Une pointeuse automatique par transpondeurs 3ème partie : L'interface PC

Voici le troisième article dédié au projet pour la réalisation d’une pointeuse automatique par transpondeurs et liaison radio. Ce mois-ci, nous décrivons le dernier maillon de la chaîne, l’interface reliée au PC qui permet de charger via radio, les informations mémorisées sur l’unité de lecture. Le système utilise les nouveaux modules AUREL pour la transmission de données à 19200 bauds. Dans l’article, nous commencerons également à étudier le programme de gestion du système.


Nous voici arrivés à la dernière partie de la description de “l’électronique” de notre système de pointeuse automatique par transpondeurs.
Après la présentation de la structure du système et la description des transpondeurs (ELM numéro 11 page 27 et suivantes), suivies de la présentation du circuit de contrôle de l’unité de lecture (ELM numéro 12 page 38 et suivantes), c’est maintenant le tour du projet relatif à l’interface devant être reliée au PC. Cette interface permet de prélever les données mémorisées dans l’unité de lecture et de les charger dans le PC pour en effectuer le traitement.
Nous conclurons la description du système dans le prochain numéro par une analyse approfondie du programme de gestion, toutefois, nous commencerons dès ce mois-ci à nous en préoccuper.

Pour se rafraîchir la mémoire !
Voici un bref rappel des principales caractéristiques de notre pointeuse automatique par transpondeurs.
Le système permet l’enregistrement chronologique du passage, soit en entrée soit en sortie de personnes auxquelles a été assigné un transpondeur.
Le système est constitué d’une unité de lecture, située dans le lieu de passage ou bien sur la por te d’entrée du bâtiment, sur laquelle sont montés deux lecteurs de transpondeurs et un afficheur qui fournit les indications concernant les données lues du transpondeur.
Cette unité est reliée, via radio, à un ordinateur par l’intermédiaire d’une interface (celle décrite dans cet article). Les données sont transférées à l’ordinateur seulement lorsque ce dernier en fait la demande par l’envoi d’un code particulier.
Notre système, est en mesure de mémoriser environ 8000 mouvements avant d’être en dépassement de capacité.
En tenant compte que pour chaque personne autorisée, il faut considérer environ 100 mouvements par mois, nous pouvons affirmer que cet appareil peut tranquillement être utilisé par une entreprise ou une association comptant une cinquantaine de personnes.
Notre unité de lecture, si on exclut son alimentation secteur, est entièrement autonome. Comme elle ne nécessite aucun câble pour la transmission des données, elle peut donc être placée dans un lieu quelconque, même éloigné du PC.
En cas de disparition du secteur, grâce à une batterie incorporée, l’unité de lecture conserve les données mémorisées et l’horloge interne continue à fonctionner normalement.
La grande liberté offerte par un appareil sans fil, permet d’adapter notre système à toutes les situations en réduisant, en outre et ce n’est pas négligeable, le coût et le temps d’installation.
La seule chose importante, est que la distance entre l’unité centrale et le PC ne dépasse pas 50 ou 60 mètres.
Toutefois, cela ne représente pas un réel problème, étant donné que notre système est adapté à des entreprises de petites et moyennes dimensions, dont les structures ne sont, par conséquent, pas très étendues.
L’emploi de transpondeur en lieu et place de car tes magnétiques, évite tous les problèmes liés à l’usure et à la possibilité de démagnétisation. En d’autres termes, ils permettent de disposer d’un système beaucoup plus fiable.

L’interface PC
A présent, il ne nous reste plus qu’à retourner à l’objet de cet article, l’inter face pour le PC.

Une idée, parmi d’autres, pour installer la pointeuse et l’interface PC.

