Un compte-tours numérique

Cet appareil permet de compter le nombre de tours par minute qu’effectue un moteur thermique sur une voiture, un camion, un quad ou un deuxroues qui ne serait pas déjà doté d’un compte-tours.



Cet article va vous permettre de construire un compte-tours universel, c’est-à-dire adaptable à tout type de moteur thermique essence, deux ou quatre temps, quel que soit le nombre de cylindres (voir figure 5) : en effet notre appareil capte les impulsions à haute tension venant de la bobine d’allumage (donc seuls les moteurs diesel sont exclus). Voir figure 6.

Le schéma électrique
Deux schémas électriques pour deux platines reliées par une nappe à douze fils (voir figures 1-1 et 1-2 et les photos). L’appareil devant visualiser le nombre de tours du moteur à chaque minute, le circuit est un fréquencemètre ou un compteur d’impulsions périodiques : il examine un certain inter valle de temps, compte combien d’impulsions s’y produisent et en déduit le nombre d’impulsions par minute. Pour donner une indication pratiquement en temps réel, le circuit effectue un cycle de comptage entrecoupé de périodes de ”reset” et affiche périodiquement le résultat sur deux afficheurs à LED. L’indication est donc sur deux chiffres et pour obtenir le nombre de tours réel, il suffit de multiplier par cent (voir l’indication RPM X100 sur la figure 4), comme sur les compte-tours à aiguille. Tel quel le circuit peut être appliqué à des moteurs tournant de 100 à 9 900 t/min, donc pratiquement sur tous les véhicules à essence à deux ou quatre temps (comme le montre la figure 5, le procédé de réglage tient compte du nombre de cylindres en deux et quatre temps).
L’entrée du circuit se fait au point IN, à connecter à la sortie pour comptetours de l’éventuelle centrale électronique d’allumage ou du volant magnétique du moteur ou bien au rupteur (vis platinées) de la bobine ou au transistor pilotant cette bobine. En effet, sur les véhicules modernes les impulsions envoyées aux bougies sont produites par une petite centrale dotée en sortie d’un transistor de puissance. Pour que tout fonctionne bien, notre circuit doit être alimenté par la batterie du véhicule (à défaut par le redresseur régulateur, par exemple sur certains deux temps) de telle façon que le négatif d’alimentation (châssis) lui soit relié. Chaque impulsion d’allumage est limitée en amplitude par la zener ZD puis reconstruite par T1, qui en inverse la phase. C12, avec la résistance de la zener, filtre les parasites et autres impulsions perturbatrices pouvant s’être immiscées entre l’allumage et le compte-tours. Le collecteur de T1 restitue un niveau bas chaque fois que l’entrée reçoit une impulsion positive : il pilote le monostable formé des deux NAND IC2a et IC2b (la fonction de ce monostable est de former une impulsion de durée constante indépendamment de ce qui arrive en entrée, c’est-à-dire insensible au nombre de tours du moteur et à une éventuelle double commutation).
Les impulsions de durée constantes déclenchent IC1, un double compteur BCD dont les sorties gouvernent chacune un pilote pour afficheur à sept segments à LED (lesquels prennent place sur la platine de visualisation, voir figure 1-2, reliée par nappe à la platine de base). Les deux compteurs contenus dans le CMOS 4518 sont reliés en cascade au sens ou le dernier bit du premier attaque l’entrée du second : ainsi, quand le premier a compté dix impulsions, le second enregistre la première dizaine (en d’autres termes, le second compteur compte une unité à chaque dizaine du premier).
Cela garantit que l’afficheur de gauche (contrôlé par IC5) visualise une unité après que celle de droite (pilotée à travers IC6 par A2, B2, C2, D2…) ait affiché 9 : donc, l’afficheur gauche donne les dizaines et le droit les unités.
Un oscillateur, doté d’un étage monostable, s’occupe d’afficher périodiquement le résultat du comptage en mettant à jour la bascule de sortie du double compteur et donc de réinitialiser ce dernier pour lui faire reprendre le compte depuis le début. C’est IC4, le très fameux temporisateur NE555, qui donne la cadence : il est monté en multivibrateur astable produisant le signal d’horloge et sa fréquence, dépendant de l’état du trimmer RV2, peut varier de 2 (trimmer à fond) à 6 Hz. Ceci pour adapter l’indication des afficheurs au type de moteur (deux ou quatre temps et nombre de cylindres), comme le montre la figure 5. Le signal d’horloge sort de la broche 3 du NE555 et atteint l’entrée de IC3, un double multivibrateur monostable dont les deux étages sont mis en série : le premier reçoit les impulsions du NE555 et restitue les autres impulsions, de durée constante, à partir de la broche 7, impulsions activant le LE (”Latch Enable”, ou bascule validée) des pilotes (CD4511) IC5 et IC6 et donc la visualisation du comptage.
Précisons à ce propos que chaque pilote convertit les données BCD reçues sur son bus d’entrée en niveaux logiques pour le contrôle des sorties correspondant aux segments des afficheurs à cathodes communes. Le CD4511 dispose de trois entrées de contrôle : LT (”Lamp Test”, broche 3, normalement reliée au 1 logique), LE (activant la lecture des données des entrées quand elle est au niveau logique haut) et BL (”Blanking”, ou effacement, cette dernière est normalement maintenue au 0 logique). Cette entrée est reliée à un circuit étudié pour le réglage de la luminosité : en effet, nous pilotons la broche avec une onde rectangulaire (produite par l’astable correspondant à la troisième NAND du 4093) dont on peut, avec un trimmer, faire varier le rapport cyclique (trimmer à fond le rapport cyclique est minimum, on a donc de longues périodes au 0 logique, si bien que l’afficheur est allumé la plupart du temps ; trimmer au minimum la largeur des impulsions positives augmente et les segments sont allumés pour une durée minimale).
La fréquence de l’onde rectangulaire est assez élevée pour que l’oeil ne puisse pas percevoir le ”clignotement”, mais seulement le changement de luminosité.
La broche LE joue un rôle déterminant car elle contrôle la bascule d’entrée : le CD4511 affiche la valeur décimale correspondant à la combinaison BCD présente sur le bus, seulement si LE a commuté, ce qui charge les données dans un ”latch” (bascule) qui les maintient quoi qu’il arrive. Une fois reçue l’impulsion sur LE, la puce continue à afficher les dernières données chargées et ignore tous les changements éventuels, au moins jusqu’à l’arrivée d’une nouvelle impulsion : elle lit alors à nouveau le bus et visualise le résultat. L’impulsion du premier monostable de IC3 sert justement à mettre à jour les afficheurs, de telle façon que les impulsions comptées, c’est-àdire les tours moteur accomplis pendant un certain intervalle, 2, 3, 4 ou davantage par seconde, soient lues périodiquement, en fonction de l’état de RV2.

Figure 1-1 : Schéma électrique de la platine de base du compte-tours.

Figure 1-2 : Schéma électrique de la platine afficheurs du compte-tours.

Figure 2a-1 : Schéma d’implantation des composants de la platine de base du compte-tours.

Figure 2a-2 : Schéma d’implantation des composants de la platine afficheurs du compte-tours.

