Brevet FR2896892A1 — publié le 20070803

SYSTEME ET PROCEDE DE CONTROLE A DISTANCE D'APPAREILS ELECTRIQUES DANS UN RESEAU DOMOTIQUE L'invention concerne un système et un procédé de contrôle à distance d'appareils électriques dans un réseau domotique, ledit système comprenant une manette de commande. Elle concerne plus particulièrement un système et un procédé, dans lequel le contrôle à distance est opéré par des personnes qui présentent un handicap généralement moteur. Les personnes qui présentent un handicap ont bien souvent des difficultés pour commander les appareils électriques de leur habitat. C'est la raison pour laquelle elles ont normalement recours à des systèmes domotiques, c'est-à-dire à des systèmes faisant appel aux technologies de l'électronique et de l'informatique, pour contrôler les appareils électriques de leur habitat. Toutefois, les systèmes connus de l'art antérieur ne sont généralement pas prévus pour être manipulés par des personnes dont l'handicap est tel qu'il ne leur permet pas de manipuler simplement des claviers d'ordinateurs ou des télécommandes. En outre, les systèmes de l'art antérieur utilisant le réseau électrique de l'habitat pour la commande des appareils électriques utilisent un protocole de communication par courant porteur dénommé X10 qui ne permet pas, notamment, d'avoir un retour sur l'état des appareils commandés ou leur type ce qui, dans le cas des personnes handicapées, pose des difficultés supplémentaires, compte tenu de leurs difficultés de déplacement. Certes, on a proposé un système muni d'une manette pour la commande d'appareils électriques dans un réseau domotique, cette manette étant actionnable par des personnes présentant un handicap. Néanmoins, les caractéristiques de ce système n'ont pas été divulguées. Compte tenu de ce qui précède, un problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un système et un procédé de contrôle à distance d'appareils électriques dans un réseau domotique, comprenant une manette, qui puisse être utilisé simplement par des personnes présentant un handicap. La solution proposée de l'invention à ce problème a pour premier objet un système de contrôle à distance d'appareils électriques dans un réseau domotique, comprenant une manette de commande, et caractérisé en ce qu'il comprend en outre une interface logicielle de contrôle d'au moins un appareil électrique et un module maître apte à transmettre des instructions visualisées au moyen de ladite interface logicielle, par courant porteur, à un module esclave de contrôle dudit appareil électrique. Elle a pour second objet un procédé de contrôle à distance d'appareils électriques dans un réseau domotique à partir d'une manette de commande, caractérisé en ce qu'un module maître transmet, par courant porteur, à un module esclave de contrôle desdits appareils, des instructions visualisées au moyen d'une interface logicielle.. Ainsi, une personne présentant un handicap peut parfaitement, à partir de la manette, piloter l'interface logicielle et commander, via le module maître et des modules esclaves, l'état des appareils électriques d'un réseau domotique. De manière avantageuse, - le système selon l'invention comporte en outre un assistant numérique personnel et un ordinateur, l'interface logicielle étant une interface de l'assistant numérique personnel ; - les coordonnées (X, Y) caractéristiques de la position de la manette sont converties en coordonnées polaires (0, p), et des directions Haut, Bas, Gauche et/ou Droite (U, D, L, R) sont déterminées à partir desdites coordonnées polaires ; - le protocole de communication entre le module maître et le module esclave est bidirectionnel ; - le module esclave est apte à transmettre des informations sur la valeur de l'appareil au module maître, par courant porteur, ces informations de valeur étant visualisées au moyen de l'interface graphique ; - la fréquence du courant porteur est d'environ 50 Hz et les informations échangées entre le module maître et le module esclave sont modulées en amplitude, la fréquence de modulation étant de l'ordre de 120 kHz ; - le module maître envoie l'adresse du module esclave, le module esclave correspondant à cette adresse envoie au module maître la valeur d'état de l'appareil, le module maître envoie une nouvelle valeur d'état à appliquer, et le module esclave accuse réception ; et - ces envois sont synchronisés avec le passage à zéro du courant et sont effectués chacun dans le temps d'une demi-période de variation du courant et en ce que les informations envoyées sont codées sur 8 bits utiles plus 1 bit de parité, chaque bit étant transmis sur 1 ms pour un total de 9 ms par trame d'information, L'invention sera mieux comprise à la lecture de 20 l'exposé non limitatif qui suit de modes de réalisation et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre, de manière schématique, les différents éléments du système selon l'invention et la manière dont ils communiquent entre eux ; 25 - la figure 2 est un bloc fonctionnel de la carte