Vidéo 1 : Maison connectée : qui contrôle qui ?
Durée estimée : 5 min 54 s
L'Esprit Sorcier : à quoi sert la domotique, qui collecte les données de la maison, et ce que cela change pour ceux qui l'habitent
Niveau 1 : Comprendre les bases
Commencez par observer ces vidéos pour comprendre les concepts fondamentaux.
Vidéos à regarder
Vidéo 2 : Capteurs, microcontrôleur et interface (IHM)
Durée estimée : 4 min 03 s
La chaîne d'information d'un éclairage connecté : capteurs de présence et de luminosité, microcontrôleur qui décide, interface qui reçoit les ordres
Consigne : Regardez attentivement les vidéos ci-dessus. Prenez des notes si nécessaire. Lorsque vous vous sentez prêt, passez à l'onglet suivant pour tester vos connaissances.
Niveau 1 : Vérification des connaissances
Répondez aux questions suivantes pour valider ce niveau. Vous devez obtenir toutes les bonnes réponses pour continuer.
Niveau 2 : Explorer en détail
Cliquez sur chaque élément de la chaîne ci-dessous pour découvrir son rôle et ses caractéristiques.
Chaîne de fonctionnement
Capteurs (mouvement, luminosité)
Description détaillée :
Mesurent la présence humaine et l'intensité lumineuse ambiante. Détecteurs infrarouges passifs (PIR) pour le mouvement, photorésistances pour la luminosité. Portée : 5-10 mètres.
Contrôleur domotique central
Description détaillée :
Traite les informations des capteurs et exécute les scénarios programmés. Compare les mesures aux consignes définies. Peut intégrer des algorithmes d'apprentissage des habitudes.
Actionneurs (variateurs, relais)
Description détaillée :
Exécutent les commandes : ajustent l'intensité lumineuse ou allument/éteignent les circuits. Consommation électrique minimale pour la commande.
Sources lumineuses LED connectées
Description détaillée :
Ampoules LED intelligentes ou luminaires pilotables. Faible consommation, longue durée de vie (25 000-50 000 heures). Pilotage individuel ou par zone.
🔧 Deux exercices pour vérifier la chaîne
La chaîne se lit dans les deux sens : chaque élément a UN rôle, et ces rôles s'enchaînent dans un ordre précis. Retrouve d'abord qui fait quoi, puis remets la chaîne dans l'ordre d'un allumage réel.
🔎 Qui fait quoi dans l'éclairage domotique ?
Clique un composant de la colonne de gauche, puis la fonction qui lui correspond à droite. Chaque paire trouvée s'inscrit dans le compteur.
Composants de l'éclairage connecté
Fonctions techniques
0 paire(s) trouvée(s) sur 5 — il en reste 5.
Chaque maillon a une fonction unique : le capteur acquiert l'information, le contrôleur la traite et décide, l'actionneur obéit à la décision, la source lumineuse convertit l'énergie en lumière. Confondre deux rôles casse la chaîne : un contrôleur ne mesure rien, un capteur ne commande rien, et une ampoule ne décide jamais de s'allumer.
🔗 Remets la chaîne de l'éclairage dans l'ordre
Place chaque maillon à sa place, de l'événement déclencheur jusqu'à la lumière produite dans la pièce.
1
2
3
4
5
Maillons à replacer
0 maillon(s) placé(s) sur 5.
La chaîne suit toujours le même sens : un événement, puis l'acquisition par le capteur, le traitement et la décision du contrôleur, la commande de l'actionneur, enfin la conversion de l'énergie en lumière par la LED. Si on inverse deux maillons, le système ne peut plus fonctionner : un variateur ne décide pas, et une LED ne capte aucune présence.
Consigne : Explorez tous les éléments en cliquant dessus. Une fois que vous avez découvert toutes les informations, passez au quiz pour valider ce niveau.
Niveau 2 : Maîtriser les détails
Testez votre compréhension approfondie du système.
Niveau 3 : Répondre à la problématique
Explorez les objets ci-dessous pour trouver les indices qui vous permettront de répondre à la problématique.
❓ La problématique
Problématique : Une famille constate que ses factures d'électricité ont augmenté de 40 % depuis l'installation de son système d'éclairage connecté. Pourtant, elle pensait faire des économies ! En explorant les quatre composants du système, répondez à la problématique : d'où vient cette surconsommation alors que le matériel est récent et économe ?
Zone d'exploration
Cliquez sur chaque objet pour découvrir des indices :
📡
Capteur de présence salon
Indice : Le capteur fonctionne correctement : il détecte bien les entrées et sorties. Mais il semble trop sensible et se déclenche même quand le chat passe devant !