Figure 2b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la platine de base du compte-tours.

Figure 2b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la platine afficheurs du compte-tours.

Figure 3-1 : Photo d’un des prototypes de la platine de base du compte-tours.

Figure 3-2 : Photo d’un des prototypes de la platine afficheurs du compte-tours.

Liste des composants de la platine de base
R1 .... 15 kΩ
R2 .... 15 kΩ
R3 .... 10 kΩ
R4 .... 100 kΩ
R5 .... 100 kΩ
R6 .... 10 kΩ
R7 .... 12 kΩ
R8 .... 10 kΩ
R9 .... 3,3 kΩ
R10 ... 10 kΩ
R11 ... 10 kΩ
RV1 ... 100 kΩ trimmer
RV2 ... 47 kΩ trimmer
C1 .... 100 nF multicouche
C2 .... 100 nF multicouche
C3 .... 100 nF multicouche
C4 .... 100 nF multicouche
C5 .... 100 nF 250 V polyester
C6 .... 1 nF céramique
C7 .... 1 nF céramique
C8 .... 100 nF multicouche
C9 .... 10 nF céramique
C10 ... 10 μF 35 V électrolytique axial
C11 ... 15 nF 250 V polyester
C12 ... 100 nF multicouche
D1 .... 1N4148
D2 .... 1N4148
ZD .... zener 20 V
VR1 ... 7808
T1 .... BC547
IC1 ... CD4518
IC2 ... CD4093
IC3 ... CD4098
IC4 ... NE555

Divers :
2 ...... supports 2 x 8
1 ...... support 2 x 7
1 ...... support 2 x 4
1 ...... nappe 12 fils 7 cm
1 ...... boulon 3MA 8 mm
3 ...... picots pour circuit imprimé
Sauf spécification contraire, les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Liste des composants de la platine afficheurs
R12 .... 390 Ω (7 exemplaires)
R13 .... 390 Ω (7 exemplaires)
IC5 .... CD4511
IC6 .... CD4511
DY1 .... afficheur à sept segments à LED rouge cathode commune
DY2 .... afficheur à sept segments à LED rouge cathode commune

Divers :
2 ...... supports 2 x 8
2 ...... boulons 3MA 8 mm
2 ...... boulons 3MA 15 mm
2 ...... entretoises 3 MA 10 mm femelle/femelle
2 ...... entretoises plastique 10 mm
1 ...... écran noir sérigraphié
Sauf spécification contraire, les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


La réalisation pratique
Une fois qu’on a réalisé les deux circuits imprimés simple face (les figures 2b-1 et 2 donnent les dessins à l’échelle 1, respectivement de la platine de base et de la platine afficheurs), on monte tous les composants dans un certain ordre en regardant fréquemment les figures 2a-1 et 3-1 (pour la platine de base) et 2a-2 et 3-2 (pour la platine afficheurs), ainsi que les listes des composants correspondantes.
Alors leur insertion et leur soudure ne posent pas de problèmes particuliers, mais prenez tout de même bien garde à la polarité (au sens de montage) des composants polarisés. N’oubliez pas les ”straps” filaires J1 à J4.
Quand les deux platines sont réalisées, reliez-les avec une nappe à 12 fils de 7 cm environ, repliez la platine de base sous la platine afficheurs et coiffez cette dernière avec le masque noir à fenêtre rouge transparente : il ne vous reste qu’à intercaler deux jeux de deux entretoises entre les deux platines et entre la platine afficheurs et le masque, puis à protéger le tout avec un boîtier plastique approprié pouvant parfaitement être de récupération ”cosmétique” (boîte de cotonstiges…).
Pour éviter l’effet destructeur des vibrations dues au moteur (surtout si c’est une moto ou un quad !), bourrez bien la boîte et l’entre-deux des platines avec de la mousse à coussins puis fixez le couvercle avec deux tours de ruban adhésif plastique de bonne qualité.

Figure 4 : L’écran noir sérigraphié avec fenêtre rouge transparente rend l’appareil plus professionnel et esthétique.

Les réglages
Il s’agit tout d’abord de ”choisir” le type de moteur (voir figure 5) et de paramétrer le compte-tours : prenez un transformateur secteur 230 V/10 à 15 V (peu importe la puissance, même très faible, c’est la fréquence qui nous intéresse) et reliez le secondaire entre la masse et le point IN. Alimentez l’appareil avec une tension continue de 10 à 15 V (batterie ou bloc secteur 100 mA). Branchez le transformateur sur le secteur 230 V et regardez le nombre visualisé sur les afficheurs : en agissant sur le trimmer RV2, vous devez obtenir l’affichage du nombre correspondant à votre type de moteur (voir tableau figure 5). Par exemple, si vous voulez équiper un cyclomoteur, vous devez obtenir 3000, c’est-à-dire 30 sur les afficheurs (X100 = 3000). Pour équiper votre vieille berline de collection six cylindres, 1000, soit 10 sur les afficheurs. La luminosité voulue se règle sans problème avec le curseur de RV1.

Figure 5 : Pour tous les moteurs.

Pour régler le compte-tours en utilisant une fréquence de référence comme celle du secteur 230 V (50 Hz exactement), on doit régler RV2 de façon à lire sur l’afficheur le nombre (changeant selon le type de moteur à équiper) indiqué dans le tableau cidessous : le réglage doit donc être fait spécialement pour le véhicule sur lequel on va monter le dispositif. Le tableau comprend pratiquement tous les types de moteurs possibles deux ou quatre temps.

Figure 6 : Où brancher l’appareil sur le moteur ?

L’entrée du compte-tours est à relier à un point du système d’allumage où il est possible de prélever les impulsions directes de la bobine à haute tension alimentant les câbles des bougies : vous devez donc identifier le câble correspondant de la centrale d’allumage électronique et y relier l’entrée du compte-tours (avec un morceau de fil isolé). Parfois une sortie compte-tours est prévue sur le boîtier ou le faisceau d’allumage.

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).

Un antivol pour moto et scooter

Cet antivol simple mais efficace pour moto ou scooter utilise comme capteur d’alarme un détecteur de mouvement à vapeur de mercure ou un détecteur de déplacement au mercure liquide.
En cas d’alarme, l’appareil déclenche une sirène et allume l’éclairage de la moto au moyen d’un relais de puissance. Une LED clignotante signale le fonctionnement actuel de l’antivol.



