Composants domotiques : Les cinq éléments clés et le fonctionnement d'une maison intelligente

Dans une maison KNX, vous appuyez sur l'interrupteur dans le couloir et un relais clique dans le tableau de distribution à la cave. Ce n'est qu'alors que la lumière s'allume. L'interrupteur lui-même n'a rien commuté.

Tout ce qui caractérise une maison intelligente se déroule sur le trajet entre ces deux points. Quiconque planifie une maison ou souhaite l'équiper entend surtout des noms de produits en matière de composants domotiques : KNX, Hue, Home Assistant, FRITZ!Box. Le rôle exact de chaque élément reste généralement flou. Nous trions ici les composants selon leur rôle. Vous saurez ainsi quelles sont les cinq tâches à accomplir dans une maison intelligente et quels appareils votre maison requiert.

L'essentiel en bref

• Une maison intelligente se compose de cinq éléments : les capteurs enregistrent, une logique décide, les actionneurs commutent, une voie de transmission relie les trois. L'interface de commande se trouve au-dessus.
• Techniquement, l'interrupteur est un capteur. Il signale une pression sur un bouton et l'actionneur allume la lumière.
• Chaque maison intelligente a besoin d'une logique, mais pas nécessairement d'une centrale. Avec KNX, la logique peut résider directement dans les appareils. Un serveur reste néanmoins judicieux dans la plupart des maisons car il gère les automatisations, l'application et les appareils tiers.
• Une passerelle (bridge) traduit entre deux protocoles, un serveur prend des décisions. Dans le commerce, les deux sont souvent appelés « hub » ou « centrale ».
• Un panneau tactile sert à la commande, ce n'est pas une centrale. Les automatisations avec conditions doivent être gérées par un serveur dans le local technique.

Comment fonctionne une maison intelligente ?

Une maison intelligente fonctionne en trois étapes.

1. Les capteurs enregistrent ce qui se passe dans la maison : par exemple la température ambiante ou une pression sur un bouton.
2. Une logique décide de la suite à donner.
3. Les actionneurs exécutent l'action : ils allument la lumière, baissent les stores ou régulent le chauffage.

Les trois sont reliés par une voie de transmission, par câble ou par radio.

Un exemple est le chauffage. La température est réglée sur 21 °C, le capteur mesure 19,5 °C. La logique détecte qu'il fait trop froid et envoie l'ordre à l'actionneur d'ouvrir la vanne de chauffage. Ensuite, le capteur continue de mesurer. Une fois les 21 °C atteints, la logique envoie l'ordre à l'actionneur de refermer la vanne. Ainsi, la maison maintient la température sans qu'aucune intervention humaine ne soit nécessaire.

Au-dessus de ce processus se trouve la commande. À l'aide de boutons, d'une application ou d'un écran tactile, vous voyez ce qui se passe dans la maison et intervenez si l'automatisation ne fait pas ce que vous souhaitez à ce moment-là. La commande utilise également le même canal de transmission que les autres appareils.

Pour la planification, deux d'entre eux ont des conséquences particulièrement importantes. Le canal de transmission détermine si vous devez tirer des câbles. La commande détermine la manière dont vous interagissez quotidiennement avec votre maison.

Capteurs : ce que perçoit la maison intelligente

Un capteur mesure quelque chose et transmet la valeur. Il ne commute rien de lui-même. Les capteurs dont une maison a besoin dépendent de ce qui doit se produire automatiquement. Le tableau présente des exemples courants.

Les capteurs reçoivent également des informations. Un régulateur de température ambiante fixé au mur transmet la température mesurée ainsi que la valeur que vous avez définie. En même temps, il indique si le chauffage est en marche ou si une fenêtre est ouverte dans la pièce. Il obtient ces informations d'autres appareils. Dans le système KNX, il assure souvent lui-même la régulation, agissant alors à la fois comme capteur et comme logique. Ce n'est pas un actionneur car il ne commute rien par lui-même.

Actionneurs : ce qui commute dans la maison intelligente

Un actionneur traduit une commande en électricité ou en mouvement. Il abrite généralement en son sein un relais, un variateur ou une commande de moteur. Actionneurs typiques dans la maison intelligente :

• Actionneur de commutation :allume et éteint la lumière, les prises ou les pompes
• Variateur de lumière :Régule la luminosité des luminaires
• Actionneur de stores ou de volets roulants :déploie le tablier et oriente les lamelles
• Actionneur de chauffage avec servomoteur :ouvre et ferme la valve d'un circuit de chauffage
• Prise intelligente :un actionneur de commutation à brancher
• Commande d'actionneur : pour serrure motorisée, porte de garage ou motorisation de fenêtre

L'emplacement d'un actionneur dépend du système. Avec KNX, la plupart des actionneurs sont des appareils modulaires pour rail DIN situés dans le coffret de répartition, d'où partent les câbles vers les lampes et les moteurs. Dans les systèmes sans fil, l'actionneur est souvent intégré directement dans l'appareil final. Une lampe Hue, par exemple, combine un récepteur radio, un actionneur et une source lumineuse.

