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Thermostat connecté avec un smartphone recyclé

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Comment commander un chauffage électrique et/ou un chauffe-eau depuis n’importe quel point de la planète et le plus économiquement possible.



Tous les heureux propriétaires d’une résidence secondaire sont confrontés à cette question : Comment faire pour avoir un appartement correctement chauffé et de l’eau chaude lorsque l’on arrive en vacances ?
Il y a plusieurs solutions plus ou moins économiques. La plus économique est d’appeler un voisin pour qu’il mette en route le chauffage et le cumulus mais c’est la moins fun au niveau montage électronique. Une autre solution (la plus chère) est d’équiper l’appartement d’un thermostat connecté que l’on trouve entre 250 à 400 euros sur Internet. En plus de cet achat, il faut souscrire un abonnement Internet (une trentaine d’euros par mois) auprès d’un fournisseur d’accès car ces appareils fonctionnent en Wifi.
La dernière solution consiste à commander le chauffage et le chauffe-eau par SMS. Là aussi, il faut un abonnement mais seulement à 2 euros (En fait, il faut juste la carte SIM). Les experts en électronique vont vous dire : Il faut une carte électronique ou un shield GSM pour pouvoir assurer la communication entre un téléphone envoyant le SMS et le système de commande.
Je vais utiliser cette solution pour ce tutoriel mais sans shield GSM. Nous économisons encore 80 euros. Mais comment vais-je faire ? C’est devenu une réalité dans notre société, il faut recycler. Je me suis lancé dans la recherche d’un vieux smartphone Androïd qui va me servir pour :
•recevoir les SMS
•envoyer les données en Bluetooth sur un Arduino
•afficher les informations (température de consigne, température ambiante, état du chauffage et état du chauffage)
•renvoyer un accusé de réception en SMS


Résumons le fonctionnement, une application Android permet de sélectionner le mode de fonctionnement du chauffage et du chauffe-eau. Cette application envoie un SMS à un smartphone branché en permanence dans la résidence secondaire. Ce smartphone échange alors les différentes informations à un système Arduino et renvoie par SMS au premier smartphone l’état du chauffage, du chauffe eau et la température ambiante. Initialement, je voulais que ce projet soit le plus économique possible d’où l’utilisation de composants discrets mais je veux partager ce projet avec des personnes ne possédant pas de compétence en électronique. Je vous propose deux versions pour la partie électronique :
•une avec des composants discrets à souder sur une plaquette à trous, moins onéreuse
•une avec des modules Grove, sans soudure

Matériel :

Budget : 2€

  • Pour la version de base, j’ai utilisé :
  • – 1 carte Arduino Uno (environ 20€)
  • – 1 capteur de temperature DS1621 (7€)
  • – 1 module Bluetooth HC06 (4.5€)
  • – 1 résistance de 1K
  • – 1 résistance de 2.2K
  • – 3 borniers à vis 2plots (1€)
  • – 1 plaquette à trous (1€)
  • – 1 module relais 10A (3.50€)
  • – 1 module relais 30A (9€)
  • – 1 alimentation et son cordon USB
  • – 1 smartphone Android avec son alimentationPour la version en modules Grove, il faut :– 1 carte Arduino Uno (environ 20€)
  • – 1 capteur de temperature Grove (13€)
  • – 1 Shied Bluetooth (25€)
  • – 4 modules relais 10A (3.30€)
  • – 1 module relais 30A (9€)
  • – 1 alimentation et son cordon USB
  • – 1 smartphone Android avec son alimentationLa version Grove revient à 80€ environ.

Etape 1 : Envoi du SMS


Rien de compliqué pour cette étape, il faut juste installer l’application suivante (Thermostat_13.apk). Après avoir copié ce fichier dans un de répertoires de votre smartphone, il faut cliquer sur le fichier et l’installation se lance automatiquement.
Cette application permet d’envoyer un SMS sous la forme état du chauffage, température de consigne et état du chauffe-eau. Pour le chauffage, il y a 5 états (0 pour arrêt, 1 pour marche forcée, 2 pour hors gel, 3 pour automatique et 4 pour connecté) et pour le chauffe-eau, il y a 2 états (0 pour arrêt et 1 pour marche). Vous pouvez donc envoyer un SMS sous cette forme 3 22 1 pour commander le système sans passer par l’application.


Etape 2 : Réception du SMS


Ce smartphone sert de relais entre le SMS reçu et l’Arduino mais aussi d’interface graphique. Il doit toujours être branché sur le secteur et surtout ne pas se mettre en veille sinon la connection Bluetooth s’interrompt. Pour remédier à ce problème, il faut installer l’application Stay Alive que vous trouverez sur Play Store. Une fois installée, cette application doit être configurée sur l’option Keep screen on while charging and on battery.
Ensuite, il faut installer l’application Thermostat_23 avec la même procédure que pour l’étape 1. Je vous recommande vivement de modifier l’adresse du module Bluetooth pour pouvoir reconnecter ce module à distance lors d’une coupure de courant. Pour cela, il faut relever l’adresse du module lors de l’appairage et changer l’adresse du bloc sous App Inventor. (voir photo)
Je vous fournie également le fichier Thermostat_23.aia pour ceux d’entre vous qui souhaiterait modifier l’application sous App Inventor.

Si vous souhaitez reconnecter le thermostat (très utile lors d’une coupure de courant) au smartphone de réception, il faut obligatoirement modifier l’adresse du module Bluetooth dans le programme à l’aide du site App Inventor. Pour cela, vous devez importer le projet Thermostat_23.aia sous App Inventor, ouvrir ce projet, relever l’adresse de votre module Bluetooth et modifier le bloc correspondant (voir photo).

