Un système d’alarme UHF 2 zones sans fil et entièrement autonome 2ème partie

Après la centrale, présentée en première partie, nous poursuivons la description de notre système d’alarme sans fil à piles en présentant, cette fois, le module d’affichage de l’état de la centrale et la sirène entrant en fonction en cas d’alarme.


Dans cet article, nous allons nous attacher particulièrement au module d’affichage de l’état de l’alarme et au système d’avertissement sonore.

Le module d’affichage de l’état de l’alarme
Un module déporté d’affichage, situé près de la porte d’entrée de l’habitation ou du local où est installé le système d’alarme, permet de connaître à chaque instant son état (activé ou désactivé) et la ou les zones éventuellement en fonction. Ainsi, il est possible de vérifier si le signal envoyé avec la télécommande a bien été reçu ou s’il faut recommencer car la commande n’a pas abouti ou a provoqué une action différente de celle attendue.
Les indications données par l’afficheur à 2 LED, sont également utiles à ceux qui ont une mémoire quelque peu défaillante ! En effet, en cas d’oubli, un coup d’oeil à l’afficheur évitera de déclencher l’alarme inopinément.
Le module d’affichage de l’état de l’alarme est équipé d’un récepteur radio. Il est alimenté directement par le secteur 220 volts. Chose très pratique, vu que ses dimensions réduites permettent sa mise en place dans un boîtier électrique à encastrer.
L’afficheur, en tant que tel, comporte seulement 2 LED, une rouge et une verte. Les diverses combinaisons permettent de disposer de toutes les informations voulues.
L’afficheur peut être installé pratiquement n’importe où. La seule limitation est la distance qui le sépare de la centrale et qui ne doit pas excéder une cinquantaine de mètres en absence d’obstacles et une trentaine de mètres s’il y a des cloisons. Un essai sera le bienvenu.
Le module d’affichage, reçoit de la centrale les messages à visualiser. Ces messages présentent une structure complexe, qui rend la logique pratiquement insensible aux perturbations et aux codes d’éventuels appareils opérant dans les parages.
L’alimentation est directement fournie par le secteur, avec une petite batterie rechargeable de 3,6 volts qui permet de s’affranchir d’éventuelles pannes du secteur.
Le schéma électrique du module d’affichage donné en figure 1 met en évidence la présence d’un récepteur hybride (4M30RR04SF, déjà utilisé dans la centrale) et d’un microcontrôleur auquel est confié le soin de coordonner l’activité du dispositif.
Le circuit est complété par une section d’alimentation qui prélève du secteur le peu de courant nécessaire pour garantir le fonctionnement normal de la logique et pour maintenir en charge la petite batterie de 3,6 volts.
Cette batterie permet le fonctionnement normal du module même en l’absence du secteur.
Voyons chaque élément en particulier, en commençant par le module hybride que nous connaissons déjà, pour l’avoir employé dans la centrale.
Il s’agit du module 4M30RR04SF, un récepteur à super réaction et à basse consommation (400A sous 3 volts d’alimentation) accordé sur 433,92 MHz.
Il est équipé d’un démodulateur d’amplitude et d’un étage d’entrée à bande étroite (±300 kHz).
Celui-ci, reçoit la radiofréquence par l’intermédiaire de l’antenne (dans notre cas, un morceau de fil de cuivre rigide, d’une longueur de 17 cm), connectée à la broche 3.
S’il s’agit d’une porteuse modulée à l’aide de niveaux logiques, ils sont restitués sur la broche 14.
Le microcontrôleur U2, un PIC12CE674 préprogrammé, lit les impulsions, par l’intermédiaire de la ligne GP3 et effectue une première comparaison avec ce qui est sauvegardé dans l’EEPROM et qui a été acquis durant la phase d’apprentissage.
Il nous faut ouvrir une parenthèse, pour dire qu’après la première mise en service, l’afficheur n’est pas en mesure de recevoir les commandes de la centrale, à moins d’avoir appris au moins une transmission provenant de celle-ci.
Une fois le format acquis, chaque message d’état successif, produit les indications relatives des LED.
Pour comprendre à fond le principe, il faut préciser que la centrale émet divers messages radio mais tous sont caractérisés par le même format : 6 octets distincts pour le système, plus 1 contenant la commande proprement dite.
Ce dernier peut être, en fonction de la situation, l’activation ou la mise à zéro immédiate de l’avertisseur (sirène), l’indication d’alarme au repos, zone 1 active, les deux zones actives, etc. Il y a donc deux groupes de messages, l’un destiné à produire les signalisations en alarme et l’autre directement à l’afficheur.
Le format étant identique pour les deux groupes de messages, en apprentissage on peut intercepter indifféremment un groupe ou l’autre. Par la suite, en utilisation normale, l’afficheur ne répondra qu’aux commandes dans lesquelles le dernier octet exprimera les valeurs correspondant aux informations sur l’état de la centrale et non à celles relatives à la gestion de la sirène ou éventuellement du transmetteur téléphonique.
Pour déterminer le moment propice pour procéder à l’auto-apprentissage, le programme du microcontrôleur teste continuellement l’état de la ligne GP2, polarisée par une tension continue fabriquée à partir de la tension 220 volts du secteur.
Tant que le secteur est présent, le potentiel délivré par l’alimentation passe à travers la diode D3 et la résistance R6 et rejoint la broche 5 du microcontrôleur, polarisant cette dernière avec environ 3 volts.
En cas de coupure du secteur, cette même broche 5 passe rapidement au 0 logique et reste dans cet état jusqu’au retour de la tension du secteur, elle commute alors du 0 logique au 1 logique.