La partie radio
Comme vous pouvez le voir, le schéma électrique donné en figure 1, est très simple !
Il est constitué de trois modules radio AUREL. Il s’agit de modules hybrides étudiés et réalisés spécialement pour la transmission de données via radio à la vitesse de 19 200 bauds.
La fréquence de fonctionnement est exactement de 433,65 MHz, obtenue grâce à un résonateur SAW.
La fréquence utilisée est légèrement différente de celle utilisée par les radiocommandes opérant sur cette gamme de fréquences (433,92 MHz), pour éviter des interférences toujours possibles.
Le protocole de transmission implémenté dans le système, est en mesure de vérifier si les données reçues sont correctes ou pas et dans ce cas, d’éliminer celles qui sont erronées.
Dans des conditions normales d’utilisation, le couple TX-RX est en mesure de couvrir une distance d’au moins 50 mètres.
En fonction des conditions de travail (obstacles, perturbations électromagnétiques, etc.) et du type d’antennes utilisées, la portée peut augmenter ou diminuer légèrement.
Sur la base de notre expérience (le système fonctionne à notre siège depuis environ 3 mois), nous pouvons affirmer que la portée n’est jamais inférieure à 30 mètres avec des obstacles normaux (cloisons, meubles, rayonnages, etc.) et dans un environnement moyennement perturbé par la présence de nombreux ordinateurs, instruments électroniques, photocopieuses, etc.
Le module U2 (RX-DFM-3V3) est un récepteur superhétérodyne à modulation de fréquence (2FSK) avec une sensibilité meilleure que –100 dBm.
La réception des données est effectuée à la vitesse maximale de 19 200 bauds avec un temps de commutation du dispositif inférieur à 1 milliseconde.
Le circuit nécessite une tension d’alimentation de 3,3 volts obtenue grâce à l’utilisation d’une diode zener (DZ1) et d’une résistance (R2).
Le signal HF est appliqué à la broche 1, la sortie, quant à elle, se trouve sur la broche 18.
Le niveau appliqué sur la broche 19 détermine si le récepteur est opérationnel ou non. Dans notre cas, le RX est toujours actif, car la broche 19 est toujours reliée au positif de l’alimentation.
En regardant le schéma électrique de la figure 1, on peut noter la présence d’un trimmer multitours (R7) qui permet de régler le niveau du squelch (silencieux).
En l’absence d’instruments de réglages adéquats, la mise au point peut être effectuée en vérifiant le niveau logique de la broche 11 et 18 mais aussi, comme nous le verrons par la suite, en suivant les indications du logiciel.
La sortie est directement connectée à l’entrée du port série du PC (broche 2 de la fiche DB9) grâce à la présence de la résistance R3 qui permet d’effectuer une simple conversion de niveau.
Le signal d’entrée provient du commutateur d’antenne U3, un hybride très simple qui a pour rôle de connecter l’unique antenne utilisée dans le circuit, tantôt à l’émetteur, tantôt au récepteur.
La commutation est contrôlée par TX.
Chaque fois que ce module hybride entre en fonction, l’antenne est automatiquement connectée à sa sortie HF et déconnectée de l’entrée du récepteur.
Ce dernier n’est pas éteint et, ainsi, même si l’antenne est déconnectée, étant donné la proximité, le signal émis rentre dans le récepteur.
Pour éviter que cela ne provoque des problèmes, il suffit que le programme de gestion ne tienne pas compte des données reçues lorsque le module hybride d’émission est actif.
Ce dernier module est référencé U1 dans le schéma électrique et coïncide avec le modèle TX-DFM-12V de la société AUREL.
Il s’agit d’un transmetteur numérique complet à modulation de fréquence (2FSK) étudié spécialement pour fonctionner avec le module RX-DFM et en mesure de transmettre directement des données du type RS232, sans nécessiter de codage ultérieur et sans limitation de symbole et de durée de transmission.
La puissance de sortie est d’environ 10 mW sur une charge de 50 ohms.
Ce module dispose d’une entrée d’activation qui se trouve sur la broche 2.
Avec un niveau haut, le circuit est actif, dans le cas contraire, il est complètement éteint avec une consommation nulle.
En fonctionnement, la consommation est d’environ 15 mA.
L’activation du module est contrôlée par DTR du port série.

Figure 1 : Schéma électrique de l’interface PC du système de pointeuse par transpondeurs.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants de l’interface PC.



Figure 3 : Dessin du circuit imprimé de l’interface PC.

Liste des composants
R1 = 680 Ω
R2 = 180 Ω
R3 = 10 kΩ
R4 = 1 kΩ
R5 = 1 kΩ
R6 = 10 kΩ
R7 = 10 kΩ trimmer multitour
DZ1 = Zener 3,3 V 0,5 W
U1 = Module Aurel TX DFM
U2 = Module Aurel RX DFM 3.3V
U3 = Module Aurel RT-SW
VAL = Alimentation stabilisée 12V

Divers :
1 Prise alimentation pour ci
1 Connecteur DB9 femelle à 90° pour ci
1 Coffret TEKO Coffer1
1 Antenne boudin 433 MHz AS433 ou équiv.
1 Câble série 9 broches mâle/femelle
1 Circuit imprimé réf. S325


Les deux unités qui composent notre système de pointeuse par transpondeurs utilisent une porteuse radio en 433 MHz destinée à remplacer une liaison par fils, toujours délicate à mettre en place.
La simplicité n’excluant pas la sécurité, un protocole complexe de communication contrôle l’exactitude de la transmission des données.


