Un récepteur à infrarouges universel avec sortie I2C-bus vers extension à huit relais

Cet appareil est un récepteur à infrarouges capable de reconnaître et d’interpréter le protocole NEC à 38 kHz de toute télécommande universelle du commerce. En utilisant n’importe laquelle de ces télécommandes et en appuyant sur les poussoirs 1 à 8, il est possible de contrôler jusqu’à huit relais (avec notre extension ET473 publiée dans ELM 47). Les sorties peuvent fonctionner en mono ou en bistable.



L’un des moyens les plus économiques et les plus courants pour contrôler à distance un ou plusieurs dispositifs sans fil est certainement l’infrarouge.
Presque tous les appareils audio et vidéo domestiques, téléviseur, magnétoscope, lecteur DVD, décodeur, etc., sont fournis avec une télécommande à infrarouges. C’est pourquoi chaque appareil a sa propre télécommande et que dans le commerce on trouve des télécommandes dites “universelles” censées les remplacer toutes. Ces dernières ont à l’intérieur une banque de données de protocoles afin d’être en mesure, après une procédure d’initialisation, d’émuler la plupart des télécommandes particulières.

Notre réalisation
D’où notre idée de réaliser un dispositif capable de travailler avec une télécommande de ce type. Le montage proposé dans cet ar ticle est un récepteur à infrarouges que vous pourrez atteindre avec une télécommande universelle.
Parmi les nombreux protocoles plus ou moins connus installés dans ces télécommandes, nous avons choisi le NEC.
Ce choix est dû d’abord à la simplicité de ce protocole et ensuite au mode de transmission des données prévoyant l’envoi de deux octets pour chaque donnée : un normal et un complémenté, ce qui rend beaucoup plus sûre et univoque la gestion.
L’intérêt de ce montage est sur tout de pouvoir utiliser la télécommande que vous possédez déjà, pourvu qu’elle supporte les codes NEC. Avec un émetteur à infrarouges universel, après l’avoir programmé pour piloter un dispositif NEC, au moyen des touches 1 à 8 de son clavier, vous pourrez activer les dispositifs reliés aux huit relais de la platine d’extension que nous avons déjà réalisée : Une extension I2C-bus à huit relais ET473 dans le numéro 47 d’ELM page 34.
Autre avantage : comme il s’agit d’un système de transmission très simple dépourvu de technologie de pointe, les composants utilisés sont bon marché et faciles à trouver. Le dispositif est basé sur la communication I2C-bus. L’avantage de ce protocole est qu’il permet d’envoyer les diverses informations en n’utilisant que deux lignes (SDA et SCL), de telle manière qu’il n’est pas nécessaire d’occuper une broche du microcontrôleur pour chaque sortie.
En outre, la liaison entre platine de base et module d’extension se fait par deux RJ45, ce qui permet d’utiliser un simple câble réseau non croisé, c’est-à-dire de déporter, si l’on veut, la platine d’extension ET473 avec ses relais loin de l’étage récepteur ET526 proprement dit.

Le schéma électrique
Le schéma électrique de la figure 1 met en évidence la simplicité du circuit et le faible nombre de composants.
Le récepteur à infrarouges (IR1) s’occupe de recevoir et de démoduler le signal, lequel est ensuite envoyé au port RA2 du microcontrôleur qui vérifie sa conformité au format NEC. Puis un dernier contrôle aura lieu pour extraire les données et déterminer lequel des relais est concerné par la commande. Avant d’envoyer la commande à la platine des relais, le microcontrôleur contrôle l’état logique de DS2 (correspondant au numéro de sortie) : s’il est ouvert (OFF), le relais reste actif jusqu’à la prochaine transmission et s’il est sur ON (mode monostable) le relais est activé pour deux secondes.
Les autres composants (P1, R14, U3 et DS1), ont été prévus au cours de la conception pour de futures extensions et par conséquent ils ne sont pas utilisés pour le moment. En ce qui concerne le récepteur à infrarouges, on a utilisé le TSOP1738 travaillant à la fréquence de 38 kHz. Le motif de ce choix est que sa fréquence de travail est la plus utilisée (presque un standard) et donc la plus souvent compatible avec les télécommandes du commerce.

Figure 1 : Schéma électrique du récepteur à infrarouges.
Pour l’extension I2C-bus à huit relais, voir l'article: Une extension bus I2C à 8 relais.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du récepteur à infrarouges.
Pour l’extension I2C-bus à huit relais, voir l'article: Une extension bus I2C à 8 relais.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du récepteur à infrarouges.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine du récepteur à infrarouges.

Liste des composants
R1 .... 4,7 kΩ
R2 .... 220 Ω
R3 .... 10 kΩ
R4 .... 10 kΩ
R5 .... 10 kΩ
R6 .... 4,7 kΩ
R7 .... 4,7 kΩ
R8 .... 10 kΩ
R9 .... 10 kΩ
R10 ... 10 kΩ
R11 ... 10 kΩ
R12 ... 4,7 kΩ
R13 ... 470 Ω
R14 ... 10 kΩ trimmer
C1 .... 100 nF multicouche
C2 .... 470 μF 25 V électrolytique
C3 .... 100 nF multicouche
C4 .... 470 μF 25 V électrolytique
C5 .... 10 μF 63 V électrolytique
C6 .... 22 pF céramique
C7 .... 22 pF céramique
D1 .... 1N4007
U1 .... PIC16F876-EF526*
U2 .... L7805
U3 .... 24LC256
Q1 .... quartz 20 MHz
DS1 ... dip-switch à 4 microinterrupteurs
DS2 ... dip-switch à 6 microinterrupteurs
LD1 ... LED 3 mm verte
LD2 ... LED 3 mm jaune
IR1 ... TSOP1738
P1 .... micropoussoir

Divers :
1 ... support 2 x 4
1 ... support 2 x 14
1 ... boulon 3MA 8 mm
1 ... connecteur RJ45
1 ... prise d’alimentation
Sauf spécification contraire, les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
* Le programme en Basic du PIC16F876-EF526 est disponible en format .r tf , sur le site de la revue, dans le même dossier que le circuit imprimé.


