Une alarme téléphonique GSM à deux entrées pour voiture ou maison

Cette alarme téléphonique envoie à une ou plusieurs personnes un SMS d’alarme quand au moins une de ses entrées est activée par une tension ou un contact. Elle peut être facilement reliée à une centrale fixe ou mobile et même à n’importe quelle installation électrique ou électronique à surveiller. Ses entrées sont optocouplées, ses dimensions réduites et elle est complètement programmable à distance.



Il s’agit d’une alarme à deux entrées informant l’usager, par l’envoi d’un SMS, qu’un dispositif de sécurité (centrale, contact d’ouverture, capteur volumétrique, PIR ou de choc, etc.) est activé et ce, aussi bien dans une voiture que dans une maison, etc. Bien sûr, cette alarme étant téléphonique (et GSM), sa zone de couverture n’est pas limitée : concrètement, si on tente de cambrioler votre appartement ou de voler votre voiture, votre téléphone portable vibrera dans votre poche et vous pourrez lire un SMS vous en informant, même si vous êtes très loin du lieu du “sinistre”.
De plus cet appareil vous permettra de surveiller n’importe quel appareil électrique.
Les deux entrées étant optocouplées, l’appareil est galvaniquement isolé des détecteurs auxquels il est relié. Pour activer les entrées d’alarme et produire puis envoyer le SMS, il suffi t d’utiliser une tension continue de 5 à 20 V. Il est aussi possible de se servir du contact d’un relais. Voir fi gure 6.
Nous pouvons également installer plusieurs alarmes téléphoniques GSM ensemble : c’est le numéro de téléphone apparaissant sur le SMS qui vous permettra alors de savoir quelle unité distante a déclenché l’alarme. L’appareil peut envoyer le SMS d’alarme jusqu’à vingt personnes habilitées dont le numéro de téléphone aura été préalablement mémorisé (cette mémorisation se fait à distance par SMS). Pour les nombreuses possibilités de programmation de l’alarme téléphonique GSM, voir fi gure 7. Bien sûr, chaque appareil doit être muni de sa carte SIM couplée à un abonnement en règle ou prépayée.

Le schéma électrique
Voyons de plus près le schéma électrique de la fi gure 1 : le coeur est cette fois le module Sony Ericsson GM47 bien connu de nos lecteurs (rappelons toutefois que ce module GSM bibande fonctionne aussi bien en mode audio qu’en E/R de données et qu’il peut donc envoyer des SMS). Sa particularité est d’être muni d’un microcontrôleur interne programmable en un langage semblable au ANSI C. Sony Ericsson fournit gratuitement un pack de programmation (M2mpower) au moyen duquel il est possible de programmer facilement ce microcontrôleur avec des scripts adéquats. Le microcontrôleur, à travers l’interface de canal, peut réclamer l’exécution de certaines fonctions GSM et, à travers l’interface périphérique, il peut gérer certaines fonctions de I/O. La totalité du programme de gestion, ainsi que la mémorisation des numéros habilités lui sont confiées.
Le circuit est donc particulièrement simple : outre le module GSM et, de l’autre côté de la plaquette d’époxy, le porte-SIM, deux optocoupleurs et un régulateur de tension sont les composants actifs de ce montage. Le régulateur, justement, reçoit le 12 V et en tire le 3,6 V stabilisé nécessaire au fonctionnement du module (la consommation au repos est de l’ordre de 5 mA, ce courant montant à environ 250 mA pendant deux secondes lors de l’envoi d’un SMS). Les résistances de précision R1 et R2 déterminent la tension de sortie du régulateur U1. Les broches 15 à 19 du GM47 sont reliées au lecteur de SIM et la 14 est reliée à un réseau RC réinitialisant le module à la mise sous tension. Les ports IO1 et IO2 pilotent la LED bicolore de signalisation et les entrées d’alarme correspondent aux ports IO3 et IO4. Les deux optocoupleurs garantissent un haut degré d’isolement de l’appareil en amont (côté capteurs ou détecteurs).
Pour activer une entrée, il suffi t d’appliquer, en respectant la polarité, bien sûr, une tension continue d’environ 5 à 20 V entre les deux bornes. Si la tension est inférieure ou supérieure, il faut modifi er la valeur de R5 (entrée 1) et R6 (entrée 2). Pour activer les deux entrées, il est aussi possible d’utiliser les contacts d’un relais, comme le montre la fi gure 6.

