Un récepteur universel de télécommande à auto-apprentissage



Ce récepteur peut fonctionner en association avec des codeurs à 9 bits ou à 12 bits. Il est capable de lire et de mémoriser les codes automatiquement, grâce à une procédure d’auto-apprentissage. La sortie se fait sur relais en mode ON/OFF.

Les études que nous avons menées en vue de réaliser les télécommandes que nous avons présentées dans nos différents numéros, ont ouvert la route à une série d’autres projets vraiment très intéressants. Le récepteur que nous décrivons ici en est une illustration.
Au premier coup d’oeil, celui-ci se présente comme un quelconque récepteur de télécommande, du genre de ceux qu’on utilise pour ouvrir les portes de garage, les persiennes, les rideaux métalliques, etc. Il fonctionne sous 12 volts et travaille dans la bande des UHF à la fréquence de 433,92 MHz. Sa sortie se fait sur relais à contacts sans rebondissements.
Jusqu’ici, rien de plus classique, direz-vous.
Cependant, tel n’est pas le cas. Vous vous en rendrez compte dans un instant.
En quoi est-il différent des autres ?
Le titre de l’article a déjà partiellement levé le voile sur le mystère. Mais il convient d’en dire davantage, car, de particularités, nous en avons compté au moins trois.

Les particularités
La première des particularités de ce récepteur universel de télécommande à auto-apprentissage est qu’il est capable de fonctionner avec les deux types de codeurs les plus diffusés ; aussi bien ceux à 12 bits offrant 4 096 combinaisons (nous nous référons aux types MM53200, UM3750, UM86409 etc.) que ceux à 9 bits à trois états offrant 19 683 combinaisons, qui sont la spécialité des codeurs Motorola (nous nous référons aux types MC145026, MC145027 et MC145028).
Avec tout de même une restriction, car il convient de préciser que, bien qu’il puisse travailler en association, tant avec les uns qu’avec les autres, au cours de la phase de mémorisation des codes, il faut faire un choix et définir à quel type exactement il doit avoir affaire. Car il n’est pas possible de l’associer simultanément à des émetteurs équipés l’un d’un codeur MM53200 et l’autre d’un codeur MC14502x.
La deuxième des particularités de ce récepteur est l’absence des micro-interrupteurs qui servent habituellement à lui fournir la clé codée. La mémorisation de ce code se fait directement par capture/copie de la clé contenue dans le signal radio provenant de l’émetteur, au cours de la phase d’auto-apprentissage.
Nous avons prévu la possibilité de capturer/mémoriser jusqu’à cinq clés différentes. Cela ne veut pas dire pour autant qu’il soit interdit d’utiliser plus que cinq émetteurs, car il suffit que l’une des clés soit copiée sur un grand nombre d’émetteurs pour en avoir autant qu’il faut.
La troisième particularité de ce récepteur est sa remarquable simplicité.
Jugez vous-même en regardant le schéma de la figure 1.
Malgré le niveau de ses prestations, il ne fait appel qu’à très peu de composants, parmi lesquels : un régulateur intégré, un module hybride UHF et un microcontrôleur.
Qui dit peu de composants, dit aussi faible prix. Mais bien que cela puisse s’ajouter au nombre des éloges qu’on peut tisser sur lui, nous ne nous y attarderons pas.
Passons à examiner le schéma.

Figure 1 : Schéma électrique du récepteur universel de télécommande à auto apprentissage.

Malgré le niveau de ses prestations, notre montage ne fait appel qu’à très peu de composants, parmi lesquels : un régulateur intégré, un module hybride UHF et un microcontrôleur. Remarquez l’absence du dip-switch qui sert habituellement à composer la clé codée.





DS1DS2J1Fonction
    
ONONXEfface la mémoire à la mise sous tension du récepteur
ONXONMémorise les codes en provenance des codeurs MM53200
ONXOFFFonctionnement normal associé aux codeurs MM53200
XONONMémorise les codes en provenance des codeurs MC14502x
XONOFFFonctionnement normal associé aux codeurs MC14502x
    
ON = Contact fermé – OFF = Contact ouvert – X = Position indifférente


Figure 2 : Tableau illustrant les fonctions des micro-interrupteurs DS1 et DS2 et gros plan sur le dip-switch et le PIC16C674-MF363.


