Une serrure électronique à clé "Button Key"

Aujourd’hui, si vous devez remplacer une serrure traditionnelle par une serrure électrique ou électronique, de très nombreuses solutions sont possibles. Basées sur des techniques diverses, mais d’égale efficacité, chacune est spécifique pour telle ou telle application. Il y a de quoi vous mettre dans l’embarras du choix. Nous vous proposons une serrure électronique de conception nouvelle, caractérisée par une très haute fiabilité de fonctionnement, pourvue, en outre, d’un système anti-sabotage capable d’activer une sirène ou un autre signal d’alarme dès lors qu’une personne non autorisée tente de manipuler le système.



Pour la mise en service à distance, il existe les radiocommandes ou les télécommandes radio ou à infrarouge, avec des codages plus ou moins complexes. Pour la commande directe sur place, nous pouvons choisir entre les claviers à combinaisons (digicode), les clés par badge magnétique, par cartes à puce ou par transpondeurs.
Toutes techniques dont nous avons eu l’occasion de parler ces derniers temps, proposant même, pour chacune d’elles, différents montages facilement réalisables.
Aujourd’hui, nous voulons vous proposer une nouvelle serrure électronique caractérisée principalement par une très haute fiabilité de fonctionnement, pourvue, en outre, d’un système anti-sabotage capable d’activer une sirène ou un autre signal d’alarme dès lors qu’une personne non autorisée tente de manipuler le système.
La serrure dont il est question est basée sur les “Button Key” de la société Dallas. C’est une clé qui a la forme d’une pile bouton type CR1632 (ressemblant une à pile pour montre) contenant un microchip (microcontrôleur) capable, s’il est alimenté avec deux contacts (comme ceux d’une pile ordinaire), de générer un code digital de 48 bits et de l’envoyer à notre montage en un temps de 5 millisecondes seulement.
Pour exploiter cette clé, nous avons développé l’application décrite dans ces pages.
Il s’agit d’une serrure à combinaisons, idéale pour commander des appareillages divers, aussi bien des systèmes d’alarme ou d’ouverture de portail que de simples serrures à gâche électrique.
La gestion de l’ensemble est confiée à un microcontrôleur ATMEL de type AT89C2051, à 8 bits, capable à lui seul, de commander toutes les opérations utiles, de la mémorisation des codes à la lecture, de la commande des relais avec les temporisations adéquates aux signalisations lumineuses.

Programmation de la temporisation du relais
Après avoir été activé, le relais de sortie (RL1) reste dans cet état durant un temps déterminé. Ce temps dépend de la position sur laquelle se trouvent placés les dip-switchs de DS1. La durée d’allumage de la LED verte est équivalente au temps de collage du relais. Le tableau suivant, illustre la correspondance entre les trois combinaisons et les intervalles de temps qu’il est possible d’obtenir.



Le microcontrôleur ATMEL


Pour nous changer un peu de nos chers PIC de Microchip, nous avons voulu essayer les produits de la société ATMEL, utilisant pour la serrure électronique un composant référencé 89C2051.
Ce microcontrôleur est basé sur une architecture 8 bits très riche.
En interne, il est composé par une mémoire Flash Eprom de 2 kiloctets garantie pour 1 000 cycles, une RAM de 128 x 8 bits, trois ports pour un total de 15 lignes entrées/sorties, deux timer/compteurs de 16 bits, un UART programmable avec une ligne TXD (broche 2) et RXD (broche 3) avec possibilité de les activer par programme pour réaliser directement des liaisons série, un comparateur analogique et 6 niveaux d’interruptions. Il dispose naturellement d’un oscillateur d’horloge interne à quartz de 11 à 12 MHz.
Le fait que la structure des microcontrôleurs ATMEL soit compatible avec les instructions du standard MCS51 inventé et utilisé par INTEL est très important. Notre application fait “tourner” le programme mieux décrit dans l’organigramme de déroulement visible dans ces pages.

