Régulateur de douche intelligent – Électrovanne fiable pour contrôle précis de la température

Composants et fournitures

Composant	Quantité	Note
Arduino 101	1
Électrovanne normalement fermée	1	Doit résister à la température de l'eau de douche ; si métallique, sans plomb. Mesurez votre plomberie avant achat.
Raccords pour électrovanne	1	Mêmes contraintes : température, sans plomb. Mesurez votre plomberie.
Plaque d'essai (breadboard)	1
Adafruit LCD rétroéclairé RGB 16x2	1
Buzzer	1
Fils de câblage (générique)	1
MOSFET de puissance canal N	1
Potentiomètre rotatif (générique)	1
Interrupteur bascule	1
Batterie externe (power bank)	1
Résistance 221 Ω (220 Ω fonctionne aussi)	2
Diode 1N4007 – Haute tension, fort courant	1
Conteneur en plastique	1
Bandes Velcro murales	2
Câble USB bon marché	2

Outils et machines nécessaires

• Pistolet à colle chaude (générique)
• Fer à souder (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos du projet

Pourquoi ?

La douche est facilement l'un des appareils les plus gaspilleurs d'une maison, consommant d'énormes quantités d'eau et d'énergie.

Selon Home Water Works, le débit moyen d'une douche est de 2,1 gallons (7,94 L) par minute ; avec une durée moyenne de 8,2 minutes, cela fait 17,2 gallons (65,1 L) par douche ou 51,6 gallons (195,3 L) par jour pour un foyer moyen US (3 personnes). C'est le 3^e plus gros poste de consommation d'eau.

Côté énergie : selon Skidmore College, chauffer 1 gallon (3,78 L) d'eau demande 440 BTU (0,13 kWh). Une douche typique de 8,2 min consomme ~2,2 kWh, soit 6,6 kWh/jour par foyer. D'après le US Department of Energy, cela représente 17 % de l'électricité domestique totale.

Avec l'estimation EPA US de 0,000703 t CO₂/kWh (1,55 lb / 0,7 kg), cela donne 3,4 lb (1,54 kg) de CO₂ par douche et 10,2 lb par foyer.

Or, la durée recommandée est de 5 minutes (Green Lifestyle Changes) : économie de 6,7 gallons (25,4 L), 871 Wh (de quoi alimenter 174 ampoules fluocompactes 1 h), et 1,35 lb (0,6 kg) CO₂ par douche. C'est là qu'intervient le Régulateur de Douche pour le défi Intel Earth Day : limiter la douche à 5 min (ou durée choisie).

Sur un an (365 jours), cela économise 2 455,5 gallons (9 295 L) d'eau (de quoi boire ~13 ans), 317,9 kWh ou 492,7 lb (223,5 kg) CO₂ par personne, soit 7 366,5 gallons (27 885 L) d'eau, 953,7 kWh, et 1 478,2 lb (670,5 kg) CO₂ par foyer.

Comment ça marche ?

1. L'électrovanne est fermée hors tension : pas d'écoulement si le régulateur est éteint.
2. À la mise sous tension, la vanne s'ouvre ; l'utilisateur peut ouvrir l'eau.
3. Le régulateur laisse l'eau chauffer 20 s (réglable) – signalé par 1 bip.
4. Après chauffe, démarrage du minuteur de douche 5 min (réglable) – 2 bips.
5. Alertes par 1 bip à 2 min et 1 min de la fin.
6. Temps écoulé → fermeture automatique de la vanne, arrêt de l'eau. L'utilisateur ferme l'eau et le régulateur. Bip continu.

Instructions

Note : vérifiez que la vanne est au bon diamètre, résiste à la température, et que raccords/vanne ne contiennent pas de substances dangereuses (plomb).

1. Préparation alimentation : Dénuder 2 câbles USB, souder sur l'interrupteur et le convertisseur step-up (booster) – régler la sortie entre 6 et 12 V. Voir photos.

2. Circuit : Monter le circuit selon le schéma (section « Schémas » ci-dessous).

3. Code : Téléverser le code (section « Code ») via Arduino IDE.

4. Boîtier : Percer le conteneur plastique pour interrupteur et fils électrovanne.

5. Étanchéité : Passer les fils de l'électrovanne dans son trou, sceller à la colle chaude étanche. Coller l'interrupteur dans son trou. Coller l'écran LCD sur le couvercle.

6. Assemblage : Placer le circuit dans le conteneur, fermer le couvercle. Vérifier connexions interrupteur et LCD.

7. Plomberie : Installer l'électrovanne et ses raccords entre la sortie d'eau et le pommeau de douche.

8. Fixation : Coller les bandes Velcro au dos du conteneur et fixer au mur près du pommeau.

Vidéo

(Vidéo non incluse dans le contenu source)

Code

• Code (C/C++)

Code principal

// Réglages utilisateur -----------------------
const float showerTime = 5;   // En minutes
const int warmupTime = 20;    // En secondes
// ------------------------------------------

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int stat = 0; // État du programme

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(13, OUTPUT); // Broche 13 : électrovanne
  pinMode(10, OUTPUT); // Broche 10 : buzzer piézo
}

void loop() {
  if (stat == 0) { // Phase chauffe
    digitalWrite(13, HIGH); // Ouvre électrovanne
    tone(10, 2000, 1000);   // Bip chauffe
    for (int i = warmupTime; i > 0; i--) {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Water Warmup:");
      lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 1) { // Phase douche
    tone(10, 2000, 1000); // Bip fin chauffe
    delay(1500);
    tone(10, 2000, 1000); // Second bip
    for (int i = showerTime * 60; i > 0; i--) {
      if (i == 120) tone(10, 2000, 1000); // Alerte 2 min
      else if (i == 60) tone(10, 2000, 1000); // Alerte 1 min
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Shower:");
      lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 2) { // Fin douche
    digitalWrite(13, LOW); // Ferme électrovanne
    tone(10, 2000); // Bip continu
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Shower Over");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Have a Good Day!");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Turn me off");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Turn water off");
    delay(5000);
  }
}

Schémas

Fichier Fritzing : diagram_F3mdu8tMGy.fzz