💡
Ampoules LED connectées
Indice : Les ampoules sont récentes et en bon état. Elles consomment effectivement très peu (9W chacune). Pas de problème matériel.
⏰
Programmateur horaire
Indice : ATTENTION : La programmation indique que l'éclairage doit rester ALLUMÉ toute la nuit de 23h à 6h, même quand personne n'est présent. Les paramètres n'ont jamais été modifiés depuis l'installation !
📱
Application smartphone
Indice : L'application fonctionne bien et permet le contrôle à distance. Mais elle montre que l'éclairage reste actif 18h/jour au lieu des 8h prévues initialement.
Vos réponses
Remplissez les deux cadres ci-dessous : le premier expose ce que vous avez constaté, le second ce que vous proposez de faire.
Mon diagnostic
Après avoir exploré les quatre composants, formulez votre diagnostic : quel élément du système est en cause, et comment provoque-t-il 18 h d'éclairage par jour au lieu des 8 h prévues ?
Ma proposition de solution
Proposez maintenant la solution : que faut-il reprogrammer ou régler pour retrouver les économies attendues ? Précisez ce que vous changez et l'effet que vous attendez.
Niveau 4 : Concevoir votre solution
Votre démarche de conception est libre : plusieurs systèmes se défendent, et c'est votre justification qui compte. Le classement des contraintes est un choix, pas une réponse juste ; le choix des constituants et le schéma de fonctionnement, eux, se vérifient : chaque fonction doit recevoir le constituant qui la réalise.
🎯 Le défi
Situation : Votre collège souhaite moderniser son éclairage pour réduire sa facture énergétique de 35% tout en améliorant le confort visuel des élèves et enseignants. Vous devez concevoir une solution d'éclairage intelligent adaptée aux contraintes scolaires (horaires fixes, salles polyvalentes, budget limité, respect des normes d'éclairement).
Étapes de conception
Étape 1 : Le besoin du collège
Décrivez le besoin en trois phrases : ce qui ne va pas aujourd'hui dans l'éclairage du collège, qui utilise les salles, et ce que le nouveau système doit apporter. Ne proposez pas encore de solution.
Étape 2 : Hiérarchiser les contraintes
Classez les six contraintes de la plus importante à la moins importante pour ce collège. Il n'y a pas d'ordre juste : deux classements se défendent. C'est votre ordre qui sera lu avec votre justification, à la dernière étape.
Enregistrez votre classement : c'est cet ordre qui est retenu, et le modifier ensuite annule l'enregistrement.
Utilise les boutons ▲ ▼ de chaque tuile (au clavier aussi) : la première tuile est la contrainte la plus importante.
- Économie : −35 % sur la facture d'éclairage L'objectif voté par le conseil d'administration, mesuré sur une année.
- Maintenance : aucune coupure pendant les cours Remplacer un constituant sans nacelle et hors temps de classe.
- Éclairement : 500 lux sur les tables Le lux mesure la lumière reçue ; une salle de classe en vise au moins 500 sur les tables, sans éblouir.
- Environnement : moins de déchets Lampes et électronique ont une fin de vie à prévoir.
- Budget : 18 000 € Pour l'ensemble des salles, matériel et pose compris.
- Usage : 22 salles polyvalentes Salles occupées de 8 h à 17 h, couloirs très passants, salles parfois vides.
Étape 3 : Choisir les constituants du système
Retenez exactement quatre constituants qui, ensemble, permettent d'atteindre −35 % sur la facture sans descendre sous 500 lux. Chaque proposition annonce son prix, sa performance et sa durée de vie : appuyez-vous dessus, puis vérifiez votre choix.
Un constituant compte s'il est indispensable à une fonction du système : sans lui, l'une des fonctions n'est plus assurée. Un constituant qui n'en assure aucune ne compte pas.
0 proposition retenue sur 4
Les quatre constituants retenus forment le système : les capteurs disent quand éclairer et combien, le contrôleur décide, le variateur dose la puissance, les LED produisent la lumière au meilleur rendement. Retirer l'un d'eux, c'est perdre la fonction qu'il assure : sans capteur de présence, la salle vide reste éclairée ; sans capteur de luminosité, on éclaire à pleine puissance en plein jour ; sans variateur, la puissance ne peut pas baisser ; sans LED, chaque lumen coûte cinq fois plus d'électricité. Les autres propositions ne réduisent pas la consommation d'éclairage : l'interrupteur manuel existe déjà et n'est pas utilisé en sortant, l'halogène consomme trente fois plus, le programmateur allume à heure fixe même quand la salle est vide, le panneau solaire produit de l'électricité sans réduire la consommation, et le détecteur de fumée relève de la sécurité incendie.