C’est réellement cette tension qui permet le déclenchement : en fait, le programme active une routine d’apprentissage exactement à la suite du passage 0/1 sur la ligne GP2.
La première action procède à l’extinction des deux LED, indiquant à l’utilisateur que l’afficheur est prêt à recevoir un signal du format nécessaire à la synchronisation.
Dès que la centrale émet un des messages d’état ou d’alarme, le microcontrôleur le déchiffre et en extrait le bloc distinctif de 6 bits, le sauvegardant ensuite dans la mémoire EEPROM.
A cet instant, LD1 et LD2 clignotent alternativement quelques instants, puis se disposent en fonction du contenu du message reçu.
Si le message concerne l’état de la centrale, alors elles repassent dans la condition précédant l’auto-apprentissage.
Notez que pour forcer l’envoi d’un signal de la centrale (il est clair qu’il n’est pas possible d’attendre que cela se produise seul…), il suffit d’actionner simplement la télécommande.
Cela non pas parce que le module d’affichage peut décoder la transmission de la télécommande (le standard est celui du Motorola MC145xx) mais parce que chaque changement dans l’état du système (comme la désactivation de la zone 1 active, l’activation d’une zone seule à la zone 1 plus la zone 2, etc.) produit un message direct destiné au module d’affichage.
L’auto-apprentissage est automatique afin de simplifier l’utilisation et pour éviter des interventions de la part de l’utilisateur, chose qui serait, par-dessus tout, peu commode, compte tenu que le module d’affichage est normalement monté dans le boîtier électrique fixé dans un mur !
En outre, le choix de l’instant suivant le retour de la tension du secteur nous a semblé le meilleur choix et pratiquement le seul possible.
Dans la pratique, cela ne constitue pas un problème et n’engendre la perte d’aucune donnée ni de message transmis par la centrale.
En fait, si le secteur est manquant, la batterie garantit un fonctionnement régulier en réception durant environ 30 heures et la visualisation de l’état de l’installation chaque fois qu’il change à la suite d’un ordre de l’utilisateur donné par l’intermédiaire de la télécommande.
Supposons que le microcontrôleur ait déjà en mémoire la structure des codes de communication et voyons ce qu’il advient lorsqu’arrive une porteuse radio.
Le microcontrôleur analyse les données démodulées et, si celles-ci sont à un format compatible avec celui précédemment appris et sauvegardé en mémoire, il poursuit et extrait le dernier octet contenant le numéro de la signalisation.
Si par contre, il s’agit d’autres informations (exemple une trame envoyée par la télécommande), la procédure est abandonnée et le programme se remet en situation d’attente de l’arrivée de nouvelles données sur la broche 4.
Supposons avoir déchiffré le format correct. Le microcontrôleur lit les 8 derniers bits et procède en conséquence.
Si ceux-ci expriment un des 3 messages d’état (centrale active en zone 1, l’ensemble des zones actives, système désactivé), le code respectif est élaboré et détermine la mise à jour de la signalisation lumineuse, suivant l’ordre énuméré dans le tableau de la figure 5.
Si, par contre, le dernier octet est une commande directe aux avertisseurs, le microcontrôleur abandonne la procédure et s’apprête à la réception d’un niveau signal radio.
Notez que lorsque l’afficheur reçoit un message d’état, à la suite du retour du secteur (après une coupure ne dépassant pas 30 heures), la signalisation adéquate apparaît après le clignotement des deux LED, qui, comme nous l’avons déjà vu, indiquent l’auto-apprentissage du format contenu dans le message même.
Rappelez-vous aussi que, si le secteur 220 volts venait à manquer durant une période supérieure à 30 heures et que la batterie soit déchargée, le micro-contrôleur perdra la mémoire de l’état de la centrale et les deux LED seront éteintes.
Dès que la centrale est de nouveau remise en service, l’affichage émet un clignotement (environ 1 seconde) de la LED rouge LD1 et de la LED verte LD2.
Cette situation, indique à l’utilisateur que le système a été remis à zéro en raison d’une coupure secteur de longue durée.
Il convient alors de procéder à un nouvel auto-apprentissage, comme si l’on se trouvait au moment de la première mise en service du circuit.
Le dispositif, tire son alimentation directement du secteur 220 volts, sans transformateur. La prudence est donc de mise.
Du côté technique, l’alimentation n’est autre qu’un redresseur demi-alternance avec un circuit limiteur de pics, filtrage et batterie tampon.
Dans le détail, nous voyons que la tension du secteur est redressée par la diode D1, sur la cathode de laquelle nous retrouvons les impulsions sinusoïdales à la fréquence de 50 Hz (celles du secteur…), dont l’amplitude est déterminée par la diode zener DZ1 de 3,6 volts.
Les résistances R1 et R2, maintiennent le courant consommé à une valeur non destructive pour DZ1. Elles contribuent à baisser le potentiel de la ligne de masse.
Le condensateur électrolytique C1, nivelle les 3,6 volts obtenus, de façon à filtrer les parasites et les résidus d’alternances, conditions essentielles afin que le microcontrôleur fonctionne avec précision.
La résistance R3, transmet le faible courant utilisé pour le maintien de la charge de la petite batterie de sauvegarde.
D4 permet à cette même batterie d’alimenter le récepteur et le microcontrôleur dans les périodes où le secteur est absent.
D3, R6, R8 et C3, appartiennent, en un certain sens, eux aussi à l’alimentation, car c’est le réseau employé pour faire détecter au microcontrôleur la présence ou l’absence des 220 volts.

