LAUBC : Un nouveau projet -> Lampe Automatique Ultra Basse Consommation

Salut à  tous,

Je sais bien que mon projet Gruino stagne depuis quelques mois, j’avoue que étant fonctionnel et répondant actuellement parfaitement à  mon besoin en mode « proto » j’ai moins la motivation pour le faire avancer.  Surtout  en ce moment ou tout se chamboule dans ma tête et ou la domotique prends une place de plus en plus importante dans mon esprit 🙂 Ne vous en faites pas il n’est pas mort et finira par aboutire 🙂

Tous ces chamboulements liés à  la domotique me travaillent beaucoup et amène une montagne de questions et d’amélioration non négligeable du confort au quotidien pour des sommes modiques.

Ce projet en est l’un des fruits 🙂

Oui mais qu’est que c’est !?

LAUBC, pour Lampe Automatique Ultra Basse Consommation  est une lampe qui allumera la lumière automatiquement en cas de présence / passage et l’éteindra ensuite. Tout doit être optimisé dans la mesure du possible pour consommer le moins possible et être durable et simple à  programmer. Ce projet vise les lieux de passages (couloirs, hall, lampe extérieurs, etc.) et les sanitaires (SDB, WC).

Histoire :

L’idée de la LAUBC est arrivé un peu comme ça, un délire, suite à  l’automatisation de la lumière des toilettes du boulot. Et la … Je me suis dit… Je veux la même chose dans mes couloirs et mes toilettes ! Une lumière qui s’allume quand je passe ou quand je suis aux toilettes sans avoir d’interrupteurs, le but est surtout d’éviter les oublies des amis (pour les toilettes) ou les notres (couloire de l’escalier qui reste parfois allumée, et quand la porte est fermée on ne s’en apperçoit pas…).

L’idée est aussi lié au fait que nous voulons refaire nos toilettes, donc autant en profiter. Nous souhaitons également diminuer notre consommation électrique en passant de lampe basse conso type tube fluo à  des lampes ultra basse conso à  led. Certes le gain est minime mais c’est aussi une question de principe 🙂

Oui mais ça existe déjà  ça ! Ben oui c’est vrai ! combien de fois je me suis retrouvé dans le noir parce que leur fichu système était mal pensé… Et que quand on est un peu « long » aux toilette  pouf la lumière s’éteint en plein effort parcque l’on a pas pensé en plus à  bouger … et la on se retrouve à  faire coucou au capteur… Pire, quand vous partez, vous bougez, ben oui 🙂 le capteur voit un mouvement et remet son compteur à  zéro… Combien de temps la lumière reste allumé derrière vous ?

C’est tous ces points que j’ai voulu faire évoluer 🙂

Ce projet est donc une « PDC » (Preuve  De Concepte) plus qu’une solution ultime industrialisable. Mais si cela vous plait libre à  vous de le refaire à  la maison 🙂 Il sera orienté « toilette » car c’est beaucoup plus complexe de détecter une présence qu’un bête passage… En revanche il sera adaptable aux couloires très facilement. Certains grands constructeurs semblent faire des solution basé sur le couple Ultrason + Infrarouges mais le prix (entre 80 et 180€) m’a immédiatement refroidi. Sans compté que j’ai vu ces capteurs qu’après avoir entammé mon projet…

Les objectifs :

  • Faible cout
  • Possibilité de fonctionner avec ET sans « intelligence centrale »
  • Consommation réduite à  son maximum
  • Techno embarqué le plus possible DANS la lampe (en cas de déménagement pour que je puisse retrouver ce « confort » rapidement).
  • Que la lumière ne s’éteigne pas en mode « détection de présence » lors d’une période d’immobilisme
  • Un projet DIY pour intégrer d’autre petites choses (capteur de lumière / température / humidité / consommation électrique)
  • Adaptable facilement partout

Le matériel  :

