Les Capteurs

Les réalisations SIGECC et SIGED utilisent une série de capteurs dont la liste n'est pas exhaustive. Ces capteurs servent à mesurer des grandeurs physiques telles que température, humidité, courant, tension, poids, inclinaison etc.

Les capteurs utilisés dans nos réalisations peuvent fonctionner, selon leur conception, sur trois types de "bus":

Bus I2C: Le bus I2C se compose de 4 fils: Alimentation positive et négative; et deux fils, les données en série (SDA pour Série Data) et l'horloge (SCL pour Série CLock), véhiculent l'information entre les composants du bus; et chaque composant  répond à une adresse spécifique pré-programmé dans le composant. Dans une suite d'échanges le bus doit permettre, indifféremment au maître ou à l'esclave, d'échanger des données. Le maître initialise les transferts sur le bus et génère l'horloge utilisée pendant les transferts. Tous les autres composants sur le bus sont des esclaves.

Bus OneWire: Dès que l’on parle de Domotique, le protocole 1-Wire rentre rapidement dans le jeu : il s’agit d’un bus série, nécessitant au minimum 1 fil (d’où son nom) en ajoutant la masse.  Les sondes quant à  elles, relativement réduites en nombre, se trouvent facilement et a des prix très abordables.
Généralement utilisé pour des mesures de températures, il existe une gamme complète de composants compatibles, voici les principaux composants pouvant être utilisé sur ce bus en domotique :

DS18S20 – Thermomètre (sonde de température)
DS18B20 – Capteur de température avec résolution ajustable
DS2404 – Horloge temps-réel, timer et NVRAM (4 KO)
DS2405 – Interrupteur ou détecteur d’état (bascule)
DS2406 – Double bascule (équivalent à 2x DS2405)
DS2408 – Bascule 8 canaux
DS2415 – Horloge temps réelle (RTC)
DS2423 – Compteur d’impulsions / NVRAM 4KO
DS2438 – Capteur de température / Convertisseur A/N (utilisé dans nos capteurs de lumière, capteur de tension)
DS2760 – Capteur de température, courant et convertisseur A/N
DS2890 – Potentiomètre numérique

Il existe différents type de bus OneWire avec leurs particularités, par exemple avec les circuits DHT, HX711 etc. L'utilisation de bibliothèques Arduino simplifie énormément leur utilisation.

Broches GPIO: Outre l'utilisation des broches pour les bus présentés ci-dessus (auxquels on peut ajouter le bus SPI que je n'utilise pas dans le cadre des réalisations SIGECC et SIGED), les broches peuvent être utilisées pour différentes applications:

    • Entrées et sorties numériques: En entrée pour tester une information d'état (ouvert ou fermé); en sortie pour piloter un circuit à transistor ou un relais.
    • PWM: Le principe est de construire un signal qui est alternativement ouvert ou fermé et de répéter très vite cette alternance avec un rapport cyclique défini; ce qui permet une variation de la tension qui peut être amplifiée par un transistor.
    • CAN: Convertisseur analogique/numérique, fonction inverse de la fonction PWM, on peut mesurer une tension appliquée sur cette broche. Les ESP 07, 12 et WEMOS dispose d'une telle broche. La tension max que l'on peut appliquer sur cette broche est 1Volt, ce qui nécessite un pont diviseur de tension pour mesurer des tensions supérieures. Les modules que j'ai développé dispose de cette possibilité pour adapter le pont diviseur à la tension que l'on veut mesurer. 

Liste des capteurs utilisés dans les réalisations

Les Actionneurs

Les réalisations présentées sur ce site sont prévues pour utiliser principalement deux types d'actionneurs: Les actionneurs à transistors et les relais

Les actionneurs à transistor

Actionneurs basse puissance :

Pour utiliser les composants disponibles dans mon atelier, j'utilise la plupart du temps des transistors bipolaires ou des optocoupleurs pour amplifier le courant des GPIO en basse puissance; il s'agit de montages standards facile à réaliser sur des cartes de Prototypage.

Exemple: montage de détection présence tension secteur sur une carte de prototypage.

Mais le plus simple est d'utiliser des circuits intégrés ULN2803 facile à placer sur une carte de prototypage et qui permettent un courant de 500 mA sur chaque sortie (pouvant être cumulés), les entrées pouvant être directement connectées aux GPIO, sans composants supplémentaires.

Pour simplifier au maximum l'amplification du courant des GPIO, on trouve (sur aliexpress par exemple) ce composant déjà monté sur un PCB et donc facile à utiliser là où on en a besoin.

Actionneurs de puissance :

Pour actionner des charges plus importantes, on peut bien sûr construire un étage de puissance sur une carte de prototypage, mais il existe des solutions bien plus simple. Pour ma part j'utilise des modules acquis sur Aliexpress, facile à connecter et qui permettent des courants élevés selon le type de transistor MOSFET utilisé:

  • FR120N: 100 v 9.4 A 
  • AOD4184:40 v 50 A
  • LR7843:30 v 160 A

Lors de l'utilisation de courants élevés, il s'agit de prévoir un refroidissement adapté.

Les relais

L'utilisation de relais ne pose pas de problèmes particuliers, ils sont adaptés pour commuter des charges très élevées; l'inconvénient principal des relais est l'usure car il est composé de parties mécaniques et le "charbonnage" des contacts qui peut provoquer une rupture de la connectivité.

 

L'étage à transistor peut être remplacé par une sortie d'un ULN2803 ou, selon le courant nécessaire pour la commande, d'un optocoupleur.