La réalisation du module d’affichage
Pour construire le module d’affichage, il vous faudra réaliser ou vous procurer le circuit imprimé donné en figure 4.
Vous devrez également disposer de tous les composants donnés dans la liste, y compris le microcontrôleur préprogrammé.
Montez les composants sur le circuit imprimé en partant des plus bas (diodes, résistances, etc.) pour terminer par les plus hauts (condensateurs électrolytiques, etc.). Montez le microcontrôleur sur son support en dernier lieu.
Côté pistes, soudez le module Aurel U2 en veillant à ce qu’aucun contact indésirable ne puisse s’établir avec les pistes du circuit imprimé.
Pour vous aider dans cette réalisation, reportez-vous au schéma d’implantation des composants de la figure 2 et aux photos des figures 3 et 6. La figure 7 donne une idée du montage terminé, inséré dans un boîtier pour deux modules électriques (1 cache qui portera les 2 LED et une prise électrique normale destinée à “tromper l’ennemi” !).
Les soudures terminées, contrôlez avec attention que chaque composant soit à sa place et soit de la bonne valeur.
Les résistances R1 et R2 de 2 watts devront pouvoir dissiper une certaine chaleur. Elles seront donc montées à une distance de 10 à 15 mm du circuit imprimé. Toutefois, ne dépassez pas la hauteur de la batterie.
Comme nous vous l’avons déjà dit, vous pouvez monter le module d’affichage à l’intérieur d’un boîtier électrique double (Legrand ou autre). Un résultat possible est visible en figure 6, page 65 du numéro 19 de la revue.
A la mise en service, vérifiez que les deux LED clignotent brièvement, puis s’éteignent.
A partir de ce moment, l’afficheur est prêt pour se synchroniser avec le système.
Donc, vous pouvez forcer la transmission d’un message à partir de la centrale en changeant l’état de fonctionnement, à l’aide de la télécommande, par exemple.
La réception du format d’apprentissage sera confirmée par un clignotement rapide alterné des deux LED, puis le module sera immédiatement verrouillé sur l’alarme et en montrera l’état actuel.

