Un antivol sur consommation de courant pour automobile

Une alarme pour voiture doit être très efficace et très fiable, simple par son principe et fonctionnant à tous les coups mais jamais intempestivement. Ce cahier des charges est parfaitement rempli par l’antivol que nous vous proposons dans cet article. Il se déclenche lorsqu’un courant est prélevé sur la batterie (par exemple, ouverture d’une portière) et qu’une chute de tension, même minime, est détectée.
Au déclenchement, l’alarme utilise alors l’avertisseur sonore comme sirène.


La technologie à microcontrôleur, les plus récentes inventions ainsi que des composants d’avant-garde, nous ont habitués à voir dans chaque circuit une puce (“chip”) remplissant toutes les fonctions. Et puis, ne l’oublions pas, il y a quelques années, quand les microcontrôleurs venaient juste de naître, on n’utilisait guère que la logique discrète et on n’avait recours aux microcontrôleurs qu’en cas de réelle nécessité.
Les antivols pour voiture aussi ont bénéficié d’un tel développement technologique et il est désormais difficile de trouver un montage dont le coeur ne soit pas un microcontrôleur.
La raison en est simple : la fiabilité est meilleure et les fonctions offertes plus nombreuses. Est-il donc devenu absolument indispensable ?
Non et l’on peut mettre au point un antivol pour voiture efficace utilisant quelques composants traditionnels disponibles, à bon marché, dans le commerce.

Notre montage
Cet article propose le montage d’un antivol auto simple fonctionnant selon le principe le plus répandu à l’ère de l’électronique traditionnelle… au siècle dernier ! Il relève les variations de consommation de courant se produisant dans le circuit électrique du véhicule à protéger quand une charge est activée.
En fait, quand le moteur est arrêté (et que le potentiel fourni par la batterie s’est stabilisé) l’insertion de n’importe quel instrument électrique, fût-ce une paire d’ampoules navettes de 5 W, produit un bref (mais décisif) pic négatif, un abaissement momentané de la tension.
Pour peu que l’on dispose d’un circuit conçu pour cela, il suffit de capter et d’amplifier cette variation. Pour la capter on met en oeuvre un circuit très sensible activant un réseau logique de temporisation de 10 secondes avant le déclenchement de l’alarme. Cette phase est signalée par le clignotement d’une LED. La temporisation permet au propriétaire du véhicule de désactiver l’alarme.