électronique de la manette d'un système selon l'invention ; - les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F sont différentes vues d'écran d'un assistant numérique 30 personnel d'un système selon l'invention ; - la figure 4 est une vue d'écran de l'ordinateur d'un système selon l'invention ; - la figure 5 montre les différentes trames de données échangées entre le module maître et les modules 35 esclaves, par courant porteur, selon le procédé de l'invention ; - la figure 6 présente les différentes étapes d'échange de données entre les modules selon le procédé de l'invention ; - la figure 7 est un schéma électrique des parties alimentation et détection du passage à zéro du 50 Hz d'une carte principale d'un module d'un système selon l'invention ; et - la figure 8 est un schéma électrique de la partie couplage et modulation de la carte principale d'un module 10 d'un système selon l'invention. Le système selon l'invention, tel que montré à la figure 1, comporte une manette 1, un assistant personnel numérique ou PDA 2, un ordinateur 3, un module maître 4, un ou plusieurs modules esclaves 5-1, 5-2 et un ou 15 plusieurs appareils électriques 6-1, 6-2. Le module maître 4 et les modules esclaves 5-1, 5-2 sont électriquement connectés à un réseau électrique 7 de l'habitat d'un utilisateur du système, notamment une personne présentant un handicap. 20 La manette 1 du système selon l'invention comporte un manche positionné sensiblement vertical sur un boîtier. Ce manche peut être actionné dans toutes les directions autour de son point d'ancrage au boîtier. Le boîtier de la manette comprend une carte électronique 25 munie deux microcontrôleurs dédiés à la mise en oeuvre de la présente invention. Il comprend en outre un module bluetoothTM apte à envoyer des données à un périphérique utilisant ce protocole de communication sans fil, c'est-à-dire le PDA. 2. 30 Ce PDA 2 est un PDA du type classique, que l'on trouve dans le commerce. Il est muni d'un écran et d'un système d'exploitation du type WindowsTM, d'un module bluetoothTM et d'un module WiFiTM. Il comporte par ailleurs une interface logicielle pilotée par la manette 1. 35 L'ordinateur 3 est de même de type classique, comprenant urne carte mère et muni d'un microprocesseur et de mémoires RAM et ROM associées, d'un contrôleur ou d'une carte graphique pour l'affichage de données à un écran auquel il est relié, d'un module WiFiTM pour une communication sans fil avec le PDA 2, et d'un port série ou USB, pour une communication filaire avec le module maître 4. La module maître 4 comprend un boitier muni d'une carte électronique principale munie d'un port série ou/et USB pour la communication avec l'ordinateur 3 selon le protocole RS232 ou USB. Il est connecté par une prise électrique au réseau électrique de l'habitat. Les modules esclaves 5-1, 5-2 sont eux-mêmes constitués d'un boîtier muni d'une carte électronique principale. (2e boitier est en outre muni d'une carte dédiée à l'application du module. Il s'agit, dans le cas d'un module esclave interrupteur, d'une carte de commande de cet interrupteur et, dans le cas d'un module esclave de type gradateur, d'une carte susceptible d'effectuer une gradation dans des niveaux d'alimentation d'un appareil électrique. Ces modules esclaves sont connectés, d'une part, au réseau électrique, par l'intermédiaire d'une prise électrique, et, d'autre part, aux appareils électriques 6-1, 6-2 qui sont en particulier des appareils du type à interrupteur tels que les lampes ou alors des appareils à gradation tels que les chauffages. Le réseau électrique 7 est un réseau classique d'un habitat dans lequel circule un courant par exemple de 220 V de tension à une fréquence de 50 Hz. Les aspects fonctionnels de la carte électronique de la manette sont présentés à la figure 2. Ainsi que cela est montré dans cette figure, le premier microcontrôleur 20 de la manette 1 effectue l'acquisition de signaux analogiques X et Y associés aux directions du manche de la manette. Ce premier microcontrôleur 20 comporte un ou plusieurs convertisseurs analogique/numérique 21-1, 21-2, qui réalisent. la conversion des valeurs analogiques X et Y acquises en valeurs numériques Xnum et Ynun, . Il comporte en outre un module de conversion 22 des valeurs numériques Xnu,,, Ynum en coordonnées polaires 0, p. Le second microcontrôleur 24 comprend un module 25 destiné à convertir les valeurs 0, p en 4 directions Haut U, Bas D, Gauche L et Droite R, chaque direction étant destinée à être communiquée au PDA sous la forme d'un caractère ASCII. Les vues d'écran du PDA montrées aux figures 3A à 3F présentent l'interface logicielle qui peut être lancée sur le PDA pour la gestion des appareils électriques. Cette interface comporte quatre onglets qui se rapportent chacun à une vue d'écran différente pour la gestion de différentes fonctionnalités du système selon l'invention. Ces onglets sont intitulés Interface, Client, Organisation et Modules. L'onglet interface constitue le coeur de l'interface logicielle