Figure 1 : Schéma électrique du module d’affichage.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du module d’affichage.

Figure 3 : La petite taille du circuit imprimé du module d’affichage lui permet d’être inséré à l’intérieur d’un boîtier électrique mural. Sa face avant pourra être un simple cache-prise percé de deux trous de diamètre 3 ou 5 millimètres pour recevoir les deux LED.

Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du module d’affichage.

Figure 5 : L’état de l’alarme est représenté à chaque instant par l’état des deux diodes LED. Elles mettent également en évidence la condition de retour du secteur après une coupure de ce dernier et l’apprentissage du premier message transmis par l’unité centrale consécutif au retour du secteur. Les signalisations respectives sont représentées dans le tableau ci-dessus.

LED verte clignotanteVoie libre : on peut entrer dans les locaux car l’alarme est hors service.
LED verte et rouge clignotantesAlarme active en zone 1 : L’accès n’est autorisé que dans les locaux en zone 2.
LED rouge clignotanteStop : Système complètement en service (zones 1 et 2 sous alarme).
LED rouge et verte clignotant alternativementUn nouveau code a été appris à la suite de la première mise en service ou du retour du secteur après une coupure.


Liste des composants du module d’affichage
R1, R2 = 3,3 kΩ 2 W
R3 = 100 Ω
R4, R5 = 1 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 1 kΩ
R8 = 330 kΩ
C1 = 470 μF 16 V électrolytique
C2 = 470 μF 16 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
D1,D2,D3,D4 = Diode 1N4007
DZ1 = Diode zener 3,6V
U1 = μC PIC12C674 préprogr. MF349
U2 = Module Aurel RX4M30RR04SF
LD1 = LED rouge 5 mm
LD2 = LED verte 5 mm
BATT = batterie recharg. pour ci 3,6 V - 70 mA

Divers :
1 Support 2 x 4 broches
17 cm de fil de cuivre émaillé 10 à 12/10
1 Circuit imprimé S349


Figure 6 : Vue du module d’affichage du côté pistes du circuit imprimé. Pour réduire les dimensions du dispositif, le module de réception Aurel a été monté du côté cuivre. Le module hybride est un modèle à basse consommation (à peine 400 μA), en mesure de fonctionner avec une tension de 3 volts. Comme antenne, nous avons utilisé un morceau de fil qui pourra être enroulé contre le boîtier électrique.