Organigrammes du programme




Toutes les fonctions logiques de la carte de base sont confiées à un microcontrôleur 8 bits de la société ATMEL. Le programme chargé dans le microcontrôleur peut facilement être compris en observant les trois organigrammes représentés ci-dessus.
En fonctionnement normal, le microcontrôleur ne fait pas autre chose que de tester la présence d’une “Button Key” et lorsqu’il en détecte une, il s’occupe de faire commuter le relais dans le cas d’un fonctionnement bistable ou bien active le relais pour une durée déterminée en cas de sélection du mode de fonctionnement astable.
Tout cela est vrai à condition que la clé mise en contact avec notre système ait, au préalable, été mémorisée à l’aide de la routine PROGRAM.
Celle-ci permet la mémorisation de 100 “Button Key”. Si la clé mise en contact avec notre système n’est pas valide et que son code n’a pas été mémorisé précédemment, le microcontrôleur procède à l’activation de la routine ALARME.

Fonctionnement du circuit
En résumé, le fonctionnement du circuit se déroule comme suit : Lorsqu’une “Button Key” (nous verrons par la suite comment elles sont faites) à deux contacts métalliques est appuyée sur les deux électrodes (KEY) de la carte “serrure”, le microcontrôleur procède à son alimentation et à la lecture de la trame transmise. Il recherche ainsi le code correspondant et va voir dans la mémoire EEPROM externe (U3) s’il trouve une trame équivalente.
Dans l’affirmative, il active le relais de sortie pour une durée imposée par l’intermédiaire des trois dipswitchs (DS1 A, B, C) entre 0,5 et 4 secondes. Il active également un signal acoustique à l’aide de son buzzer BZ.
De plus, la LED verte est allumée à la place de la rouge. La LED verte s’éteint à son tour lors de la désactivation du relais, confirmant ainsi le bon déroulement de l’opération.
Si, par contre, la “Button Key” ne se trouve pas parmi celles autorisées et apprises par le système, la procédure d’alarme est activée, le relais de sortie n’est pas activé, par contre, celui qui commande l’alarme est activé durant 30 secondes. Il ferme le contact OUT2, permettant la commande des appareils de signalisations externes, sirènes, etc.
Le buzzer confirme tout de même l’acquisition de la clé en émettant un bip.
Il est possible de stopper le système en insérant une “Button Key” valide.
Le relais d’alarme RL2 est alors désactivé.
Pour faciliter les opérations et avoir un contrôle visuel optimal, côté extérieur, de l’activité du système, nous vous conseillons de monter des LED LD1 et LD2 sur le panneau avant du boîtier qui abrite l’appareil. Ces LED sont la répétition (mise en parallèle) des LED LD3 et LD4 montées sur la platine.
On peut également reporter les LED LD1 et LD2, ainsi que les contacts “KEY”, sur un petit boîtier externe ou sur une plaquette isolante qui sera fixée à quelques dizaines de centimètres de la carte “serrure”, de l’autre côté d’une porte par exemple.
Les signalisations à LED servent, en plus de l’utilisation normale de la serrure, d’indicateurs de procédure durant les phases d’apprentissage et d’effacement de la mémoire.
Une dernière LED (LD5), clignote en permanence durant l’exécution du programme, et se veut être une espèce de témoin de “marche”.
Ceci était une description un peu sommaire de l’unité. Nous reviendrons sur les détails, mais avant tout, il est intéressant d’aller à la découverte des “Button Key” et en particulier celle que nous utilisons dans ce projet, afin de pouvoir affronter le schéma électrique avec les notions utiles à sa compréhension.