Différence entre actionneurs et capteurs

Un capteur mesure quelque chose et transmet l'information, par exemple la température ou l'état ouvert d'une fenêtre. Un actionneur exécute une commande et commute lui-même un élément, comme l'éclairage ou les stores. Les capteurs sont placés dans la pièce à l'endroit où la mesure est effectuée.

Pour vérifier, posez-vous la question de savoir si l'appareil commute ou déplace lui-même quelque chose. S'il le fait, c'est un actionneur. S'il se contente de signaler ou d'afficher une information, c'est un capteur. Certains appareils intègrent les deux dans le même boîtier. Pour la planification, chaque fonction est alors comptée séparément.

Selon cette règle, l'interrupteur d'éclairage d'une maison intelligente est également un capteur. Il se contente de signaler la pression sur le bouton, tandis que l'actionneur situé dans le tableau électrique commute la lumière. C'est pourquoi des fabricants comme Gira ou Jung appellent leurs boutons KNX des capteurs tactiles.

Voie de transmission : câble, radio et langage intermédiaire

Pour que les capteurs, la logique et les actionneurs puissent communiquer entre eux, deux éléments sont nécessaires. Le média représente le chemin physique, c'est-à-dire un câble ou une fréquence radio. Le protocole est le langage par lequel les appareils communiquent le long de ce chemin. KNX, par exemple, est un protocole qui peut fonctionner via un câble de bus dédié, par radio ou sur le réseau.

Le câble de bus KNX transmet 9 600 bits par seconde. C'est suffisant pour les ordres de commutation et les valeurs mesurées. Les images de caméras, la musique et l'interphone passent donc par le réseau.

Le nom de Matter est souvent évoqué dans ce contexte. Zigbee apporte son propre réseau sans fil et sa propre langue. Matter n'est que le langage. Apple, Google, Amazon et de nombreux fabricants d'appareils l'ont défini ensemble afin que les appareils de différentes marques puissent fonctionner dans la même application ou la même centrale sans passerelle propriétaire. Une centrale reste donc nécessaire. Matter est transmis via des réseaux existants : Wi-Fi, Ethernet ou Thread. Thread est un réseau sans fil économe en énergie, similaire à Zigbee, et est connecté au réseau domestique via un routeur de bordure (border router).

Câble ou sans fil ?

Dans les constructions neuves, nous recommandons le câblage, généralement avec KNX. Tout ce qui est ajouté ultérieurement ou ne peut pas être câblé est complété par radio, de préférence selon le même standard. Le KNX RF est plus cher que les systèmes radio courants, mais en contrepartie, l'électricien programme tout dans le même logiciel, l'ETS, et n'a pas à gérer un second standard. Pour la rénovation de bâtiments existants, Zigbee est souvent le choix le plus pratique.

Logique : où la maison intelligente prend ses décisions

Il fait trop froid, donc ouvrir la valve. Cette décision doit être prise quelque part dans chaque maison intelligente. C'est pourquoi chaque système a besoin d'une logique. En revanche, l'endroit où elle réside varie. Elle peut être intégrée directement dans les appareils ou tourner sur un ordinateur dédié, le serveur.

Chaque maison intelligente a-t-elle besoin d'une unité centrale ?

Pas nécessairement. Avec KNX, la logique est intégrée dans les appareils. Lors de la mise en service, l'électricien définit dans le logiciel quel bouton commande quel actionneur. Lorsque vous appuyez sur le bouton, celui-ci envoie un télégramme, c'est-à-dire un court message tel que « lumière couloir allumée », sur le bus. L'actionneur reconnaît qu'il lui est destiné et commute.

Le chauffage est également souvent réglé dans KNX sans serveur. Le thermostat mural mesure la température, la compare à la valeur souhaitée et envoie la position de la valve directement à l'actionneur de chauffage. Le capteur et la logique se trouvent ici dans le même appareil.

Une installation KNX peut se passer de serveur si elle sert principalement à commuter, varier l'intensité, actionner les stores et chauffer, le tout via des boutons poussoirs ou de manière programmée via une horloge KNX. Dans la plupart des maisons, un serveur reste néanmoins judicieux. Il prend en charge les automatismes avec conditions, l'accès par application, une visualisation (c'est-à-dire une interface regroupant toutes les installations) et les appareils ne parlant pas le KNX.