Le système d’avertissement sonore
Lui aussi est sans fil et fonctionne donc avec des piles. Oui, vous avez bien lu, avec des piles !
Il est vrai que cela peut paraître étrange, mais le système déjà expérimenté pour l’unité de base, peut très bien s’appliquer dans ce cas aussi.
Et ce malgré que notre sirène soit équipée d’un transducteur magnétodynamique, dont le fonctionnement requiert un courant de plusieurs ampères.
La solution est très simple, il suffit d’utiliser de robustes piles torche (R20), pour pouvoir compter sur de notables pics d’amplitude.
Aucun problème en ce qui concerne la durée. En effet, on suppose que la sirène ne fonctionnera que durant des périodes relativement brèves et, ainsi, sa consommation dans le temps sera négligeable par rapport à la capacité des piles.
Dans le schéma électrique de la figure 8, nous pouvons voir le bloc des piles, un récepteur radio intégré (U1), le microcontrôleur (U2) et le driver de puissance avec son transducteur magnétodynamique.
Le fonctionnement de l’appareil est entièrement géré par le microcontrôleur, un PIC12CE674 Microchip programmé en conséquence.
Voyons donc les divers blocs, en partant du récepteur qui utilise le même module hybride que l’afficheur et la centrale, le module Aurel RX4M30RR04SF.
Malgré que ce ne soit pas un récepteur superhétérodyne, ce module hybride présente une bonne sélectivité, grâce à un filtre d’antenne qui réduit la bande passante à 600 kHz (±300 kHz).
Le coeur du système est sans conteste le microcontrôleur, programmé pour effectuer les diverses fonctions que nous allons décrire.
Commençons par la routine de contrôle du récepteur hybride, en disant qu’elle permet la réduction de la consommation moyenne de la totalité du circuit à seulement 200 μA.
Evidemment, sans compter le déclenchement de la sirène elle-même qui, à elle seule, demande un supplément d’environ 2,5 ampères (toutefois pris sur une autre pile).
Au repos, la consommation totale sur le bloc de 3 volts “BAT1” est de 200 μA/h. Par contre, sur les piles qui servent d’alimentation de puissance, il n’est pas consommé un seul microampère.
Cela est obtenu grâce au programme principal du microcontrôleur qui met le récepteur en fonction durant une période de 0,5 seconde après 1,5 seconde de pause, l’alimentant par un signal rectangulaire ayant une période de 2 secondes avec un niveau haut de 0,5 seconde et bas de 1,5 seconde.
Cette tension est disponible entre la broche 6 (GP1 de U2) et la masse et rejoint les broches 10 et 15 du RX4M30RR04SF.
Notez, qu’en vertu de la consommation modeste du module (400 μA), il n’y a aucun inconvénient à l’alimenter avec une sortie du microcontrôleur.
En effet, de telles lignes I/O de la série des PIC12CE6xx peuvent débiter jusqu’à 25 milliampères aussi bien en mode source, qu’en mode entrée.
Le revers de la médaille de cet artifice, consiste dans la nécessité d’utiliser une commande plus prolongée, qui dure au moins une paire de secondes, afin d’être certain que le signal provenant de la centrale sera détecté et décodé correctement.
Voyons à présent la seconde fonction du microcontrôleur, celle du décodage.
Il s’agit, en réalité, d’un ensemble de fonctions, car le microcontrôleur est un décodeur à auto-apprentissage qui doit, avant tout, charger un code mais aussi, en fonctionnement normal, pouvoir l’identifier dans la transmission radio qu’il reçoit.
La phase d’auto-apprentissage s’exécute automatiquement dans les premiers instants suivant la mise en service mais également chaque fois que l’on déconnecte et reconnecte les deux piles réservées à l’alimentation de la logique (+3 volts).
Cela veut dire, que lorsqu’on effectue le changement périodique des piles, il convient de procéder à une nouvelle acquisition. Toutefois, ne vous en préoccupez pas trop car, en considérant la consommation moyenne de 200 μA/h et en utilisant des piles torche R20, le premier changement ne devrait pas intervenir avant 5 ans !
L’apprentissage, sert pour acquérir le format caractéristique du système, en fait, la structure des messages échangés.
Après la mise en service, la LED LD1 génère un éclair d’une durée d’une seconde. Passé ce délai, le système est prêt à accepter le signal radio. Tant que ce signal n’est pas reçu, la sirène ne peut pas se déclencher.
A la réception d’un code contenant le format prévu, le programme sépare le corps central de la trame (6 octets) et le mémorise.
A partir de ce moment, ce sera l’échantillon permettant de comparer chacun des autres signaux qui arrive par l’antenne.
La réception et la sauvegarde en EEPROM de ce code sont accompagnées d’une signalisation visuelle, consistant en un clignotement rapide de la LED LD1 (20 éclairs, qui durent globalement 1 seconde).