Dans l’unité de lecture et dans l’interface PC, nous utilisons les trois mêmes modules hybrides HF. Dans l’unité de lecture, ces modules sont pilotés par un microcontrôleur. Dans l’interface, c’est évidemment le PC qui assure leur gestion par l’intermédiaire de son port série.

La partie informatique
Avant l’envoi des données, le programme de contrôle, procède à l’allumage du module en envoyant un état haut sur la ligne DTR.
Ceci fait, comme nous l’avons vu précédemment, il provoque également la commutation de l’antenne. Immédiatement après avoir activé le module, nous pouvons envoyer les données qui sont disponibles sur la broche 3 du port série et qui sont appliquées sur la broche 4 du module hybride.
Le programme de gestion qui contrôle l’échange des données entre l’interface pour le PC et l’unité de lecture, procède au contrôle du trafic en s’assurant que les trames émises arrivent correctement.
Un détail supplémentaire mais non négligeable pour la sécurité des transfer ts : lorsque l’inter face PC envoie l’ordre à l’unité de lecture de décharger ses données, chacune est envoyée avec sa checksum. Chaque donnée reçue par l’interface PC est renvoyée à l’unité lecture, laquelle vérifie que les deux trames correspondent. Dans l’affirmative, la mémorisation est autorisée.
Si la donnée n’est pas arrivée correctement, une nouvelle transmission est effectuée et le programme procède à un nouveau contrôle des données.
Le protocole prévoit un maximum de 30 tentatives, après quoi, le transfert est interrompu et la non-fiabilité de la liaison radio est signalée.
En plus des modules radio, l’interface PC utilise peu d’autres composants, qui sont du type passif.
Le circuit nécessite une tension de 12 volts stabilisés. Dans notre cas, cette tension est obtenue par un petit adaptateur secteur. La consommation ne dépasse pas 20 mA, courant que n’importe quel adaptateur CA-CC peut fournir sans difficulté. Par contre, il est fondamental que la tension soit parfaitement stabilisée et filtrée.
Comme alternative, il est aussi possible d’utiliser des batteries (piles ou accus, par exemple 8 de 1,5 volt), mais dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un petit interrupteur à levier pour permettre la mise en service de l’appareil avant l’utilisation. Afin d’éviter une usure inutile des piles ou des accus, il faut éteindre l’appareil à la fin de chaque transmission.

Figure 4 : Le menu principal du programme de gestion du système de pointeuse par transpondeurs.
Si vous cliquez sur “Gestion”, vous arriverez au sous-menu de la figure 5 qui vous permettra de faire toutes les opérations concernant l’unité de lecture.
Si vous cliquez sur “Traitement”, vous arriverez au sousmenu de la figure 6 qui vous permettra de faire toutes les opérations concernant les enregistrements des passages.


Figure 5 : Sous-menu “Gestion des paramètres de l’unité de lecture”. Les boutons parlent d’eux-mêmes, ce qui est également le cas des figures suivantes !

Figure 6 : Sous-menu “traitement des données”.

Figure 7 : On enregistre un nouveau collaborateur et on valide son transpondeur.

Figure 8 : On définit les options de fonctionnement.