Fonctions des cavaliers
Sur notre carte de base, trois connecteurs pourvus de cavaliers sont disponibles. Leurs fonctions sont les suivantes :
J1 = Apprentissage. Normalement ouvert.
J1 doit être fermé pour faire l’apprentissage des “Button Key”, ce qui permet d’activer le mode “PROGRAM”.
Ainsi, il faut mettre successivement en contact les clés à programmer et attendre la note de confirmation. A la fin de l’apprentissage, ouvrir J1.
J2 = Fonctionnement du relais. Ouvert = monostable. Fermé = bi-stable.
J2 permet le choix du mode de fonctionnement du relais : s’il est laissé ouvert, le relais est commandé en impulsion et à chaque activation, il est excité et retombe après le temps déterminé par DS1.
J2 fermé, on obtient la condition de fonctionnement bistable, pour laquelle le relais RL1 colle dès le premier contact d’une “Button Key” valide et décolle au contact suivant.
J3 = Effacement de la mémoire. Normalement ouvert.
Pour effacer la mémoire EEPROM (entièrement et en une seule fois), il faut laisser J1 fermé et mettre J3 brièvement en court-circuit.

Les “Button Key”
La première chose à dire est que de tels dispositifs, sont mis au point par la société Dallas Semiconductor, un fabricant américain, peut-être ignorée des débutants, mais bien connue des concepteurs car elle s’est spécialisée dans la fabrication de modules hybrides variés et d’autres moutons à cinq pattes parmi lesquels se trouvent les “Real Time Clock” (RTC), (horloges en temps réel) des ordinateurs.
Les “Button Key”, se présentent, nous l’avons déjà dit, comme des piles bouton d’un diamètre d’environ 16 mm et de 3 mm d’épaisseur (elles ressemblent aux piles Lithium CR1632) et contiennent un microcontrôleur complexe relié extérieurement à deux électrodes. L’électrode centrale est la positive, l’électrode externe la négative.
Celles-ci constituent ainsi les deux électrodes d’alimentation, à travers lesquelles se propagent également les données.
En pratique, une fois la clé alimentée, le circuit intégré interne envoie ses bits sous forme série, pilotant avec ceux-ci un transistor qui charge les deux fils d’alimentation, produisant une série de niveaux logiques qui pour autant n’en altèrent pas le fonctionnement.
Pour notre serrure électronique, nous utilisons le modèle DS1990A, parmi les plus simples (si on peut dire !).
A l’intérieur, nous trouvons une ROM programmée en phase de fabrication avec une technique LASER très précise, afin de garantir une sécurité maximale et l’univocité de la commande.
Le contenu de la mémoire n’est autre que le numéro de série de la production.
Chaque fois qu’elle est mise sous tension, la clé génère, sous forme série, le code qui permet de la distinguer. Les données émises en premier, sont constituées d’un byte indiquant le type (family code), après ce byte, 6 autres bytes sont envoyés, ils expriment le code réel (serial code). Le dernier byte transmis (CRC) représente la checksum de la trame envoyée.



Le protocole des “Button Key”


