1. Introduction

Il nous est tous arrivés au moins une fois de partir de la maison un peu précipitamment et d'oublier d'éteindre la lumière. Trop tard, je suis déjà loin et ma fois tant pis pour la lumière qui restera allumée jusqu'à ce que je revienne.
Mon projet apporte la solution à ce problème, tout en simplifiant la vie des personnes. En effet, comme son nom l'indique, cet interrupteur auditif permettra d'allumer et respectivement d'éteindre la lumière en tapant dans les mains une fois. De plus, pour éviter le gaspillage de courant involontairement, une minuterie est ajoutée à l'interrupteur: après une heure, la lumière s'éteint automatiquement. Il suffit ensuite d'un simple geste, un claquement de main, pour rallumer la lumière.

1.2 Les limitations de ce projet

Cependant, mon projet comporte certaines difficultés, qu'il ne faut pas négliger. L'interrupteur auditif demande d'être raccordé au secteur ce qui implique d'être en présence de courant à forte tension. Parallèlement, Arduino me sert de corps central, il faut donc travailler avec deux courant qui ont une très grande différence de tension. L'utilisation précautionneuse d'un relais est requise. Deuxièmement, le projet est sur le même circuit que le secteur, donc si une coupure de courant advenait, il subirait la conséquence de la coupure. Ensuite, le microphone capte une certaine intensité et non une fréquence. Donc pour pouvoir transformer cette intensité (en décibels) en fréquence (en Hertz) il faut utiliser la FFT (Fast Fourier Transformation), algorithme très complexe, tant au niveau du code que des mathématiques, permettant de convertir cette intensité en fréquence. Finalement, la dernière limitation du projet survient au niveau des interférences sonores. Si la lumière s'allume dû à bruit capté autre que celui voulu, mais de fréquence égale, cela peut désorienter le capteur et donc entraver le fonctionnement de l'interrupteur.

1.3 Les enjeux du projet

Ce projet me permet d'approfondir mes connaissances en programmation, et pour la première fois, de pouvoir créer de mes mains une installation électrique, d'élaborer "quelque chose". Outre l'aspect éducatif, une partie ludique s'ajoute à la création de cet interrupteur. En effet, pouvoir créer de mes propres mains un objet qui a une utilité dans la vie de tout les jours relève de l'amusement également. Ce qui amène au prochain point; l'utilité du projet, qui est une source de motivation majeure pour le développement de cette interrupteur. En dehors de ces aspects plutôt abstraits, un des enjeu est bien évidemment, de réaliser un objet qui est utile dans la vie de tous les jours, comme dit précédemment. De plus, comme décrit en introduction, se simplifier la vie est un des autres leitmotiv du projet.

2. Matériel et méthode

2.1 Matériel

Le matériel requis pour réaliser ce projet est principalement composé de trois pièces, d'importance égales.

2.1.1 Le corps

Le circuit imprimé Arduino Uno ainsi que le capteur de fréquence forment la moitié du Hardware utilisé.

2.1.2 La carte Arduino

La carte Arduino: 20150216_133108.jpg ( la pièce bleue). Elle est directement associée au programme élaboré et forme "la pièce maîtresse" du projet. Elle est au centre de ce dernier. C'est par celle-ci qu'entrent et sortent les données, les informations, les ordres transférés dans les autres pièces. Elle constitue "le cerveau" du projet.

2.1.3 Le micro

Voici le micro utilisé: 20150216_133225.jpg Ce micro, va donc donner le signal à la plaque Arduino, dès qu'un son d'une certaine intensité sera entendu et capté par le micro. Le micro doit être capable, en collaboration avec le programme, de:

  • reconnaître un signal d'une certaine intensité
  • le convertir en fréquence

2.1.4 Le relais

Une petite image du relais: 20150216_133042.jpg L'utilisation du relais est dans ce cas primordiale pour éviter une surchauffe du tout. En effet, en utilisant du 220V l'intensité détruirait l'Arduino. C'est la pièce de jonction entre la Plaque Arduino et la prise de secteur. En fait la fonction du relais est de fermer mécaniquement un pont (électrique) pour que le courant puisse passer de la prise à la lampe et, dans le cas contraire, d'ouvrir ce pont entre pour laisser passer le courant.

2.2 Méthode

2.2.1 Utilisation d'un compteur

Pou éviter que la lumière soit gaspillée involontairement, une minuterie d'une heure se met en fonction dès que la lampe est allumée. Elle s'arrête dans le cas où la lampe s'éteint et se réinitialise à 3600 secondes au moment où la lumière se rallume.

2.2.2 Câblage

Voilà le schéma fait sur Fritzing Beta, correspondant au câblage effectué. Je rendrai le lecteur attentif au fait, que la partie entre le relais et l'ampoule à été très simplifiée et ne correspond pas exactement à un système de câblage que l'on peut trouver chez soi. Entre ces deux parties, le câblage est à titre symbolique et est conceptuellement représentatif. Image:Fritzing_Dany.jpg On peut également voir que sur l'image, le micro ne correspond pas tout à fait à celui montré plus haut. Cependant, les trois pin importantes et utilisées sont représentées sur cette version de Fritzing. De plus, le relais représenté est aussi une représentation de celui utilisé.

