Dans un monde où la domotique devient de plus en plus accessible, il est désormais possible d’automatiser l’éclairage extérieur à moindre coût grâce aux microcontrôleurs Wi-Fi. Ce projet présente la conception d’un système intelligent capable de commander à distance, depuis un smartphone, quatre projecteurs LED de 30 W chacun, positionnés aux quatre coins d’un jardin d’environ 100 m². L’ensemble est piloté via un réseau Wi-Fi privé, sans dépendance à Internet, à l’aide d’un module NodeMCU ESP8266. Chaque projecteur, alimenté en 220 V, est contrôlé indépendamment par un relais 10 A, assurant une marge de sécurité confortable (30 W correspondant à 0,14 A). L’intégration de transistors 2N3904 entre le microcontrôleur et les relais garantit une activation fiable et évite les commutations involontaires lors de la mise sous tension. Cette solution allie simplicité, performance et accessibilité, avec un coût matériel total inférieur à 20 euros.
Qu’est-ce que le NodeMCU ESP8266 ?
Le NodeMCU ESP8266 de Lolin est une carte de développement basée sur le microcontrôleur ESP8266, spécialement conçue pour faciliter la création de projets connectés en Internet des Objets (IoT). Cette carte intègre un module Wi-Fi performant capable de se connecter facilement à des réseaux sans fil, ce qui en fait un choix populaire pour les applications domotiques, la télémétrie, et bien d’autres projets nécessitant une connexion Internet.
La particularité du NodeMCU est son environnement de développement simplifié. Il utilise le langage Lua à l’origine, mais il est également compatible avec l’IDE Arduino, ce qui le rend accessible aussi bien aux débutants qu’aux développeurs expérimentés. Sa mémoire flash typique est de 4 Mo, et il dispose de 10 broches d’entrée/sortie programmables, ce qui permet de connecter divers capteurs, relais ou autres composants électroniques.
Côté dimensions, le NodeMCU de Lolin est compact, mesurant environ 50 mm sur 25 mm, ce qui facilite son intégration dans des projets embarqués ou des prototypes rapides. Son alimentation se fait généralement en 3,3 V, avec un régulateur intégré permettant d’utiliser une alimentation entre 5 V et 12 V sans souci. De plus, il consomme peu d’énergie, avec une moyenne autour de 70 mA en fonctionnement Wi-Fi, ce qui est idéal pour des applications sur batterie.
Enfin, la communauté autour du NodeMCU ESP8266 est très active, offrant un grand nombre de bibliothèques, tutoriels et ressources. Cette carte, vendue à un prix souvent inférieur à 10 euros, est donc un excellent compromis entre coût, performance et facilité d’utilisation pour toute personne souhaitant développer des objets connectés ou automatiser des tâches via le Wi-Fi.
Objectif du projet
L’objectif principal de ce projet est de concevoir une installation simple mais performante permettant de contrôler quatre projecteurs LED de 30W chacun, indépendamment, à l’aide d’un smartphone connecté à un réseau Wi-Fi local. Par exemple, un utilisateur pourra allumer uniquement le projecteur de l’entrée ou celui du jardin sans affecter les autres, ce qui optimise la consommation électrique et augmente la flexibilité. Le contrôle à distance sans fil via Wi-Fi, une technologie répandue sur des modules comme le NodeMCU ESP8266 (cf. Espressif Systems, 2020), facilite une installation sans câblage supplémentaire et permet une gestion pratique depuis n’importe quel navigateur web. L’interface web intuitive développée offre une prise en main rapide, même pour les utilisateurs non techniques, ce qui est essentiel dans les applications domotiques modernes (source : IEEE IoT Journal, 2019). Enfin, le système est conçu pour être sécurisé et stable, en utilisant des protocoles Wi-Fi robustes, garantissant une protection contre les accès non autorisés, un aspect primordial pour les installations connectées aujourd’hui.