Caractéristiques techniques
• Alimentation : 12 Vdc
• Consommation : 5 mA
• Activation : immédiate
• Indication antivol activé : LED clignotante
• Capteur : à vapeur de mercure /au mercure
• Sortie intermittente à relais
• Fréquence intermittence relais : 1 Hz
• Portée contact relais : 1 A
• Sortie pour sirène 12 Vdc
• Portée sortie sirène : 1 A
• Durée de l’alarme : 20 secondes

Notre système d’alarme antivol pour moto peut monter deux types de capteurs : au mercure ou à vapeur de mercure. Le premier permet de détecter un déplacement de la moto : le capteur est constitué d’un cylindre contenant une goutte de mercure et de deux contacts situés à une des extrémités du cylindre. Si on incline, même lentement, le capteur, le mercure produit une commutation sans rebond et un déclenchement franc de l’alarme (sirène et clignotants). Le capteur à vapeur de mercure est utilisé, lui, pour détecter des vibrations ou des mouvements : ce capteur n’est pas sensible à la position, ses contacts sont ouverts au repos et une légère vibration les ferme et déclenche l’alarme. Votre choix se fera en fonction des caractéristiques de la moto (ou scooter) à protéger et du type de fonctionnement désiré (voir fi gures 4, 5 et 6).
Le circuit étant contrôlé par un capteur qui ferme simplement deux contacts (l’un des deux est à la masse), il est possible d’utiliser d’autres systèmes pour activer l’antivol : par exemple, nous pouvons relier les extrémités en question au bloc de démarrage de telle façon que la mise en marche de la moto déclenche l’alarme (sauf si elle a d’abord été désactivée !). On peut aussi utiliser l’interrupteur de béquille, dispositif de sécurité que l’on trouve sur les motos de dernière génération.
Notre antivol, comme tous les autres du reste, déclenche en cas d’alarme une sirène (elle se met à hurler sans retard en cas de déplacement et ce pendant vingt secondes) et les quatre clignotants ou même la totalité des feux (le relais affecté à cela est excité puis relaxé à chaque seconde et ce pendant vingt secondes). Voir fi gure 7.
Enfi n une LED clignotante, à placer au niveau du tableau de bord, bien en vue, signale que l’alarme est activée : elle aura certainement un effet dissuasif. L’alarme est activée dès que l’appareil est sous tension : pour cela, vous pouvez mettre en série dans l’alimentation un interrupteur ordinaire (à dissimuler) ou bien les contacts du relais de sortie d’un récepteur de télécommande radio que vous commanderez avec un émetteur de télécommande de poche (voir fi gure 8), cette solution étant de loin la plus commode.

Le schéma électrique
Le schéma électrique de la fi gure montre la grande simplicité du montage qui ne comporte aucun microcontrôleur, seulement quelques portes logiques et quelques transistors.
L’avantage en est le faible coût et la possibilité de modifi er le circuit même pour un lecteur peu expérimenté.
Ce schéma se divise en quatre blocs fonctionnels. Le premier est in FLIP-FLOP formé de U1a et U1b. Les FLIP-FLOP sont des circuits numériques séquentiels dont le rôle est de mémoriser un bit. Dans ce cas, la sortie dépend des entrées appliquées et de l’état précédent de cette sortie. Nous avons utilisé ici un FLIP-FLOP SR (Set-Reset) possédant deux entrées nommées Set (broche 1) et Reset (broche 5) et une sortie correspondant à la broche 3 di U1. Le schéma électrique montre que les entrées Set et Reset, en condition stable, sont maintenues au niveau logique haut par les résistances de “pull-up” R10 et R12, ce qui conserve à la sortie du FLIP-FLOP (broche 3) un niveau logique bas. En cas d’alarme, le capteur S1 met à la masse l’extrémité de C7 reliée à R11. Ceci permet de “régler” le FLIP-FLOP, lequel met sa sortie au niveau logique haut. La variation de niveau sur la broche 3 de U1 sature T4, ce qui alimente la sirène et active la seconde section du circuit, en particulier le monostable constitué par U1d, R9 et C5. Cette confi guration permet de compter les secondes de fonctionnement de l’alarme défi nies par la valeur de la résistance et du condensateur.
Les composants montés déterminent une activation de vingt secondes, après lesquelles la broche 11 passe à 0, ce qui provoque le “reset” du FLIP-FLOP et réinitialise ainsi l’appareil.
Nous l’avons vu, pendant les vingt secondes précédant le “reset”, la broche 3 (sortie du FLIP-FLOP) reste à un niveau logique haut, ce qui active, outre le monostable et la sirène, la troisième section du circuit, c’est-à-dire le multivibrateur astable formé de U1c, R2 et C4. Cet oscillateur pilote T1, activant et désactivant ainsi, pendant la durée de l’alarme, RL1. Le circuit devient opérationnel dès la mise sous tension, ce que signale la LED clignotante. La quatrième section est justement l’oscillateur constitué par T2 et T3 et dont le rôle est de piloter LD1. Toutes les durées peuvent être changées en modifi ant les valeurs des divers composants. En particulier, pour changer la durée d’activation de l’alarme, vous pouvez modifi er la valeur de R9 et pour rendre plus rapide ou plus lent le clignotement du relais la valeur de R2.
En ce qui concerne la sirène, nous vous conseillons d’utiliser un composant de type piézoélectrique étanche alimenté en 12 V et dont la consommation soit compatible avec le pouvoir de commutation de son pilote T4 (1 A).

Figure 1 : Schéma électrique de l’alarme antivol pour moto et scooter.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants de l’alarme antivol pour moto et scooter.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’alarme antivol pour moto et scooter.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’alarme antivol pour moto et scooter.

Liste des composants
R1 .... 10 k
R2 .... 560 k
R3 .... 1 k
R4 .... 1 k
R5 .... 150 k
R6 .... 1 k
R7 .... 4,7 k
R8 .... 470 k
R9 .... 1,8 M
R10 .. 10 k
R11 .. 2,2 k
R12 .. 10 k
C1 .... 10 μF 63 V électrolytique
C2 .... 100 μF 25 V électrolytique
C3 .... 10 μF 63 V électrolytique
C4 .... 2,2 μF 50 V électrolytique
C5 .... 10 μF 63 V électrolytique
C6 .... 10 μF 63 V électrolytique
C7 .... 100 nF multicouche
D1 .... 1N4007
D2 .... 1N4007
D3 .... 1N4148
D4 .... 1N4148
U1 .... 4093B
T1..... BC557
T2..... BC547
T3..... BC547
T4..... BD139
S1 .... capteur à vapeur de mercure
LD1 .. LED 5 mm verte
RL1... relais 12 V

Divers :
2 . borniers 2 pôles enfi chables
1 . bornier 3 pôles enfi chable
1 . support 2 x 7
1 . boîtier Teko Coffer1
Sauf spécifi cation contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


La réalisation pratique
Le circuit tient sur un petit circuit imprimé dont la fi gure 2b donne le dessin 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).
Notre prototype a été logé dans un petit boîtier plastique Teko Coffer 1 (voir photo de début d’article) : d’un côté sort le bornier enfi chable à relier à la batterie de la moto, de l’autre les borniers enfi chables allant à la sirène et aux ampoules des clignotants.
Déportez la LED vers le tableau de bord afi n qu’elle soit bien visible.
Vous pouvez faire un essai de fonctionnement du circuit en court-circuitant les pastilles qui recevront le capteur.
Puis vous pouvez monter ce dernier, après avoir fait votre choix entre les deux modèles (voir fi gures 4, 5 et 6). Fixez bien le boîtier au cadre de la moto (par exemple sous la selle), après avoir trouvé la position idéale en cas de choix du capteur au mercure et sans avoir à prendre cette précaution en cas de choix du capteur à vapeur de mercure.
Vous pouvez aussi utiliser d’autres types de capteurs, pourvu qu’ils mettent pendant quelques instants à la masse l’extrémité de C7 reliée à R11, c’est-à-dire qu’ils court-circuitent les pastilles recevant le capteur. On peut encore monter les deux types de capteurs en parallèle sur ces pastilles.
Pour activer/désactiver l’antivol, vous utiliserez un simple interrupteur en série dans l’alimentation (et vous le dissimilerez soigneusement, par exemple sous la selle dans le compartiment de casque fermant à clé s’il s’agit d’un scooter) ou bien un système de télécommande radio (voir fi gure 8).
Notez enfi n que, si cette alarme antivol a été conçue pour une moto ou un scooter, vous pouvez aussi l’utiliser dans une voiture ou tout autre véhicule. Dans ce cas, il faudra se servir d’une télécommande.
La consommation étant faible (moins de 5 mA) pourquoi ne pas envisager aussi de protéger votre vélo en utilisant une batterie rechargeable au pb-gel hermétique de 12 V 1,2 Ah, ce qui donnerait une autonomie d’un mois environ ?