2.2.3 Le code

le code est séparé en trois parties. La première édicte les valeurs des constantes ( à quelles pin sont associées chaque partie du montage etc.). Deuxièmement, la partie initialisation du code, où chaque fonction de chaque pin est définie. Par exemple, pour la pin du micro, je la définis en tant qu'input et celle du relais en tant qu'output. Finalement vient le loop, la partie ou le code est répétée en boucle. Dans mon cas, cette partie concerne l'élaboration de la minuterie avec sa valeur qui s'y voit décrémentée chaque seconde jusqu'à arriver à la valeur 1 et donner l'ordre d'"éteindre" le relais, et parallèlement de réinitialiser le compteur une fois la lumière allumée. On y trouve également l’exécution de la partie concernant le changement d'état du relais, grâce au signal se trouvant entre une intensité-seuil et intensité-plafond, capté par le micro. Pour plus de précision, veuillez cliquer sur ce lien.

3. Résultats

Voilà le résultat obtenu après avoir assemblé le tout: 20150217_213805.jpg

Au final, le résultat que j'obtiens correspond plus ou moins avec celui pensé au début. Les deux parties modifiées sont les suivantes:

  • Premièrement, on trouve dans le code une partie associée avec l'utilisation de l'intensité du micro et non de la fréquence captée. La raison de changement, expliquée plus particulièrement dans la partie discussion, m'a amené à entreprendre une simplification de mon projet. Sa fonctionnalité est restreinte car le fait de capter une intensité pour allumer la lumière ne rend pas le projet très optimal: en effet, le fait de parler trop fort ou de crier va pouvoir allumer la lumière alors qu'un simple claquement de main, étant très bref, sera difficilement détectable par le micro (et enregistré par le programme) du fait de sa très courte durée . En fait, il faut trouver le moment où le programme n'est pas occupé à décrémenter le timer car c'est une fonction bloquante et donc un claquement de main n'est pas assez efficace pour allumer la lumière. Du moins, le son n'est pas maintenu assez longtemps pour être pris en compte par le programme.
  • Ensuite, l'idée du timer fonctionne, mais diffère avec le concept initial. En effet, il aurait fallu ajouté un timer qui permet de faire en sorte que le signal donné par le micro soit stocké jusqu'à ce que le programme le considère. Le problème est qu'avec ma méthode, il faut vraiment que le micro donne le signal au moment où le programme lit la ligne de code correspondant à "si l'état est allumé et qu'il perçoit le signal alors éteins le tout!". Il faut donc émettre un bruit d'une intensité comprise entre 60 et 80 décibels pendant une à deux secondes, à la place de pouvoir, comme un claquement de main, émettre un bruit bref. Néanmoins, le code fonctionne et on peut voir en lançant le moniteur série que le programme avec le timer fonctionnent: image_1.png

Il capte une intensité sonore normale (pour voir l'échelle de correspondances des différentes intensités, cliquer ici). On peut voir que le bruit correspond à du travail au bureau, tranquille. Puis ensuite, lors d'un signal entre 60 et 80 décibels:Image_2.png On voit bien que le compte à rebours se lance et que le programme continue à être à l'écoute d'un signal. On voit aussi que le moment où un signal est détecté, alors que le relais est allumé, la minuterie s'arrête et se réinitialise. Le programme fonctionne donc correctement.

4. Discussion

Au cours de son élaboration, mon projet a subi quelques modifications, qui l'ont conduit à différer du "projet-but". En effet, pour simplifier mon projet et le rendre réalisable, j'ai finalement penché sur une utilisation de l’intensité plutôt que la fréquence, pour contourner le problème de la FFT. L'algorithme de la Fast Fourier Transformation était vraiment trop compliqué comprendre et à utiliser, de par sa complexité "programmationnelle" et de par sa complexité mathématique, raison pour laquelle je me suis contenté de travailler avec l'intensité captée par mon micro. Un des défauts majeurs de l'élaboration de mon projet est la gestion du temps. En effet, pour pouvoir le réaliser à temps, il a fallu travailler sous pression et " mettre la gomme" pour pouvoir rendre le projet dans le délai imparti. Si la répartition du temps avait été mieux gérée, il aurait été plus simple de réaliser ce projet, sans stresser à la fin.

5. Conclusion

En guise de conclusion, je dirais que ce projet est, dans l'ensemble, plutôt réussi et par conséquent, j'en suis fort ravi. Cependant, pour le deuxième projet, je prendrai garde à plus me renseigner le matériel à utiliser ainsi que sur les éventuelles difficultés du projet. Finalement, Je peux dire que l'élaboration de ce premier artefact m'a plu, et que j'ai eu du plaisir à essayer de créer cet interrupteur et à toucher au monde de l'électronique.

6. Ressources

Voici l'endroit où les éléments utilisés ont été commandés.
Microphone - http://www.play-zone.ch/en/adafruit-electret-microphone-amplifier-max9814.html
Relais- https://www.sparkfun.com/products/11042