Détecter une présence, pas si simple…

Le capteur « primaire » :

Il existe plusieurs technologies de capteurs et plusieurs méthodes. La pluspart du temps on va utiliser un capteur PIR (Pyroelectric InfraRed), ce sont ceux que l’on retrouve dans les interrupteurs, les détecteurs de mouvements à  l’extérieur, etc. Il est aussi possible de mesurer une distance avec un télémètre infrarouge ou ultrason. On pourrai aussi imaginer mettre un capteur de charge dans le plancher mais ça devient vite complexe…

Télémètre Infra Rouge : éliminé d’office, pas suffisament de porté et ou trop chère !

Télémètre Ultrason : apriori un bon candidat. j’ai donc testé avec un HCSR04. Pour détecter un mur ou un objet plat aucun problème il mesure correctement malgré quelques erreurs ça reste tout à  fait positif. Il est trouvable à  moins de 5€ sur le net donc pas trop chère. Que du bon … oui mais… ben oui il y a un gros MAIS ! Nous ne cherchons pas a détecter un objet plat… une tête, c’est plutôt rond non ? J’ai donc fait les tests avec ma chérie, je me suis mis 1.20m au dessu d’elle environ et la le capteur alternait entre 1.60m et 15m ! (il faut tout de même préciser qu’il n’est pas sensé avoir une porté supérieur à  4 ou 5 m… il est fort ce capteur… oui sauf qu’aucune valeur correcte n’est arrivée…

Ce serai lié au fait que les vêtements et les cheveux amortissent les son qui mettent plus de temps à  repartir et fausse ainsi la mesure… Il serait utilisable en détection en utilisant les abérations du capteur (si je détecte un trou de 15m c’est qu’il y a quelqu’un) mais ce n’est pas tres fiable ni propre…

Autre défaut : un angle de 15° relativement faible pour couvrir toute la zone. Apparement certains capteurs ont un angle plus large donc ce défaut pourrait être palié.

Un petit dernier ? Il faut faire des mesures continuellement ce qui consomme du courrant, du processeur sur la carte Arduino et n’est pas super optimale…

Le capteur PIR : THE capteur ! son fonctionnement est simple, le capteur réagit quand un point d’une certaine  température bouge dans ses « zones ». En fait la boule que l’on voient sur ces capteurs est un prisme qui sépare ce que le capteur voit en   zones. Super efficaces mais, ben oui encore un mais… quand il n’y a plus de mouvement le capteur devient aveugle… dommage hein surtout que sur un trône on ne bougent pas énormément… Pour palier à  ce défaut le capteur intègre un petit timer qui permet de maintenir l’état haut pendant x secondes . A chaque mouvement le capteur remet le timer à  zéro.  Il a un angle de 160° (de mémoire) et une porté de 6m, pas mal hein et j’en  ai commandé 3 pour 1€ sur un site chinois  🙂

C’est celui-ci (le capteur PIR) que j’ai choisi pour le projet. Il est parfait pour détecter des mouvements (couloirs par exemple…) mais il  a encore un défaut pour la présence compte tenu des impératifs que je me suis fixé.  Je vais tenter de compenser ces défaut avec un second capteur, quelques lignes de codes et un peu de prise de tête.

Le capteur « secondaire » :

Il s’agit d’un capteur à  effet hall et d’un aimant. Pour simplifier  le capteur envoie un 1 quand il est près de l’aimant et 0 quand il sort du champ magnétique.

Que faire avec ?

Détecter l’ouverture et la fermeture de la porte. C’est la que le bas blesse. Il faut intégrer un aimant dans la porte et un capteur dans l’encadrement de porte… c’est donc moins intégré que prévu… Surtout que pour ma part je part sur une technologie filaire car je souhaite limiter les ondes au maximum et je souhaite que la solution soit vraiment intégré dans l’encadrement de porte  et discrette visuellement. Sinon il existe des capteurs enocean sans pile et sans fil mais ils sont trop ineshtétiques à  mon gout.