Le schéma électrique
Pratiquement, comme on peut le constater en figure 1, le montage se réduit à un comparateur de tension, un FLIPFLOP de type D (avec l’entrée DATA reliée au positif d’alimentation), un compteur binaire avec oscillateur d’horloge incorporé, quelques portes logiques NAND et un relais.
Le capteur de consommation est réalisé avec l’amplificateur opérationnel U3, monté en comparateur non inverseur.
Supposez que vous travailliez à tension constante, vous voyez que, une fois évacuée la transitoire de mise sous tension, quand le condensateur C4 est chargé, les broches 2 et 3 de U3 sont pratiquement au même potentiel.
La différence minimale, à la limite du déclenchement, est réglée par le trimmer R3, permettant de mettre la broche 3 à un potentiel légèrement plus haut que la broche 2. En pratique, le trimmer doit être réglé de manière à placer le circuit dans une condition limite entre l’activation et le “stand by” (repos).
A la mise en route, la sortie du comparateur se trouve à l’état logique haut (1). Ceci devrait provoquer le basculement du “trigger” du FLIP-FLOP : ce dernier, toutefois, reste au repos car le condensateur C5 maintient à l’état logique haut (1) l’entrée de RESET. En fait, le condensateur électrolytique est initialement déchargé et, jusqu’à ce que la tension à ses bornes soit à un niveau suffisamment élevé, la porte NAND U4c (montée en inverseur logique) relève l’état logique bas (0) sur les entrées et fait passer la broche 4 du CD4013 à l’état logique haut (1).
Bien sûr, le réseau d’AUTORESET (R6/C5) a été dimensionné pour que l’impulsion de RESET dure ce qu’il faut pour éviter des déclenchements intempestifs.
Le compteur U1, un CD4013 à 14 étages, utilisé dans le circuit pour définir la séquence d’alarme, est maintenu réinitialisé par le niveau de la sortie négative de U2. Ses sorties sont toutes à l’état logique bas (0) et la porte NAND U4b a sa broche 3 à l’état logique haut (1), ce qui interdit la conduction du transistor PNP T1. Le relais reste donc au repos.
Voyons maintenant ce qui se passe si une charge apparaît dans le circuit électrique de la voiture (ou du campingcar, etc.) : par exemple, à l’ouverture d’une portière, deux ampoules navettes au moins s’allument, ce qui produit une chute de tension du circuit de la voiture très brève mais assez nette pour être détectée par notre montage.
Le principe de fonctionnement du capteur est le suivant : quand une rapide chute de tension se produit, le condensateur C4 reste chargé avec la différence de potentiel nominale (celle qui s’y trouvait avant la chute de tension).
La diode D5 se trouve ainsi avec la cathode positive par rapport à l’anode et elle passe en interdiction (n’est plus passante). Le condensateur électrolytique alimente les résistances R2 et R1 et fait passer le courant dans ces dernières : ceci provoque une chute de tension dans R2, de telle façon que la broche 2 de U3 devient positive par rapport à la broche 3. Il s’ensuit que le comparateur fait passer la sortie à l’état logique bas (0) et cela dure jusqu’à ce que l’impulsion négative, la chute de tension, cesse.
Quand la différence de potentiel du circuit de la voiture reprend sa valeur normale, D5 se remet à conduire (redevient passante) et apporte du courant à R1, R2 et au condensateur électrolytique C4. Le comparateur a de nouveau sa broche 3 positive par rapport à la broche 2 et sa sortie repasse de l’état logique bas (0) à l’état logique haut (1). Le FLIP-FLOP U2 reçoit une impulsion de niveau logique haut (1) et il déclenche : la sortie directe (broche 1) assume le même état logique que l’INPUT DATA (broche 5), soit l’état logique haut (1), de telle façon que la sortie complémentaire prenne l’état logique bas (0). A ce moment, le RESET du CD4060 est libre et le compteur peut travailler : son oscillateur incorporé produit le signal d’horloge qui est ensuite convenablement divisé pour permettre le comptage. Il en découle que les sorties Q9, Q12, Q13 et Q14 commutent sur la base de la valeur binaire comptée au fur et à mesure et produisent ce qui suit :
– Initialement la broche 13 (Q9) prend l’état logique haut (1) et met dans la même condition la broche 5 de la porte NAND U4a : cette dernière est configurée en multivibrateur astable et sa sortie pulse rapidement en faisant clignoter la LED LD1. La broche Q9 commute ensuite avec une période de 2 secondes.
– Après 10 secondes, la broche 1 (Q12) aussi prend l’état logique haut (1) et c’est alors que la porte NAND U4b peut commuter : la broche 1 reste à l’état logique haut (1) pour un temps prolongé par rapport à la broche 13, qui, en revanche, commute sur la base du résultat du comptage, de telle façon que la porte NAND fait passer une de ses entrées à l’état logique haut (1) alors que l’autre passe de l’état logique haut (1) à l’état logique bas (0) et vice versa.
Il s’ensuit que sa sortie produit une onde rectangulaire très lente, avec pause d’une seconde et impulsion de même durée. Ceci fait commuter le transistor PNP T1 et donc le relais. Pour augmenter la durée de la séquence ON/OFF du relais, nous avons réuni les sorties Q12 et Q13 du compteur par l’intermédiaire des diodes D3 et D4 : ces dernières forment, avec la résistance R13, une porte logique OR permettant de maintenir l’état logique haut (1) sur la broche 1 du U4b même avec seulement une des entrées précitées à l’état logique haut (1).
– Après 35 secondes écoulées, la broche 3 (Q14) du compteur U1 prend l’état logique haut (1) : ceci détermine l’état logique haut (1) sur la base du transistor T2, lequel entre en saturation, si bien que son collecteur porte à presque 0 le potentiel de la cathode de la diode D6. Cette dernière oblige le condensateur électrolytique C5 à se charger et fait prendre l’état logique bas (0) aux broches 8 et 9 de la porte NAND U4c dont la sortie prend l’état logique haut (1), ce qui réinitialise le FLIP-FLOP.
La sortie négative de celui-ci reprend l’état logique haut (1) et réinitialise le compteur, lequel remet toutes ses sorties au niveau 0.
A partir du moment où le comparateur commute sa propre sortie à l’état logique bas (0) et ensuite reprend l’état logique haut (1) et pour les 10 secondes qui suivent, l’état logique haut (1) présent sur la broche 13 du compteur fait clignoter la LED très rapidement pour signaler à l’usager (la LED ayant été placée dans l’habitacle de la voiture) qu’en entrant dans son véhicule il a activé l’alarme et que très bientôt l’avertisseur sonore va retentir.
Comme il dispose d’un interrupteur placé dans une cachette connue de lui seul, il va pouvoir désactiver l’alarme.
Souvenez-vous que le relais est activé et relaxé avec un délai d’une seconde et pour une durée maximum de 25 secondes après lesquelles l’antivol s’arrête, se réinitialise et attend une nouvelle chute de tension pour recommencer le cycle.