Les “Button Key” sont des composants innovateurs réalisés par la société américaine Dallas Semiconductor. Ils se présentent, vus de l’extérieur, comme des piles “bouton” d’un diamètre d’environ 16 mm et d’une épaisseur un peu supérieure à 3 mm.
Ces “clés” contiennent dans leur boîtier, un puisant microcontrôleur CMOS relié à l’extérieur par deux électrodes dans lesquelles le pôle positif est le plot central et le négatif la couronne extérieure. Ces deux électrodes constituent les bornes d’alimentation au travers desquelles se propagent également les données.
En pratique, une fois alimenté, le circuit interne génère, sous forme série, tous les bits qui le caractérisent, pilotant un transistor qui charge les deux fils d’alimentation, produisant une série de niveaux logiques qui n’en altèrent pas pour autant le fonctionnement.
Ceci grâce au réseau de diode et condensateur qui prend la tension au repos et durant les niveaux hauts, isolant le système lorsque les électrodes sont fermées par le Mosfet de sortie.
Toujours entre les plots du “bouton”, on trouve également une ligne logique qui transmet les impulsions à l’unité de contrôle, pour recevoir les commandes du bus à deux fils. Dans notre serrure électronique, nous utilisons le modèle de clé DS1990A, parmi les plus simples, car son boîtier renferme une ROM programmée de façon univoque, en usine, avec une technique LASER très précise, afin de garantir une sécurité maximale.
Le contenu de la mémoire est le numéro de série de fabrication. Pour le lire, il faut alimenter le dispositif et envoye,r sous forme de commutations le long de la ligne d’alimentation, la commande Read ROM (lecture de la ROM). La “Button Key” répond en émettant ce qu’elle contient sous forme série, en partant des bits les moins significatifs (du bas) puis s’arrête.
Les bits qui sortent les premiers, sont dans un byte indiquant le type (family code) du composant, après lequel arrivent 6 autres bytes exprimant le numéro de série (serial number), toujours dans le format caractérisé, à savoir les bits les moins significatifs au début et, ensuite, ceux de poids supérieur.
La série est complétée par un dernier byte (CRC) qui représente la checksum de la trame complète. En fait, c’est un byte déterminé sur la base des 7 précédents. La checksum permet à l’unité de lecture de vérifier si les adresses ont été acquises sans aucune erreur.
Les applications d’une telle clé sont nombreuses et concernent tous les champs d’application touchant à la sécurité, au contrôle d’accès et à l’automatisation en général.
Les “Button Key” peuvent êtres collées sur un porte-clés de façon à pouvoir les appuyer facilement contre les deux électrodes positionnées de façon opportune sur le panneau de lecture.



La carte “serrure”
Nous allons examiner ce qui se produit dans la carte lorsqu’elle est alimentée.
Après la mise sous tension et une RAZ, le microcontrôleur ATMEL (U2) initialise les I/O (entrées/sorties) en assignant les broches 2, 3, 6, 8, 9, 11 et 15 comme entrées et 7, 12, 14, 16, 17, 18 et 19 comme sorties. La broche 13 fonctionne, quant à elle, comme ligne bidirectionnelle pour la transmission des données à partir, et vers, l’EEPROM série U3.
Les lignes 2, 3 et 6, servent pour lire l’état des dip-switchs de DS1 qui sont A, B et C, chacun d’eux permettant d’imposer un temps déterminé, temps pour lequel le relais RL1 doit rester excité à la suite de la reconnaissance d’une “Button Key” valide.
La correspondance du temps par rapport à la position des dip-switchs est donnée dans le tableau 1.
La cellule RC (C7/R27) sert à effectuer une RAZ à la mise sous tension, en appliquant une impulsion positive à la broche de RST (1) du microcontrôleur.
Notez que toutes les lignes sont pourvues de résistances de tirage au positif de l’alimentation, car elles ne sont pas intégrées dans le microcontrôleur.
La LED DL5 (marche) est commandée par la broche 7 à travers un transistor NPN T6 et clignote constamment, aussi bien lorsque le programme se déroule normalement, que durant la phase d’effacement de la mémoire. Les cavaliers J1, J2 et J3 servent pour imposer les diverses modalités de fonctionnement.
J1 commande le passage en mode “apprentissage” s’il est fermé (en fonctionnement normal, il doit être en position ouverte).
J2 permet la commande en mode “monostable” (à impulsions) du relais RL1, s’il est ouvert et “bi-stable” (ON/OFF) s’il est fermé.
J3, permet l’effacement total de la mémoire EEPROM externe (U3) (un brefcontact lorsque J1 est fermé).
Les signalisations transmises par les LED, sont particulièrement importantes et intéressantes.
La LED jaune (LD5) pulse avec un rythme de 0,5/0,5 secondes en mode normal (serrure) par contre, lorsque l’effacement est activé par J3, elle clignote à la fréquence d’environ 4 hertz durant une vingtaine de secondes (ceci est le temps nécessaire pour “nettoyer” la mémoire) ; ensuite, le clignotement ralentit pour passer à un rythme d’un flash par seconde environ, indiquant qu’il n’y a plus aucun code valide et que pour pouvoir utiliser le système, il faut nécessairement ouvrir J3 et procéder à l’auto-apprentissage d’une ou plusieurs clés.
Si on ne le fait pas, le système repasse en mode normal, la LED jaune continue son clignotement lent.
Les LED LD3 et LD4, (qui correspondent aux LED LD1 et LD2 situées sur la face avant du boîtier du montage, sur un boîtier extérieur ou sur une plaquette isolante) donnent les informations d’utilisation et participent aux signalisations en mode apprentissage.
En apprentissage (J1 fermé) les deux LED clignotent alternativement et chacune toute les 0,5 seconde s’il y a déjà des codes en mémoire, sans codes, elle pulse à une fréquence de 1/1 seconde, indiquant ainsi, qu’il convient de procéder à la mémorisation du code d’au moins une clé.
A chaque fois qu’une clé est approchée des contacts de la plaquette, le buzzer sonne et la LED jaune s’allume pour la même durée que la note acoustique émise.

