Comment construire un meilleur commutateur en le rendant intelligent et supérieur

Il semble que tout soit devenu plus intelligent, grâce à l’évolution de la technologie embarquée et à la prolifération des plates-formes IoT. Même l’humble interrupteur est maintenant plus intelligent.

Les commutateurs intelligents sont souvent utilisés en remplacement des commutateurs intégrés traditionnels. Naturellement, un utilisateur peut toujours allumer et éteindre physiquement des lumières ou des appareils avec un interrupteur intelligent, mais ces interrupteurs peuvent également être contrôlés par la voix de l’utilisateur – via un assistant audio comme Amazon’s Echo ou Google Home – ou avec une application sur un smartphone.

Il y a plusieurs bonnes raisons d’utiliser un interrupteur intelligent. La première est qu’un interrupteur intelligent est souvent plus facile et plus pratique que d’utiliser un interrupteur ordinaire, ce qui nécessite que quelqu’un trouve et retourne physiquement l’interrupteur. Cette tâche devient plus difficile dans l’obscurité et dans un nouvel environnement.

Les interrupteurs intelligents sont également plus flexibles qu’une ampoule intelligente, qui est une ampoule LED compatible Internet qui permet de contrôler et de personnaliser l’éclairage à distance. Cependant, alors qu’un commutateur intelligent peut être contrôlé par toute personne utilisant un appareil d’assistance vocale, une ampoule intelligente nécessite généralement une application pour smartphone avec un mot de passe. Ce dernier serait encombrant pour les baby-sitters et les invités qui visitent le domicile d’un utilisateur.

Un autre avantage des commutateurs intelligents connectés à des plates-formes populaires comme Echo est que les commutateurs peuvent être regroupés pour éclairer facilement des zones spécifiques d’une maison ou d’une usine. Le contrôle de groupes d’interrupteurs intelligents peut également être pratique pour programmer l’allumage et l’extinction des lumières, par exemple pendant des vacances loin de chez vous. Naturellement, les interrupteurs intelligents peuvent être utilisés avec des mécanismes de gradation de la lumière et des capteurs de détection de mouvement.

Construisez un meilleur commutateur (intelligent)

En fonction des exigences du système et des besoins opérationnels, il peut être préférable de créer votre propre commutateur intelligent plutôt que d’en acheter un existant dans le commerce. Une recherche rapide sur Google ou Amazon révèle un nombre surprenant de fournisseurs de commutateurs intelligents commerciaux (COTS). Moins courants sont les exemples de conception d’un commutateur intelligent pour permettre un meilleur produit, ce qui est l’objet de cet article.

Toute conception de commutateur intelligent comporte quatre éléments de base :

1. Un appareil voix-texte-action comme Amazon Echo ou une application pour smartphone,
2. Une plate-forme à microprocesseur, telle qu’un Raspberry Pi,
3. Relais
4. Périphériques d’entrée-sortie (E/S), principalement pour interagir avec Amazon Echo et Raspberry Pi

Les écosystèmes d’assistants vocaux Amazon Echo, Google Home ou similaires permettent des requêtes Web activées par le langage naturel qui peuvent être utilisées pour activer des appareils intelligents à la maison, au bureau, dans la voiture ou presque partout où un signal Internet sans fil peut atteindre. L’écosystème de l’assistant vocal est un appareil voix-texte-action. Par exemple, l’Echo accepte une commande vocale audio d’un utilisateur, enregistre l’audio et télécharge l’extrait sur les serveurs cloud d’Amazon. Ces serveurs traduisent l’audio en texte, puis déterminent (via des tables logicielles) la meilleure façon pour Alexa de répondre ou d’initier une action spécifique.

Ensuite, les actions de commande vocale traduites alimentent une plate-forme basée sur un processeur, telle que le Raspberry Pi. C’est le cerveau de l’opération qui comprend les commandes et envoie les signaux appropriés pour contrôler les relais des commutateurs intelligents.

Les relais sont des commutateurs électriques qui utilisent l’électromagnétisme pour convertir une petite entrée électrique en une sortie à courant élevé. Les entrées électriques basse tension activent des électro-aimants pour former ou rompre des circuits à courant élevé existants. Les relais constituent la base des équipements électroniques modernes sur les marchés industriels et de consommation.

En passant, de nombreux fournisseurs de relais de composants d’aujourd’hui incluent des relais « intelligents » dans leurs offres de produits. Dans les applications industrielles, ces relais sont souvent connectés à une interface d’automatisation héritée et à des systèmes de protocole réseau de Modbus et BACnet à Zigbee, Wi-Fi et cellulaire.

Un exemple est le relais intelligent Zelio Logic de Schneider Electric. Ces relais sont conçus pour être utilisés dans de petits systèmes automatisés, tels que l’automatisation de machines de produits, d’assemblage et d’emballage pour le contrôle des installations d’éclairage et des systèmes de climatisation – pour ne citer que quelques applications.

Ces types de relais intelligents compacts sont généralement utilisés pour des systèmes automatisés simples avec jusqu’à vingt E/S. Si besoin, les relais peuvent être équipés d’extensions d’E/S et d’un module de communication sur les réseaux Modbus pour augmenter le nombre d’E/S et faciliter la programmation des appareils.

Revenons à notre commutateur intelligent basé sur Arduino. Le relais n’a pas besoin d’être intelligent, comme dans le Zelio Logic ci-dessus. Au lieu de cela, une simple carte de relais avec des interfaces matérielles et logicielles vers la plate-forme Arduino conviendra, comme la carte de relais ESP-8266. Une autre approche serait d’avoir une banque de relais simples pour contrôler de nombreux appareils, tels que le module de relais JBtek 8 canaux, également pour le Raspberry Pi. Cette carte relais peut être utilisée pour contrôler n’importe quelle prise murale standard 110V.

La carte relais est ensuite connectée directement à une prise murale pour contrôler tous les appareils branchés sur la prise, des lumières et des haut-parleurs aux appareils électroménagers.

Afin de rendre la réponse à certaines commandes Echo plus facile à gérer, l’utilisateur peut inclure un écran tactile dans cette conception. De plus, un clavier sans fil facilitera la programmation sur l’Arduino.