Kit Eclairage automatique v1

Le kit éclairage automatique v1 réunit dans une seule boîte tout ce qu’il faut pour construire un éclairage qui s’allume tout seul à la tombée de la nuit : une carte Arduino Uno R3 et son câble USB, un module capteur de lumière à photorésistance, un module 1 relais 5 V, deux douilles E10 et deux lampes E10, la pile plate 4,5 V qui alimente les lampes, la pile 9 V et son câble d’alimentation pour faire tourner la carte sans ordinateur, plus les fils de prototypage mâle-mâle et mâle-femelle pour tout relier.

Le principe tient en une phrase : le module LDR mesure la lumière ambiante, la carte décide, le relais allume les lampes. Aucun composant à souder, aucun outil, et le montage se démonte aussi vite qu’il se monte pour être réutilisé sur un autre projet. C’est le premier automatisme que l’on construit quand on veut faire réagir une carte à son environnement — et il se transforme en une soirée de travail sur le programme, pas des heures sur le câblage.

Ce que contient le kit

• 1 × Arduino Uno R3 avec son câble USB : la carte de commande, alimentée par USB pendant la mise au point, puis par la pile 9 V.
• 1 × module capteur de lumière à photorésistance (comparateur LM393, sortie analogique A0 et sortie tout-ou-rien D0 avec potentiomètre de réglage).
• 1 × module 1 relais 5 V, contact inverseur COM / NO / NC sur bornier à vis, entrée de commande VCC / GND / IN.
• 2 × douille E10 et 2 × lampe E10 à filament : les deux sources lumineuses du montage.
• 1 × pile plate 4,5 V : l’alimentation des lampes, séparée de celle de la carte.
• 1 × pile 9 V et 1 × câble pile 9 V vers prise jack : de quoi faire tourner la carte sans ordinateur branché.
• 10 × fil de prototypage mâle-mâle et 10 × fil de prototypage mâle-femelle : les liaisons entre les modules et la carte.

Caractéristiques techniques

Pourquoi deux alimentations séparées

C’est le point que l’on comprend en montant le kit, et il vaut pour tous les automatismes à relais. La carte et son module relais consomment quelques dizaines de milliampères en 5 V : la pile 9 V suffit largement. Les lampes E10, elles, appellent 0,3 A sous 3,8 V chacune : c’est un courant qu’une broche d’Arduino ne peut pas fournir, et qui ferait s’écrouler la tension de la carte si on le tirait d’elle. Le relais existe exactement pour cela — il ne fait pas passer ce courant, il ouvre et ferme un contact séparé, et la puissance des lampes reste dans son propre circuit, la pile plate.

La pile plate 4,5 V est l’alimentation d’origine de ce format d’ampoule : c’est le montage de la lampe de poche classique, deux languettes et une douille. La tension nominale de l’ampoule E10 vendue au catalogue est de 3,8 V — la tension exacte est marquée sur le lot reçu, et c’est elle qui fait foi si vous remplacez une ampoule.

Mini-projet : allumer les lampes quand la nuit tombe

Le programme lit la luminosité dix fois par seconde, en fait la moyenne pour ignorer le passage d’un phare, et n’allume les lampes que lorsque la mesure passe sous un seuil. Il utilise deux seuils au lieu d’un : la lampe s’allume sous 300 et ne s’éteint qu’au-dessus de 450. Sans cet écart, une mesure qui oscille autour du seuil ferait clignoter le relais toute la nuit — c’est le point faible de tous les montages à photorésistance.

Matériel utilisé

• l’Arduino Uno R3 du kit, alimentée par USB pendant la mise au point ;
• le module capteur de lumière, sur ses trois fils (VCC, GND, A0) ;
• le module 1 relais 5 V, sur ses trois fils de commande (VCC, GND, IN) ;
• la pile plate 4,5 V, les deux douilles E10 et les deux lampes.

Câblage

Les deux douilles se câblent en parallèle sur le même contact : c’est ce qui permet d’alimenter les deux lampes avec un seul relais. Vérifiez le sens de branchement du module relais avant de mettre sous tension — sur certaines cartes, l’entrée IN collée à la masse fait coller le relais, sur d’autres c’est l’inverse. Alimentez le module en 5 V, laissez IN en l’air, puis reliez IN à la masse : si le relais colle, la carte est à déclenchement par niveau bas. Le programme se règle ensuite en changeant deux constantes.