Etape 3 : Réalisation de la carte électronique


Cette étape ne concerne que la version économique du tutoriel. Si vous souhaitez réaliser le projet avec des modules Grove, passez directement à l’étape 4.
En respectant le schéma fourni, soudez tous les composants sauf le module HC06 et le capteur DS1621 sur la plaquette à trous. Pour ces deux composants, soudez un support 8 broches pour le capteur de température et un connecteur fait maison pour le module Bluetooth. Pour ce connecteur, j’en ai trouvé un dans mes tiroirs et je l’ai découpé à la Dremel pour n’avoir que 4 broches.
Vous pouvez également monter tous les composants sur une petite platine d’essai type Labdec. Il n’y a pas de soudure à faire.

Etape 4 : Programmation de l’Arduino


Selon la version choisie, il faut programmer l’Arduino avec le programme Thermostat.ino pour la version économique ou avec le programme Thermostat_Grove.ino pour la version avec des modules Grove.
Dans mon appartement, j’ai 4 zones de chauffage donc j’ai mis 4 relais 10A sur 4 sorties de l’Arduino. Selon la configuration de votre appartement, il faudra peut être ajouter d’autres relais et surtout regarder la puissance de vos chauffages. Pour des chauffages ayant une puissance inférieure à 2000W, des relais ayant un pouvoir de coupure de 10A sont suffisants. Au-delà, il faut prendre des relais et choisir le pouvoir de coupure grâce à la formule I=P/U. Si vous avez un doute, prenez un relais ayant le même pouvoir de coupure que le contacteur du tableau électrique.

Exemple : pour un chauffage de 3000W, il faudra un relais 3000/230=13A minimum.

Attention, pour la version économique, l’activation d’un relais de chauffage se fait sur un niveau bas car les relais sont interfacés à l’aide d’optocoupleurs. Par contre, pour la version Grove, l’activation se fait sur un niveau haut.


Etape 5 : Montage de la partie électronique


Pour la version économique, j’ai fixé toutes les cartes (Arduino, plaquettes à trous et modules relais) sur une planche de contre-plaqué puis relier les cartes entre elles (voir photo).
Il faut relier :
•3.3V Arduino sur 3.3V Plaque à trous
•5V sur VCC Module relais 10A et 30A
•GND Arduino sur GND Plaque à trous et GND Module relais 10A et 30A
•Broche 2 Arduino sur Tx Plaque à trous
•Broche 3 Arduino sur Rx Plaque à trous
•Broche A4 Arduino sur SDA Plaque à trous
•Broche A5 Arduino sur SCL Plaque à trous
•Broche 4 Arduino sur IN1 Module relais 10A
•Broche 5 Arduino sur IN2 Module relais 10A
•Broche 6 Arduino sur IN3 Module relais 10A
•Broche 7 Arduino sur IN4 Module relais 10A
•Broche 8 Arduino sur SIG Module relais 30A

Pour la version Grove, il faut insérer le shield Bluetooth sur la carte Arduino, puis le shield Grove sur le module Bluetooth. Enfin, il faut câbler les modules selon la configuration suivante :
•Le module capteur sur un connecteur I2C
•Les modules relais 10A sur les connecteurs D4 à D7
•Le module relais 30A sur le connecteur D8

Je vous avais prévenu, c’est beaucoup plus simple. Je me suis fait prêter les modules Grove pour développer cette partie et j’ai malheureusement oublié de prendre une photo.
Dans les deux cas, nous alimenterons la carte Arduino avec une alimentation type smartphone et un cordon USB. Nous en avons des tas dans nos tiroirs. Là encore, c’est dans la philosophie de mon projet. On récupère tout ce qui traîne !!!

Etape 6 : Installation


Attention, vous allez intervenir sur le tableau électrique. Il faut impérativement couper l’arrivée générale du courant à l’aide du disjoncteur.
Dans un premier temps, il faut trouver un emplacement dans le placard électrique de votre installation pour y loger la partie électronique. Nous allons procéder comme suit :
•Retirer le capot du tableau et repérer les contacteurs des chauffages électriques.
•Dévisser le fil du plot Phase (à droite sur le contacteur). (photo)
•Mettre un fil de 2.5 mm2 entre ce plot et une des bornes du relais.
•Mettre le fil dévissé sur l’autre plot du relais en le rallongeant éventuellement.
•Faire de même avec le chauffe-eau en connectant le relais sur le plot N°4 du contacteur jour/nuit du chauffe-eau.
•Remettre le capot

Etape 7 : Utilisation


Les thermostats des chauffages doivent être réglés sur 25°c ou plus pour éviter que ces derniers prennent la main sur notre thermostat connecté. Le contacteur jour/nuit doit être positionné sur Auto.
Ensuite, il faut connecter le smartphone à la partie électronique en cliquant sur le logo Bluetooth. L’appairage du module doit être réalisé au préalable.
Comme nous avons utilisé qu’un seul capteur de température, il faut impérativement laisser toutes les portes de l’appartement ouvertes, sinon la température de la pièce où est installé le thermostat sera régulée et dans les autres pièces, le chauffage consommera un maximum. Ce n’est vraiment pas ce que l’on souhaite.

Etape 8 : Conclusion


Je me suis vraiment amusé à réaliser ce thermostat connecté. C’est vraiment efficace et surtout très abordable au niveau réalisation et prix de revient.
Une question ? N’hésitez pas.

Sources :

http://f-leb.developpez.com/tutoriels/arduino/bus-i2c/, http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Tempture%26Humidity_Sensor_(High-Accuracy_%26Mini)_v1.0


salut, 

super intéressant.

j'essaye de rassemble tout ce qu'il faut mais je n'arrive pas à trouver l'application thermostat_13.apk et les autres programmes présentés. 

Y'a t il un lien où j' peuc trouver cela ou une astuce? 

merci d'avance.

Sam

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