Il faut préciser que par code, on entend la transmission d’une quelconque partie composant l’alarme, donc, même la simple activation d’une zone par l’intermédiaire de la télécommande de poche.
Cela veut dire que pour déclencher l’auto-apprentissage, il suffit d’envoyer une commande à la centrale en utilisant la télécommande.
Bien entendu, cela ne signifie pas que la sirène mémorise le code de cette dernière, car il est au format Motorola MC1450xx (comme celui des capteurs sans fil) et diffère complètement du format des messages envoyés par la centrale.
Simplement, cela veut dire que l’antenne de la sirène, intercepte le signal transmis par la centrale à la suite d’une variation dans l’état du fonctionnement. Variation qui peut être déterminée par la mise en alarme par un capteur ou la réception d’un ordre provenant de la télécommande.
Une fois l’acquisition signalée par le clignotement de la LED, la procédure est complète. A partir de ce moment, chaque code ultérieur ne donnera aucun effet, à moins d’être celui, spécifique, produit par la centrale pour indiquer l’alarme.
A ce propos, le signal d’activation de la sirène est unique et n’a en commun avec toutes les autres signalisations envoyées et reçues par les divers composants du système, uniquement le corps de base de 6 octets.
Il est donc clair qu’en apprentissage, nous avons voulu qu’il soit suffisant de recevoir un quelconque signal, seulement pour simplifier la procédure, étant donné qu’il suffit au microcontrôleur de la sirène de connaître le format standard adopté par le système, afin de pouvoir identifier les transmissions.
Ensuite, en utilisation normale, la commande devra contenir la valeur spécifique pour l’alarme.
Voyons donc la phase de réception normale. Lorsqu’une porteuse radio à 433,92 MHz se présente sur l’antenne, le module hybride U1 la démodule en AM et en extrait les impulsions digitales, les envoyant, par l’intermédiaire de la broche 14, à la ligne GP3 du microcontrôleur, lequel en acquiert les données et en vérifie immédiatement le format.
Si celui-ci est incompatible avec celui présent dans la mémoire ou bien s’il provient d’un transmetteur différent de celui prévu pour le système (utilisé par une autre alarme ou par un portail automatique), la procédure s’arrête. Le microcontrôleur retourne à la commande cyclique ON/OFF du récepteur et attend, dans les périodes de fonctionnement, un nouveau signal radio.
Si, par contre, les informations reçues satisfont les attentes du système, le PIC12CE674 en analyse le bloc contenant la valeur binaire correspondant à la signification de la commande. Ce bloc est différent selon que la trame ait été émise par un transmetteur ou bien par la centrale pour mettre à jour l’afficheur ou pour signaler une alarme.
La procédure ne se poursuit que si les données correspondent à ces deux dernières commandes. Dans le cas contraire, elle est abandonnée et retourne au seul contrôle cyclique du récepteur et à l’attente d’un nouveau signal radio.
Si le code contient le message d’alarme, la routine, qui s’occupe de la synthèse de l’audio correspondant au son de la sirène, est activée.
Il s’agit de deux ondes rectangulaires, modulées en fréquence et en opposition de phase entre elles, qui sortent des broches 5 et 6.
Elles sont en opposition de phase, car pour piloter le transducteur et obtenir de lui une note acoustique très intense, nous avons eu recours à un étage en pont, composé de 4 transistors NPN.
En faisant ainsi, et bien que le bloc de puissance ne soit alimenté qu’en 6 volts seulement, on parvient à dégager une puissance de sortie égale à celle que l’on pourrait obtenir en l’alimentant en 12 volts avec un seul transistor ou bien avec un final unique, 7 watts efficaces sur une charge de 4 ohms.
Si, par contre, dans la trame reçue via radio se trouve le message relatif à un changement d’état de la centrale (dans ce cas, nous pouvons dire que le circuit de commande de la sirène intercepte effectivement une série de données destinées à l’afficheur), le programme le déchiffre et entraîne la génération, par les deux lignes du microcontrôleur citées précédemment, d’une ou plusieurs notes continues, toujours en opposition de phase.
Pour résumer, le transducteur émet un beep bref à l’activation de la zone 1, deux beeps brefs à l’activation de l’ensemble des deux zones et un beep long, lorsque l’on met l’alarme en arrêt avec la télécommande.
Nous avons prévu deux alimentations séparées pour l’étage de puissance et pour le circuit récepteur/microcontrôleur, respectivement 6 volts (quatre piles R20 de 1,5 volt) et 3 volts (deux piles R20 de 1,5 volt).
De cette façon, les perturbations présentes sur la ligne d’alimentation de l’étage de puissance (dû à la consommation importante de la sirène) ne se propagent pas jusqu’au microcontrôleur, ce qui évite de perturber son fonctionnement.