Figure 4 : Les capteurs.

Nous avons utilisé le capteur de mouvement à vapeur de mercure CM4400-1 de ASSEMtech. Voici les caractéristiques du composant :
Switching Voltage : 120 Vac max.
Switching Current : 1 A max.
Switching Capacity : 100 VA max.
Operating Angle : -
Contact Resistance : 5 Ohms
Size (Over All Length) : 0,813 in (20,64 mm)
Diameter : 0,322 in (8,18 mm)
Electrode Diameter : 0,040 in (1,02 mm)
Electrode Spacing : 0,190 in (4,8 mm)
Movement/Vibration Switch Non Position Sensitive

Contrairement au capteur à vapeur de mercure qui agit en cas de vibration, le capteur de déplacement au mercure agit, lui, en fonction de la position de la moto et le contact se fait par déplacement d’une petite goutte de mercure roulant à l’intérieur d’un tube.


a )



b )

Figure 5 : Notre alarme utilisée avec un capteur au mercure…

Si le circuit utilise un capteur de déplacement au mercure, il convient d’accorder le maximum d’attention à son installation : il faut en effet positionner le circuit sur lequel est monté le capteur de telle façon que le contact se ferme exclusivement quand la moto est exactement en position verticale (a). Lorsque la moto est posée sur sa béquille, donc en position inclinée (b), le contact doit être ouvert.

Figure 6 : …où avec un capteur à vapeur de mercure.

L’utilisation d’un capteur de vibrations à vapeur de mercure simplifi e signifi cativement l’installation de l’antivol puisque, dans ce cas, les contacts sont fermés exclusivement quand la moto subit un brusque déplacement ou est assujettie à des vibrations.
Avec un tel capteur, nous pouvons donc placer le boîtier plastique de l’antivol où et comme nous voulons à bord de la moto : par exemple sous la selle. Toujours à propos de l’installation, rappelons que la LED clignotante signalant que l’antivol est activé, pourra être montée à l’extérieur et à distance du boîtier de façon à être vue par l’éventuel voleur (à fi n de dissuasion).

Figure 7 : Les liaisons.

La tension d’alimentation de 12 V est connectée au bornier en respectant bien la polarité, mais une diode de protection est insérée dans le circuit (si la polarité est inversée l’appareil ne fonctionnera pas). Aux sorties nous relierons une sirène piézoélectrique (SIREN) et les clignotants (INDICATOR LIGHTS).

Figure 8 : Activation par télécommande radio.

Voici le schéma de la connexion de l’antivol à un récepteur radio pour l’activation et la désactivation de l’alarme par télécommande. On utilise un récepteur monocanal 433 MHz codé Motorola MC145026 et une télécommande de poche TX1CSAW. Ou encore un système plus sophistiqué à “rolling code”.
La batterie de 12 V de la moto alimente le récepteur radio et, à travers les contacts de sortie de ce dernier, l’antivol.

Un contrôleur LAN / Internet à 16 entrées et 16 sorties numériques

Système idéal pour toutes les applications de contrôle à distance permettant de vérifier, à partir d’un navigateur quelconque, l’état d’un grand nombre d’entrées et sorties numériques afin de pouvoir gérer de nombreux appareils.



L’appareil présenté ici permet de gérer, avec extension possible, jusqu’à seize entrées et autant de sorties.
Les sorties à relais permettent de désactiver le dispositif à contrôler ou d’inhiber certaines fonctions. Ce montage utilise encore une fois le module Site Player couplé à un microcontrôleur ordinaire : le tout est gérable à distance sans logiciel particulier puisque la page HTML de contrôle réside directement dans le module SitePlayer et peut être visualisée à travers un quelconque navigateur (Internet Explorer, Netscape, etc.).
Pendant la mise au point du programme résident, nous avons prévu la possibilité de visualiser la page “web” sur un Palm avec connexion GSM / GPRS, autrement dit, nous avons compressé les dimensions de la page de façon à pouvoir la visualiser même sur l’écran d’un XDA (les essais ont été faits avec un Qteck 2020 muni de Microsoft Mobile 2003 pour Pocket PC et d’Internet Explorer). Il suffi t d’activer la connexion GPRS et de lancer ce programme pour avoir à l’écran la page et la signalisation des entrées et des sorties actives : si l’on touche l’écran avec le stylo, à partir de n’importe quel point du globe, on peut modifier les paramètres du système en activant l’un des seize relais disponibles. Le SitePlayer étant un serveur “web”, il permet une interactivité totale avec le microcontrôleur : il échange avec lui les choix effectués par l’usager et visualise les éventuels paramètres que ce dernier entre. La vitesse de transmission du module étant de 10 Mbits/s, la LAN à laquelle on va le relier doit bien sûr pouvoir la supporter.
Attention, pour voir correctement la page du SitePlayer, il est nécessaire de bien confi gurer le réseau local et de vous assurer que l’adresse du PC local sur lequel vous cherchez à visualiser la page a bien comme adresse 192.168.0.x. Si ce n’est pas le cas (et si vous avez confi guré un SUBNET MASK 255.255.255.0) la page ne sera pas visualisée (il vous faudra d’abord confi gurer correctement l’ordinateur).
Graphiquement la page visualisée par le navigateur se divise en deux sections principales. La première comprend seize poussoirs pour l’activation et la désactivation des relais, avec LED de signalisation permettant de savoir tout de suite si le relais est excité (rouge) ou relaxé (vert). La seconde concerne les seize entrées numériques pour lesquelles les LED indiquent si l’entrée est à la masse (rouge) ou si le bornier est ouvert (vert). Dans la partie inférieure de la page, on trouve en outre un lien renvoyant à la section de confi guration de l’IP (CONFIG IP ADDRESS) : dans cette page, il est possible d’insérer la nouvelle adresse à attribuer au module et de sauvegarder les paramètres en pressant la touche SUBMIT puis, dans le circuit, P1.
Si on regarde le schéma électrique, on est tout de suite étonné de voir qu’il manque les entrées à contrôler et les relais avec lesquels effectuer les contrôles.
On a, par contre, une ligne I2C-bus pour gérer les périphériques externes qui disposent des ressources nécessaires. Nous avons utilisé deux platines ET473 pour la gestion des relais et autant de platines ET488 pour le contrôle des entrées numériques. Le premier de ces appareils dispose de huit sorties à relais, chacune dotée de sa LED de signalisation d’état et de huit borniers enfi chables où se trouve le commun, le contact NO et le contact NC. La seconde est une platine à huit entrées numériques munie d’autant de borniers enfi chables à deux pôles. Une extrémité du bornier va à la masse du circuit et l’autre est lue continuellement par un PCF8574A. Si ce dernier est fermé (c’est-à-dire mis à la masse), la LED sur le panneau de contrôle du navigateur devient rouge, sinon elle reste verte.
Le SitePlayer interroge le microcontrôleur sur l’état de ces entrées seulement quand la page est chargée : il est donc conseillé de la mettre à jour manuellement en pressant la touche F5 du clavier de l’ordinateur pour vérifi er l’état des entrées à ce moment précis. L’appareil peut gérer deux platines de sortie et deux d’entrée pour seize I/O : des cavaliers permettent d’éviter les confl its entre périphériques, comme le montre la fi gure 4.
En particulier, pour pouvoir activer les relais de la platine ET473 en pressant les poussoirs 1 à 8 de la page “web”, tous les cavaliers doivent être fermés et, pour attribuer les relais d’une platine aux poussoirs 9 à 16, le premier cavalier (J1) doit rester ouvert. Mêmes remarques pour les platines d’entrée.
Enfi n, théoriquement, en modifi ant le programme résidant dans le microcontrôleur et le module SitePlayer, on pourrait gérer un nombre encore plus important de périphériques : seize I/O ce n’est cependant déjà pas mal !