Figure 1 : Schéma électrique de la carte “serrure”.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants de la carte “serrure”.

Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.



Liste des composants
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 4,7 kΩ
R4 = 4,7 kΩ
R5 = 4,7 kΩ
R6 = 4,7 kΩ
R7 = 4,7 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 4,7 kΩ
R10 = 4,7 kΩ
R11 = 10 kΩ
R12 = 10 kΩ
R13 = 10 kΩ
R14 = 4,7 kΩ
R15 = 4,7 kΩ
R16 = 4,7 kΩ
R17 = 4,7 kΩ
R18 = 4,7 kΩ
R19 = 2,2 kΩ
R20 = 4,7 kΩ
R21 = 220 Ω
R22 = 220 Ω
R23 = 220 Ω
R24 = 1,5 kΩ
R25 = 220 Ω
R26 = 1 kΩ
R27 = 10 kΩ
R28 = 220 Ω
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 220 μF 16 V électrolytique
C3 = 1000 μF 25 V électrolytique
C4 = 100 nF multicouche
C5 = 22 pF céramique
C6 = 22 pF céramique
C7 = 10 μF 16 V tantale
C8 = 100 nF multicouche
C9 = 100 nF multicouche
D1 = Diode 1N4007
D2 = Diode 1N4007
D3 = Diode 1N4007
D4 = Diode BAT 85
D5 = Diode 1N4007
DZ1 = Diode zener 5,6 V
DZ2 = Diode zener 5,6 V
LD1 = LED rouge 5 mm
LD2 = LED verte 5 mm
LD3 = LED rouge 5 mm
LD4 = LED verte 5 mm
LD5 = LED jaune 5 mm
U1 = Régulateur 7805
U2 = μcontrôleur AT89C2051 program. (MF289)
U3 = Mémoire 24C65
U4 = Intégré 40106
T1 = Transistor NPN BC547B
T2 = Transistor NPN BC547B
T3 = Transistor NPN BC547B
T4 = Transistor NPN BC547B
T5 = Transistor PNP BC557B
T6 = Transistor PNP BC557B
T7 = Transistor NPN BC547B
T8 = Transistor NPN BC547B
Q1 = Quartz 11,0592 MHz
RL1 = Relais 12 V 1 RT min.
RL2 = Relais 12 V 1 RT min.
DS1 = Dip-switch 4 inter
BZ = Buzzer 12 V avec oscillateur
L1 = Self de choc VTK200