Figure 7 : Le montage à l’intérieur d’un boîtier électrique double à encastrer.
Notez l’antenne sur le fond et les deux LED de signalisation orientées vers l’extérieur. Le cache du boîtier est percé en correspondance des deux LED. Tout est possible pour la discrétion : ajouter une prise électrique par exemple. La petite batterie tampon garantit le fonctionnement du circuit, même en cas de coupure secteur.


MESSAGEDIRECTIONDESCRIPTION
Télécommandemini TX >> centraleCode Motorola transmis par la télécommande pour changer l’état (repos, zone 1 ou les deux zones armées) du système.
Capteur en alarmecapteurs sans fils >> centraleCode Motorola envoyé par les capteurs lorsqu’ils sont déclenchés.
Etat de l’alarmecentrale >>> module afficheurCode propriétaire transmis par la centrale, pour faire visualiser à l’afficheur déporté la condition du système. Part à chaque changement d’état, ordonné à partie de la télécommande.
Activation des avertisseursCentrale >> sirèneCode propriétaire transmis par la centrale pour faire retentir la sirène et éventuellement le transmetteur téléphonique.
Reset avertisseursCentrale >> sirèneCode propriétaire transmis par la centrale pour désactiver la sirène et l’éventuel transmetteur téléphonique.
Il est transmis à la suite de l’arrêt du système avec la télécommande et suit l’envoi de la part de la centrale du message relatif d’état, direct à l’afficheur.

Figure 8 : Le protocole de communication

La centrale de notre alarme, en fonctionnement normal, reçoit et transmet des messages qui sont de deux catégories : les entrants et les sortants.
Les messages entrants sont au format Motorola MC1450xx car ils proviennent de la télécommande et des capteurs sans fils, tous codés selon ce standard.
Les messages sortants sont synthétisés sur la base d’un algorithme propriétaire capable de garantir une sécurité élevée.
A leur tour, les messages transmis par la centrale sont subdivisés en deux types, les messages d’état et les messages d’alarme.
Les messages d’état sont directs à l’afficheur déporté et communiquent l’état du système (au repos, avec la zone 1 active, les deux zones armées).
Les messages d’alarme vont, par contre, actionner ou mettre à zéro les avertisseurs sans fil (sirène, transmetteur téléphonique, GSM, etc.).
Le tableau ci-dessus, rappelle les signaux échangés dans le système.
Le format des messages sortant (état et commandes des activateurs) est composé d’une section identifiée par 6 caractères (6 octets) plus 8 bits (dernier octet) contenant la valeur binaire qui exprime la signification, en fait, le type de signalisation.
Il est prévu diverses combinaisons du dernier octet, correspondant à des messages spécifiques et chacun d’eux est illustré dans le tableau.

