Compteurs, capteurs et actionneurs

Introduction

Dans ce chapitre, les principaux compteurs domestiques, à savoir les compteurs d’eau, d’électricité et de gaz, sont abordés. Certains d’entre eux permettent une acquisition directe des informations qu’ils mesurent à l’aide de l’ESP8266. Cependant, nous aborderons également ceux ne disposant pas nativement de telles technologies et proposerons diverses alternatives afin de pouvoir les rendre communicants.

Au préalable, les unités de mesure et les erreurs de mesure sont introduites afin que vous compreniez bien et sachiez manipuler les grandeurs physiques à mesurer.

Enfin, une liste non exhaustive de capteurs et d’actionneurs pouvant être utilisés dans une installation domotique est passée en revue afin de faire le lien avec les applications qui ont été envisagées dans le chapitre précédent. Toutefois, seuls certains d’entre eux seront abordés et implémentés de A à Z dans ce livre. Quant aux autres, les exemples de cet ouvrage permettront au lecteur de les utiliser moyennant quelques adaptations. En effet, la plupart des capteurs possèdent soit une sortie analogique - il suffit alors de la mesurer et ensuite de la convertir dans l’unité souhaitée -, soit une sortie digitale et dans ce cas, un protocole de communication doit être utilisé pour récupérer les informations du capteur.

Compteurs domestiques

La plupart des compteurs étudiés dans cette section possèdent généralement un point commun : un dispositif permettant de visualiser quelle est la consommation totale du dispositif par l’utilisateur (un afficheur). Bien qu’il existe un très grand nombre de compteurs différents, seuls ceux couramment rencontrés dans les habitations sont détaillés dans cette section.

1. Compteurs volumétriques

Un compteur volumétrique est un compteur qui mesure un débit volumique et qui l’intègre au cours du temps. En général, ces compteurs sont en effet pourvus d’un afficheur se limitant à afficher le volume total (consommé) et non le débit volumique. Ils fonctionnent donc en tant qu’intégrateurs, c’est-à-dire qu’ils additionnent l’ensemble des débits en fonction du temps.

Il est possible d’estimer le débit en fonction de l’indicateur de l’intégrateur. Dans ce cas, il est nécessaire de relever la valeur consommée à deux temps t₁ et t₂ et d’en déduire le débit volumique selon la formule :

Un débit volumique est généralement exprimé en litres par seconde (l/s), en mètres cubes par seconde (m³/s) ou en mètres cubes par heure (m³/h). Il faut évidemment adapter les unités à utiliser dans la formule précédente.

Pour déterminer le débit massique correspondant (noté M), il est alors nécessaire d’effectuer un calcul complémentaire tenant compte de la masse volumique du fluide (qui elle-même dépend de la nature, de la pression et de la température du fluide mesuré) :

Par commodité, il est fréquent d’utiliser la lettre...

Capteurs

Afin de réaliser une installation domotique, il est possible d’utiliser de très nombreux capteurs qui diffèrent par leur technique de mesure et, par leur utilisation. Ce livre n’ayant pas pour but de les lister tous, il présente ici les capteurs les plus couramment utilisés qui peuvent trouver leur place dans une installation domotique. Tous ne seront pas détaillés et implémentés, mais leur mise en œuvre est comparable à celle des capteurs traités et le lecteur pourra aisément tirer parti et adapter les informations fournies.

1. Interrupteur à lame souple

Un interrupteur à lame souple (reed relay en anglais) ou ILS est un interrupteur qui, sous l’effet d’un champ magnétique, par exemple un aimant, contrôle un ou plusieurs interrupteurs, c’est-à-dire qu’il permet d’ouvrir ou fermer un circuit.

Il existe des ILS normalement ouverts (NO pour Normally Open en anglais) comme celui représenté sur la figure précédente. Cela signifie qu’en l’absence de contrainte extérieure, l’ILS est ouvert et ne permet pas un passage du courant. Lorsque l’ILS est soumis à une action extérieure, comme celle d’un champ magnétique dû à un aimant, il se ferme. Ce comportement est représenté sur la figure suivante :

Par ailleurs, il existe des ILS normalement fermés (NC pour Normally Closed) qui ont le comportement inverse.

Ce dispositif s’apparente à un relais piloté et est particulièrement adapté pour rendre communicant un compteur d’eau ou de gaz disposant d’un aimant sur une des roues qui constituent les engrenages. Cet élément mesure le passage (et donc le débit) de fluide. Cet aimant peut alors être détecté...

Actionneurs

Comme nous l’avons vu dans le chapitre Introduction, un intérêt essentiel de la domotique repose sur les actionneurs, qui permettent d’exécuter des actions en fonction de scénarios préétablis ou non.