Section 4 TECHNO HELP AURAINS
Définition
Un système automatisé est un objet technique qui effectue un travail de façon autonome.
Il est composé de:
Lorsque l'on créé de tels systèmes, le but est donc de faire réagir un objet technique à un ordre, suivant des conditions définies.
En effet, un portail automatique par exemple ne pourra pas se fermer si une personne ou un objet se trouve sur son chemin.
Analyse fonctionnelle
1/LA CHAÎNE D'INFORMATIONS
Pour fonctionner correctement, un système automatisé doit connaitre les états du système lui-même et de son environnement, ainsi que les informations en provenance de l'utilisateur.
Les états et les consignes sont des grandeurs physiques détectées et mesurées par des capteurs.
L'analyse de ces données est assurée par un circuit électronique qui envoie ensuite les ordres à exécuter.
Fonction "acquérir": elle est assurée généralement par des capteurs. Les signaux acquis peuvent être de deux natures:
- anaologique: une multitude de valeurs possibles (température...)
- numérique: seulement deux valeurs sont possibles, vrai ou faux, 0 ou 1, oui ou non (présence d'une personne dans une pièce...).
Fonction "traiter": comme le cerveau humain traite les informations qu'il reçoit des différents organes sensoriels du corps, des cartes électroniques traitent les données acquises par les capteurs.
Fonction "transmettre ou communiquer": une fois les informations traitées, la carte électronique donne des ordres aux différents"organes" du système. Ces organes sont appelés en mécanique des effecteurs. Cette transmission peut se faire par l'intermédiaire de fils électriques ou par ondes radios (WIFI ou Bluetooth).
2/LA CHAÎNE ÉNERGÉTIQUE:
Pour effectuer des actions, un système automatisé a besoin d'être alimenté par une source d'énergie. Bien que les énergies intervenantes soient de natures variées (électrique, mécanique, thermique...), le principe est toujours le même.
Les ordres provenant de la chaîne d'information autorisent la distribution de l'énergie dans le système, sa conversion par des actionneurs et sa transmission aux effecteurs.
Identifier les composants qui assurent ces différentes fonctions permet une compréhension globale du fonctionnement d'un automatisme.
Les fonctions convertir et transmettre sont traitées dans la section 6 de TECHNOPREMIUM.
Automatisme dans la maison: la Domotique
1/DEFINITION
Ensemble des technologies de l'électronique de l'information et des télécommunications utilisées dans les domiciles. Elles visent à assurer des fonctions de sécurité, de confort, de gestion d'énergie et de communication qu'on peut retrouver dans une maison.
La domotique peut se charger des tâches les plus complexes ou contraignantes pour assurer l'intendance de la maison. Les services offerts couvrent trois domaines principaux: le confort, la protection des biens et des individus et la gestion de l'énergie.
2/ CONFORT DOMESTIQUE
Manoeuvrer ses volets ou sa porte de garage en pressant un bouton est devenu chose courante. Plus globalement, tout se fait avec un interrupteur ou une poignée peut être automatisé et être piloté à partir d'un automate, d' un ordinateur ou d'un téléphone, sur place ou à distance.
3/LA PROTECTION DES BIENS ET DES PERSONNES
La notion moderne de sécurité concerne tous les aspects de la vie quotidienne et implique aussi bien le domestique que la santé. De nombreux outils de détection et de communication permettent de prévenir l'utilisateur et les secours à distance en cas de panne, de fuite d'eau ou de gaz, de fumée suspecte...
Les personnes dépendantes en difficulté peuvent émettre un appel de détresse ou être secourues, sans intervention de leur part, grâce à des terminaux de télé-santé. Des applications de même type permettent également d’assurer en « ligne » le suivi d’un état santé (rythme cardiaque, taux de glycémie...), d'effectuer des diagnostiques médicaux.
-L'anti-intrusion:
Avec un système d’alarme conventionnel, la détection se déclenche au moment de l’effraction. Si l’on a oublié de déconnecter l’installation avant d’entrer chez soi, la sirène hurle sans distinction… Un dispositif réellement efficace s’adapte à la situation et agit en trois temps : prédétection, dissuasion et action (alerte à distance, verrouillage des issues…).
Son installation repose sur quatre zones de détection :
périphérique (abords de la maison) ;
périmétrique (ouvertures) ;
volumétrique (intérieur de la maison) ;
localisée (points particulièrement sensibles).
Un détecteur de mouvement placé en façade (au-dessus de la porte ou en angle) peut couvrir un vaste espace, du portail d’entrée à la maison. La protection devient à la fois plus efficace et discrète pour les voisins. À la moindre tentative d’intrusion, l’appareil déclenche une alarme intérieure, un flash, un appel sonore… ou alerte une centre de télésurveillance, suivant l’option retenue.