D'autres systèmes ont une structure centralisée. Chez Loxone, la logique s'exécute dans le Miniserver ; chez Home Assistant, sur l'ordinateur où le logiciel est installé. Cela rend la programmation claire, car tout se trouve au même endroit. En revanche, si le serveur tombe en panne, toutes les fonctions qui y sont liées s'arrêtent également.

C'est pourquoi, dans les constructions neuves, on combine souvent les deux. L'éclairage, les stores et le chauffage fonctionnent directement via KNX. Un serveur comme Home Assistant se positionne au-dessus, gère les automatismes et intègre des appareils d'autres fabricants. Si le serveur tombe en panne, les boutons, l'éclairage et le chauffage continuent de fonctionner.

Passerelle ou serveur : traduire ou décider

Le commerce utilise « centrale », « passerelle », « bridge », « hub » et « serveur » presque indifféremment. Derrière ces termes se cachent deux tâches distinctes : traduire et décider.

Ce qui est vendu dans le commerce comme hub ou centrale domotique combine généralement les deux dans un seul appareil, mais uniquement pour un seul système radio. La Hue Bridge, par exemple, traduit le Zigbee sur le réseau domestique tout en exécutant des programmes et des règles de détecteur de mouvement, mais uniquement pour les appareils Hue.

Un serveur peut par exemple associer un détecteur de mouvement Zigbee à l'éclairage du couloir KNX. Si le détecteur se déclenche après 22h, la lumière ne s'allume qu'à 20 pour cent. Un simple bridge ne le peut pas, il se contente de retransmettre ce qu'il reçoit. Un hub ne le peut que dans les limites de son propre système.

Comment ils interagissent

Un exemple dans une telle maison. Un détecteur de mouvement Zigbee situé près de l'abri de jardin signale un mouvement à une clé radio Zigbee connectée au serveur. Le logiciel Zigbee2MQTT transforme cela en message MQTT. Avec ce protocole léger, les appareils envoient des messages concernant un sujet tel que « jardin/mouvement » à un intermédiaire, le broker. Celui-ci les distribue immédiatement à tous ceux qui se sont abonnés au sujet. Home Assistant récupère le message, vérifie s'il fait nuit et envoie un télégramme sur le bus via l'interface IP KNX. Un actionneur de commutation dans le tableau de distribution allume l'éclairage extérieur.

Zigbee2MQTT et l'interface IP KNX ne font que traduire, la décision a été prise uniquement par Home Assistant. Tous les systèmes impliqués se rejoignent ainsi sur le réseau domestique.

Le serveur lui-même fait partie de la technique du bâtiment. Il s'agit généralement d'un petit ordinateur peu énergivore situé dans le local technique, qui tourne 24h/24 et ne fait rien d'autre. Les automatisations destinées à fonctionner de manière fiable pendant des années n'ont pas leur place sur un écran tactile ou un PC de bureau qui installe des mises à l'arrière-plan et redémarre pour cela.

Commande : Bouton-poussoir, application, tablette, écran tactile, voix

Une grande partie de la maison intelligente fonctionne sans intervention manuelle. Si vous vous levez la nuit, le détecteur de mouvement allume la lumière du couloir en mode tamisé et celle de la salle de bain en même temps, sans que vous ayez à chercher un interrupteur. Cette automatisation s'exécute dans les appareils ou sur le serveur, que quelqu'un regarde ou non une interface.

La commande a d'autres rôles. Vous intervenez lorsque le système automatique ne peut pas savoir ce que vous voulez à l'instant T, par exemple une lumière plus vive pour lire. Vous voyez ce qui se passe dans la maison. Et vous y configurez ou modifiez des scénarios et des automatisations, par exemple dans l'interface de Home Assistant ou dans l'application Loxone. Avec KNX, l'électricien définit les fonctions de base, mais les programmes horaires et les scénarios peuvent être adaptés soi-même dans de nombreuses visualisations.

Ce que vous y configurez est enregistré et exécuté sur le serveur ou dans les appareils. La commande n'est que l'accès à ces derniers. Si elle est éteinte, les automatisations continuent de fonctionner.

Le tableau montre quelle forme convient à quel usage.

Techniquement, un écran tactile est lui-même un capteur, mais avec un écran. Il enregistre vos saisies, envoie des commandes et affiche ce qui se passe dans la maison. D'autres appareils décident et commutent. Un écran tactile sert donc à l'affichage et à la commande, ce n'paset une centrale. Vous y configurez directement les scénarios et les automatismes sur le mur, sans ordinateur portable, mais leur exécution a lieu sur le serveur.

