Un émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique

Ce système émet un signal d’alarme codé MOTOROLA MC145026 quand l’aimant s’éloigne de l’ampoule “reed” dont il est pourvu. Conçu pour protéger l’accès des portes et des fenêtres, il se monte facilement sur les dormants des huisseries. Un microcontact permet, également, de donner l’alarme par radio si le dispositif est arraché ou démonté.

Si la pile est faible, un buzzer le signale.





Si la disponibilité des systèmes antivol n’est vraiment pas un problème, c’est aussi le cas des capteurs : cela va des PIR (infrarouge passif) aux barrières IR en passant par les cavités radar et les simples micro-interrupteurs dissimulés au sol ou derrière portes et fenêtres.

Depuis toujours, on trouve dans le commerce des capteurs “reed” (on dit aussi “relais reed”), c’est-à-dire des interrupteurs contenus dans une ampoule en verre ou en plastique, actionnés par un aimant permanent : lorsque l’aimant s’approche, leur contact se ferme et lorsque l’aimant s’éloigne leur contact s’ouvre (figure 1).

Dans la préhistoire de l’alarme, ces capteurs étaient reliés par des fils à une entrée NF (normalement fermée) de la centrale. Aujourd’hui, avec ces mêmes capteurs “reed”, on peut réaliser des alarmes sans fil, miniaturisées, simples mais extrêmement efficaces et sûres. Elles se présentent, extérieurement, sous la forme de petits boîtiers en plastique à fixer avec des vis (voir photo en début d’article) sur les huisseries de portes ou de fenêtres.



Notre montage

Depuis le développement des centrales d’alarme reliées par radio (sans fil), on a ajouté aux contacts “reed” une interface HF, c’est-à-dire un émetteur capable d’envoyer à distance, vers la centrale, l’état du contact ouvert. Ainsi sont nés des dispositifs comme celui que nous vous proposons ici de construire et que l’on pourra exploiter avec une centrale déjà existante, ou avec celle que nous décrirons prochainement ou encore avec un récepteur monocanal, en mesure de décoder le codage MOTOROLA MC145026.



Le schéma électrique

Notre capteur prévoit trois entrées : il peut être excité par deux entrées différentes et par un microcontact. La première est celle que l’on va associer à un “reed”, à connecter en parallèle au cavalier J1. La deuxième est disponible sur un bornier à vis et elle permet de connecter, de façon externe, des contacts normalement fermés de n’importe quel type.

Le microcontact, qui fait office de troisième entrée, est monté directement sur le circuit imprimé de telle manière que son levier dépasse vers l’arrière : il sert à donner l’alarme dans le cas où l’on arracherait le capteur du dormant de la porte ou de la fenêtre sur lequel il est vissé.

Reportons-nous à la figure 2 et analysons le fonctionnement du circuit, une entrée après l’autre.



L’entrée “IN1”

Commençons par le “reed”. Il est connecté entre R2 et le point “IN1”. Ce dernier est à court-circuiter à la masse pour garantir (au repos) la fermeture de l’entrée, ou bien à connecter en série avec d’autres contacts, toujours des NF (ou NO), fermés à la masse.

Pour comprendre comment “IN1” provoque l’émission du code d’alarme, voyons son comportement en partant du moment où il se ferme à la masse.

Dans cette condition, U3a a sa broche 1 au zéro logique et la 2 au niveau logique haut (1). L’entrée de la NOT U3b est, elle aussi, au niveau logique haut (1) et la broche 4 au zéro logique, ce qui bloque T1. Le collecteur de ce dernier assume les 6 V de l’alimentation principale et maintient bloqué aussi T2, lequel, n’apportant aucun courant à la base de T4, interdit la conduction de ce dernier et de T3. Tout est au repos. Si le contact du “reed” s’ouvre, C1 peut se charger à travers la résistance R3, de telle manière, qu’à un certain moment, la broche 1 de la NOT U3a passe au niveau logique haut (1). U3a réagit en portant à zéro sa sortie, provoquant ainsi la décharge de C2. Il s’ensuit une impulsion de niveau logique bas (0) sur la broche 3 de U3 qui en produit une opposée (1) sur la broche 4. Par l’intermédiaire de D1a, le niveau logique haut (1) atteint la base du NPN T1, se mettant à conduire pendant toute la durée de cette impulsion, ce qui a pour effet de saturer le PNP T2.