Le schéma électrique
Toutes les fonctions logiques de notre appareil sont dues au Site Player et au microcontrôleur PIC16F84. Le premier s’occupe de l’interfaçage graphique avec l’usager et le réseau LAN, le second contrôle les périphériques d’I/O et gère le module SP1. Pour la liaison à la LAN le circuit dispose d’un connecteur RJ45 avec un blindage métallique et un fi ltre lequel, avec les condensateurs externes, limite les parasites éventuels et ne laisse passer que les signaux numériques. La liaison au microcontrôleur se fait à travers les lignes TX et RX correspondant aux broches 8 et 7. À travers cette liaison sérielle, les deux dispositifs s’échangent des informations sur l’état des entrées et sur le paramétrage à attribuer aux sorties. La vitesse de transmission est de 9 600 bits/s. Cette ligne est aussi mise à profi t pour les informations de programmation à distance de l’IP du SitePlayer. Le PIC utilise les ports RB4, RB5, RB6, RB7 pour la connexion I2C-bus avec les périphériques ET473 et ET488. En particulier, les lignes SDA1 et SCL1 sont utilisées pour contrôler les périphériques des relais et les lignes SDA2 et SCL2 gèrent ceux des entrées.
L’étage d’alimentation comprend un régulateur 7805 et des condensateurs de fi ltrage en entrée et en sortie.
La tension d’alimentation doit être de 12 V, que le connecteur RJ45 plastique (ne pas le confondre avec celui de la LAN) achemine vers les périphériques. La présence de cette tension est signalée par l’allumage de LD1. LD2 s’allume quand la connexion LAN est présente et LD3 est gérée directement par le microcontrôleur (elle clignote dans les cas suivants : à la première mise sous tension du circuit, quand l’adresse IP par défaut est réinitialisée et quand, en fonctionnement normal, P1 est pressé pour confi rmer le changement d’adresse).

Figure 1 : Schéma électrique du contrôleur LAN / Internet.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du contrôleur LAN / Internet.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du contrôleur LAN / Internet.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine du contrôleur LAN / Internet.

Liste des composants
R1 .... 10 kΩ
R2 .... 470 Ω
R3 .... 4,7 kΩ
R4 .... 4,7 kΩ
R5 .... 470 Ω
C1 .... condensateur 10 nF 1 kV
C2 .... condensateur 10 nF 1 kV
C3 .... condensateur 10 nF 1 kV
C4 .... condensateur 10 nF 1 kV
C5 .... 220 μF 35 V électrolytique
C6 .... 100 nF multicouche
C7 .... 220 μF 35 V électrolytique
C8 .... 100 nF multicouche
C9 .... 100 nF multicouche
C10 ... 10 pF céramique
C11 ... 10 pF céramique
D1 .... 1N4007
LD1 ... LED 3 mm verte
LD2 ... LED 3 mm rouge
LD3 ... LED 3 mm jaune
U1 .... module SitePlayer 8200-SP1
U2 .... PIC16F84A-EF539
U3 .... 7805
Q1 .... quartz 4 MHz
P1 .... micropoussoir

Divers :
1 ...... connecteur RJ45
1 ...... connecteur LF1S022
1 ...... support 2 x 9
2 ...... barrette mâle 9 pôles
1 ...... prise d’alimentation
1 ...... boîtier Teko Coffer2
Sauf spécifi cation contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Le programme résidant dans le PIC
Comme d’habitude, pour des raisons évidentes de place, nous publions le “listing” du programme résident (“fi rmware”) sur le site Internet de la revue : les plus habiles pourront le modifi er, par exemple pour pouvoir gérer un plus grand nombre d’I/O. Ce programme, écrit en Basic, est compilé avec le compilateur PIC BASIC PRO de MicroEngineering Labs. Vues sa simplicité et ses dimensions réduites, le logiciel a été chargé dans un simple PIC16F84A travaillant à une fréquence d’horloge de 4 MHz (contrôlée par quartz). Après la défi nition des variables, les constantes OUT1, OUT2, IN1 et IN2, contenant l’adresse des quatre périphériques de IN / OUT, ou mieux des PCF8574A présents dans les périphériques, sont déclarées.
On notera qu’avec l’instruction EEPROM 1,[192,168,0,250] est défi nie (au moment de la programmation du microcontrôleur) l’adresse IP par défaut du système. Le programme proprement dit commence par la routine START et la première opération effectuée est de réinitialiser le relais des périphériques I2C-bus. Ensuite, l’état de P1 (appelé dans le programme IPDEFAULT) est demandé : s’il est pressé, l’adresse par défaut est réinitialisée. Le microcontrôleur teste cycliquement la pression du poussoir de façon à lire à partir du SitePlayer la nouvelle IP, éventuellement insérée au moyen de la page CONFIG IP ADDRESS.
Ensuite, à travers la routine SENDREADREQUEST, il demande au SitePlayer si la page a subi des modifi cations de la part de l’usager et il actionne les relais comme demandé. De plus, il interroge séquentiellement les deux périphériques d’entrées et écrit l’état des entrées dans le mémoire du module SP1 de telle façon qu’il puisse mettre à jour correctement sa page quand cela lui est demandé.