Au quotidien, un écran tactile montre avant tout ce qui change : qui est devant la porte, ce que voit la caméra du carport, ce que la installation photovoltaïque fournit actuellement et ce que consomme la maison, quelle a été la température cette nuit. S'y ajoutent des alertes avant qu'un problème ne survienne, par exemple si une fenêtre est encore ouverte en quittant la maison. Si l'on sonne à la porte, l'écran tactile s'active sans que personne n'ait à le chercher ou à le déverrouiller. En revanche, presque personne ne règle la température ambiante tous les jours si le système automatique fonctionne.

Pour ce rôle, HomeCockpit fabrique ses écrans tactiles. Ils sont reliés par câble au réseau domestique et y accèdent pour piloter la domotique. Le système utilisé n'a aucune importance. Les écrans tactiles fonctionnent indépendamment des fabricants avec les systèmes de contrôle de bâtiment de Gira, Jung, Berker, Hager, WAGO, Loxone, IP-Symcon, LCN et d'autres fournisseurs. La logique reste dans les appareils ou sur le serveur.

De quels composants maison intelligente ai-je besoin ?

Les composants à inclure dans votre liste dépendent principalement de s'il s'agit d'une construction neuve ou d'une rénovation. Le tableau présente l'équipement typique pour chaque tâche.

Quatre points pour la planification :

1. Définissez d'abord la voie de transmission. Elle détermine quels capteurs et actionneurs entrent en ligne de compte. Un câble manquant ne peut être rajouté dans une maison finie qu'avec beaucoup d'efforts.
2. Tirez des câbles réseau vers chaque emplacement susceptible d'accueillir un écran tactile. Même si l'écran tactile n'intervient que dans quelques années.
3. Prévoyez le serveur comme un appareil indépendant dans le local technique, et non sur l'écran tactile ou un ordinateur portable.
4. Limitez-vous autant que possible à un seul standard radio. Chaque standard supplémentaire apporte sa propre passerelle et souvent sa propre application.

Les câbles, le tableau électrique et la programmation sont finalement planifiés par l'électricien. Cette liste vous permet de savoir de quoi discuter avec lui.

Conclusion : planifier les composants Smart Home en fonction de leur tâche

Triez votre liste par tâches plutôt que par marques. Vous verrez ainsi rapidement ce qui manque et ce qui fait doublon. Dans le neuf, la planification commence par le câble ; en rénovation, par le standard radio. Vous prévoyez l'écran tactile comme point de commande et le serveur comme appareil indépendant dans le local technique.

Foire aux questions sur les composants Smart Home

De quoi a-t-on besoin pour une maison intelligente ? Des capteurs qui détectent quelque chose, une logique qui prend des décisions, des actionneurs qui commutent et une voie de transmission par câble ou par radio. S'y ajoute une commande, par exemple un bouton-poussoir, une application ou un écran tactile. Dans les systèmes radio, la logique se trouve généralement sur une centrale, tandis que dans le KNX, elle peut résider directement dans les appareils eux-mêmes. Un serveur y est toutefois également utile pour les automatismes, l'application et la visualisation.

Radio ou filaire dans une nouvelle construction ? Dans une nouvelle construction, le câblage est le choix le plus fiable. Il n'y a pas de zones d'ombre ni de piles, et le système est plus difficile d'accès de l'extérieur. La technologie radio convient mieux aux ajouts qui ne peuvent pas être câblés, idéalement dans le même standard que le reste de l'installation, c'est-à-dire KNX RF pour le KNX.

Peut-on équiper une maison existante en smart home ? Oui, généralement par radio. Les prises intelligentes, les actionneurs radio derrière les interrupteurs existants et les capteurs à piles ne nécessitent pas de nouveaux câbles. Un système câblé comme KNX est particulièrement intéressant dans l'existant si des travaux de rénovation sont de toute façon prévus et que les murs sont ouverts.

Qui planifie et installe une maison intelligente ? En règle générale, un électricien ayant de l'expérience dans le système choisi, pour KNX une entreprise spécialisée KNX ou un intégrateur système. Il planifie les câbles et les tableaux de distribution, installe les composants et programme l'installation. De nombreux habitants installent eux-mêmes les prises intelligentes et les capteurs à piles. Les actionneurs radio derrière l'interrupteur sont branchés sur le réseau 230 volts et doivent être manipulés par un électricien.

Configurer l'écran tactile ou demander conseil

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