroniques. Le gros avantage de l'électronique programmée c'est qu'elle simplifie grandement les schémas électroniques et par conséquent, le coût de la réalisation, mais aussi la charge de travail à la conception d'une carte électronique.[16]

Arduino est un circuit imprimé en matériel libre sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques : éclairage, chauffage...), le pilotage d'un robot, etc.

Le langage Arduino se distingue des langages utilisés dans l'industrie de l'informatique embarquée de par sa simplicité. En effet, beaucoup de librairies et de fonctionnalités de base occulte certains aspects de la programmation de logiciel embarquée afin de gagner en simplicité. Cela en fait un langage parfait pour réaliser des prototypes ou des petites applications.

Les possibilités des cartes Arduino sont énormes, un grand nombre d'application adéjà été réalisé et testé par bon nombre d'internautes.

Dans cette partie nous allons voir une présentation générale du système Arduino UNO, ses caractéristiques et présentation des quelques shields et on mettra la lumière sur le logiciel IDE Arduino.

C'est le cerveau de la carte. Il va recevoir le programme que nous allons créer et va le stocker dans sa mémoire avant de l'exécuter. Grâce à ce programme, il va savoir faire des choses, qui peuvent être : faire clignoter une LED, afficher des caractères sur un écran, envoyer des données à un ordinateur...etc

Le microcontrôleur utilise sur la carte Arduino UNO est un microcontrôleur ATMega328. C'est un microcontrôleur ATMEL de la famille AVR 8bits.

Source : https://fr.slideshare.net/byorntandu/microcontroleur-arduino-uno-70539946

- Digital I/O (entrées-sorties Tout Ou Rien) = 3 ports Port B, Port C, Port D (soit 23 broches en tout I/O).

- Timers/Counters : Timer0 et Timer2 (comptage 8 bits), Timer1 (comptage 16 bits) Chaque trimer peut être utilise pour générer deux signaux PWM. (6 broches OCxA/OCxB).

- Plusieurs broches multi-fonctions: certaines broches peuvent avoir plusieurs fonctions différentes choisies par programmation.

- Analog to Digital Converter (resolution 10 bits) = 6 entrees multiplexes ADC0(PC0) à ADC5(PC5).

- Gestion bus I2C (TWI Two Wire Interface) = le bus estexploite via les brochesSDA(PC5)/SCL(PC4).

- Port série (USART) = émission/réception série via les broches TXD(PD1)/RXD(PD0)

- Comparateur Analogique = broches AIN0(PD6) et AIN1 (PD7) peut déclencher interruption

- Gestion d'interruptions (24 sources possibles (cf. interruptif vecteurs)) : en résumé :

Pour fonctionner, une carte Arduino a besoin d'une alimentation. Le microcontrôleur fonctionnant sous 5V, la carte peut être alimentée en 5V par le port USB ou bien par une alimentation externe qui est comprise entre 7V et 12V. Un régulateur se charge ensuite de réduire la tension à 5V pour le bon fonctionnement de la carte.

La carte Arduino ne possédant pas de composants (résistances, diodes, moteurs...) qui peuvent être utilisés pour un programme, il est nécessaire de les rajouter. Mais pour ce faire, il faut les connecter à la carte. C'est là qu'interviennent les connecteurs de la carte. Sur les Arduino et sur beaucoup de cartes compatibles Arduino, les connecteurs se trouvent au même endroit. Cela permet de fixer des cartes d'extension, appelée shield.

Source :https://www.generationrobots.com/fr/172-connectivite-et-accessoires-pour-arduino

Les différents éléments de la carte de commande sont regroupés dans le Tableau ci-dessous :

Tension de fonctionnement	5 V
Tension d'alimentation (recommandée)	7-16 V
Tension d'alimentation (limites)	6-20 V
Broches E/S numériques	14(dont 6 disposent d'une sortie PWM).
Broches d'entrées analogiques	6 (utilisables en broches E/S numériques).
Intensité maxi disponible par broche E/S (5 V)	40 mA (attention : 200 mA cumulé pour l'ensemble des broches E/S ).
Intensité maxi disponible pour la sortie 3.3 V	50mA
Intensité maxi disponible pour la sortie 5 V	Fonction de l'alimentation utilisée - 500 mA max si port USB utilisée seul
Mémoire programme flash	32 KB (ATmega328) dont 0.5 KB sont utilisés par le boot loader (programme de base préprogrammé conçu pour établir la communication entre l' ATmega et le logiciel Arduino).
Mémoire SRAM (mémoire volatile)	2 KB (ATmega).
Mémoire EEPROM (mémoire non volatile)	1 KB (ATmega).
Vitesse d'horloge	16 Mhz

Un capteur est un dispositif ayant pour tâche de transformer une mesure physique observée en une mesure généralement électrique qui sera à son tour traduite en une donnée binaire exploitable et compréhensible par un système d'information.[17]

Pour la plupart des projets, il est souvent nécessaire d'ajouter des fonctionnalités aux cartes Arduino. Plutôt que d'ajouter soit même des composants extérieurs (sur une platine d'essai, circuit imprimé, etc.), il est possible d'ajouter des shields.