Analyse du fonctionnement
Le signal radio capté par l’antenne, laquelle consiste ici en un morceau de fil de cuivre rigide long de 17 cm et entortillé à l’extrémité comme pour former une self de deux ou trois spires, est envoyé à un module hybride Aurel.
Il s’agit d’un module portant les références BC-NBK calé sur la fréquence de 433,92 MHz. C’est un récepteur à super-réaction dont la sensibilité est de 3 microvolts à –3 dBm qui, associé à une télécommande de poche, peut garantir des liaisons pouvant atteindre 100 mètres sur terrain dégagé.
Ce module, outre une sélectivité de ±1,2 MHz à –3 dB qui, pour ce genre d’application, est très bonne pour ne pas dire excellente, a une consommation réduite à seulement 2,7 mA sous 5 volts.
Il est monté conformément aux prescriptions du fabricant, à savoir avec les pattes 1 et 15 reliées au positif de l’alimentation, les pattes 2, 7 et 11 reliées à la masse et la patte 3 reliée à l’antenne.
La sortie se fait sur la patte 14, sur laquelle on trouve le signal démodulé en forme carrée, envoyé dans le circuit qui suit.
Celui-ci est un microcontrôleur PIC12CE674, l’un des "petits" du catalogue Microchip. Il est programmé pour accomplir deux tâches : identifier les codes contenus dans le signal radio reçu, et décider quoi faire avec. Ce choix dépend de comment sont positionnés les deux micro-interrupteurs DS1 et DS2 lesquels,d’après la façon dont ils sont configurés, disent au microcontrôleur, soit d’effectuer une sorte de copier/coller du code reçu (c’est-à-dire décoder et stocker la clé reçue), soit de comparer la clé reçue à celles se trouvant dans la mémoire et, en cas d’identité, activer le relais.
Les configurations possibles des microinterrupteurs sont au nombre de cinq. Nous verrons plus loin ce que fait le cavalier J1.
Si DS1 et DS2 sont tous les deux positionnés sur ON au moment de la mise en route du circuit, c’est-à-dire si les deux micro-interrupteurs sont tous les deux fermés, le programme vide la mémoire et efface tous les codes pouvant y être stockés.
Cette sorte de Reset mémoire est mis en évidence par la LED LD1 qui le signale moyennant 20 clignotements rapides. Inutile de dire qu’il faut faire très attention à ces micro-interrupteurs et voir comment ils sont positionnés si l’on ne veut pas perdre les clés stockées…
Malgré le relatif danger d’une telle configuration, force est d’admettre qu’elle est nécessaire…
Quant aux quatre autres configurations : deux servent à forcer le microcontrôleur à mémoriser les codes (une configuration pour les clés en provenance des codeurs MM53200, et une autre pour les clés en provenance des codeurs MC14502x), et deux autres pour mettre le microcontrôleur en fonctionnement normal (une configuration pour la mise en attente des signaux en provenance des codeurs MM53200, et une autre pour la mise en attente des signaux en provenance des codeurs MC14502x).
Le choix entre ces modes de fonctionnement, à savoir si on veut que le récepteur fasse de la reconnaissance de code ou s’il doit se mettre à fonctionner comme récepteur de télécommande, est déterminé par la position du cavalier J1.
Dans le premier cas (mode reconnaissance), le cavalier J1 doit être enfoncé (ON) tandis que dans le deuxième (fonctionnement normal), il doit être retiré (OFF).
Le tableau de la figure 2 illustre ces cinq fonctions beaucoup mieux que nous ne pourrions le faire en parole.
Lorsque le récepteur est configuré pour faire du copier/coller, il est en phase d’auto-apprentissage. Au cours de cette phase, la clé contenue dans le train d’impulsions reçues est décodée et stockée dans l’un des cinq emplacements disponibles de la mémoire.
Si l’on ne prend pas garde et on autorise le microcontrôleur à continuer à faire du copier/coller après que les cinq cases mémoire ont été remplies, alors la sixième clé qui entre chasse la première, car les cinq clés sont rangées dans une sorte de registre à décalage. La clé la plus ancienne est éliminée et c’est la nouvelle qui est stockée à l’emplacement laissé libre par le décalage.
La mise en mémoire d’une nouvelle clé est signalée par la LED LD1 qui, cette fois, après avoir produit 20 clignotements rapides, reste allumée encore pendant environ deux secondes.
Lorsque le récepteur est placé en mode de fonctionnement normal, la clé reçue est comparée à celles qui sont stockées en mémoire, et si au moins une d’elles se trouve être la même, le relais est activé pendant deux secondes. Dans ce cas, la LED aussi s’allume pendant deux secondes.
Ce que nous disions à propos de la configuration des micro-interrupteurs DS1 et DS2 (à savoir que parfois un tableau illustre les choses bien mieux que puissent le faire les mots) est encore plus vrai lorsqu’on veut expliquer ce que fait le programme d’un microcontrôleur. C’est pourquoi ceux d’entre vous qui veulent davantage de détails sur la structure du programme, peuvent se référer à son organigramme, donné en figure 3.
Maintenant que nous savons comment ce récepteur fonctionne, voyons comment le réaliser pratiquement.