S’il est couplé avec un éclairage automatique, le malandrin se retrouve vite en pleine lumière, ce qui est généralement suffisant pour le faire déguerpir. Les portes et fenêtres sont munies de détecteurs d’ouverture, de bris de glace, de chocs… À l’intérieur, des détecteurs de mouvement veillent. Le cerveau de l’installation est une centrale (filaire ou radio), idéalement équipée d’un transmetteur téléphonique en relation avec un centre de télésurveillance.
-Détection d'eau et de fumée:
Ces appareils de faible dimension se placent à des endroits stratégiques, toujours spécifiés, afin de pouvoir jouer leur rôle.
Détecteur d'eau
Les détecteurs-avertisseurs d’eau se posent au sol dans les pièces comportant un point de puisage, des canalisations, un regard : cuisine (près du lave-linge, du lave-vaisselle), salle de bains, sous-sol, garage, dépendances… Dès qu’ils décèlent la présence d’une humidité excessive, leurs capteurs lancent un signal sonore, transmettent l’information à une console téléphonique.
Détecteur de fumée
Les détecteurs de fumée avertissent de façon similaire : ils se fixent au plafond (de préférence) ou en haut d’un mur. Les optimistes se contenteront d’une protection minimale avec un seul capteur par étage, dans un dégagement par exemple. Les prudents en ajouteront un dans le séjour et les chambres.
La nuit, les interrupteurs automatiques ou de balisage permettent de circuler en toute sécurité dans le noir, sans avoir à actionner de bouton. Ils comportent un détecteur qui allume automatiquement la lumière quand on pénètre dans la pièce (le couloir, la cage d’escalier…) et l’éteint quelques secondes après qu’on l’ait quittée.
Surveillance par portier vidéo :
Grâce à son écran plat, noir et blanc ou couleur (le must), le portier vidéo permet aux occupants de voir qui sonne à la porte mais pas le visiteur : un avantage évident et pour les malentendants, un moyen sûr d’identification.
À l’exemple des interphones, les techniques filaires et radio se partagent le marché avec, là aussi, une prédominance pour le matériel branché sur le secteur. La platine de rue intègre une caméra compacte CCD (Charge Coupled Devices), technologie en usage sur les caméscopes notamment. Ses capteurs infrarouges (ou rétines électroniques) ont la capacité de transmettre les images de jour comme de nuit. Le bouton d’appel commande la mise en route. Les images parviennent à l’écran du moniteur, dont certains modèles comportent un zoom électronique, voire une fonction mémorisation des dernières séquences avec la date et l’heure.
4/LA GESTION DE L'ENERGIE
L’énergie nécessaire pour s’éclairer, se chauffer, faire fonctionner les appareils électroménagers ou hifi-vidéo pèse lourd dans le budget des ménages. Pour limiter la dépense, il faut agir sur deux axes : comportemental et technique.
Changer des habitudes coûteuses est à la portée de chacun, même si ce n’est pas toujours évident. À contrario, surveiller en permanence la consommation de chaque appareil en service est virtuellement impossible sans solutions spécifiques.
Maîtriser l’électricité
Un premier niveau de confort peut être obtenu grâce à de petits accessoires enfichables. Souvent équipés d’une prise, ils intègrent selon les cas un programmateur, un émetteur, un variateur… Une prise programmable (journalière ou hebdomadaire) permet de déclencher au moment voulu la mise en route de la cafetière, du lave-linge, d’un chauffage électrique individuel.
Avec un contrôleur de coût, il est possible de mesurer la consommation, en watt et en euros, de n’importe quel appareil muni d’un cordon d’alimentation et d’une fiche. Les prises à variateur télécommandable permettent de moduler à distance l’intensité de l’éclairage. Pour la tranquillité des enfants, on peut installer une veilleuse à interrupteur automatique qui garde la chambre éclairée jusqu’à la venue du marchand de sable.
Lot de trois prises enfichables pilotées par télécommande 4 voies avec code de sécurité programmable. Les prises, de 1.000 W maxi, comportent un voyant rouge d’indication de marche. Ce matériel s’utilise avec des lampes à incandescence ou halogène (sans variateur de lumière) et le petit électroménager : 22,90 €.
Prise programmable digitale pouvant assurer jusqu’à 22 programmes par semaine. Puissance maxi 3.500 W, pour une intensité de 16 A. Fonctions heures d’été et compte à rebours : 14,70 €
Veilleuse à détecteur de mouvement infrarouge et de luminosité. Portée 5 m avec un angle de 90°. Fonctionne tant qu’il y a du mouvement dans sa zone. S’arrête une minute après le retour au calme. Pratique dans les couloirs, escaliers, caves, garages… 19,95 €
Contrôleur de coûts permettant de mesurer la consommation des appareils branchés dessus : à la journée, sur un mois ou une année. Possibilité de contrôler plusieurs appareils simultanément, via une multiprise. Puissance maxi acceptée 3.600 W : 29,95 €.