Composants utilisés
Schéma de principe
Chaque sortie GPIO de l’ESP8266 est reliée à la base d’un transistor NPN 2N3904, qui agit comme un commutateur électronique. Lorsqu’une sortie GPIO passe à l’état haut, elle polarise le transistor, permettant ainsi le passage du courant vers l’entrée correspondante du module relais. Ce dernier, alimenté en 5 V, active alors son contact pour commander directement le projecteur LED connecté au secteur 220 V. Ce système garantit une isolation entre la partie logique (3,3 V) et la puissance (220 V), assurant sécurité et fiabilité. Un cinquième transistor, intégré au montage, joue un rôle crucial en empêchant l’activation intempestive des relais au démarrage de l’ESP8266. Il bloque temporairement le signal vers les transistors de commande lors de la mise sous tension, évitant ainsi tout allumage accidentel des projecteurs, souvent causé par des instabilités sur les broches GPIO au démarrage.
Fonctionnement du réseau Wi-Fi local
L’ESP8266 est configuré en mode point d’accès Wi-Fi avec pour identifiant (SSID) le nom «?Ecl-jardin?». Il crée ainsi un réseau local autonome, sans nécessité de routeur ou de connexion Internet. Une fois connecté à ce réseau depuis un smartphone, l’utilisateur peut accéder à une interface de commande intuitive. Pour cela, il suffit d’ouvrir un navigateur web et de saisir l’adresse IP locale 192.168.4.1, puis d’appuyer sur «Entrée». L’interface qui s’affiche permet de contrôler individuellement chaque projecteur LED ou bien d’allumer et d’éteindre l’ensemble des lampes en un seul clic. Cette solution assure une gestion pratique, depuis n’importe quel endroit de la maison couvert par le signal Wi-Fi généré par l’ESP8266, dont la portée peut atteindre environ 50 mètres en champ libre.
Optimisation de la portée du signal Wi-Fi dans le projet ESP8266
La portée de ce montage utilisant le NodeMCU ESP8266 dépend largement de la puissance du signal Wi-Fi émis, que l’on peut ajuster à l’aide de la fonction WiFi.setOutputPower(). Par défaut, ce projet utilise une puissance de 18 dBm (environ 63 mW), ce qui permet une portée effective de 20 à 30 mètres en intérieur et jusqu’à 100 mètres en extérieur sans obstacle. Pour améliorer cette portée, il est possible d’augmenter cette valeur jusqu’à la puissance maximale autorisée par le module, soit 20,5 dBm (environ 112 mW), en modifiant simplement la ligne de code en WiFi.setOutputPower(20.5). Cela permet d’étendre légèrement la portée sans ajouter de matériel. D’autres solutions complémentaires consistent à utiliser une antenne directionnelle externe pour concentrer le signal vers une zone spécifique, ou à déployer un répéteur Wi-Fi tel que le TP-Link RE305 pour relayer le signal. Pour des applications plus complexes ou couvrant de vastes zones, on peut aussi envisager un réseau maillé Wi-Fi (Mesh) ou recourir à des modules comme l’ESP32 avec antenne externe, voire des modules LoRa si une interface web en temps réel n’est pas indispensable.
Commande via interface web
Structure HTML simplifiée de l’interface :
- Boutons individuels ON / OFF pour chaque lampe.
- Commandes globales : Allumer ou éteindre toutes les lampes.
- Indicateur de statut : Cercles colorés (jaune = allumé, gris = éteint).
- Mode sécurité : Activation / désactivation globale du système.
Exemple de commandes envoyées depuis un navigateur :
Tableau récapitulatif des GPIO utilisés
Alimentation du circuit de commande
Le circuit de commande, constitué principalement du microcontrôleur NodeMCU ESP8266 et d’un module à 4 relais, présente une consommation maximale d’environ 400 mA sous 5 volts lorsqu’il fonctionne à pleine charge (tous les relais activés). Afin d’assurer un fonctionnement stable et fiable, il est fortement recommandé d’utiliser une alimentation capable de fournir au moins 1 ampère sous 5V. Cette marge de sécurité permet d’éviter plusieurs problèmes critiques tels que la baisse de tension, qui pourrait entraîner un redémarrage intempestif du microcontrôleur, la surchauffe de l’alimentation, et des dysfonctionnements aléatoires du système, notamment une activation erratique des relais. En électronique embarquée, une alimentation sous-dimensionnée est souvent une cause majeure de pannes difficiles à diagnostiquer. Pour les applications réelles, l’emploi d’un bloc d’alimentation 5V/1A bien régulé (par exemple un module à découpage de type buck converter ou une alimentation secteur 5V USB de qualité) garantit la stabilité du système, même dans des conditions de température ou de charge fluctuantes.