Figure 3 : Organigramme du programme MF363.

Réalisation pratique
Il faut commencer par réaliser ou se procurer le circuit imprimé donné en figure 6. Les figures 4 et 5 vous aideront dans la mise en place des composants pour lever un éventuel doute.
Passons donc au montage des composants Etant donné que ceux-ci sont peu nombreux, la réalisation ne prend que peu de temps.
En effet, la plus grande complexité d’un tel circuit n’est pas dans le nombre des composants, mais dans l’échelle d’intégration des trois principaux d’entre eux, qui sont le microcontrôleur U1, le module hybride U2 et le régulateur U3.
Ce dernier est un petit modèle 78L05 en boîtier TO92 (on le prendrait pour un transistor).
Il doit recevoir une tension continue comprise entre 9 et 15 volts et doit tenir compte de la consommation du circuit qui varie entre 8 mA au repos et 40 mA lorsque le relais colle.
Comme, en général, on double la puissance des alimentations par rapport au courant maximal qu’elles doivent fornir, la nôtre devra pouvoir débiter 100 mA.
Le positif rejoint l’anode de la diode D1, tandis que le négatif est relié à la masse.
La diode a un rôle de protection. Elle évite qu’une accidentelle inversion de polarités endommage les circuits placés en aval.
Le condensateur chimique C1 épure la tension d’entrée d’éventuels restes de tension alternative, ou d’éventuels pics impulsionnels, garantissant un meilleur fonctionnement du régulateur 5 volts. La même tension d’entrée arrive aussi sur le relais.
Celui-ci est commandé par le transistor T1 qui amplifie le courant que le microcontrôleur fournit sur sa base lorsque la sortie GP5 passe à l’état haut.
La diode D2, montée en série sur la bobine du relais, le protège contre les extra courants.
Les 5 volts stabilisés sont encore une fois filtrés par le condensateur chimique C2 avant de parvenir au module hybride et au microcontrôleur qui, en plus, comporte tout près de lui le condensateur céramique C3. Celui-ci évite que la plus petite variation de courant soit interprétée comme signal significatif par les très sensibles circuits logiques.
La présence de ce condensateur est d’autant plus nécessaire du fait de la présence du module hybride produisant des nuisances radioélectriques tout autour de lui.
Commençons par installer les résistances et les deux diodes au silicium.
Pour éviter de commettre des erreurs quant à l’orientation de ces derniers, nous ne saurions pas trop vous conseiller de vous référer au schéma d’implantation des composants donné à la figure 4.
Puis, soudez le support à 8 broches destiné à recevoir le microcontrôleur, en ayant soin de l’orienter correctement dès à présent, de manière à vous y référer lorsque vous y enfoncerez le PIC. Son détrompeur doit être tourné du côté de C2.
Montez ensuite le dip-switchs, le transistor et la LED. Cette dernière a la cathode (c’est-à-dire le côté légèrement plat) tourné vers le bord du circuit imprimé.
Mettez ensuite en place le module hybride. Pour l’orientation de celui-ci vous n’avez aucun souci à vous faire, car ces broches sont disposées de telle sorte que vous êtes obligé de le monter correctement. Même si vous tentiez de le monter à l’envers, vous n’y arriveriez pas, car ces broches ne correspondraient pas aux trous sur le circuit imprimé.
Le cavalier J1 est du même type que ceux que vous avez probablement déjà vus sur des cartes de PC.
Soudez enfin deux borniers. Celui à deux pôles sert à y relier l’alimentation, tandis que celui à trois pôles constitue la sortie du relais sur laquelle il faut brancher l’asservissement du système.
En dernier (il ne faut surtout pas l’oublier !), soudez le petit strap, placé entre le module hybride et la résistance R3.
Une fois que toutes les soudures sont faites, mettez en place le microcontrôleur.
Vous devriez alors avoir entre les mains une réalisation ressemblant à celle que vous voyez à la figure 5, qui est en fait la photo de l’un de nos prototypes.
Le récepteur est aussitôt prêt à fonctionner, car il n’a besoin d’aucun réglage.
Mettez-le sous tension et, pour cette première fois, mettez les micro-interrupteurs tous les deux en position ON pour effacer la zone EEPROM réservée au stockage des clés. A partir de là, suivez les procédures conformément à ce qui a été dit plus en avant.
N’oubliez pas de configurer le récepteur en fonction du type de codeur installé dans l’émetteur. Si celui-ci possède deux canaux, sachez que le récepteur mémorise le code de chacun d’eux, séparément.
Autrement dit : notre circuit voit chaque touche comme une clé distincte.
Aussi, le signal issu du canal 1 est appris et reconnu comme l’un des cinq codes mémorisables, celui issu du canal 2 est un deuxième autre code, celui du canal 3 un autre encore, et ainsi de suite.
Pour obliger le récepteur à effectuer une séance d’auto-apprentissage des codes, il suffit de fermer le cavalier J1.
Appuyez alors sur la touche de votre émetteur pendant quelques secondes, et vérifiez que le code a bien été copié.
Faites éventuellement la même chose avec un deuxième émetteur, ou un autre encore, si vous en avez plusieurs.
Après quoi : retirez le cavalier, appuyez à nouveau sur la touche de l’émetteur et assurez-vous que, s’il y a eu reconnaissance du code, le relais colle pendant environ deux secondes pour ensuite revenir au repos.