Avant de voir ce qui arrive à T3 et T4, concentrons-nous sur T1. Quand il entre en saturation, son collecteur force au niveau logique bas (0) la broche 14 du MC145026, ce qui l’active.

U1 lit le paramétrage de ses 9 bits de codage et produit un flux de données qui en exprime l’état. Ce flux est émis plusieurs fois : il sort de la broche 15 et module la porteuse à 433,92 MHz du module hybride émetteur U2.

Ce dernier, un TX433SAW AUREL, est doté d’un oscillateur à quartz.

L’antenne est gravée sur le circuit imprimé : elle permet tout de même une portée de 50 mètres sans obstacles.

L’émission dure environ 1 seconde, le temps pour C2 de se charger assez pour porter au niveau logique haut (1) l’entrée de U3b : quand cela arrive, que IN1 soit fermé ou non, la broche 4 du 4069 retourne à zéro, ce qui interdit T1 dont le collecteur passe au niveau logique haut (1) et désactive le MC145026 ainsi que le module hybride émetteur U2. L’émission peut reprendre de nouveau si l’entrée est fermée puis rouverte ou bien si une autre entrée provoque l’alarme.



L’entrée “IN2”

La porte logique OR, composée de D1 et D3, permet la conduction de T1 aussi bien à partir de la section IN2 qu’à partir de la section d’antisabotage.

Pour confirmer cela, jetons un coup d’oeil à IN2, semblable à IN1, reliée à un monostable fonctionnant de manière analogue.

Normalement, elle est court-circuitée à la masse mais si elle est ouverte U3c restitue, en sortie, le niveau logique bas (0) et le transfère, à travers C4, à l’entrée de la NOT U3d, laquelle met au niveau logique haut (1) sa broche 8. Cet état logique traverse D1b et sature T1, ce qui force l’activation du codeur et l’émission du code produit, toujours pendant une seconde.



L’antisabotage

Voyons maintenant l’antisabotage, correspondant au microcontact DEV1. Ce dernier peut donner à l’entrée de la NOT U3a une impulsion de niveau logique bas (0). En conditions normales (capteur vissé sur le dormant ou en feuillure de la porte ou de la fenêtre) il doit se trouver fermé à la masse.

Ainsi, U3e a son entrée au niveau logique bas (0) et met sa sortie au niveau logique haut (1), ce qui charge C6 et commute à zéro la sortie de U3f. Si le capteur est arraché, le levier du microcontact avance et C5 est commuté sur R10. Cela provoque la commutation 1/0 à la sortie de U3e, le temps de décharger rapidement le condensateur électrolytique au tantale C6 (à travers R13 et R12). A ce moment, U3f a son entrée à zéro et fait passer sa sortie au 1 logique, ce qui provoque, encore une fois, la conduction de T1. Puisque la décharge de C6 a été provoquée par une impulsion portée par C5, quand le signal est épuisé, la sortie de U3e reprend l’état logique haut (1) et recharge C6 en 5 secondes (à travers R12) pendant lesquelles le TX émet le code d’alarme.



L’avertisseur de décharge

Le circuit prévoit une alarme acoustique indiquant la décharge de la pile. Si la tension d’alimentation est exactement de 6 V, quand T1 entre en conduction et sature T2, le potentiel du collecteur de ce dernier, diminué de la tension de DZ1, est telle qu’elle fait également conduire T4.

Celui-ci se sature et son collecteur court-circuite la base de T3, empêchant ce dernier de conduire et d’alimenter le buzzer. Si, en revanche, quand l’alarme se déclenche, la tension fournie par la pile est inférieure à celle de DZ1, T4 ne peut conduire et ne peut donc empêcher le collecteur de T2 de polariser la base de T3 et ce dernier de conduire, ce qui fait retentir BUZ1.

Donc si, quand vous ouvrez la porte, vous entendez le son du buzzer, vous savez qu’il faudra changer la pile avant 2 à 4 semaines.



La signalisation d’alarme

Un dernier détail pour finir : le capteur peut signaler l’émission au moyen de la LED LD1. Elle peut être insérée en fermant le cavalier J2.



Figure 1a : L’aimant étant proche, le relais “reed” colle et le contact est établi. Le circuit est fermé, l’alarme est inactive.