Des moyens éprouvés existent pour maîtriser la consommation d’électricité : contacteur jour/nuit associé à un tarif « heures creuses », délesteur, horloge programmable... Mais ces « automates » agissent uniquement sur les circuits qui leur sont asservis. En les combinant avec la domotique, il devient possible d’analyser en temps réel la consommation point par point et d’agir en conséquence, sans affecter le confort de vie.
Horaire, journalier ou hebdomadaire, selon les modèles, ce programmateur peut agir sur toutes les lignes électriques d’une installation : lumière, chauffage, électroménager…
Suivant des séquences préenregistrées et mémorisées, l’appareil ouvre ou ferme des circuits en fonction des besoins ou des périodes d’occupation des locaux.
Il existe des horloges programmables analogiques ou digitales. Elles peuvent intégrer une réserve de marche de plusieurs jours (trois en moyenne) qui maintient le fonctionnement en cas de coupure de courant, ainsi qu’une correction des heures d’été et d’hiver.
Réguler le chauffage
Chauffer la maison à température constante, avec un climat extérieur changeant, est un rude challenge sans une bonne régulation. Celle-ci maintient la température ambiante à la valeur désirée en prenant en compte les apports calorifiques du soleil et des appareils produisant ponctuellement de la chaleur (plaques de cuisson, four…). Il en résulte une stabilité thermique qui favorise une bonne sensation de confort.
Principe du thermostat d’ambiance
Couplé à une installation de chauffage central (chaudière, PAC…) ou électrique (convecteurs, planchers rayonnants, sèche-serviette…), le thermostat d’ambiance se place dans un local de référence, le séjour en général.
De type électromécanique ou électronique, il mesure en permanence la température de la pièce et la compare à la valeur choisie (température de consigne) afin d’adapter le climat du logement. L’appareil peut agir en parallèle sur la production d’eau chaude sanitaire pour harmoniser son fonctionnement à celui du chauffage. Les versions programmables permettent de paramétrer différemment la température de jour et de nuit, de la baisser en cas d’absence (horaire, journalière, hebdomadaire…).
Principe du robinet thermostatique
Placé sur l’arrivée d’eau chaude de chaque radiateur, le robinet thermostatique autorise un réglage pièce par pièce. Quand la température ambiante grimpe (soleil, chaleur émise par les occupants…), le robinet réduit le débit d’eau, ce qui a pour effet d’abaisser la puissance calorifique du radiateur. Dès que la température baisse, il augmente le débit. Économie réalisée : 10 à 20 % par rapport aux robinets manuels.
En pratique, seule la tête est thermostatique et elle ne peut se monter que sur un corps prévu pour. Si l’on veut moderniser une installation basique, il faut remplacer l’ensemble.
Tout en réseau
Parce qu’elle concentre toutes les fonctions de gestion, la domotique permet d’aller beaucoup plus loin, avec bien sûr l'outil informatique au coeur du système:
Une fois saisie par le bus, une donnée, analogique ou digitale, est utilisable à n’importe quel endroit du réseau. Le chauffage est programmé selon les rythmes de vie de la famille : par plages horaires pour chaque pièce et jour de la semaine. Un détecteur de mouvement éteint la lumière lorsque l’on quitte le local, ajuste le chauffage et fonctionne la nuit comme un appareil de surveillance. D’un seul geste, quand on quitte la maison, les volets se ferment et la programmation abaisse la température à la valeur prévue. Dans le même temps, la surveillance périphérique entre en action…
L’hiver, pour les amateurs de pentes neigeuses (ou de cocotiers), le chauffage se met hors-gel dès qu’est enclenché le scénario « vacances ». L’été, c’est la climatisation. Si l’on doit rentrer plus tôt que prévu, il suffit d’un coup de fil ou d’un mail pour que l’installation repasse en mode confort.
- Les capteurs analysent l’état de fonctionnement des équipements, valident et transmettent les ordres via des boutons-poussoirs,détecteurs de présence, électrovannes, thermostats d’ambiance…
- Les actionneurs, ou modules à monter sur le tableau de répartition, se chargent d’exécuter les commandes.
- Le bus transmet les messages tout en assurant l’alimentation en très basse tension des émetteurs et récepteurs. Il peut combiner deux topologies : en ligne (configuration la plus simple) ou en étoile(maison de grande superficie ou à étage). La plus petite unité (ou ligne) du réseau peut accepter jusqu’à 64 stations (STN sur le schéma), sans répéteur, selon la consommation des équipements et la capacité du module d’alimentation choisi. Avec répéteur, on peut atteindre un maximum de 256 participants.