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Les installations électriques communicantes sont de plus en plus présentes dans nos foyers. La "maison intelligente" doit offrir une parfaite maîtrise des énergies dans l'habitat. Découvrez les différents protocoles de communication utilisés dans la SmartHome et l'intérêt de ces technologies au quotidien.
Cet article permettra de répondre aux questions : Pourquoi la domotique entre dans nos maisons ? Comment communique une installation domotique ? Quels sont les principaux modes de communication en domotique ?

Sommaire :
• 1. La domotique entre dans nos maisons
• 2. Découverte de la maison intelligente (Smart Home)
• 3. Comment communique une installation domotique ?
• 4. Les protocoles courant porteur CPL
• 5. Les protocoles Radio
• 6. Les protocoles Bus

1. La domotique entre dans nos maisons :

Les technologies de la maison connectée que l'on désigne par domotique est de plus en plus courantes dans nos foyers. La maison intelligente offre les avantages suivants :

• L'aide à la personne (maintien à domicile des personnes à mobilités réduites).
• Le confort et la commande à distance.
• La diffusion simplifiée de données multimédia (Vidéos, musiques, etc.) partout dans la maison.
• Les économies d'énergie permettant de réduire les factures énergétiques.
• La sécurité des personnes et des biens au quotidien.

2. Découverte de la maison intelligente (Smart Home) :

Depuis quelques années dans le secteur du bâtiment on parle de plus en plus de la maison intelligente également désignée par Smart Home.

En effet, la domotique rend la maison intelligente et donc autonome. Elle offre également des possibilités d'évolution à l'infini en fonction des besoins des usagers (nouvelle pièce, nouvelle fonction, amélioration) sans pour autant avoir recour à de gros travaux.

Il est simple de créer des tâches automatiques quotidiennes avec une installation domotique, on appelle cela un scénario.

Exemple de scénario simple dont le déclencheur est une heure fixe :

• La lampe de chevet s'allume progressivement.
• Une musique douce soit diffusée sur les haut-parleurs de la maison.
• Tous les volets roulant s'ouvrent.
• L'alarme anti-intrusion se désactive.
• La mise en marche du sèche serviettes est activée.

La mise en place de ces évènements nécessite que les récepteurs (lampe, volet roulant, radiateur, etc.) puissent être commandés autrement que par leurs commandes filaires traditionnelles.

Exemple de modules de commande communicants

La commande d'une installation communicante peut ainsi se faire de différente façon :

• En local, grâce aux commandes installées ou par la voix, par tablette ou smartphone depuis l'intérieur de la maison.
• A distance, depuis l'extérieur de la maison à partir d'un smartphone ou d'un ordinateur (Connexions internet ou 4G/5G requises).
• Automatiquement à partir des scénarios programmés dans la box domotique.

3. Comment communique une installation domotique ?

Pour communiquer une installation domotique nécessite de pouvoir échanger de informations (données) pour :

• Envoyer l'information de commande, par exemple : un bouton est-il appuyé ou non ?
• Connaître l'état ou la position d'un récepteur, par exemple : l'éclairage est-il éteint ? comment est le volet ?
• Savoir la température d'une pièce, par exemple : il fait 16°C dans la pièce, il faut chauffer.
• Identifier la présence d'une personne, par exemple, une personne est présente, allumage de la lampe.
• Annoncer la venue d'une personne de l'extérieur, par exemple : diffusion de l'image du portier vidéo.

Schéma de principe de l'échange d'informations dans une installation domotique :

Pour communiquer, l'installation domotique doit pouvoir transmettre électriquement des informations (émission, réception). Cette transmission des données peut se faire de différentes façon, on appelle cela un protocole.

Il existe une multitude de protocoles de communication : les ondes radio, la liaison Bus ou le courant porteur.

Certains de ces protocoles nécessitent une box domotique qui intègre l'intelligence du système domotique (gestion des scénarios, horloge, liaison Ethernet, interface web embarquée, etc.) permettant à l'utilisateur d'interagir avec son installation.

La box domotique fait l'interface entre les commandes, les récepteurs et l'utilisateur. Pour que l'utilisateur communique avec son installation depuis l'extérieur, la box domotique doit être connectée (liaison Ethernet filaire ou WiFi) à une Box Internet lui permettant un accès à Internet.

CPL 4. Les protocoles courant porteur CPL

Les informations entre les modules sont transmises sur le réseau électrique traditionnel, en passant par les conducteurs déjà existants dans l'installation électrique.

La solution Wattlet permet de transmettre les données via le courant porteur afin de commander vos récepteurs.

Le courant porteur est souvent utilisé avec les kits CPL Ethernet afin de faire transiter le signal de télécommunication (Internet) par le circuit prise de courant.

Avantages et inconvénients du protocole CPL :

Avantages	Inconvénients
• Les données utilisent les conducteurs déjà en place (réseau existant), installation facilité en rénovation. • Pas d'ondes radios émises dans le logement (plus sain).	• Dans le cas d'installation triphasée les modules branchés sur des phases différentes ne peuvent pas communiquer. • Le fonctionnement d'un appareil électrique peut parasiter le réseau et perturber la communication par courant porteur. • Fonctionnement moins rapide. • La sécurité, possibilité de commander depuis l'extérieur si des trames de commande sont envoyées.