Figure 1b : L’aimant étant éloigné, le relais “reed” revient à sa position de repos, le contact n’est plus établi. Le circuit est ouvert, ce qui provoque l’alarme.



Figure 2 : Schéma électrique de l’émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique.



Figure 3 : Schéma d’implantation des composants de l’émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique. Les composants en pointillé sont les composants classiques et sont montés sur la face opposée à celle représentée.



Figure 4a : Photo de la face CMS d’un des prototypes de l’émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique. Sur cette face, on montera également les clips pour la pile 6 volts et la LED rouge 3 mm.



Figure 4b : Photo de la face composants classiques d’un des prototypes de l’émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique.



Figure 5a : Dessin, à l’échelle 1, de la face CMS du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’émetteur d’alarme sur 433 MHz à contact magnétique.

Il pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?". Mais ses dimensions réduites (73 X 34 mm) exigent beaucoup de méticulosité (voir texte).




Figure 5b : Dessin, à l’échelle 1, de la face composants classiques.



Liste des composants

R1 = 10 kΩ

R2 = 10 kΩ

R3 = 10 MΩ

R4 = 10 MΩ

R5 = 10 MΩ

R6 = 10 kΩ

R7 = 10 MΩ

R8 = 10 MΩ

R9 = 10 MΩ

R10 = 5,6 MΩ

R11 = 10 MΩ

R12 = 3,9 MΩ

R13 = 1 kΩ

R14 = 10 kΩ

R15 = 10 kΩ

R16 = 1 kΩ

R17 = 820 kΩ

R18 = 330 kΩ

R19 = 330 kΩ

R20 = 120 kΩ

R21 = 56 kΩ

R22 = 47 kΩ

R23 = 100 kΩ

C1 = 470 nF multicouche

C2 = 100 nF multicouche

C3 = 470 nF multicouche

C4 = 100 nF multicouche

C5 = 100 nF multicouche

C6 = 2,2 μF 35 V tantale

C7 = 100 nF multicouche

C8 = 5,6 nF multicouche

C9 = 100 nF multicouche

C10 = 100 nF multicouche

C11 = 100 nF multicouche

C12 = 1 pF céramique

C13 = 1 pF céramique

C13 = 1 pF céramique

C14 = 3,3 pF céramique

C15 = 2/6 pF ajustable

LD1 = LED rouge 3 mm

D1A = Diode BAV74

D1B = Diode BAV74

D2 = Diode BAV74

D3 = Diode BAV74

DZ1 = Intégré réf. tension LM385

T1 = NPN BC847

T2 = PNP BC857

T3 = NPN BC847

T4 = NPN BC847

U1 = Codeur MOTOROLA MC145026D

U2 = Module hybride AUREL TX433SAW

U3 = Intégré 4069

DIP1 = Dip-switchs 8 microinterrupteurs 3 états

DEV1 = Microcontact pour c. i.

J1 = Strip 2 picots + cavalier

J2 = Strip 2 picots + cavalier

J3 = Strip 2 picots + cavalier

BUZ1 = Buzzer avec électronique

REED = Contact magnétique “reed”



Divers :

2 Clips pour pile pour c. i.

1 Bornier 3 pôles





Figure 6 : L’aspect de l’alarme à contact magnétique une fois terminée.



Les photos montrent, de haut en bas : l’aspect du montage une fois protégé par son boîtier plastique ; le même boîtier vu de dessous, laissant apparaître le levier du microcontact d’alarme d’anti-arrachement ; l’aimant en barreau, lui-même protégé dans son boîtier plastique.



Figure 7 : Comment installer le capteur à contact magnétique ?







La partie principale du dispositif est fixée sur le dormant ou en feuillure (cette deuxième méthode est plus élégante et moins visible mais suppose un évidement dans le dormant ou dans la porte ou la fenêtre) de l’ouverture dont on veut protéger l’accès. L’appareil est en deux parties : le boîtier principal (figure 6 en haut) doit être vissé très près du boîtier contenant l’aimant (figure 6 au milieu), l’un sur la partie fixe de l’huisserie, l’autre sur la partie mobile. Quand l’alarme est active et que la porte ou la fenêtre s’ouvre (un voleur l’a forcée), l’aimant s’éloignant de l’ampoule “reed” contenue dans le boîtier principal, le contact s’ouvre et l’émetteur codé donne l’alarme au récepteur individuel ou à la centrale selon l’utilisation. N’oubliez pas que le levier du microcontact disposé au fond du boîtier principal dépassant du trou pratiqué dans ce fond, il convient, lors du montage sur l’huisserie, de visser ce boîtier de manière à repousser le levier vers l’intérieur : comme ce microcontact est NF (normalement fermé), si quelqu’un tente d’arracher le boîtier, l’alarme se déclenchera. Le montage des deux éléments se fait à l’aide de vis à bois, pour métaux ou pour PVC, selon le matériau dont l’huisserie est faite.