Figure 4 : Schéma d’implantation des composants du récepteur universel de télécommande à autoapprentissage.

Figure 5 : Sur cette photo de l’un de nos prototypes on a, particulièrement en vue, le microcontrôleur, le dip-switch, le bornier à deux pôles pour l’alimentation et celui à trois pôles, à côté du relais, constituant la sortie pour l’asservissement.

Figure 6 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé.

Figure 7 : Le module Aurel RX FM BC-NBK.

Liste des composants
R1 = 10 k
R2 = 10 k
R3 = 10 k
R4 = 470
R5 = 4,7 k
C1 = 100 μF 25 V électrolytique
C2 = 100 μF 25 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 100 μF 25 V électrolytique
U1 = Module Aurel BC-NBK
U2 = PIC12CE674-MF363
U3 = Régulateur 78L05
D1 = Diode 1N4007
D2 = Diode 1N4007
T1 = NPN BC547
LD1 = LED rouge 5 mm
DS = Dip-switch 2 micro-inter.
RL1 = Relais miniature pour ci 12 V 1 RT

Divers :
1 Bornier 2 pôles
1 Bornier 23 pôles
1 Support 2 x 4 broches
2 Picots en bandes sécable
1 Cavalier informatique
17 cm de fil émaillé 12/10 pour l’ant.
1 Circuit imprimé réf. S363

1 commentaires:

  1. Bonjour
    Ou trouver le programme MF363 pour le PIC

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