Montage et réglage
Il ne reste plus à présent qu’à s’occuper de l’aspect pratique de ce projet, la construction de l’interface PC.
Pour cela, comme vous pouvez le voir sur les figures 2 et 3, nous avons prévu l’emploi d’un petit circuit imprimé simple face qui peut facilement être installé dans un coffret plastique modèle Teko Coffer1.
Sur le circuit imprimé, prennent place tous les composants de l’interface, y compris le connecteur 9 broches pour circuit imprimé.
Si vous réalisez le circuit imprimé en suivant notre modèle, les modules d’émission et de réception pourront être insérés sans aucune crainte d’un mauvais positionnement.
Il faut, par contre, apporter une attention particulière au module de commutation d’antenne, pour lequel une possibilité d’inversion existe.
Toutefois, en procédant avec soin et méthode, la possibilité d’une erreur est minime (voir photo).
Le montage des autres composants ne présente aucune particularité.
Terminez cette phase du montage par la mise en place et la soudure de la prise d’alimentation et du connecteur DB9 pour circuit imprimé, dont les broches sont coudées à 90°.
Comme nous l’avons déjà signalé, nous avons installé le tout dans un coffret plastique Teko. Sur les côtés de ce dernier, en correspondance de la prise d’alimentation et du connecteur pour la liaison série, il faut pratiquer deux ouvertures pour permettre la liaison avec l’extérieur. Sur le couvercle, en position centrale, nous avons fixé l’antenne accordée sur 433 MHz.
Pour cette application, nous avons utilisé une antenne flexible type AG433 qui doit être convenablement reliée à la prise d’antenne de l’inter face par l’intermédiaire d’un câble coaxial de 3 mm.
L’interface est reliée au port série du PC par un câble mâle/femelle DB9.
Dans le cas où votre PC dispose d’une prise DB25, vous pouvez utiliser un adaptateur DB25/DB9.
Pour vérifier le fonctionnement du circuit, il est nécessaire de monter et de rendre opérationnelle l’unité de lecture.
En outre, il faut charger le programme de gestion sur le PC et effectuer quelques enregistrements sur l’unité centrale à l’aide de transpondeurs afin d’avoir quelques données à transférer dans la mémoire.
Sur les deux appareils, nous disposons de deux trimmers multitours (R14 sur l’unité de lecture et R7 sur l’interface) qui permettent de régler le fonctionnement du circuit du squelch du récepteur et donc d’adapter la sensibilité du dispositif.
Initialement les trimmers sont réglés pour avoir le maximum de tension sur la broche 8 du récepteur.
A ce moment, vérifiez que la transmission fonctionne correctement sur une distance réduite (1 à 2 mètres).
Eloignez peu à peu les deux appareils et réglez les deux trimmers de manière à réduire la tension sur la broche 8, jusqu’à l’obtention de la distance désirée avec une transmission fiable.
Si vous avez fait l’acquisition des éléments nécessaires à la réalisation de ce projet avant la parution du prochain numéro, vous aurez déjà installé le programme sur votre PC. Dans ce cas, durant le transfert des données, contrôlez que la barre d’avancement de Windows se déroule de façon linéaire, sans à-coup.

Le programme de gestion
Ce mois-ci, nous donnons un rapide coup d’oeil aux menus principaux en remettant au prochain article une description plus détaillée.
Le programme que nous avons mis au point (et qui est livré avec l’interface PC) permet, de transformer les données mémorisées dans l’unité de lecture en un tableau affichant les heures de présence de chacun des collaborateurs durant les différents jours du mois. Ce tableau pourra être imprimé selon les besoins de chaque utilisateur.
Dans les encadrés, nous avons représenté les écrans principaux du logiciel de gestion qui a été développé sous Visual Basic 5.
Le programme peut être divisé en deux parties :
- la gestion de l’unité de lecture
- le traitement des données déchargées.
Les options présentes sur l’ensemble des sections permettent de contrôler facilement toutes les fonctionnalités du système.
Par l’intermédiaire du PC, il est possible de contrôler et de mettre à jour l’heure et la date visible sur l’afficheur de l’unité de lecture, bloquer celle-ci, activer la procédure de mémorisation des nouvelles cartes et obtenir le transfert des données présentes en mémoire.
Ces données sont prises en charge par la seconde section du programme, laquelle permet, en premier lieu, d’effectuer un contrôle sur les mouvements transférés signalant ceux qui paraissent incongrus (par exemple un nombre d’enregistrements disparates dans la journée) en donnant la possibilité de corriger les erreurs et d’insérer d’éventuelles annotations.
Une fois les données erronées corrigées (ou après avoir intégré celles manquantes), les informations sont transférées dans les archives historiques où sont mémorisées les heures de présence et non plus les horaires d’entrée et de sortie.
Cette transformation est effectuée automatiquement sur la base de l’horaire de travail journalier et du type de modalité sélectionnée (horaires fixes ou horaires flexibles).
Pour l’ensemble des modalités, il est possible de placer les minutes qui donnent lieu à un retard et celles qui permettent de créditer les heures supplémentaires.
La fonction “stampe” permet d’effectuer l’impression des données présentes dans l’archive historique en les sélectionnant par date et/ou par nom.
Le tout se fait de manière simple et intuitive afin que le programme puisse être également utilisé par des personnes qui ont peu d’affinités avec un PC.
Rendez-vous au prochain numéro pour la description détaillée des fonctions de notre programme.



A suivre…

1ère partie
2ème partie
4ème partie

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