La réalisation pratique
Le circuit tient sur un circuit imprimé dont la fi gure 2b donne le dessin àl’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).
Le module SitePlayer est un petit circuit imprimé s’insérant dans une double rangée de barrettes femelles soudées sur la platine principale. Le PIC et le module (dûment programmés) seront installés dans leurs supports respectifs à la toute fi n. Notre prototype a été logé dans un petit boîtier plastique Teko Coffer2 (après avoir découpé les angles de la platine pour laisser passer les entretoises plastiques du boîtier) : par un petit côté sort le connecteur RJ45 à relier au périphérique, par le grand côté l’autre connecteur LF1S022 à relier au LAN et la prise jack d’alimentation (sous le grand côté opposé affl eurent les trois LED).
Le circuit ne pourra être utilisé que lorsque vous aurez réalisé les périphériques de sortie et d’entrée (ET473 et ET488, comme le montre la fi gure 4) : ils seront alors connectés en cascade et adressés comme on l’a dit plus haut.


ENTRÉES 1 à 8



ENTRÉES 9 à 16



SORTIES 1 à 8



SORTIES 9 à 16


Afi n de pouvoir être couplées au circuit, les périphériques doivent être dûment adressés. Ceux de sortie (ET473) comme cours d’entrée (ET488) sont dotés de trois cavaliers de confi guration. Le système est en mesure de gérer jusqu’à seize entrées et seize sorties, soit deux périphériques à relais et deux périphériques d’entrées. En particulier, pour pouvoir activer les relais de la platine ET473 en pressant les poussoirs 1 à 8 de la page “web”, tous les cavaliers doivent être fermés. Pour attribuer les relais de la seconde platine aux poussoirs 9 à 16 le premier cavalier (J1) doit être laissé ouvert. Même chose pour les platines à huit entrées : les entrées 1 à 8 ont toutes leurs cavaliers fermés et les entrées 9 à 16 sont reconductibles à la platine ayant J1 comme seul cavalier ouvert. Toutes ces interfaces disposent de connecteurs RJ45 passants, pour une liaison entre elles et pour la connexion au circuit de base. Le câble à utiliser doit être direct et il ne doit pas dépasser deux mètres de long. Il n’est pas nécessaire de monter les quatre périphériques garantissant seize IN et seize OUT : si votre application en réclame un nombre inférieur, il est possible de n’utiliser que les périphériques strictement nécessaires. La connexion à la LAN de l’appareil se fait en utilisant le connecteur fi ltré LF1S022 et un câble direct si le dispositif doit être relié à un “hub”, ou croisé si on souhaite contrôler le circuit directement par ordinateur.
Dans tous les cas, le réseau doit être en mesure de supporter une connexion à 10 Mo. Une prise d’alimentation à positif central est prévue : lui appliquer une tension de 12 Vdc pour une consommation d’au moins 500 mA.

Figure 4 : Le paramétrage et les liaisons des périphériques.

Pour que le circuit puisse être accessible à travers un navigateur, il est nécessaire de lui attribuer une adresse IP valide pour le distinguer au sein du réseau. Par exemple, si l’on veut que le circuit travaille à l’intérieur d’un réseau local LAN, il faut entrer une adresse IP du type 192.168.0.x qui ne soit pas déjà utilisée par un PC ou autre dispositif.
Le circuit dispose d’une IP par défaut (correspondant à 192.168.0.250) pouvant être entrée en suivant la procédure suivante : à la mise sous tension maintenir P1 pressé pour quelques secondes jusqu’à ce que LD3 clignote. Le système a alors son IP par défaut et il est possible d’y accéder par le navigateur en indiquant l’adresse 192.168.0.250. Dans le cas où cette IP serait déjà utilisée par un autre dispositif relié à la LAN cet accès serait problématique : il faudrait alors modifi er l’IP du circuit. Déconnectez temporairement l’autre dispositif muni de l’IP 192.168.0.250, connectez-vous par le navigateur au circuit et entrez dans la section de confi guration de l’IP (lien “Confi g IP Address”), insérez l’adresse choisie (elle doit être propre au circuit) et pressez “Submit”.
Pour rendre opérationnelles les modifications effectuées, pressez P1 : la nouvelle adresse IP est donnée. Reconnectez le dispositif débranché et essayez d’accéder au circuit en spécifi ant la nouvelle IP. Précisons enfi n que pour accéder de l’intérieur de la LAN au contrôleur “input / output”, il faut spécifi er l’IP interne de celui-ci (192.168.0.x) et inversement pour y accéder de l’extérieur pas besoin de spécifi er son IP mais celle de l’interface externe du routeur faisant le pont entre la LAN et l’Internet. Ce sera ensuite au routeur d’adresser les demandes à notre appareil.

Figure 5 : Entrer l’adresse IP du circuit.

Les essais
L’appareil est doté d’une IP par défaut (192.168.0.250) compatible avec la plupart des LAN.
Si toutefois votre PC utilisait une adresse différente, il faudrait la modifi er, comme le montre la fi gure 5.
Bien sûr, le microcontrôleur sauvegarde la nouvelle adresse et, en cas de coupure de courant, la confi guration par défaut ne revient pas. Pour que la page soit visible, non seulement à l’intérieur de la LAN mais aussi sur l’Internet, il faut agir sur le paramétrage du routeur de la LAN : en fait vous devez effectuer un réadressage du port 80 (“web”) de telle façon que l’IP interne de l’appareil soit visible quand on demande l’IP publique du routeur.
Ainsi la page pourra être réclamée à partir du réseau et de n’importe quel ordinateur relié à l’Internet simplement en tapant l’adresse IP du routeur.
Pour accéder à la page de contrôle, il est possible d’utiliser aussi un XDA avec connexion GPRS et IE pour Pocket PC, comme le montre la figure 6.
Pour vérifier l’exécution des diverses commandes vous devez, après avoir paramétré les cavaliers comme le montre la figure 4, relier les périphériques au système. À partir de la page visualisée par le navigateur vous pouvez presser le poussoir d’une sortie et vous verrez tout de suite s’allumer la LED du périphérique sélectionné.

Un clavier à écran tactile personnalisable

Cet élégant clavier à écran tactile rétro éclairé offre la possibilité de modifier les caractères des touches : il suffit pour cela d’utiliser une imprimante et un support transparent (un programme rend l’impression plus facile). L’appareil est géré entièrement par microcontrôleur et comporte huit sorties à collecteurs ouverts.



Caractéristiques techniques :
- Un nombre maxi de huit touches dont la fonction est établie par l’usager.
- Indicateur à LED de l’état de chaque touche/sortie.
- Chaque touche peut être paramétrée comme “toggle” (bistable) ou “momentary” (monostable).
- Écran tactile.
- Logiciel d’exemple de réalisation de la présentation (“lay-out”) du clavier.
- Rétro éclairage réglable.
- “Clic” particulièrement réaliste à la pression de la touche.
- Module récepteur IR optionnel.
- Possibilité de rétro éclairage en lumière bleue par huit LED optionnelles.
- Boîtier d’encastrement disponible.
- Quatre fonctions différentes sélectionnables par cavaliers :
   - huit touches indépendantes (paramétrables en bistables ou monostables),
   - huit touches dépendantes (possibilité de maintenir active une touche à la fois),
   - quatre touches indépendantes et quatre dépendantes,
   - possibilité de réserver la touche 8 pour mémoriser l’état du clavier ou pour le réinitialiser.
- Dimensions (boîtier d’encastrement inclus) : 165 x 90 x 35 mm.
- Force d’appui minimale sur les touches : 40 g.
- Durée de vie moyenne du clavier : un million d’opérations.
- Alimentation : 9 V alternatif ou 12 V continu - courant maximal : 250 mA.