Exemple de marques / protocole courant porteur :

	Marque toulousaine développant des micromodules (12mm d'épaisseur) permettant la commande de l'éclairage, des volets roulants, du chauffage par le réseau électrique.
	Le X10 est un ancien protocole développé en 1975.

Comment est constitué une installation domotique par protocole CPL :

Dans l'exemple ci-dessous, le programmateur driver CPL permet de programmer les zones de chauffages (horaires, température) et la transmission des ordres de commande est faite par le réseau électrique (conducteurs phase et neutre classiques) jusqu'aux modules récepteur CPL.

Le radiateur est relié au récepteur CPL et va recevoir les ordres de commande via le fil pilote .

Radio 5. Les protocoles Radios

Les informations entre modules sont transmises par l'intermédiaire d'ondes radios (fréquence en MHz), ce protocole ne nécessite pas l'ajout de câble ou de conducteurs.

Les modules radios doivent être insérés entre les commandes et les récepteurs dans des boîtes d'encastrement, des boîtes de dérivation ou directement dans le tableau de répartition.

Avantages et inconvénients du protocole radio :

Avantages	Inconvénients
• Adapté aux projets neufs ou à la rénovation. • Protocole radio et donc sans fil. • Facile à mettre en oeuvre. • Installation évolutive. • Certains protocoles sont ouverts et multimarques. • Accessible au grand public (Box DIY via Raspberry Pi).	• Coût des modules (dépend des marques utilisées) • Nécessite des piles pour certains modules. • Ondes radios dans le logement. • Sans box domotique, les scénarios sont hors service.

Exemple de protocole radio :

	Protocole radio de fréquence 868MHz en Europe, portée 40 mètres en intérieur et 80 mètres en extérieur (Z-Wave Plus). Les modules sont répéteurs du signal reçu, retour d'état (retour d'information) et le réseau est maillé
	Protocole radio de fréquence 868MHz en Europe ou 2,4 GHz partout. Sa portée 20 mètres en intérieur. Les modules sont répéteurs du signal reçu, retour d'état (retour d'information) et le réseau est maillé
	Protocole radio de fréquence 868MHz en Europe, portée 30 mètres en intérieur. Ne nécessite pas l'utilisation de pile (modules autonomes).

Comment est constitué une installation domotique par protocole radio :

Une installation domotique utilisant un protocole radio comprend :

• Une Box domotique qui reçoit les données des commandes et renvoie les ordres de commandes aux actionneurs par les ondes radio.
• Les modules actionneurs (récepteurs) qui sont connectés au réseau électrique (230V~).
• Les modules de commandes et des modules d'affichage à piles ou alimentés par le réseau (230V~).

Bus 6. Les protocoles Bus

Le terme Bus désigne à un câble à paires torsadées qui relie l'ensemble des modules du Bus et sur lequel va transiter les données par l'intermédiaire d'un signal très basse tension.

Pour fonctionner, l'installation domotique par Bus nécessite 2 circuits :

• Le circuit de puissance en 230V~ pour distribuer l'énergie électrique jusqu'aux récepteurs.
• Le circuit de commande (Bus) permettant de transmettre les données entre les différents modules.

Avantages et inconvénients du protocole Bus :

Avantages	Inconvénients
• Raccordement en étoile des modules. • Installation évolutive. • Pas de maître ni d'esclave. • Les modules peuvent communiquer sans box domotique. • Pas d'ondes radios émises dans le logement (plus sain).	• Coût des modules. • Nécessite un câble à paires torsadées. • Logiciel ETS honéreux pour le protocole KNX. • Plutôt adapté aux projets neufs. • Peu accessible au grand public.

Exemple de protocole sur BUS de terrain :

	KNX est un protocole supporté par plusieurs constructeurs reconnus dans le monde de l'industrie. Il nécessite l'utilisation du logiciel ETS pour la programmation. (Sujet TP)
	My home est un protocole Bus proposé par la marque Legrand.

Comment est constitué une installation domotique par protocole Bus :

Dans l'installation domotique type par liaison Bus on retrouvera :

• Des modules actionneurs (récepteurs) qui sont reliés à la fois au Bus (29V DC) et au réseau électrique (230V~).
• Des modules de commande qui sont connectés au Bus (27V ou 29V DC).

3. Sujets de Travaux Pratiques :

Cette activité permet d'initier les élèves de seconde BAC PRO TNE (BAC PRO MELEC ou BAC PRO SN) à la domotique, afin qu'ils découvrent du matériel communicant par ondes radio sur le protocole Zigbee.

Sujet Z-Wave mode direct :

L'élève met en oeuvre la commande d'une prise (Smart Plug) par une télécommande Octan Remote en Mode "Direct" (sans centrale domotique) en respectant le demande du client.

Sujet protocole KNX :

L'élève découvrel le protocole KNX et doit répondre à la demande du client en créant un scénario.