Figure 1a : Schéma électrique de l’alarme téléphonique GSM.

Figure 1b : Brochage du MIC2941A.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants de l’alarme téléphonique GSM.

Figure 2b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’alarme téléphonique GSM, côté composants.

Figure 2b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’alarme téléphonique GSM, côté soudures.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’alarme téléphonique GSM.

Liste des composants
R1 ..... 200 kΩ 1 %
R2 ..... 100 kΩ 1 %
R3 ..... 4,7 kΩ
R4 ..... 1 kΩ
R5 ..... 1 kΩ
R6 ..... 1 kΩ
R7 ..... 4,7 kΩ
R8 ..... 4,7 kΩ
R9 ..... 470 Ω
R10 .... 470 Ω
R11 .... 22 Ω 2 W
R12 .... 1 kΩ
C1 ..... 100 nF multicouche
C2 ..... 1000 μF 16 V électrolytique
C3 ..... 100 nF multicouche
C4 ..... 1000 μF 16 V électrolytique
C5 ..... 100 nF multicouche
C6 ..... 1 μF 63 V électrolytique
C7 ..... 100 nF multicouche
C8 ..... 1 μF 63 V électrolytique
C9 ..... 100 nF multicouche
D1 ..... 1N4007
D2 ..... 1N4007
D3 ..... 1N4007
LD1 .... LED 3 mm bicolore
FC1 .... 4N25
FC2 .... 4N25
U1 ..... MIC2941A
GSM .... SONY-ERICSSON GM47-EF518 programmé en usine.

Divers :
1 ..porte-SIM
1 ..connecteur 60 pôles CMS CS60
1 ..connecteur d’antenne CVANT
3 ..entretoises 3MA 10 mm
4 ..boulons 2MA 10 mm
4 ..entretoises 4 mm 2 MA
1 ..dissipateur TE19
3 ..boulons tête fraisée 3MA 8 mm
3 .. borniers enfi chables à 90° pour ci
1 ..boîtier plastique SC/700
Sauf spécifi cation contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant passer à la construction de l’alarme téléphonique GSM. Le circuit tient sur un circuit imprimé double face à trous métallisés : la fi gure 2b-1 et 2 en donne les dessins à l’échelle 1. Quand vous l’avez devant vous, montez-y tous les composants dans un certain ordre (en ayant constamment sous les yeux les fi gures 2a et 3 et la liste des composants). Les deux gros condensateurs électrolytiques sont montés horizontalement afi n de gagner de la place en hauteur. Le porte-SIM est monté côté soudures, sous le module GM47 (voir fi gure 5). Ce dernier est fi xé au moyen de quatre entretoises et de son connecteur à 60 pôles.
Le régulateur U1 est monté couché dans son dissipateur et fi xé par un petit boulon. Les borniers sont de type enfi chable et sortent donc du boîtier plastique (voir fi gure 4).
Reliez l’appareil à une antenne GSM bibande avant la mise sous tension.
Le circuit s’alimente avec une tension continue de 8 à 15 V (300 à 500 mA). Les entrées de l’alarme téléphonique GSM sont à relier à une centrale d’alarme (ou au dispositif à contrôler),comme le montre la fi gure 6.

Figure 4 : Platine de l’alarme téléphonique GSM installée dans son boîtier plastique type SC/700.

Figure 5 : Boîtier SC/700 ouvert (couvercle déposé) montrant que le porte-SIM a été monté “côté soudures”.

Figure 6 : Schéma des connexions externes.

Notre alarme téléphonique GSM dispose de deux entrées à activer avec une tension continue de 5 à 20 V environ. L’état stable est celui présent sur les entrées à la mise sous tension du circuit. Ce qui signifi e que, si pendant cette phase une tension de 0 V est présente en entrée, pour activer le dispositif nous devrons fournir une tension continue de 5 à 20 V. Si, au contraire, à la mise sous tension une tension de 12 V (par exemple) est présente sur l’entrée, pour activer l’alarme, nous devrons mettre à 0 V la tension d’entrée (alarme à chute du positif). Si nous avons à notre disposition le contact d’un relais ou n’importe quel autre contact, nous devons utiliser le schéma de droite. Bien sûr, le contact pourra aussi être un NC (normalement fermé) : il suffi ra d’éteindre et de rallumer l’alarme téléphonique GSM de telle façon que le dispositif acquière comme état stable le niveau logique haut.