Ce clavier à écran tactile pourra être utilisé avec nos EV8045 (Messages programmables sur affi cheur LCD), EV6714 (Interface à relais), EV8006 (Contrôle d’éclairage), EV8000 (Interface pour PC), EV8023 (Contrôle à distance par fi l), etc.
La fi gure 6 présente les différents modes de son fonctionnement, paramétrables par SK1 et SK2. Chaque touche peut fonctionner en bistable ou monostable : en bistable, avec une seule pression sur la touche la sortie correspondante reste active (la LED reste allumée) et avec une seconde pression elle se désactive (la LED s’éteint) ; en monostable, la sortie reste active (et la LED allumée) tant que nous maintenons le doigt sur la touche (l’appareil fonctionne en bistable si on monte les diodes D1 à D8 et en monostable si on ne les monte pas).
Les huit touches peuvent fonctionner de manière indépendante entre elles : chacune peut être activée ou désactivée sans tenir compte de l’état des autres. Un autre mode ( paramétrable par cavalier) prévoit un fonctionnement de type “bouton radio” : possibilité de maintenir active une seule touche à la fois (comme sur les touches mécaniques de sélection des fréquences des anciens postes de radio). Troisième mode : on peut cette fois utiliser quatre touches de manière indépendante et les quatre autres en “bouton radio”. Quatrième et dernière : les sept premières touches sont utilisées de manières indépendantes et la huitième comme entrée pour la mémorisation de l’état des sept premières.
En outre le clavier dispose de deux autres touches pour le “reset” général et pour l’atténuation du niveau du rétroéclairage (ce dernier étant fourni par huit LED vertes, en option “ professionnelle” elles peuvent être bleues). Enfi n, on peut utiliser ce clavier avec un module récepteur IR, ce qui permet de commander le clavier à partir d’un émetteur de télécommande IR.

Le schéma électrique
Comme le montre la fi gure 1, le circuit est alimenté par une tension continue de 9 à 12 V (en alternatif, on peut prendre un transformateur secteur 230 V avec secondaire double 2 x 9 V, l’entrée d’alimentation comportant deux diodes redresseuses et un condensateur de fi ltrage, ce qui permet de rendre la tension du secondaire parfaitement continue).
Le régulateur VR1 transforme cette tension continue de 9 à 12 V en une tension stabilisée à 5 V alimentant tous les étages du clavier à écran tactile.
Le microcontrôleur IC1 gère le fonctionnement de ce dernier : son programme résident teste continûment l’état du clavier proprement dit dans l’attente d’une pression sur les touches.
Chaque fois que cela arrive, la ligne de sortie correspondante RB0 à RB7 est mise au niveau logique haut, ce qui provoque l’allumage de la LED concernée pendant toute la durée de la pression de la touche (mode monostable) ; en mode bistable, la LED reste allumée après qu’on ait relâché la pression sur la touche (pour obtenir une nouvelle commutation, comme l’extinction de la LED, il faut à nouveau presser la touche).
Quant à la touche de “reset” SW1, elle est bien utile en mode bistable : en effet, le microcontrôleur mémorise l’état de chaque sortie et si nous voulons mettre toutes les sorties à l’état par défaut, il suffit de presser cette touche, ce qui provoque le changement d’état logique de la broche 28, donc le “reset” de tout le circuit et l’élimination du contenu des variables d’état.
Chaque fois qu’une des huit touches est pressée, le niveau logique de la broche de sortie correspondante du microcontrôleur change et, comme ses huit lignes de sortie sont reliées aux huit entrées de IC2, un pilote de puissance, la commutation de niveau logique est disponible sur le connecteur SK5 (sortie du clavier à écran tactile).
Les deux cavaliers SK1 et SK2 (reliés aux ports RA0 et RA1) permettent de paramétrer le mode de fonctionnement de l’appareil (voir fi gure 6). Ces cavaliers produisent sur les ports RA0 et RA1 différents niveaux logiques qui sont ensuite interprétés par le logiciel afi n de déterminer le mode de fonctionnement choisi par l’usager.
Quant au fonctionnement en monostable ou bistable, rappelons qu’il dépend de la présence ou non dans le circuit des diodes D1 à D8 : si la diode est insérée, le canal fonctionne en bistable (dans le cas contraire en monostable).
L’éventuel module récepteur IR correspond au port RC8 du microcontrôleur, lequel élabore le signal reçu en changeant l’état des diverses sorties, exactement comme si les touches du clavier à écran tactile étaient pressées. Notre appareil est compatible avec les télécommandes IR EV8049 et EV8051.
Enfi n, chaque fois qu’une touche est pressée (ou qu’une commande valide est reçue de la télécommande IR), le relais s’excite et met à la masse R20 de façon à ce qu’aucun courant ne passe et que LD17 s’éteigne : le “clic” d’activation du relais et l’extinction de la LED constituent une bonne rétroaction acoustico-visuelle de la pression correcte de la touche.

Figure 1 : Schéma électrique du clavier à écran tactile.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants de la platine inférieure du clavier à écran tactile.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la platine inférieure du clavier à écran tactile.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine inférieure du clavier à écran tactile.

Figure 4a : Schéma d’implantation des composants de la platine supérieure du clavier à écran tactile.

Figure 4b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la platine supérieure du clavier à écran tactile.

Figure 5 : Photo d’un des prototypes de la platine supérieure du clavier à écran tactile.