Figure 4 : Capteurs à infrarouges.



Le capteur à infrarouges monté dans notre récepteur est le TSOP1738 de Vishay Telefunken. Cette figure donne le brochage du composant et son schéma synoptique. Comme son nom le suggère, sa fréquence de travail est de 38 kHz, ce qui est tout à fait indiqué pour notre circuit qui doit être en mesure d’interpréter des signaux modulés à 38 kHz justement. La puce est en boîtier rouge afin de la rendre insensible aux variations de lumière ambiante. Parmi ses caractéristiques principales nous retenons la faible consommation de courant (0,6 mA), la tension d’alimentation entre 4,5 et 5,5 V, la gamme de température de fonctionnement de –25 à +85 °C, la sortie compatible avec les composants TTL et CMOS, la tolérance élevée de la fréquence porteuse (30 à 40 kHz) la rendant bien adaptée aussi au décodage des autres protocoles standards infrarouges fonctionnant sur d’autres fréquences, par exemple les protocoles Sony et Philips.

Figure 5 : Protocole NEC.
Le dessin représente le train d’impulsions (modulé à 38 kHz) produit par les dispositifs infrarouges NEC. Comme on peut le voir, le train de données entier est précédé d’un “burst” de 9 ms suivi d’un silence de 4,5 ms. Ce “header” (en-tête) est nécessaire à la régulation de l’AGC du récepteur qui s’adapte mécaniquement à la résistance du signal.
Après l’en-tête sont envoyés 32 bits de données, composés de l’adresse (8 bits) et de l’adresse complémentée (8 bits) suivie de la commande (8 bits) et de la commande complémentée (8 bits). Ainsi, grâce au complément, il est possible de vérifier la présence d’éventuelles erreurs.

La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant passer à la construction de la partie récepteur à infrarouges (la platine d’extension à huit relais ET473 ayant déjà été construite). Le circuit tient sur un circuit imprimé : la figure 2b en donne le dessin à l’échelle 1.
Quand vous l’avez devant vous, montez-y les quelques rares composants (en ayant constamment sous les yeux les figures 2a et 3 et la liste des composants).
De plus, rappelons que pour cette première version on peut omettre de monter le dip-switch à quatre microinterrupteurs, le poussoir, le trimmer et la mémoire !
Quand le montage est terminé et que les vérifications sont faites, si l’on a déjà réalisé la platine d’extension à huit relais ET473, on n’a qu’à coupler les deux platines (avec un câble réseau droit muni de deux RJ45 mâles) et à procéder au premier essai.
Tout d’abord vérifiez le fonctionnement correct de la platine de base ET526 : alimentez-la en 12 Vcc et la LED ver te LD1 s’allume puis la LED jaune LD2 clignote.
Une commande de contrôle mettant au repos toutes les sorties est alors envoyée à travers l’interface RJ45.
À ce propos, rappelons que dans le programme résident aucune instruction de mémorisation de l’état de chaque sortie n’est présente : donc, chaque fois que le récepteur est alimenté, toutes les sorties se mettent au repos.
Après le “reset” de mise sous tension, la LED jaune s’éteint et l’unité est prête à recevoir les commandes de l’émetteur.
Procédons maintenant à la configuration de ce dernier.
Avec la télécommande universelle, sont fournis les codes des divers constructeurs.
Quant à nous, nous devons choisir ceux touchant les dispositifs NEC.
Très probablement vous disposerez de plusieurs codes, donc mémorisez dans la télécommande le premier code NEC et essayez de vérifier le fonctionnement en pressant une touche au choix parmi les huit.
Si le code inséré est correct, la sortie correspondante sera activée, sinon les codes de l’émetteur et du récepteur ne coïncident pas. Dans ce cas, essayez le code NEC suivant.
Quand vous avez trouvé la combinaison juste, configurez avec DS2 les huit sorties de la platine d’extension ET473.
En particulier, il est possible de choisir entre deux modes de fonctionnement : mono ou bistable.
Dans le premier cas, mettez sur “ON” le micro-interrupteur correspondant à la sortie et dans le second mettez-le sur “OFF”.
Cela fait, en pressant une touche de la télécommande à infrarouges, l’état du relais sera modifié.
En monostable, le relais sera activé pour deux secondes puis désactivé automatiquement et en bistable, il suffira de presser à nouveau la touche pour le mettre au repos.
Chaque changement d’état du relais est signalé par l’allumage ou l’extinction de la LED rouge correspondante sur la platine d’extension (LED rouge allumée=relais excité, LED rouge éteinte=relais relaxé).
La LED jaune sur l’unité réceptrice signale la réception d’une commande par infrarouges, même si les codes des deux dispositifs sont différents.
En ce qui concerne la distance que le rayon peut couvrir en toute sécurité, elle dépend de deux facteurs : la puissance de l’émetteur (bien sûr) et l’intensité de la lumière ambiante.
En effet, si la lumière est forte et si elle est dirigée vers le capteur à infrarouges du récepteur, il pourrait y avoir des problèmes de réception du signal utile, bien que ce capteur soit protégé, par la couleur rouge de son boîtier, contre de telles interférences.
La distance couverte sera dans ce cas (de saturation) plus réduite que dans la situation normale. Nos essais ont montré que l’on pouvait compter, avec la plupart des télécommandes universelles et une lumière ambiante normale, sur une portée de quatre à huit mètres.

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