La réalisation de la sirène
Pour construire le module de commande de la sirène, il vous faudra réaliser ou vous procurer le circuit imprimé donné en figure 12. Vous devrez également disposer de tous les composants donnés dans la liste, y compris le microcontrôleur préprogrammé.
Montez les composants sur le circuit imprimé en partant des plus bas (diodes, résistances, etc.) pour terminer par les plus hauts (condensateurs électrolytiques, etc.). Montez le microcontrôleur sur son support en dernier lieu.
Pour vous aider dans cette réalisation, reportez-vous au schéma d’implantation des composants de la figure 10 et aux photos des figures 11 et 13. La figure 14 donne une idée du montage terminé.
Les soudures terminées, contrôlez avec attention que chaque composant soit à sa place et soit de la bonne valeur.
Les quatre transistors de puissance ne nécessitent pas de dissipateur de chaleur, car ils fonctionnent en commutation et ne dissipent qu’une puissance relativement réduite.
Une fois le circuit vérifié et certains de ne pas avoir commis d’erreurs, soudez un morceau de fil de cuivre rigide, long de 17 cm, sur la pastille ANT.
Ce sera l’antenne réceptrice et vous pourrez la plier comme bon vous semble, si vous installez la sirène dans une boîte qui ne permet pas de la laisser droite.
La sirène est prête et vous ne devez rien faire d’autre que la préparer pour l’utilisation et l’apprentissage.
Pour cela, connectez les six piles d’alimentation et vérifiez que la LED sera activée durant 1 seconde, puis s’éteigne.
A partir de ce moment, le dispositif est prêt à apprendre le code du système.
Il convient donc de transmettre avec la télécommande portable en vérifiant, qu’après quelques instants, LD1 clignote rapidement (théoriquement, 20 fois en 1 seconde), puis s’éteint.
Cela confirme que l’acquisition du code destiné à l’afficheur est bien passée par le module de commande de la sirène. A présent, si la centrale transmet un signal d’alarme, la sirène sera activée, émettant un son strident durant 30 secondes, puis s’arrêtera automatiquement (sauf, si auparavant, une commande de Reset est parvenue de la centrale).

Figure 9 : Schéma électrique du module de commande de la sirène.

Figure 10 : Schéma d’implantation des composants du module de commande de la sirène.

Figure 11 : Voici comment se présente la platine de commande de la sirène, une fois le montage terminé.

Figure 12: Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du module de commande de la sirène.

Liste des composants du module de commande de sirène
R1 à R5 = 1 kΩ
D1 à D6 = Diodes 6A60
U1 = Module Aurel RX4M30RR04SF
U2 = μC PIC12C674 préprogr. MF350
T1 à T4 = Transistors NPN TIP122
LD1 = LED rouge 3 mm

Divers :
1 Bornier 2 pôles
2 Borniers 3 pôles
1 Support 2 x 4 broches
3 Portes-piles pour 2 piles LR20
17 cm de fil de cuivre émaillé 10 à 12/10
1 Sirène magnétodynamique
1 Circuit imprimé S350


Figure 13 : Les connexions du module de commande de la sirène.

La durée des piles
Pour l’alimentation de la sirène télécommandée, nous avons préféré opter pour deux blocs distincts de piles, un de 3 volts, pour la section logique et l’autre de 6 volts, pour la section de puissance. Ce choix est déterminé par la forte consommation lors de l’activation du transducteur, qui, lorsque les piles sont un peu déchargées, provoque des perturbations impulsionnelles, le long de la ligne d’alimentation, pouvant affecter le fonctionnement du microcontrôleur.
Toutefois, bien que le courant requis intrinsèquement par la sirène soit de loin supérieur à celui requis par la logique, nous conseillons d’utiliser le même type de piles pour l’ensemble du circuit. Aussi étrange que cela puisse paraître, en calculant avec une utilisation normale du système, à la longue, ce sont les piles de la partie logique, qui se déchargent en premier ! Si cela vous paraît curieux, considérez que la partie logique consomme en moyenne 200 μA/h, alors que le driver de la sirène consomme 1,5 ampère, mais, occasionnellement.
En fait, la sirène d’une installation d’alarme, sonne 2 à 3 fois par mois. Donc, sachant qu’à chaque activation la sonnerie dure 30 secondes, 1,5 ampère reporté à une heure, équivaut à 12,5 mA/h. Pour deux activations, la consommation mensuelle est de l’ordre de 12,5 x 2 = 25 mA/h, ce qui, pour un an, représente une consommation de 300 mA/h. C’est donc beaucoup moins que ce que consomme la partie logique, laquelle prélève 1,7 A/h par an. CQFD !

Figure 14: La durée des piles.

À suivre…

1er Partie
3ème Partie

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