Domotique intelligente avec Raspberry Pi 2 et Windows 10 IoT

Composants et fournitures

Arduino UNO (un par pièce à automatiser)	×1+
Raspberry Pi 2 Modèle B	×1
Fils de liaison (génériques)	×1
Plaque d'essai (breadboard)	×1
LDR (Photorésistance) - détection intensité lumineuse	×1
Capteur PIR (infrarouge passif) - détection présence humaine	×1
Module relais (générique) - 1 relais par appareil à commander	×1+
Contacteur Siemens 3TF32 00-0AP0 - pour pompe à eau (max 16A, 415 VAC), bobine 250 VAC	×1
Disjoncteur miniature 1P C16A - protection pompe à eau	×1

Applications et services en ligne

• Arduino IDE (firmware Arduino)
• Microsoft Visual Studio 2015 Community (gratuit jusqu'à 5 utilisateurs)
• Microsoft Windows 10 IoT Core (OS principal sur Raspberry Pi)

À propos de ce projet

Aujourd'hui, la technologie améliore la vie humaine. L'automatisation, jadis de la science-fiction, est maintenant réalité. En combinant Raspberry Pi et Windows 10, nous construisons un système domotique capable de piloter les appareils de la maison automatiquement.

Démarrage : Architecture globale

Le Raspberry Pi 2 agit comme contrôleur principal. Chaque pièce possède son propre Arduino UNO (esclave) qui gère les appareils et capteurs. La communication Pi ↔ Arduino se fait via bus I2C.

Configuration par pièce

Chaque Arduino UNO de pièce contrôle : plusieurs appareils (lumière(s), ventilateur, prise(s) murales...), un capteur PIR (présence), une sonde de température LM35, et une LDR (luminosité près de la fenêtre).

Adressage des appareils

Identification simple : adresse = numéro de pièce + numéro d'appareil. Exemple : pièce 1, appareil 3 → adresse 13.

Schémas

Pour connecter plusieurs Arduino sur le bus I2C, utilisez une barrette de bus I2C. Schéma de câblage relais et contacteur pour pompe/geyser fournis.

Logiciel

Développé dans Visual Studio 2015 pour Raspberry Pi 2 (application Universal Windows). Connaissances supposées : Arduino, C#, XAML Universal Windows.

Protocole de communication I2C

Objectifs : lire capteurs, lire états appareils, commander appareils. Protocole = séquence d'octets. Envoi : 3 octets fixes. Réception : 14 octets. Implémenté dans la classe I2C_Helper (projet Universal Windows) et côté Arduino (bibliothèque Wire).

Structure de classes (C#)

• Home : liste générique de Room (List<Room>), méthodes statiques Load/Save
• Room : liste de Device + structure Sensor (encapsule lumière, PIR, température)
• Device : détails + méthodes On/Off via protocole Mode 2
• AmbientLight, PassiveIR, Temperature : données environnementales, rafraîchies périodiquement via protocole Mode 0

Interface utilisateur

Objectifs : gestion pièces, gestion appareils, services externes (GSM, Internet). Découpage en :

• Page d'accueil : état appareils, date/heure, verrouillage
• Appareils favoris : accès direct
• Page pièces : pièces configurées et leurs appareils
• Appareils eau communs : pompe, chauffe-eau
• Paramètres/Configuration : gestion pièces et appareils

Wireframes et captures d'écran de l'UI finale incluses.

Comment configurer ?

Configuration pas à pas via l'interface : ajouter pièces, ajouter appareils par pièce, définir adresses I2C, tester.

Commande pompe à eau et chauffe-eau

Ne les branchez jamais directement sur le relais (danger, grillage). Utilisez un contacteur : le relais commande la bobine du contacteur, qui lui commute la charge puissance. Vérifiez les cotes du contacteur (bobine + contacts) par rapport à votre pompe.

Déploiement sur Raspberry Pi 2

Voir la documentation Microsoft pour le déploiement d'applications Universal Windows sur Windows 10 IoT Core.

Enregistrer l'application au démarrage

Consultez mon article : "Windows 10 IoT Core : Setting Startup App".

Problèmes connus

• Démarrage Arduino : la broche D13 clignote au boot → ne connectez pas de relais sur D13, ou reflashez l'OptiBoot sans clignotement D13.
• Horloge : Pas de RTC matériel sur Pi 2 → heure perdue à la coupure. Solution : RTC externe (DS3231) sur Pi ou Arduino, ou NTP si Internet.
• Débogage Universal App : erreurs asynchrones difficiles à tracer. Solution : points d'arrêt préventifs.

Perspectives futures

Communication radio/IR au lieu d'I2C, portail web via Azure, automatisation événementielle (ex: lumière jardin si luminosité < seuil) ou horodatée (RTC). Windows 10 IoT + Pi 2 (quad-core 900 MHz) offre une plateforme puissante pour aller plus loin.

Code

Sketch Arduino (C/C++)

// Arduino Sketch v0.4 - Esclave I2C pour Home Automation
// Adresse esclave : 0x40
// Broches : LDR=A0, PIR=2, Temp=A1, Relais=0,1,3-13,A2,A3
// Protocole : Mode 0=capteurs (14 octets), Mode 1=états appareils (14 octets), Mode 2=commande appareil
// Réponse Mode 0 : [LDR_8bits, PIR_bool, Temp_signe, Temp_abs]
// Réponse Mode 1 : 14 octets = états broches 0,1,3-13,A2,A3
// Réponse Mode 2 : état de la broche commandée
#include <Wire.h>
#define SLAVE_ADDRESS 0x40
// ... code complet dans la source ...

Logiciel Raspberry Pi 2 (Universal Windows App)

Code source complet sur GitHub

Schémas

Ajoutez plusieurs pièces en connectant des Arduino individuels avec adresses I2C uniques sur le bus. Fichier Fritzing complet fourni.