Figure 1 : Schéma électrique de l’antivol pour voiture.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants de l’antivol pour voiture.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de l’antivol pour voiture.

Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’antivol pour voiture.

Liste des composants
R1 = 15 kΩ
R2 = 820 Ω
R3 = 1 MΩ trimmer
R4 = 1 kΩ
R5 = 10 kΩ
R6 = 330 kΩ
R7 = 390 kΩ
R8 = 39 kΩ
R9 = 150 kΩ
R10 = 560 Ω
R11 = 4,7 kΩ
R12 = 10 kΩ
R13 = 100 kΩ
C1 = 47 μF 25 V électrolytique
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 47 nF polyester
C4 = 22 μF 25 V électrolytique
C5 = 47 μF 25 V électrolytique
C6 = 1 μF 63 V électrolytique
D1-D2 = Diode 1N4007
D3 à D6 = Diode 1N4148
U1 = Intégré CD4060
U2 = Intégré CD4013
U3 = Intégré LM741
U4 = Intégré 4093
LD1 = LED rouge 5 mm
T1 = PNP BC557
T2 = NPN BC547
RL1 = Relais 12 V 1 RT pour ci

Divers :
1 Support 2 x 4 broches
2 Support 2 x 7 broches
1 Support 2 x 8 broches
4 Cosses Faston horiz. pour ci


La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant nous intéresser aux modalités de réalisation pratique de l’antivol en partant, bien sûr, du circuit imprimé : ce dernier sera réalisé par la technique de la photogravure à partir d’une photocopie sur transparent du dessin de la figure 4.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé, il vous faudra y placer quelques composants en prenant bien soin de respecter la polarité des diodes et l’orientation du repère-détrompeur des supports des circuits intégrés : amplificateur opérationnel LM741, CD4013, CD4093 et compteur CD4060. Même chose pour les deux transistors, un NPN et un PNP (attention à ne pas les intervertir !) et la LED.
Pour les condensateurs électrolytiques et les autres composants polarisés, aidez-vous du dessin de la figure 2 et de la photo de la figure 3. Quant au relais, c’est un modèle à un seul contact à enroulement 12 V pouvant commuter 10 A (FEME MRP-001 ou OMI).
Quand les soudures sont terminées, l’antivol est prêt à être installé : vous n’avez rien d’autre à faire qu’à insérer les circuits intégrés dans leurs supports toujours avec le repère-détrompeur dans le bon sens, le même que pour leurs supports. Pour la connexion à l’alimentation et à l’avertisseur sonore, prévoyez des contacts mâles FASTON, coudés à 90°, à souder sur le circuit imprimé, et suivez le schéma de câblage de la figure 7.

Fonctionnement de l’antivol pour voiture

Figure 5 : Fonctionnement de l’antivol pour voiture.

En analysant le graphe ci-dessous, nous voyons que, tant que le signal de RESET reste haut (environ 10 secondes), d’éventuelles variations de tension présentes sur l’alimentation ne provoqueront aucune action (OUT et LED restent inactifs) tandis qu’après l’écoulement du délai de calibration, une brusque chute de tension d’alimentation, même très brève, provoque l’activation du signal d’horloge (CK) du FLIP-FLOP portant sur sa sortie (/Q) la masse et, par conséquent, annulant le signal de RESET du compteur qui commence son cycle en activant le clignotement de la LED (réalisé avec la porte NAND U4a).
Quand le comptage arrive à activer les sorties Q12 ou Q13, une onde carrée de contrôle de la sirène (OUT) se produit.
Après 25 autres secondes environ, le comptage active aussi la sortie Q14, réinitialisant le FLIP-FLOP et tout le circuit retourne à l’état de repos en attente d’une éventuelle autre chute de tension.

Phases d’alarme

Figure 6 : Phases d’alarme.