Un shield est une carte que l'on connecte directement sur la carte Arduino qui a pour but d'ajouter des composants sur la carte. Ces shields viennent généralement avec une librairie permettant de les contrôler. On retrouve par exemple, des shields Ethernet, de contrôle de moteur, lecteur de carte SD, etc.

Le principal avantage de ces shields est leurs simplicités d'utilisation. Il suffit de les emboiter sur la carte Arduino pour les connecter, les circuits électroniques et les logiciels sont déjà faits et on peut en empiler plusieurs. C'est un atout majeur pour ces cartes pour pouvoir tester facilement de nouvelles fonctionnalités. Cependant il faut bien garder à l'esprit que les shields ont un prix. Suivant les composants qu'ils apportent, leurs prix peuvent aller de 2 à 100$.

Nom de capteurs	Image de capteurs	Principales caractéristiques
Capteur de flamme		- haute sensibilité du récepteur IR - extrêmement sensibles aux ondes entre 760-1100nm - voyant d'alimentation - voyant comparateur de sortie - sortie analogique quantité - seuil de renversement du niveau de sortie électrique - seuil réglé par potentiomètre - Gamme de détection d'angle: environ 60 degrés - Alimentation: 0-15 V DC.
Capteur infrarouge		- VCC: alimentation 3v-12v (pouvant se connecter directement à 5V ou 3,3V microcontrôleur) - GND: Masse - OUT: interface de sortie numérique de la carte (0 et 1).
Détecteur de niveau d'eau Grove 101020018		- Interface: compatible Grove - Signal: digital ou analogique - Faible consommation - Dimensions: 40 x 20 x 12mm - Température de service: 0°C à +40°C - Connectique non compatible avec Tinker Kit - Référence Speede studio: 101020018 (remplace SEN11304P).
Photosensible (module de capteur de luminosité résistance)		- en utilisant capteur photosensible résistance sensible type; - tension de Fonctionnement: 3.5 V, 5 V; - forme de sortie: numérique de commutation spectacle (0 et 1); - trou de vis fixe, installation facile; - petit PCB Taille: 3.2 cm * 1.7 cm; - la sortie du comparateur, le signal propre, bonne vague, la capacité de conduire est forte, pour plus que 15 mA; - avec réglable potentiomètre pour régler la luminosité de la lumière.
Capteur de distance à ultrason SRF05		- tension d'entrée : 5v dc Courant de repos: < 2ma - niveau (élevé) de sortie: 5v - niveau de sortie (de bas): 0v - angle induction: < 15 ° - distance de détection: 2cm - 450cm - Précision: jusqu'à 0.3cm - taches aveugles: 2cm.
Capteur de Pression BMP18		- Vin: 3 V à 5 V. - Plage de détection de pression: 30-110 KPa (9000 m à -500 m audessus du niveau de la mer). - Jusqu'à 0.003 KPa / 0.25 m de résolution. - plage de mesure de -40 à + 85 ° C de, +-2 ° C de précision de température
Capteur de Température (DHT)		- Alimenté avec une tension de +5V. - Il possède 3 broches : Vcc (5v +), Out (vers Arduino), Gnd (5v -). - Il fonctionne sous une température allant de 0 à 50° avec erreur de +/- 2 et humidité de 20 - 90% avec une erreur de 5%.
Capteur le mouvement/ Présence (PIR)		- Son détecteur de mouvement est divisé en deux, la raison est que nous voulons détecter un mouvement et non un rayonnement IR, alors les deux moitiés sont câblées afin qu'ils s'annulent mutuellement, si une moitié capte plus ou moins de rayonnement que l'autre, la sortie basculera vers le haut ou vers le bas (HIGH/ LOW - Il possède 3 broches : Vcc (5v +), Out (vers Arduino), Gnd (5v -).

Le constructeur a suggéré qu'une telle carte doit être dotée de plusieurs ports de

Le Module Microcontrôleur Arduino Bluetooth est la plateforme populaire Arduino avec une connexion sérielle Bluetooth à la place d'une connexion USB, très faible Consommation d'énergie, très faible portée (sur un rayon de l'ordre d'une dizaine de mètres), faible débit, très bon marché et peu encombrant.

Source :https://www.generationrobots.com/fr/401926-module-bluetooth-v20-emetteur-recepteur-serie-33v.html

Le module ShieldArduino Wifi permet de connecter une carte Arduino à un réseau internet sans fil Wifi.

Realisation d'un systeme domotique commande par voix humaine via wifi « cas d'une maison d'habitation dans la ville de Goma »

I.2. CONCEPTE DE BASE