Le programme résident
Il est bien évident que le moteur de notre appareil est le programme résident du microcontrôleur installé dans le GM47. Nos lecteurs qui voudront développer leur propre application en trouveront une partie sur notre site Internet (dans le même dossier que les circuits imprimés de ce montage), plus précisément la routine surveillant tout changement d’état sur les deux entrées et vérifi ant si l’éventuelle durée d’inhibition est terminée ou non.
Nous proposons aussi une autre routine (“alarme”) cherchant dans la mémoire les numéros auxquels envoyer le SMS. Pour ceux qui préfèrent le “tout cuit”, le module GM47 est disponible auprès de certains de Figure 4 : Platine de l’alarme téléphonique GSM installée dans son boîtier plastique type SC/700.
nos annonceurs, avec son microcontrôleur interne déjà programmé au moyen du logiciel complet que nous avons mis au point.
Le fonctionnement du logiciel (et donc de notre alarme téléphonique GSM) est relativement simple. Quand une des deux entrées est activée, le système envoie un SMS d’alarme au (ou aux) numéro(s) associé(s) à cette entrée. Pour permettre le maximum de fl exibilité dans la gestion matérielle, à la mise sous tension, le système lit l’état des deux entrées et le considère comme la condition stable. Lorsqu’une variation se produit sur une entrée, le GM47 envoie un SMS d’alarme et mémorise l’état des entrées.
Dans cette routine, nous avons prévu un temps d’inhibition, de façon à éviter que le premier SMS d’alarme ne soit suivi de doublons inutiles. En fait nous avons prévu un temps d’inhibition (paramétrable de 00 à 99 minutes) et un délai de retard dans l’envoi du SMS (paramétrable de 00 à 99 secondes).
Après l’envoi du premier SMS d’alarme, l’entrée correspondante n’est plus testée pendant la durée paramétrée (par défaut 00 minute) : les variations survenues pendant cette durée ne sont pas prises en compte et ne provoquent l’envoi d’aucun SMS d’alarme (quand la durée est écoulée, une comparaison est faite entre le niveau actuel et celui ayant causé l’alarme précédente).
Le délai de retard stipule, quant à lui, combien de secondes doivent s’écouler entre la détection d’une condition d’alarme et l’envoi du SMS d’alarme correspondant : ce délai a pour but de permettre à l’usager de réinitialiser le circuit dans le cas où il refuse l’envoi du SMS (par défaut ce délai est de 00 seconde). Le message d’alarme a le format suivant :
-ALARME 1 ACTIVE
     IN1 LOW
     IN2 high

Chaque SMS contient l’état des deux entrées, celle qui a provoqué l’alarme étant en majuscules.
Voir la fi gure 7 pour plus de détails concernant la syntaxe des SMS de paramétrage. Le mot de passe ppppp est spécifi que à chaque appareil car il est lié au numéro d’IMEI du module GSM. Si, par exemple, nous envoyons le message : #IN1I05D20R1*12345# l’appareil réplique par l’envoi d’un message de confi rmation (si la réponse de confi rmation est habilitée) :
IN1 habilité.
     Retard : 20 secondes
     Inhibition : 05 minutes
     IN2 : habilité
     Retard : 30 secondes
     Inhibition : 00 minute

Le SMS de réponse visualise toujours les paramétrages des deux entrées, même si l’état d’une des deux (comme dans notre exemple) n’a pas varié. Si nous voulons changer le paramétrage de la seconde entrée avec un message du type : #IN2I03D10R1*12345# nous obtenons un SMS de réponse de ce type :
IN1 habilité.
     Retard : 20 secondes
     Inhibition : 05 minutes
     IN2 : habilité
     Retard : 10 secondes
     Inhibition : 03 minutes

Comme interface usager, on a monté une LED bicolore permettant de connaître l’état du système.
A la mise sous tension, le GM47 s’initialise et, au bout de dix secondes environ, la LED clignote en orange afi n d’indiquer que l’appareil procède à l’effacement de la mémoire.
Ensuite, si le réseau GSM n’est pas disponible, la LED vire au rouge.
Si tout fonctionne correctement et si l’appareil est connecté au réseau, la LED clignote en vert.
Tout appel entrant est refusé et cette opération est signalée par un éclair orange. À l’arrivée d’un SMS, la LED devient orange et le reste pendant l’exécution de la commande.
En cas d’alarme, la LED devient orange et clignote pendant le délai deretard de l’envoi du SMS d’alarme, puis devient rouge pendant l’envoi de ce SMS.