Divers :
1 Bornier 2 pôles
3 Borniers 3 pôles
1 Support circuit intégré 2 x 4 broches
1 Support circuit intégré 2 x 7 broches
1 Support circuit intégré 2 x 10 broches
3 Connecteurs en bande
2 broches
3 Cavaliers pour connecteurs en bande
1 Circuit imprimé réf. S289.
Sauf indication contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Fonctionnement du système
Voyons maintenant pas à pas, pour résumer, le fonctionnement du système après l’initialisation. Si les trois cavaliers sont ouverts, tout est au repos, LD5 clignote et LD3 est allumé en permanence.
Supposons partir du début et avoir U3 complètement vide (dans la pratique ce n’est pas toujours le cas, car le composant, à l’achat, peut contenir des données erratiques, c’est pour cette raison qu’il est conseillé d’effectuer un effacement avant le premier chargement de données).
La LED jaune clignote lentement (1/1 seconde) par contre, elle aurait un rythme plus soutenu, si nous lui avions déjà “appris” le code d’une clé.
Si nous voulons en mémoriser d’autres (rappelez-vous que le système peut en enregistrer et en valider 100 !) Il faut fermer J1, LD5 s’éteint et LD3-LD4 commencent à clignoter à un rythme de 0,5/0,5 seconde.
A partir de ce moment, toute “Button Key” qui sera appuyée sur les contacts sera lue et son numéro de série sera recopié en EEPROM.
La séquence correcte est la suivante : En mettant en contact la “Button Key” avec les électrodes de la carte “serrure”, on active le microcontrôleur U2.
Il détecte la charge produite par l’intermédiaire de la ligne appliquée au collecteur de T8, qui produit un niveau haut sur la broche 15.
A travers la broche 16, U2 émet, en mode série, la commande de génération des données, sous forme d’impulsions.
Ces impulsions, amplifiées par T8, rejoignent l’entrée de la “Button Key” dans laquelle le chip interne les reçoit sous forme de variation de la tension d’alimentation. La trame en provenance du circuit “serrure” terminée, la clé, placée sur les contacts marqués “KEY” sur le schéma de la figure 1, répond en faisant pulser la même ligne d’alimentation par l’envoi de 8 bytes. U2 les reçoit sur sa broche 15 et procède à leur déchiffrage.
Les informations acquises, le programme procède à l’extraction du premier mot indiquant le type de clé. Ainsi, il vérifie que c’est bien une DS1990S.
Dans le cas contraire, il annule l’apprentissage et retourne en attente jusqu’à ce qu’une nouvelle clé entre en contact avec les électrodes externes.
Si tout va bien (la clé est une DS1990S…), il lit les 6 bytes suivants, constituant le numéro de série, ainsi que le dernier (CRC) et effectue une vérification sur l’exactitude de la trame.
Ceci fait, si les données ont été reçues correctement, il les sauvegarde dans la mémoire EEPROM.
Notez que, devant charger jusqu’à 100 numéros de série différents, la mémoire doit être particulièrement copieuse, voici pourquoi pour U3, nous avons choisi une 27C65, de 64 kilobits (8 x 8 k).
Durant l’apprentissage d’une “Button Key”, le microcontrôleur commande un “1” logique sur la broche 19 durant environ 1 seconde, provoquant la saturation du transistor T1 et activant le buzzer, lequel émet une note acoustique d’égale durée afin de confirmer l’opération. LD5 produit un clignotement par l’effet de l’impulsion au niveau logique “1” que U2 envoie sur la broche 7.
Maintenant, ouvrons le cavalier J1 et nous voyons que le système retourne au mode normal, dans lequel il doit fonctionner comme lecteur de “Button Key” et “serrure” électronique.
