Il n’y a plus aucun doute, avec 2014 nous entrons dans l’ère de la domotique et des technologies du « tout connecté » ! Je m’en réjouis car j’attendais cela avec impatience

Dans cet article, nous allons voir comment le Raspberry Pi peut vous permettre de domotiser votre maison à moindre frais en s’appuyant sur le protocole z-wave

Domotique

Derrière le mot « domotique » se cache de nombreuses technologies et des usages très variés. Il est question par exemple de commander l’allumage de ses lumières, contrôler son chauffage, programmer l’ouverture de ses volets,… On parle également de la mesure de la consommation des équipements électriques, de la température des pièces, de détecter les incendies, de collecter toutes les données qui permettent à une maison ou un bâtiment de fonctionner… Mais la domotique c’est également la sécurité des personnes, la télésurveillance, les caméras connectées, les alarmes, les capteurs de présence, la détection d’intrusion, etc…

Bref, la domotique c’est tout ce qui touche de près ou de loin à l’informatique, aux automatismes, aux télécommunications, à l’électronique et qui s’applique à l’habitat

Toutes ces technologies existent déjà depuis longtemps, mais à mon sens, la notion de domotique prend son sens quand toutes ces choses peuvent être pilotées de manière centralisée, et surtout, à distance à travers Internet En effet, je dispose déjà depuis quelques années de prises murales télécommandées, achetées dans une grande surface de bricolage, pour allumer et éteindre les lumières dans mon séjour ; c’est très pratique. En revanche, connecter ce système à un réseau informatique, et donc pouvoir le contrôler à distance et réaliser une infinité de programmes et de scénarios, augmente considérablement le potentiel de la chose

C’est pourquoi, à mon avis, en se rapprochant de nos ordinateurs, tablettes et autres périphériques mobiles, la domotique devient réellement pertinente

Z-Wave

Parmi les nombreux systèmes, marques et protocoles domotique existants, il y en a un qui se démarque et gagne en popularité. Il s’agit du protocole Z-Wave.

Ce protocole ouvert, communiquant par onde radio, fonctionne sur le principe du « maillage » (topologie mesh), c’est à dire que chaque « module » (prise de courant, capteur de température, détecteur de présence,…) retransmet les signaux afin de garantir une grande couverture. Le gros avantage de ce protocle est qu’il est « ouvert ». Par conséquent, il existe de nombreuses entreprises et marques qui proposent des produits compatibles entre eux

Le site de la Z-Wave Alliance rassemble tous les constructeurs et acteurs (plus de 250 à l’heure actuelle) qui travaillent autour du Z-Wave et référence aujourd’hui plus de 1000 produits Z-Wave Il y a de quoi faire !

Je préfère de loin ce type de protocole ouvert par rapport aux systèmes de grandes marques qui proposent leur écosystème chèr et fermé ! Surtout lorsqu’il s’agit de ma maison ! Selon, moi, un système domotique complet doit être ouvert et permettre à l’utilisateur de le maitriser comme il l’entend.

Razberry

Depuis quelques mois la société Z-Wave.me propose une carte d’extension pour nos chers petits Raspberry Pi : Razberry

Il s’agit d’un petit circuit qui se branche directement sur le port GPIO permettant ainsi au Pi de parler le Z-Wave

Ce module est livré avec le logiciel Z-Way (encore en développement) facilement installable sur Raspbian en suivant la procédure décrite sur le site z-wave.me – Documentation. Plusieurs interfaces web sont disponibles (desktop, mobile,…) pour créer votre réseau et gérer vos modules Z-Wave.

La carte d’extension Razberry se négocie autour de 59€, vous pouvez l’obtenir sur Amazon notamment.

Très petite, elle se loge sans problème dans un boitier Raspberry Pi.

Je vous propose de lire l’article très complet du site maison-et-domotique.com sur la carte Razberry : http://maison-et-domotique.com/product/raspberry-et-razberry-la-box-domotique-ideale

Une API pour les gouverner tous

Le point fort de la partie logicielle livrée avec la Razberry est son API web Cette interface de programmation vous permet de créer vos propres programmes, dans le language que vous voulez De manière très synthétique, vous pouvez gérer et piloter vos modules Z-Wave en lançant des requêtes HTTP GET sur votre Raspberry Pi ! C’est vraiment très simple et très souple.