puisque c'est à partir de cet onglet que l'utilisateur peut contrôler les applications domotiques. Ainsi que cela est montré à la figure 3A, l'onglet interface montre quatre boutons, un bouton retour , un bouton menu. 2 , un bouton lumière 3 et un bouton grad 1 . Le bouton menu est caractérisé par un rectangle simple et permet d'accéder à des sous-menus ou à des groupes de modules. Le bouton lumière 3 est un bouton interrupteur qui se caractérise par la présence d'une icône d'ampoule et la présence de l'indication ON lorsque l'interrupteur est en position fermée et que la lumière est allumée ou de l'indication OFF lorsque l'interrupteur est en position ouverte et que la lumière est éteinte. Le bouton grad 1 est un bouton gradateur qui se caractérise pair la présence de barres dont le nombre est fonction de la valeur prise par le module gradateur. Lorsque ce bouton est sélectionné, une jauge apparaît, ainsi que cela est montré à la figure 3B. Le bouton + de cette jauge permet d'augmenter la valeur du gradateur tandis que le bouton - permet de diminuer cette valeur. Pour quitter cette écran jauge, il suffit de valider le bouton grad 1 . L'onglet Modules , montré à la figure 3C, permet de visualiser les échanges d'informations entre le PDA 2 et l'ordinateur 3, pour la commande des modules esclaves 5-1, 5-2, par l'intermédiaire du module maître 4. Il montre l'ensemble des modules esclaves présents sur le réseau domotique ainsi que leur type, leur état ou valeur et leur adresse. La connexion entre le PDA et l'ordinateur nécessite de compléter au préalable les champs serveur et port illustrés à la figure 3:D et relatifs à l'onglet Client . L'onglet Organisation permet de générer des menus, de caractériser des couleurs, d'ajouter ou de retirer des modules esclaves du type interrupteur ou gradateur, de définir un nom pour chacun des boutons et de modifier les types de bouton. Ainsi que cela est illustré aux figures 34E et 3F, l'architecture des menus est affichée dans une zone situés en partie supérieure de l'écran du PDA tandis que les bouton et champs permettant d'effectuer les actions précitée sont situés dans une zone inférieure de cet écran. La figure 4 est une vue de l'écran de l'ordinateur 3. Elle indique, de même que la figure 3C relative à l'onglet Modules , les modules esclaves présents sur le réseau domotique ainsi que leur type, leur valeur, leur état et leur adresse. Lorsque l'utilisateur actionne le manche de la manette 1, la position de ce manche est traduite, ainsi que cela est. expliqué en référence à la figure 2, en directions U, D, L, R qui sont transmises au PDA 2, au moyen de la liaison Bluetooth'M. Ces directions permettent de naviguer dans les différents menus de l'interface logicielle du PDA présentés aux figures 3A à 3D. Les actions effectuées par l'utilisateur et visualisées sur l'écran du PDA sont ensuite traduites en instructions transmises par liaison sans fil du type WiFi, du PDA 2, à l'ordinateur 3. Il s'agit en fait d'une synchronisation entre les données du PDA et celles de l'ordinateur. L'ordinateur 3 joue le rôle d'un serveur. Il communique les instructions qu'il reçoit au module maître 4. Le module maître échange alors, en fonction des instructions reçues, des trames de données avec les modules clients 5-1, 5-2 selon le protocole sur courant porteur de ligne (CPL) suivant, expliqué en référence aux figures 5 et 6. Le protocole CPL selon l'invention repose sur les mêmes caractéristiques électriques que le protocole X10 mentionné dans le préambule des présentes, en tant qu'art antérieur. La modulation est du type ASK (Amplitude Shift Keying). Elle consiste à envoyer, sur des lignes parcourues par un courant électrique classique, une fréquence de 120 kHz lors de l'émission d'un zéro logique et ne rien envoyer lors de l'émission d'un 1. Ainsi que cela est plus particulièrement montré à la figure 5, les transmissions de données sont synchronisées par le passage à zéro du courant de fréquence 50 Hz. Entre chaque passage à zéro, c'est-à-dire toutes les 10 msec, 8 bits utiles et 1 bit de parité sont transmis, chaque bit ayant une longueur de 1 ms. La durée d'une trame est par suite de 9 ms. Toutefois, le protocole selon l'invention est bidirectionnel. Il suit le schéma suivant. Tout d'abord, le module maître émet sur 9 ms l'adresse du module esclave sur le réseau électrique. L'adresse de ce module commence par un 1 logique et se termine par un bit de parité. Il y a donc 127 adressages possibles dans les 7 bits utiles restant. Puis, le module récepteur correspondant à l'adresse qui vient d'être émise renvoie la valeur de son état, 0 ou 1 pour un module interrupteur, de 0 à 128 pour un module gradateur. Cette transmission est effectuée dès le passage à zéro du courant 50 Hz. Ensuite, au prochain passage à zéro du courant, le module maître envoie la valeur qui doit être transmise au module, c'est-à-dire la valeur qu'il vient de recevoir dans la trame précédente ou alors une nouvelle valeur à appliquer. Finalement, le module