L’intelligence :

Une arduino mini pro, tout petite, toute mignone, pas chère (15,88€ le lot de 10 sur  aliexpress, genre d’amazon chinois)  fera très bien l’affaire 🙂

La partie puissance :

J’ai pensé à  3 solutions possibles :

Le transistor ou le relai statique : éliminés d’office car pas d’isolation physique comme dans un relai ou un interrupteur, donc pas de vrai protection. En plus pour commuter ça consomme du courrant tout le long de la commutation et donc ça rajoute de la consommation pour maintenir la lampe allumée…

Les relais « standards » : Je vais utiliser une carte avec ce type de relais  pour les premiers tests. La carte toute faite avec un optocoupleur pour protéger le circuit de commande coute 2.45€… Pourquoi je ne veux pas ce type de relai au finale ? car ça consomme pour maintenir le courrant… et la ça consomme pas mal (~100 à  200 mA en 5v soit 0.5 à  1w !) sur une ampoule incandescante c’est négligeable … sur une ampoule à  led  ça sous entends qu’on consomme autant pour éclairer que pour alimenter la lampe ou presque  !

Les relais bistables : C’est un relai de ce type que je vais intégrer à  terme. Je n’ai pas trouvé de carte toute faite donc ça sera du DIY. Les relais bistables n’ont pas de ressort comme les relais standards. en résumé on envoie une impulsion sur une patte pour fermer le circuit (allumer la lumière) et c’est tout ça reste allumé. Pour éteindre même chose sur une autre patte et le circuit se réouvre. Il ne consomme donc du courrant que quelques milisecondes 🙂

En plus ça ne sera pas perdu je vais avoir besoin de piloter 24 relais donc savoir faire  des cartes sera beaucoup beaucoup BEAUCOUP moins chère que d’en acheter…

La partie Communication :

La c’est posé une grande question… Quel protocole ou bus choisir ? ça ça dépendra vraiment de chacun… Pour ma part je choisirai probablement  du RS485 mais cela sera intégrer à  la fin du projet. c’est un bus fiable, qui permet de bonnes longueur de câbles. et qui me permettra de faire des remontés d’état et de transmettre des variables d’environnement (température / hygrométrie / lumière / consommation électrique / ou autre) au système de domotique centrale 🙂 On pourrait aussi mettre du Xbee ou du Enocean.

La partie « sécurité » :

Le système doit être autonome dans ses décisions. En revanche, dans l’hypothèse ou il serai relier à  un bus de communication,  on doit pouvoir forcer un état depuis le système centrale. Par exemple : Le système centrale tombe en panne. La lumière doit pouvoir s’allumer quand même.  Par contre  si le capteur ne fonctionne plus pour  X raison le système centrale doit pouvoir forcer l’alumage ou l’extinction de la lumière.

Cette partie permet aussi au système centrale d’utiliser les capteurs PIR des couloirs ou de dehors pour détecter une éventuelle intrusion 🙂

Des questions en suspend :

Un doute subsiste dans mon esprit quand au fait de tout concentrer dans la lampe. Je me dis que d’un autre côté tout remonter au tableau électrique (retour des capteurs via un bus et alumage de la lampe depuis le tableau) simplifierai grandement la maintenance… Surtout en cas de panne de relai. De plus ça permettrai de recabler un interrupteur très facilement en cas de panne du système (les câbles existent déjà  pour l’interrupteur). Tout centraliser reste très confortable également en cas de déménagement car ça sera très simple de tout recabler… En revanche cela demande un boulôt monstrueux de cablage et ça signifie aussi que le travail de câblage sera a prévoir dans le futur logement en cas de déménagement… Le cout n’est pas négligeable… Je ne sais donc pour le moment pas dire si le relai sera embarqué DANS la lampe ou au niveau du tableau électrique.

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