Je vous propose de lire ce tuto très complet : http://www.openremote.org/display/docs/OpenRemote+2.0+How+To+-+Z-Wave+with+Razberry

Dans mon prochain article (qui est déjà en préparation) je vous présenterai mon installation Z-Wave composé de cinq modules « prise de courant » pilotés depuis mon smartphone Vous verrez, c’est très simple à mettre en place en quelques lignes de PHP, HTML et JavaScript

Domotique, Internet et sécurité

Si vous vous lancez dans la domotique, il est très important de comprendre les enjeux de sécurité. En effet, si vous voulez « connecter » votre maison à Internet, il faut bien comprendre que votre maison devient, dans une certaine mesure, « pilotable » depuis n’importe où ! Il est donc primordial de vous assurer que votre système est sécurisé pour éviter que des personnes mals intensionnées prennent le contrôle de votre maison !

Je vous propose de lire cette série de trois articles du blog de la société Advens (spécialisée dans la sécurité) qui aborde cette problématique de manière très professionnelle et concrète, autour d’un projet de pilotage d’une chaudière

• Le Raspberry PI et la chaudière… WTF ? (épisode 1)
• Le Raspberry PI et la chaudière… WTF ? (épisode 2)
• Le Raspberry PI et la chaudière… WTF ? (épisode 3)

L’article Razberry : transformez votre Raspberry Pi en serveur domotique Z-Wave est apparu en premier sur MagdiBlog.

Parmi les capteurs les plus usités on trouve les télémètres : des senseurs capables de mesurer les distances. Plusieurs technologies peuvent être mises en oeuvre pour mesurer les distances par télémétrie. On trouve ainsi des télémètres optiques (utilisant la lumière, comme les télémètres laser, très précis), des radars (utilisant les ondes radio), des sonar (utilisant les ondes sonores), etc…

Le principe est toujours le même : Il s’agit d’envoyer un signal (lumineux, radio ou sonore) et de mesurer en combien de temps ce signal revient à son point d’origine après avoir « rebondit » sur un obstacle. Lorsqu’on connait la vitesse de propagation de la lumière ou des ondes sonores, on peut déterminer à quelle distance se trouve un objet grâce à la formule connue de tous : vitesse = distance / temps, soit distance = vitesse x temps.

Dans cette article nous allons nous intéresser en particulier aux télémètres à ultrason. Nous allons voir quels modèles choisir et comment les utiliser avec nos Raspberry PI

La mesure du temps

Comme vu précédemment, mesurer une distance par télémétrie, consiste à mesurer le « temps » que met un signal pour aller et revenir. La précision du calcul de la distance dépend donc fortement de la précision de la mesure du « temps« .

Prenons un exemple : Un capteur à ultrason émet un signal sonore qui se propage (dans l’air) à une vitesse de 321 m/s, vers un objet se trouvant à 10 mètres. Le temps que va mettre le signal pour aller et revenir est donc de : 2 x 10 (m) / 321 (m/s) = 0,062 (s) = 62 millisecondes

Il s’agit de « temps » très courts, de l’ordre du millième de seconde. Pour les télémètres laser on parles de nanosecondes (un milliardième de seconde), c’est très rapide :).

Dans notre exemple, si on introduit une erreur de l’ordre de 5% dans la mesure du temps, on obtiendra une distance entre 9,5m et 10,5m, soit 1m d’erreur possible pour un objet positionné à 10m (l’erreur augmentant proportionnellement à la distance). Ce qui est énorme, vous en conviendrez Il est donc impératif d’avoir une mesure du « temps » très précise entre l’émission et la réception du signal.

Temps réel et temps partagé

Dans le cas d’un circuit électronique dit « temps réel« , chaque opération ou calcul réalisé se fait dans un lapse de temps contrôlé et bien déterminé. Dans le cas d’un télémètre, cela signifie qu’entre le moment où le circuit envoie le signal, et le moment où il le reçoit, il est possible de mesurer très précisément le temps qui s’est écoulé en additionnant le temps « utilisé » par toutes les opérations réalisées par le circuit pendant ce lapse de temps.

Dans le cas du Raspberry Pi, qui fonctionne sous Linux (Rasbian par exemple) nous sommes sur un système dit « à temps partagé« . En effet, pour que votre Pi puisse exécuter plusieurs programmes en même temps (ou du moins pour que vous en ayez l’impression), le système d’exploitation « alloue » un certain temps processeur à chaque programme. Quelques microsecondes pour votre navigateur Internet, puis quelques microsecondes pour gérer la souris, puis quelques microsecondes pour votre lecteur de musique, puis à nouveaux quelques microsecondes pour votre navigateur Internet… et ainsi de suite… Ces opérations s’enchaînent tellement rapidement que vous avez l’impression que tout fonctionne en même temps, magique

Le problème avec la télémétrie sur un système à « temps partagé« , c’est qu’entre le moment où le système envoie le signal et le moment où il le reçoit, le système d’exploitation peut décider d’allouer des ressources à d’autres programmes. Le système ne traitera la réception du signal de retour, que lorsqu’il aura terminé toutes les opérations qu’il a entrepris de réaliser entre temps. Le problème, c’est que pendant ce temps, l’horloge continue de tourner, ce qui peut fausser la mesure du temps, et par conséquent, le calcul de la distance

Le choix du télémètre à ultrason

Grâce à l’essor des cartes Arduino, Raspberry Pi et autres BeagleBone, on peut trouver de nombreux télémètres à ultrason, permettant avec plus ou moins de précision, de mesurer des distances jusqu’à une dizaine de mètres. On trouve également des télémètres infrarouge qui fonctionnent sur le même principe, mais leur portée et leur précision son généralement moins bonnes. Ils sont généralement utilisés pour détecter objets très proches, voire détecter un contacte avec un objet.