Lorsqu’une “Button Key” entre en contact avec les électrodes de la carte “serrure”, il peut se passer deux choses, suivant que la clé est valide ou inconnue.
Dans le premier cas (clé déjà mémorisée), dès que le contact est établi sur les deux électrodes, la communication a lieu suivant la procédure décrite plus avant. Le programme procède à la recherche dans l’EEPROM d’un numéro de série correspondant et, s’il le trouve, cela veut dire que la clé est de celles qui sont habilitées à commander la serrure.
De ce fait, le programme active les routines de gestion des sorties et agit ainsi: Il donne une impulsion positive sur la broche 19 faisant sonner le buzzer BZ durant 1 seconde et, simultanément, il met au niveau haut la broche 17, provoquant la saturation de T2 qui active le relais RL1 dont les contacts se ferment entre C et NA puis se rouvrent à la fin du temps prévu (sur la base des conditions imposées par les dip-switchs A, B, C).
En outre, la broche 12, normalement au “0” logique, commute au niveau “1”, faisant passer en conduction le transistor T4 et allume, de ce fait, LD4 (verte) pour le même temps durant lequel le relais RL1 est activé. De la sorte, LD3 (rouge) est pratiquement mise en court-circuit et s’éteint, elle s’allumera de nouveau, lorsque le temps imposé par DS1 sera écoulé. La broche 12 se remet à “0”, bloque T4 et met T5 en conduction.
Si J2 est ouvert, le relais RL1 est activé et se désactive après le temps prévu par les dip-switchs. Si J2 est fermé, le relais est activé au premier contact d’une “Button Key” et désactivé au contact suivant de la même clé. C’est le mode de fonctionnement bi-stable.
Dans le cas ou la “Button Key” en contact avec les électrodes n’est pas une de celles mémorisées auparavant, la procédure se cantonne, comme cela a été décrit un peu plus avant, à l’acquisition du numéro de série et, au moment de la comparaison avec les numéros sauvegardés dans la mémoire EEPROM, ne trouvant pas la correspondance, le microcontrôleur active la routine d’alarme, car il détecte une tentative d’accès avec une clé inconnue.
En premier lieu, il force au niveau “1” durant une seconde la broche 19, faisant émettre une note acoustique au buzzer, uniquement pour avertir que la lecture a été effectuée.
En fait, c’est l’unique signalisation donnée à l’utilisateur, étant donné que les LED LD3, LD4 et LD5 demeurent au repos.
En outre, le microcontrôleur ATMEL met au niveau haut la broche 18 durant 20 secondes, activant pour la même durée T3 et, avec lui, le relais RL2, qui ferme les contacts de OUT2, ce qui permet de commander une centrale d’alarme ou bien d’alimenter une sirène, un gyrophare ou tout autre moyen qui permet d’attirer l’attention.
Dans une application de sécurité maximale, les contacts du relais pourraient commander une serrure électrique en mesure de bloquer une porte qui empêche la fuite de la personne qui tente de saboter la serrure électronique.
En somme, dans la pratique, les applications possibles sont innombrables. Ce qui est important à retenir, c’est qu’avec une clé non habilité, la sortie OUT normale (OUT1) reste au repos et que, par contre, la sortie OUT2 d’alarme est activé durant 20 secondes. De ce fait, pour pouvoir opérer de nouveau, il faut attendre cet intervalle de temps.
Clairement, celui ou celle qui possède la bonne clé et qui s’aperçoit qu’il a utilisé une autre clé peut immédiatement remédier à son erreur en insérant la bonne clé dans le lecteur, afin que le microcontrôleur termine la procédure d’alarme.