Figure 7 : Comment programmer l’alarme téléphonique GSM.

Le paramétrage et la mémorisation des numéros habilités se fait par SMS envoyés à partir de n’importe quel téléphone portable au numéro de l’alarme téléphonique GSM. Le système permet de mémoriser vingt numéros auxquels envoyer des SMS d’alarme. Pour effacer complètement la liste, le message à envoyer est :
#RRr*ppppp#

où r précise si l’on veut recevoir un SMS de confi rmation de l’exécution de la commande (r=1 pour le recevoir et r=0 non). Il est conseillé d’envoyer cette commande à la première mise sous tension du circuit pour nettoyer la mémoire. Les numéros ppppp sont le mot de passe du système et correspondent aux chiffres 10 à 14 de l’IMEI du module GM47. Pour mémoriser un numéro, la syntaxe est :
#INiMRr+33nnnnnnnnnn*ppppp#

où i indique l’entrée à laquelle le numéro (nnnnnnn) doit être associé. Si la confi rmation est réclamée par SMS, la réponse sera envoyée au gestionnaire, c’est-à-dire au numéro nnnnnnn. Si le numéro est déjà mémorisé pour cette entrée, la réponse envoyée au seul gestionnaire sera :
Le numéro +33nnnnnnnn est déjà présent.

Dans le cas où les vingt numéros ont déjà été mémorisés, la réponse sera :
Attention mémoire pleine.

Pour effacer un numéro, la syntaxe est :
#INiDRr+33nnnnnnnnnnnn*ppppp#

où i indique l’entrée à laquelle le numéro (nnnnnnn) doit être associé. Avec cette commande, le numéro nnnnnn ne sera plus informé en cas d’alarme sur l’entrée i, toutefois si ce numéro est aussi associé à l’autre entrée, il continuera à recevoir les SMS d’alarme de la seconde entrée. Pour paramétrer la durée d’inhibition et le délai de retard de chaque entrée, la commande est :
#INiImmDssRr*ppppp#

où i indique l’entrée à confi gurer, mm la durée d’inhibition en minute (max 99) et ss le délai de retard en seconde (max 99). À la suite d’une variation sur une entrée un SMS d’alarme est envoyé puis cette entrée n’est plus testée pendant une durée égale à mm (par défaut 00). Le délai de retard indique les secondes qui doivent s’écouler entre la détection d’une condition d’alarme et l’envoi du SMS. Pour habiliter ou déshabiliter une entrée, la commande est :
#INiAaRr*ppppp#

où i indique l’entrée à confi gurer et a s’il s’agit d’une habilitation (1) ou si au contraire l’entrée doit être déshabilitée (0). En cas
de désactivation, l’entrée ne sera plus gérée jusqu’à une nouvelle habilitation. Le message d’alarme a le format suivant :
-ALARME 1 ACTIVE
     IN1 LOW
     IN2 high

Chaque SMS informe donc sur l’état des deux entrées avec mise en évidence (caractères MAJUSCULES) du niveau pris par l’entrée ayant provoqué l’alarme. Rappelons enfi n que, dans la carte SIM à utiliser pour l’alarme téléphonique GSM, la demande de PIN doit être au préalable déshabilitée.

L’ultime précaution
N’oubliez pas d’insérer dans le porte-SIM une carte en cours de validité dans laquelle vous aurez pris soin au préalable de déshabiliter la demande de PIN (à l’aide de n’importe quel téléphone mobile).

2 commentaires:

  1. Ou se procurer le boitier équipé du module SONY ERICSSON GM47,programmé,prêt à l'emploi, avec son antenne?
    A quels prix et délai?

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  2. Pour le module sony ericson GM47 voire ces pages:
    http://french.alibaba.com/product-gs/sony-ericsson-gm47-gm48-gsm-gprs-module-272768738.html
    http://www.ecplaza.net/search/0s1nf20sell/gm47.html

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