Pour éviter les problèmes de précision des systèmes à « temps partagé » détaillés précédemment, il convient de choisir des modules dotés de circuits intégrés qui réalisent eux même les calculs de distances. Pour pouvoir l’utiliser directement sur votre Raspberry Pi, vous devrez également veillez à ce qu’il utilise un bus ou un protocole supporté par le GPIO du Pi (I2C, SPI, etc,…).

Le télémètre à ultrason SRF02 répond parfaitement à ce cahier des charges et est disponible pour une vingtaine d’Euros sur Amazon :

SRF02

Ce module « autonome » est parfaitement adapté au Rapsberry Pi. Alimenté en 5V il ne consomme que 4mA et il dispose d’un bus I2C. Le SRF02 permet de mesurer des distances de 16cm à 6m avec une précision de l’ordre de 1 à 2 cm. L’ensemble est très petit (24x20x17 mm), et ne nécessite pas de calibration

Voici les spécifications techniques détaillées de ce module : SRF02_Technical_Specification.pdf

Le cône de détection est relativement large ce qui, selon l’usage, peut être un avantage ou un défaut. A noter qu’il existe des télémètres beaucoup plus directifs.

Branchement et configuration du GPIO du Raspberry Pi

Comme pour tous les périphériques I2C, le branchement se fait sur les broches SDA et SCL du GPIO du Pi :

Une fois les branchements effectués, il convient d’activer le support de l’I2C sur le Raspberry Pi. Ceci se fait en deux étapes :

1 – Editez le fichier /etc/modules et ajoutez les deux lignes suivantes :

i2c-bcm2708
i2c-dev

2 – Editez ensuite le fichier /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf et commentez les deux lignes suivantes (en ajoutant # au début de ces deux lignes) :

# blacklist spi-bcm2708
# blacklist i2c-bcm2708

Pour finir, installez l’outil i2c-tools et redémarrez le Pi :

apt-get install i2c-tools
shutdown -r now

Pour vérifer que la carte est bien reconnue par le Pi, lancez la commande suivante :

i2cdetect -y 1 # pour la révision 2 du Pi

ou

i2cdetect -y 0 # pour la première version du Pi

Vous devriez obtenir ce résultat :

root@raspberrypi:~# i2cdetect -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: 70 -- -- -- -- -- -- --

Le module SRF02 est ici détecté à l’adresse 0x70 Si vous utilisez plusieurs périphériques I2C, vous pouvez changer cette adresse en suivant la procédure décrite dans ce document : SRF02_Technical_Specification.pdf

Il ne reste plus qu’à installer les lib Python nécessaires :

apt-get install python-dev python-rpi.gpio python-smbus

Script en Python

Puisque le SRF02 se charge tout seul de prendre les mesures et de réaliser les calculs, le code est élémentaire, il suffit de lire la valeur retournée par le module dans l’unité de notre choix

Note : D’après le document SRF02_Technical_Specification.pdf, vous pouvez directement extraire la valeur en centimètres, en inches ou en microsecondes

Voici donc un petit script en Python, distance_SRF02.py, qui affiche la distance mesurée en centimètres, toutes les secondes :

#!/usr/bin/python

import smbus, time
i2c = smbus.SMBus(1)

adresse = 0x70
mode    = 81      # centimetres

while True:
  try:
    i2c.write_byte_data(adresse, 0, mode) # lance un "ping" en centimetre
    dst = i2c.read_word_data(adresse, 2) / 255 # lit le "mot" de données à partir du registre 2 et divise par 255 pour obtenir un entier (Cf doc technique)
    print(dst)
    time.sleep(1)
  except KeyboardInterrupt:
    quit()

Très simple d’utilisation, ce petit module trouvera sa place dans mon drone PiBOADrone en tant qu’altimètre sol basse altitude

Exemples d’utilisations

• Altimètre sol basse altitude pour drone
• Radar de recul pour voiture OU radar d’avancement pour parking/garage
• Détection d’obstacle pour robot
• Détection de passage/mouvement
• Mesurer la taille des pièces d’une maison ^^

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