Étape 4 : Réaliser le schéma de fonctionnement
Complétez le schéma de fonctionnement du système retenu : placez chaque constituant dans la fonction qu'il réalise. Un constituant reste dans la réserve — le schéma n'en utilise que six.
Deux gestes : touchez un constituant dans la réserve, puis la fonction du schéma où il intervient. Pour reprendre un constituant déjà posé, touchez son emplacement.
Touche un constituant de la réserve, puis la fonction du schéma où il intervient. Touche un emplacement déjà rempli pour reprendre son constituant.
Les constituants à placer
0 / 6 fonction(s) complétée(s)
Chaîne d'information
Chaîne d'énergie
Le schéma sépare deux chaînes. La chaîne d'information ACQUIERT (les capteurs mesurent la présence et la luminosité), TRAITE (le contrôleur compare ces mesures à la consigne : au moins 500 lux, et seulement si la salle est occupée) et COMMUNIQUE l'ordre. La chaîne d'énergie ALIMENTE (le réseau du collège fournit l'énergie), DISTRIBUE (le variateur dose la puissance demandée) et CONVERTIT (les LED transforment l'énergie électrique en lumière). C'est l'ordre reçu de la chaîne d'information qui règle la chaîne d'énergie : voilà pourquoi le système éclaire juste ce qu'il faut, et seulement quand il le faut. L'interrupteur manuel reste hors du schéma : l'automatisme remplace le geste humain, et c'est cet automatisme qui produit l'économie.
Étape 5 : Justifier le système retenu
Justifiez votre système en trois temps : reprenez les DEUX premières contraintes de votre classement, dites ce que votre schéma apporte à chacune, puis nommez le compromis que vous acceptez (ce à quoi vous renoncez, et pourquoi c'est acceptable). Pour aller plus loin, ajoutez ce que votre système ne sait pas faire.
📚 Synthèse de l'activité
Voici les points clés à retenir de cette activité. Ces fiches constituent la conclusion de votre parcours d'apprentissage.
📖 Vocabulaire technique de l'éclairage connecté (N1 - Connaissance)
Domotique :
Ensemble des techniques automatisant le confort, la sécurité et la gestion énergétique d'un habitat connecté.
Capteur de présence :
Dispositif détectant la présence humaine par infrarouge passif (PIR) ou ultrasons pour déclencher l'éclairage.
Variateur (dimmer) :
Dispositif électronique ajustant progressivement l'intensité lumineuse pour adapter l'éclairage aux besoins et économiser l'énergie.
Protocole de communication :
Langage technique (Wi-Fi, Zigbee, Z-Wave) permettant aux objets connectés d'échanger des informations sans fil.
📖 Chaîne de fonctionnement de l'éclairage intelligent (N2 - Compréhension)
Capteur → Contrôleur → Actionneur → Source lumineuse :
Le flux d'information et d'énergie suit cette séquence : détection de présence/luminosité, traitement des données, commande des variateurs, production lumineuse adaptée.
Boucle de régulation lumineuse :
Le système forme une boucle fermée : la lumière produite influence les mesures suivantes du capteur de luminosité, permettant l'ajustement continu de l'intensité.
Scénarios domotiques :
Programmes prédéfinis combinant plusieurs actions (ex: mode 'cinéma' = éclairage tamisé + stores fermés) activables par une seule commande.
📖 Diagnostic et optimisation d'un système d'éclairage (N3 - Application)
Analyse systématique des consommations :
Vérifier les programmations horaires, tester chaque capteur individuellement, contrôler les paramètres de sensibilité, mesurer les durées d'utilisation réelles.
Identification des dysfonctionnements :
Surconsommation → programmation inadaptée ou capteur mal réglé. Éclairage aléatoire → interférences entre capteurs ou sensibilité excessive. Pas d'automatisation → contrôleur non configuré.
📖 Conception d'un système responsable et efficient (N4 - Création)
Efficacité énergétique maximale :
Combiner détection de présence, variation selon luminosité naturelle, programmation horaire adaptée et LED basse consommation pour minimiser l'impact environnemental.
Confort visuel et santé :
Respecter les normes d'éclairement (500 lux pour l'enseignement), éviter l'éblouissement, privilégier la lumière naturelle, choisir des températures de couleur adaptées (3000-4000K).
Analyse de cycle de vie globale :
Considérer l'impact environnemental total : fabrication des composants électroniques, consommation durant l'utilisation (phase principale), recyclage des LED et batteries.
💡 Astuce : Relisez régulièrement ces fiches pour consolider vos connaissances. Elles constituent la base pour les activités suivantes.
🎉 Activité Bonus Déverrouillée !