Consommation électrique et compatibilité
Chaque projecteur LED consomme 30 W sous une tension de 220 V, soit une puissance totale de 4 × 30 W = 120 W pour l’ensemble de l’installation. Le courant total absorbé est d’environ 0,55 A (120 W / 220 V), une valeur très faible par rapport à la capacité maximale des relais utilisés, qui peuvent commuter jusqu’à 10 A chacun, soit une puissance de 2200 W par relais. Cela offre une marge de sécurité confortable et permet d’envisager l’utilisation de projecteurs plus puissants. En théorie, chaque relais peut commander un projecteur allant jusqu’à 2200 W, mais pour rester dans des conditions d’utilisation sécurisées et prolonger la durée de vie des composants, il est recommandé de ne pas dépasser 1000 W par canal. Ce système est donc parfaitement adapté à l’éclairage domestique extérieur, même avec des projecteurs plus puissants.
Chargement du programme sur l’ESP8266 : étapes détaillées
Pour installer le programme, vous devez utiliser l’IDE Arduino ou tout autre environnement compatible (comme PlatformIO). Il suffit d’ouvrir le code source dans l’éditeur, puis de connecter le module ESP8266 (NodeMCU) à votre ordinateur à l’aide d’un câble micro-USB. Avant de téléverser, assurez-vous d’avoir bien sélectionné la carte « NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) » dans le menu Outils > Type de carte, ainsi que le bon port COM correspondant à votre module dans Outils > Port. Une fois ces réglages effectués, cliquez sur le bouton Téléverser. Le code sera compilé puis transféré vers l’ESP8266, qui démarrera automatiquement le système de contrôle une fois le chargement terminé.
Code à téléverser
Lien de téléchargement : https://www.zonetronik.com/wp-content/uploads/2025/05/Programme-projet-controle-intelligent-eclairage-de-jardin.zip
Installation sécurisée du système en intérieur et en extérieur
Pour installer ce système dans une maison ou un jardin, il est essentiel de respecter les règles de sécurité électrique, d’étanchéité et de dissipation thermique. Si vous choisissez de placer le circuit de commande à l’extérieur, la carte NodeMCU, son alimentation 5V et le module 4 relais doivent être enfermés dans un boîtier étanche (norme IP65 minimum), mais également de dimensions suffisantes pour permettre une bonne circulation de l’air autour des composants. En effet, ces éléments peuvent dégager une chaleur non négligeable, notamment l’alimentation et les relais en fonctionnement prolongé. Il est recommandé d’utiliser un boîtier ventilé passivement (aérations protégées contre l’eau) ou de le placer à l’ombre pour éviter toute surchauffe. Les câbles reliant les quatre projecteurs LED doivent être soigneusement fixés, avec des gaines extérieures adaptées (type ICTA ou TPC), assurant une bonne isolation. Pour la sécurité, un disjoncteur différentiel de 30 mA est fortement conseillé en tête de l’alimentation, afin de protéger l’ensemble contre les surintensités et les fuites de courant. Enfin, les connexions électriques doivent être solides, vissées et protégées dans des boîtes de dérivation étanches pour assurer la fiabilité du système sur le long terme, même en conditions extérieures.
Les avantages clés et la fiabilité du projet de contrôle des lampes via ESP8266
Ce projet offre un avantage important en permettant de contrôler jusqu’à 4 lampes de 30W chacune, soit une puissance totale de 120W, via un réseau Wi-Fi local sans besoin d’Internet. Cette autonomie garantit une sécurité renforcée et une consommation électrique maîtrisée, avec une intensité maximale d’environ 0,55 A sous 220V. L’interface web, accessible depuis n’importe quel smartphone ou ordinateur connecté au réseau, permet une gestion simple et rapide des lampes. De plus, le système utilise des relais capables de supporter jusqu’à 10 A, assurant une grande fiabilité et une marge de sécurité confortable. Adaptable et économique, ce projet constitue une solution pratique et modulable pour la domotique personnelle.