récepteur renvoie une trame de 8 bits plus un bit de parité afin de signaler au module maître que la transmission s'est bien déroulée. Cette dernière trame se compose de 4 bits permettant de spécifier le type du module et de 3 bits permettant de valider tous les bits de parités des trames précédentes. De manière à simplifier la réalisation des modules 4, 5-1, 5-2, les cartes principales de ces modules comportent toutes un même partie alimentation, une même partie de détection du passage à zéro du courant, une même partie de couplage et de modulation et un même microcontrôleur. Un schéma électrique des parties alimentation et de détection du passage à zéro est présenté à la figure 7. La partie alimentation comporte un transformateur 70, un pont de diodes 71, une diode 72, un régulateur de tension 73 ainsi que des capacités 74 de sorte qu'il puisse délivrer une intensité de courant comprise entre environ 150 et 200 mA. La partie détection du passage à zéro est effectuée au moyen d'un optocoupleur 75. Un schéma électrique de la partie couplage et modulation est présenté à la figure 8. Cette partie comprend un filtre passe bande sélectif permettant de ne laisser passer que les fréquences avoisinant le 120 kHz. La modulation et la démodulation s'effectuent à partir d'un modem ASK à gain de réception variable. En définitive, le système selon l'invention peut être piloté complètement à partir de la manette 1. Finalement, l'interface logicielle présente sur le PDA ne reçoit que 4 instructions de direction U, D, L, R et grâce à uniquement ces quatre instructions, les appareils électriques sont effectivement commandés à distance. Une personne qui présente un handicap peut ainsi piloter le système sans effort excessif. Les coeurs électroniques et logiciels du système selon l'invention, notamment le coeur électronique présenté à la figure 2 reste immuable en fonction des applications. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de mise en oeuvre décrit ci-dessus et le système ainsi que le procédé de l'invention doit se comprendre dans un cadre large incluant d'autres modes de mise en oeuvre à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle à distance d'appareils électriques (6-1, 6-2) dans un réseau domotique, comprenant une manette (1) de commande, et caractérisé en ce qu'il comprend en outre une interface logicielle de contrôle d'au moins un appareil électrique et un module maître (4) apte à transmettre des instructions visualisées au moyen de ladite interface logicielle, par courant porteur, à un module esclave (5-1, 5-2) de contrôle dudit appareil électrique. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un assistant numérique personnel (2) et un ordinateur (3) et en ce que l'interface =Logicielle est une interface de l'assistant numérique personnel. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coordonnées (X, Y) caractéristiques de la position de la manette (1) sont converties en coordonnées polaires (0, p), et en ce que des directions Haut, Bas, Gauche et/ou Droite (U, D, L, R) sont déterminées à partir desdites coordonnées polaires. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le protocole de communication entre le module maître (4) et le module esclave (5-1, 5-2) est bidirectionnel. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le module esclave (5-1, 5-2) est apte à transmettre des informations sur la valeur de l'appareil (6-1, 6-2) au module maître (4), par courant porteur, ces informations de valeur étant visualisées au moyen de l'interface graphique.6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence du courant porteur est d'environ 50 Hz et en ce que les informations échangées entre le module maître (4) et le module esclave (5-1, 5-2) sont modulées en amplitude, la fréquence de modulation étant de l'ordre de 120 kHz. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le module maître (4) envoie l'adresse du module esclave (5-1, 5-2), le module esclave (5-1, 5-2) correspondant à cette adresse envoie au module maître la valeur d'état de l'appareil (6-1, 6-2), le module maître envoie une nouvelle valeur d'état à appliquer, et le module esclave accuse réception. 8. Système selon la revendication 7, selon lequel ces envois sont synchronisés avec le passage à zéro du courant et sont effectués chacun dans le temps d'une demi-période de variation du courant et en ce que les informations envoyées sont codées sur 8 bits utiles plus 1 bit de parité, chaque bit étant transmis sur 1 ms pour un total de 9 ms par trame d'information. 9. Procédé de contrôle à distance d'appareils électriques dans un réseau domotique à partir d'une manette de commande, caractérisé en ce qu'un module maître (4) transmet, par courant porteur, à un module esclave (5-1, 5-2) de contrôle desdits appareils, des instructions visualisées au moyen d'une interface logicielle.. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le protocole de communication entre le module maître (4) et le module esclave (5-1, 5-2) est bidirectionnel.