Liste des composants
R1 .... 680 Ω
R2 .... 680 Ω
R3 .... 680 Ω
R4 .... 680 Ω
R5 .... 680 Ω
R6 .... 680 Ω
R7 .... 680 Ω
R8 .... 680 Ω
R9 .... 10 kΩ
R10 ... 10 kΩ
R11 ... 10 kΩ
R12 ... 1,5 kΩ
R13 ... 10 kΩ
R14 ... 1,5 kΩ
R15 ... 100 kΩ
R16 ... 100 kΩ
R17 ... 100 kΩ
R18 ... 100 kΩ
R19 ... 120 Ω
R20 ... 1,5 kΩ
R21 ... 180 Ω
R22 ... 180 Ω
R23 ... 180 Ω
R24 ... 180 Ω
R25 ... 180 Ω
R26 ... 180 Ω
R27 ... 180 Ω
R28 ... 180 Ω
C1 .... 22 pF céramique
C2 .... 22 pF céramique
C3 .... 100 nF multicouche
C4 .... 100 nF multicouche
C5 .... 100 nF multicouche
C6 .... 10 μF 50 V électrolytique
C7 .... 100 μF 25 V électrolytique
LD1 ... LED 3 mm rouge
LD2 ... LED 3 mm rouge
LD3 ... LED 3 mm rouge
LD4 ... LED 3 mm rouge
LD5 ... LED 3 mm rouge
LD6 ... LED 3 mm rouge
LD7 ... LED 3 mm rouge
LD8 ... LED 3 mm rouge
LD9 ... LED 3 mm verte
LD10 .. LED 3 mm verte
LD11 .. LED 3 mm verte
LD12 .. LED 3 mm verte
LD13 .. LED 3 mm verte
LD14 .. LED 3 mm verte
LD15 .. LED 3 mm verte
LD16 .. LED 3 mm verte
LD17 .. LED 3 mm rouge ou verte
IC1 ... PIC16C55A-04-EV8046 programmé en usine
IC2 ... ULN2803
VR1 ... UA7805
X1 .... quartz 4MHz
ZD1 ... zener 5,6 V 500 mW
ZD2 ... zener 5,6 V 500 mW
ZD3 ... zener 5,6 V 500 mW
ZD4 ... zener 5,6 V 500 mW
ZD5 ... zener 5,6 V 500 mW
ZD6 ... zener 5,6 V 500 mW
D1 .... 1N4148
D2 .... 1N4148
D3 .... 1N4148
D4 .... 1N4148
D5 .... 1N4148
D6 .... 1N4148
D7 .... 1N4148
D8 .... 1N4148
D9 .... 1N4148
D10 ... 1N4007
D11 ... 1N4007
T1 .... BC547
T2..... BC547
RY1 ... relais 12 V 1 contact (VR15M121C)
SW1 ... Poussoir NO KRS1273
SW2 ... Poussoir NO KRS1273

Divers :
1 ...... support 2 x 9
1 ...... support 2 x 14 double pas
1 ...... barrette femelle dix pôles
1 ...... barrette mâle quatorze pôles
1 ...... connecteur pour clavier à six pôles femelle
1 ...... connecteur barrette horizontal dix pôles mâle
1 ...... connecteur barrette horizontal à trois pôles mâle
1 ...... clavier (imprimé) avec support
1 ...... capteur “touch-screen” (écran tactile)
1 ...... boîtier plastique
Sauf spécification contraire, les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


La réalisation pratique
Une fois qu’on a réalisé les deux circuits imprimés simple face (les fi gures 2b et 4b donnent les dessins à l’échelle 1, respectivement de la platine inférieure et de la platine supérieure), on monte tous les composants dans un certain ordre en regardant fréquemment les fi gures 2a et 3 (pour la platine inférieure, la principale) et 4a et 5 (pour la platine supérieure), ainsi que la liste commune des composants.
Leur insertion et leur soudure ne posent pas de problèmes particuliers, elles réclament seulement un peu de soin, mais prenez tout de même bien garde à la polarité (au sens de montage) des composants polarisés (diodes, LED, circuits intégrés condensateurs électrolytiques…).
Parmi les LED de la platine supérieure (voir fi gures 4a, 5 et 6), les rouges indiquent l’activation de la touche et de la sortie correspondante et les vertes (en périphérie, repliées à 90°) produisent le rétro éclairage du clavier (elles peuvent être remplacées par des bleues si vous voulez faire encore plus professionnel). Montez enfi n les huit diodes D1 à D8 sur la platine inférieure (voir fi gures 2a et 3) si vous voulez un fonctionnement en mode bistable (ceci indépendamment du mode de fonctionnement que les cavaliers SK1 et SK2 permettent de choisir par ailleurs).
Quand les deux platines sont réalisées, reliez-les et installez-les dans leur boîtier spécifi que comme le montrent les fi gures 6 et 7 (technique “sandwich” ou “mille feuilles”), mais au cours de cet empilement vous devez effectuer des tests.

SK1SK2MODES CLAVIER
OFFOFFMode 1 (8 touches indépendantes)
OFFONMode 2 (8 touches dépendantes “bouton radio”)
ONOFFMode 3 (4 touches indépendantes, 4 touches dépendantes “bouton radio”)
ONONMode 4 (huitième touche de mémorisation ou de “Clear”)

Figure 6 : Séquence de montage des divers éléments constituant le clavier à écran tactile (voir aussi figure suivante).

L’éclaté montre comment se superposent les divers éléments constituant l’appareil (pour le montage du capteur à écran tactile, regardez bien les phases suivantes) :


Première phase : enlevez délicatement les feuilles de protection des deux faces du capteur à écran tactile.


Deuxième phase : identifi ez, en regardant bien la position de la nappe, le côté sensible de l’écran tactile.


Troisième phase : positionnez le capteur à écran tactile à l’intérieur de la face avant du clavier comme le montre la fi gure (côté sensible vers l’extérieur).


Quatrième phase : positionnez le “lay-out”, préparé avec l’imprimante, sur l’écran tactile (les caractères imprimés sont tournés vers l’extérieur).


Cinquième phase : placez sur le “lay-out” le support plastique transparent dont le rôle est de maintenir les différents éléments bien plaqués ensemble.

Figure 7 : Séquence détaillée de montage du clavier.

Figure 8 : La réalisation du “lay-out” du clavier.

Pour réaliser le “lay-out” (présentation) du clavier avec les caractères désirés, il est nécessaire d’utiliser un ordinateur et une imprimante (si c’est une jet d’encre c’est bon et laser c’est encore mieux) : le support est une feuille transparente de mylar (destinée aux rétroprojecteurs, mais prenez un modèle pour imprimante et non pour photocopieur). Le dessin donne les mesures de l’étiquette que vous allez réaliser et la disposition des touches.

Les réglages et l’utilisation
Avant de relier le “sensor touch screen” (capteur d’écran tactile), les circuits intégrés n’étant pas encore insérés, mettez le circuit sous tension et vérifi ez la présence du 5 V stabilisé.
Coupez l’alimentation et insérez le PIC IC1 et l’ULN2803A IC2 (attention à leur orientation !) puis reliez la platine supérieure à la platine inférieure, le clavier proprement dit n’étant pas encore connecté.
Alimentez à nouveau le circuit : vous devez entendre le clic du relais et voir les LED vertes (ou bleues !) s’allumer.
Pressez les deux poussoirs : en pressant celui de “reset” vous entendez à nouveau le clic et vous voyez les LED s’éteindre puis se rallumer tout de suite.
Le poussoir de rétro éclairage produit une réduction de l’intensité lumineuse (une autre pression et vous recouvrez la luminosité maximale).
Pour vérifi er les autres fonctions, connectez le capteur d’écran tactile en terminant l’assemblage (voir fi gure 7).
Au préalable, vous aurez réalisé le masque transparent comportant les caractères et symboles que vous voulez en utilisant un ordinateur et une imprimante (voir fi gure 8).
L’assemblage terminé, mettez à nouveau sous tension le circuit et pressez une à la fois les huit touches en vérifi ant que la sortie correspondante s’active et que la LED s’allume. Faites cela en sélectionnant successivement tous les modes possibles à travers les cavaliers SK1 et SK2.
Attention, l’état des cavaliers n’étant lu qu’à la mise sous tension, pour bénéfi cier d’un changement de mode, il faut presser le poussoir de “reset”.
Les huit sorties supportent chacune un courant d’environ 500 mA.

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...