Félicitations ! Vous avez terminé tous les niveaux. Voici une activité ludique pour approfondir vos connaissances de manière amusante.
🎮 Défi ludique
Mettez vos connaissances à l'épreuve avec ce jeu éducatif en ligne :
DomoScratch : programme les scénarios de la maison
Les capteurs sont à gauche, les actionneurs à droite : à toi d'écrire les programmes qui ouvrent les volets à 7 h, allument selon la météo et l'occupation des pièces, et réagissent aux incidents. Projet de Techmania, jouable sans compte.
Jouer maintenant →Durée : 15 minutes
🏆 Bravo ! Vous avez complété l'intégralité de l'activité. Continuez à explorer et à apprendre !
Pour approfondir : les protocoles de la maison connectée
Deux compléments, à lire après le jeu. D'abord un tableau qui résume les protocoles que l'on rencontre dans une maison connectée — c'est le « langage » que parlent les objets entre eux. Ensuite, quelques lignes sur une question de société : faut-il préférer des protocoles ouverts ?
1. Les protocoles en un tableau
| Protocole | Ce qu'il apporte | Ce qu'il impose |
|---|---|---|
| Wi-Fi — radio 2,4 / 5 GHz | Déjà présent dans toutes les maisons : l'objet se connecte directement au routeur, sans boîtier intermédiaire, et il est joignable depuis Internet. | Gros consommateur d'énergie : peu adapté aux objets sur pile, et il encombre le réseau dès que les objets se multiplient. |
| Bluetooth (BLE) — radio 2,4 GHz | Très économe : une pile tient des mois. Le téléphone s'y connecte aussitôt, sans installation. | Portée d'une seule pièce et peu d'appareils à la fois : ce n'est pas un réseau de maison. |
| Zigbee — radio 2,4 GHz, en maillage | Économe. Chaque objet alimenté relaie le signal des autres : plus il y a d'objets, plus le réseau est solide. | Il faut une passerelle pour relier la maison à Internet, et tous les objets ne se comprennent pas entre marques. |
| Z-Wave — radio 868 MHz, en maillage | Une fréquence que le Wi-Fi n'utilise pas : moins de brouillage, donc des ordres plus fiables. | Technologie d'origine industrielle, avec des appareils certifiés par une alliance : le choix est plus étroit et souvent plus cher. |
| Thread + Matter — radio en maillage, avec adresse IP | Chaque objet possède sa propre adresse IP (Thread), et Matter sert de langage commun : des marques différentes se comprennent enfin. | Standard récent : beaucoup d'objets vendus aujourd'hui ne sont pas encore compatibles, et il faut souvent un boîtier « frontière ». |
| KNX — filaire, paire torsadée | Norme ouverte et très fiable : l'installation fonctionne pendant des décennies, sans dépendre d'un fabricant ni d'un abonnement. | Cher et lourd à poser (il faut tirer des câbles) : réservé au neuf, aux grands bâtiments et aux projets professionnels. |
2. Pourquoi préférer un protocole ouvert ?
Un protocole, c'est le mode d'emploi du dialogue entre deux appareils : quel signal, quelles règles, quels messages. Un protocole ouvert est un mode d'emploi public : n'importe quel fabricant peut le lire, le respecter et fabriquer des appareils compatibles, sans demander l'autorisation à un concurrent. Le Wi-Fi, la famille des protocoles IP, KNX ou Matter sont dans ce cas ; d'autres protocoles restent fermés et n'obéissent qu'aux appareils autorisés par leur propriétaire.
Ce que cela change dans une maison est très concret. Un protocole ouvert permet de choisir ses appareils chez plusieurs marques (donc de comparer les prix), de garder son installation longtemps, et de remplacer un seul élément au lieu de tout changer. Si un fabricant disparaît ou ferme son service, la lampe continue de fonctionner : elle parle toujours le même langage. Le logement reste utilisable quand on le revend.
Le piège du protocole fermé est ailleurs : un objet qui n'obéit que par l'application et le serveur de son fabricant devient un objet mort le jour où ce serveur s'arrête — parfois au bout de deux ou trois ans. C'est une forme d'obsolescence programmée, et cela pèse sur le développement durable : on jette un appareil qui fonctionne encore très bien.
Une nuance à connaître : ouvert ne veut pas dire gratuit ni parfait. Les normes sont souvent vendues, la certification se paie, et un protocole ouvert peut être mal appliqué. Trois indices restent fiables : la spécification est publique, plusieurs fabricants proposent des appareils compatibles, et l'objet fonctionne sans dépendre d'un seul serveur. C'est la question à poser avant d'acheter : « et si l'application du fabricant disparaît ? »