Le montage de la carte de base ne présente aucune difficulté.
Le support des contacts de la clé est fabriqué en utilisant une plaquette de matériau isolant sur lequel est fixé un petit rivet ou une vis utilisé pour le contact central de la clé et une vis pour constituer le contact latéral.
Ne vous préoccupez pas de la qualité des contacts, le temps requis pour la lecture des “Button Key” est tellement bref (moins de 5 ms) que quel que soit le système utilisé, le fonctionnement est correct.

Détection d’une “Button Key”
Cela vaut la peine de s’arrêter un instant pour décrire la méthode particulière d’identification d’une “Button Key”, en fait, comment est détecté le contact.
Le microcontrôleur produit, de manière cyclique, un niveau logique haut sur la broche 16, faisant commuter continuellement et lentement (avec une période de charge 1/1 seconde) le transistor T8, qui à son tour ferme et dégage la ligne vers les électrodes marquées “KEY”.
Au relâchement, s’il n’y a aucune clé, le collecteur repasse au niveau haut et T7 est saturé du fait de la présence des résistances R19 et R24.
Lorsqu’une clé entre en contact avec les deux électrodes de la carte, dès que la broche 16 du microcontrôleur repasse au zéro logique et que T8 se bloque, le courant qu’il absorbe sur la carte de base est suffisant pour bloquer T7 faisant apparaître un niveau haut sur la broche 15. U2 sait quand il active ou désactive T8, c’est pour cela que s’il détecte cette condition durant la période d’interdiction, cela signifie qu’il y a présence d’une “Button Key”.
Pour cela, il génère la commande de lecture de la ROM (33 en hexadécimal) le long de la ligne d’alimentation et vers les deux électrodes, puis il attend quelques instants la réponse de la clé et, enfin, il ferme le cycle en provoquant la saturation du transistor T8, bouclant ainsi la liaison.
La condition logique de la broche 15 est ignorée, du moins jusqu’à ce que le transistor T8 redevienne bloqué. En fait, tant que le microcontrôleur ne remet pas à zéro la broche 16.

La construction
Nous pouvons à présent voir comment se construisent la serrure et la plaquette destinée à accueillir la “Button Key”. Il faut, en premier lieu bien entendu, disposer du circuit imprimé ; utilisez votre méthode habituelle.
Le circuit gravé et percé en main, commencez à placer toutes les résistances, les diodes au silicium, en vous rappelant que la bague qui sert de repère d’orientation est aussi la cathode.
Passez au montage des supports de circuits intégrés, en orientant leur repère-détrompeur de positionnement dans le sens indiqué sur le plan d’implantation des composants.
Montez les condensateurs, en prenant soin de positionner convenablement les modèles électrolytiques dont la polarité des pattes est à respecter absolument.
Insérez et soudez les transistors en faisant attention de les placer dans le sens représenté sur le plan d’implantation.
Montez le régulateur de tension U1, en faisant attention de placer la partie métallique de son boîtier en direction de T1.
Les relais sont du type miniature avec une bobine 12 volts.
Le buzzer a également une polarité qu’il faut respecter, le quartz n’a pas de sens précis.
Après avoir terminé le montage de tous ces composants, procédez à une vérification minutieuse de votre travail, afin de déceler une éventuelle erreur.
Si tout va bien, insérez les circuits intégrés, chacun dans leur support respectif en prenant soin de placer le repère-détrompeur de positionnement dans le sens requis, et en évitant de plier les broches qui pourraient alors se casser.
Comme nous l’avons déjà dit plus haut, pour le report des LED et des contacts “KEY”, vous pouvez utiliser soit une face du boîtier du montage, soit un boîtier déporté, soit une plaquette isolante.
Pour matérialiser le contact central, utilisez une vis, fixée sur la face avant, et de laquelle partira un fil qui sera relié au contact de L1 sur la carte “serrure”.
Utilisez une autre vis, que vous placerez au-dessous de la première écartée de celle-ci de la valeur du rayon de la “Button Key”. Cette vis sera reliée à la carte de base par un fil la connectant à la masse.
Les deux fils dont nous venons de parler, seront donc, en réalité, reliés aux points marqués “KEY” sur la carte “serrure”.
Quant aux LED de signalisation, elles sont pratiquement reliées en parallèle sur les LED de la carte de base à l’aide de trois conducteurs.
En fait, n’importe quel système de contact de votre invention fera l’affaire, pour peu qu’il soit en mesure d’être touché par le centre et par le pourtour de la clé sans risque de faux contact.
L’aspect pratique étant terminé, il ne reste plus qu’à se procurer une alimentation capable de fournir 12 à 15 volts avec un courant d’au moins 200 milliampères et à la connecter aux points V +/– en respectant la polarité.

1 commentaires:

  1. c'est bien, mais moi j'ai besoin d'un montage qui combine: horloge/alarme, temporisateur et serrure digitale

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