Programme

/*
 * Eclairage automatique : allumage des lampes a la tombee de la nuit
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 *
 * Module capteur : VCC sur 5V, GND sur GND, AO sur A0
 * Module relais  : VCC sur 5V, GND sur GND, IN sur D3
 */
const byte PIN_LDR    = A0;    // sortie analogique du module capteur
const byte PIN_RELAIS = 3;     // entree IN du module relais
const int SEUIL_NUIT = 300;    // mesure sous laquelle on allume
const int SEUIL_JOUR = 450;    // mesure au dessus de laquelle on eteint
// Carte relais a declenchement par niveau bas : IN a la masse colle le relais.
// Carte a declenchement par niveau haut : echanger les deux constantes.
const byte NIVEAU_ALLUME = LOW;
const byte NIVEAU_ETEINT = HIGH;
bool lampeAllumee = false;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(PIN_RELAIS, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ETEINT);   // relais au repos au demarrage
  Serial.println("Eclairage automatique pret");
}
// Moyenne de dix mesures : un phare ou un reflet ne doit pas allumer la lampe
int lireLumiere() {
  long somme = 0;
  byte n = 0;
  while (n != 10) {
    somme = somme + analogRead(PIN_LDR);
    n = n + 1;
    delay(10);
  }
  return somme / 10;
}
void loop() {
  int lumiere = lireLumiere();
  bool ilFaitNuit = (SEUIL_NUIT - lumiere) > 0;   // la mesure passe sous le seuil
  bool ilFaitJour = (lumiere - SEUIL_JOUR) > 0;   // la mesure repasse au dessus
  Serial.print("Lumiere : ");
  Serial.print(lumiere);
  if (lampeAllumee == false) {
    if (ilFaitNuit) {
      digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ALLUME);
      lampeAllumee = true;
      Serial.println("  -> lampe allumee");
    } else {
      Serial.println("  -> lampe eteinte");
    }
  } else {
    if (ilFaitJour) {
      digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ETEINT);
      lampeAllumee = false;
      Serial.println("  -> lampe eteinte");
    } else {
      Serial.println("  -> lampe allumee");
    }
  }
  delay(1000);
}

Ouvrez le moniteur série à 9600 bauds et masquez le module capteur avec la main : la valeur affichée chute, et la lampe s’allume dès qu’elle passe sous le seuil de nuit. Retirez la main, la valeur remonte, la lampe s’éteint. Relevez les deux mesures que vous lisez dans votre pièce — lumière et obscurité — et placez vos seuils entre les deux, à mi-chemin. Ces valeurs dépendent de l’endroit où le montage sera installé, pas du programme : c’est la seule partie du projet qui se règle sur place.

Faire fonctionner le montage sans ordinateur

Une fois le programme chargé, débranchez le câble USB, clipsez la pile 9 V sur le câble d’alimentation et enfoncez sa prise jack dans la carte : le montage redémarre seul et tourne en autonomie. La carte redémarre à chaque branchement, le relais repart donc de son état de repos, lampes éteintes — ce comportement est voulu : après une coupure de courant, un éclairage qui reprend son cycle normal est préférable à un éclairage qui se réveille allumé.

Variante : utiliser la sortie tout-ou-rien du module

Le module capteur porte une deuxième sortie, D0, qui bascule d’elle-même au franchissement du seuil réglé par son potentiomètre. En reliant D0 à une broche numérique au lieu de A0, la carte n’a plus qu’à lire un niveau haut ou bas, et le réglage se fait au tournevis sur le module plutôt que dans le programme. On y gagne en simplicité et on y perd en réglage fin : la sortie tout-ou-rien n’a qu’un seuil, sans l’écart entre allumage et extinction, et c’est justement cet écart qui empêche la lampe de clignoter en fin de journée. Pour un éclairage qui doit rester stable, gardez la mesure analogique.

Questions fréquentes

Faut-il souder quelque chose ?

Non. Les fils de prototypage suffisent pour relier les deux modules à la carte, le relais se branche sur son peigne et sur son bornier à vis, et les ampoules se vissent dans les douilles. Le seul point de contact à préparer est celui de la pile plate : ses deux languettes se clipsent dans les fils fournis, ou dans un support à languettes si vous préférez une connexion plus ferme.

Peut-on alimenter les lampes directement par la carte ?

Non. Une broche d’Arduino fournit au maximum 0,02 A alors qu’une ampoule E10 en appelle 0,3 A : la carte serait endommagée. C’est précisément le rôle du relais dans ce kit — la carte commande, la pile plate alimente.

Le montage consomme-t-il quand les lampes sont éteintes ?

Oui, un peu : la carte, le module capteur et la bobine du relais au repos consomment quelques dizaines de milliampères sur la pile 9 V, qui s’épuisera donc en quelques jours d’usage continu. Pour un montage permanent, une alimentation secteur en 9 V remplace la pile 9 V et le problème disparaît. La pile plate, elle, ne débite que lorsque les lampes sont allumées.

Combien de temps les lampes restent-elles allumées ?

Le montage suit la luminosité, pas une horloge : elles s’allument au crépuscule et s’éteignent au lever du jour. Pour limiter la durée d’allumage, il suffit de rapprocher les deux seuils de la mesure que vous relevez dans la pénombre : la lampe s’allumera plus tard et s’éteindra plus tôt.

La lampe reste allumée en plein jour, que vérifier ?

Trois causes dans cet ordre : les constantes NIVEAU_ALLUME et NIVEAU_ETEINT correspondent à l’autre logique de carte relais (échangez-les), les seuils du programme sont trop hauts pour la lumière de la pièce (relisez le moniteur série et corrigez-les), ou le module capteur est placé dans une zone d’ombre et voit une nuit permanente — déplacez-le, ou retirez ce qui le masque.

À combiner avec

• Photorésistance LDR seule — pour remplacer le capteur du module ou monter son propre pont diviseur sur une plaque d’essai.
• Module 2 relais 5 V — pour piloter deux circuits séparés, par exemple l’éclairage et un ventilateur, avec la même mesure de luminosité.
• Shield de prototypage pour Uno — pour fixer le montage sur la carte et passer des fils de prototypage aux soudures sans changer de programme.
• Alimentation 12 V 2 A — pour faire tourner le montage en permanence sans remplacer la pile 9 V tous les trois jours.