Figure 8 : Caractéristiques techniques.

Alimentation ............................ batterie alcaline 6 V 100 mAh

Tension de service ...................... 3,5 à 6 V

Signalisation acoustique ................ buzzer avec batterie à 4 V

(autonomie restante 2 à 4 semaines)

Consommation au repos ................... 1,3 μA

Protection .............................. anti-ouverture et antisabotage

Section HF .............................. 433,92 MHz avec résonateur SAW

Nombre de combinaisons .................. 6542 possibles

Signalisation émission .................. diode LED rouge

Type d’émission ......................... OOK (On-Off-Key)




Figure 9 : Le paramétrage des cavaliers.

J1 (exclusion “reed”) .... Si on ferme J1, on exclut le “reed” interne.

On pourra utiliser l’entrée 1 pour relier un ou plusieurs

contacts externes de type NF (normalement fermé).

J2 (LED) ................. Si on ferme J2, on active la LED de signalisation

d’émission en cours. Oter le cavalier après l’installation

et les essais pour prolonger l’autonomie de la pile.

J3 (test) ................ Si on ferme J3, on active une émission continue, utile en

phase d’installation et de réglages pour vérifier la

couverture radio du signal.




La réalisation pratique

Cette fois, la réalisation du montage réclame un minimum de doigté, aussi bien pour la réalisation du circuit imprimé double face à trous métallisés (car il est de petites dimensions) que pour la soudure des composants (qui, pour une bonne part et notamment les semi-conducteurs, sont des CMS).

Vous utiliserez un fer à souder de 25 W avec une panne très fine et du tinol d’un diamètre maximum de 0,5 mm.

N’hésitez pas à vous munir aussi d’une loupe d’atelier.

Tout d’abord procurez-vous ou réalisez le circuit imprimé double face dont les figures 5a et 5b donnent les dessins à l’échelle 1. Il pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?" en prenant comme repères entre les deux faces, les trous d’interconnexion à pratiquer dès que l’une des deux faces a été “dessinée” à l’aide de la pellicule à transfert bleue. N’oubliez pas, après la gravure des deux faces et le forage complet, de réaliser les interconnexions à l’aide de petits morceaux de queues restantes de composants. De même vous devrez souder les composants des deux côtés du circuit, sauf les CMS, bien entendu, afin de compléter ces interconnexions.

Insérez les composants en commençant par les plus bas de profil, comme les résistances ou les diodes, pour finir par les plus hauts, comme le dip-switchs de codage, le condensateur électrolytique au tantale, le condensateur ajustable, les contacts de la pile, la LED, le bornier, les cavaliers, le buzzer, le “reed”, le microcontact d’alarme antisabotage et, bien sûr, le module émetteur. Attention, certains composants sont des CMS, ce sont les composants non énumérés ci-dessus. Les circuits intégrés sont montés sans supports, ce sont des CMS. Evidemment, les composants polarisés, CMS ou non, seront orientés dans le bons sens : pour cela on se servira avec beaucoup d’attention des figures 3, 4a et 4b. De même pour le dip-switchs à 8 microinterrupteurs tripolaires. Le module émetteur, lui, ne peut se monter que dans le bon sens. Ce module est le dernier composant à insérer et à souder en ayant bien soin de l’enfoncer à fond, jusqu’à obtenir l’appui sur la plaquette.

Quand les soudures sont terminées, vérifiez-les avec beaucoup de soin (pas de court-circuit ni de soudure collée).

Puis procédez à l’installation de la platine dans un (petit !) boîtier plastique comme celui que les photos de l’article illustrent. Comme le montre la figure 6, le fond doit être percé pour le passage du levier du microcontact d’alarme anti-arrachement. Pour l’installation de l’appareil sur porte ou fenêtre, voir la figure 7.

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