Quoique simple, notre alarme est très efficace.
Elle est sensible à l’apparition d’une charge dans le circuit électrique de la voiture, par exemple au moment où, en ouvrant une portière, l’éclairage intérieur s’allume ou bien quand, appuyant sur la pédale de frein, on allume les feux de stop ou encore quand on appuie sur un bouton du tableau de bord.
L’antivol possède un capteur de variation de tension très sensible mesurant continuellement l’alimentation de manière à “s’apercevoir” tout de suite si quelqu’un ouvre une portière pour entrer ou si l’on met le tableau de bord sous tension ou encore si l’on active le démarreur. La logique est structurée de telle manière qu’une temporisation permet au propriétaire qui vient d’entrer dans son véhicule de désactiver l’alarme avant qu’elle ne déclenche, en agissant sur un interrupteur M/A bien caché et connu de lui seul.
Les phases de fonctionnement sont les suivantes :
– Alarme relevée (le capteur a identifié une chute de tension c’est-à-dire une intrusion) = clignotement de la LED rouge pour 10 secondes : l’antivol signale la mise en marche de la séquence d’alarme.
– 10 secondes écoulées = activation du relais. RL1 pulse au rythme de 1/1 secondes et alimente l’avertisseur sonore ou une sirène reliés par son contact normalement ouvert.
– Après 35 secondes écoulées = l’alarme s’arrête et le cycle est achevé. Une impulsion d’AUTORESET la fait retourner au repos, en attente d’un nouvel incident (chute de tension) sur l’alimentation du véhicule surveillé.
Souvenez-vous que le dispositif peut être bloqué à tout moment en coupant l’alimentation : quand on le remet en marche, il se réinitialise et retourne au repos.
Bien sûr, vous devez éteindre le circuit quand vous entrez dans le véhicule et ne pas oublier de le rallumer avant d’en sortir.

Installation et réglage
Pour le montage dans la voiture, nous vous conseillons de placer le circuit dans un boîtier plastique adapté.
Pour le câblage, utilisez un câble double rouge/noir de 2 x 0,5 mm2 pour relier le 12 volts provenant du boîtier électrique de la voiture au “± BATT” de la platine. En série avec le positif d’alimentation il faut placer un fusible et un interrupteur M/A de l’antivol : cet interrupteur devra être bien caché (par exemple, sous le tableau de bord).
Mettez-le en position circuit ouvert (OFF) de manière à arrêter le système.
Maintenant, repérez le fil allant à l’avertisseur sonore et connectez-lui un câble de 2,5 mm2 de section allant d’une des sorties “NO” du relais de la platine. L’autre sortie du relais est à relier, avec un câble de même section, au positif de la batterie (voir figure 7).
Ainsi l’installation est complète.
Avant de mettre l’antivol en place (en le dissimulant), pensez au réglage.
Prenez un petit tournevis à lame plate, alimentez l’antivol avec l’interrupteur placé en série dans le positif du 12 volts et vérifiez qu’après quelques secondes l’avertisseur sonore ne retentit pas. Tournez alors le curseur du trimmer R3 très lentement jusqu’à trouver la position (la sensibilité maximum correspond au maximum de résistance insérée) pour laquelle la différence de potentiel entre les deux broches 2 et 3 de U3 est la plus petite possible, sans que ne se produisent de fausses alarmes.
Attendez quelques secondes et ouvrez une portière : l’éclairage intérieur s’allume.
Si, au bout de la temporisation, l’alarme se déclenche, cela signifie que tout fonctionne parfaitement. Si, en revanche, l’alarme ne s’active pas, augmentez la résistance du trimmer.
Si, au contraire, elle se déclenche toute seule (avant l’ouverture d’une portière), il faut réduire la sensibilité et donc diminuer la résistance du trimmer, c’est-à-dire augmenter la différence de potentiel entre les deux entrées du comparateur.

Figure 7 : Schéma montrant les diverses connexions extérieures pour installer l’antivol pour voiture. L’interrupteur M/A doit être (c’est évident !) bien caché à l’intérieur de l’habitacle. Il peut être remplacé par une télécommande (voir figure 8).


L’éventuelle télécommande

Figure 8 : L’éventuelle télécommande.

Pour remplacer l’interrupteur M/A d’activation, on peut utiliser un récepteur monocanal que l’on commandera par un petit boîtier de télécommande ou n’importe quel autre type de clé de sécurité. Nos annonceurs proposent toute une panoplie de récepteurs et d’émetteurs à codes pouvant faire l’affaire.

Figure 9 : Photo d’un des prototypes de la platine prête à être reliée au circuit de la voiture à surveiller. Ici, la LED de signalisation est montée directement sur la platine. Avant l’installation de l’antivol dans le véhicule, il est cependant conseillé de la déporter à l’intérieur de l’habitacle pour avoir un contrôle de la temporisation.

0 commentaires:

Enregistrer un commentaire

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...