Un portable GSM comme récepteur de commande à distance

Après la télé-alarme envoyant automatiquement un SMS lorsque l’entrée de l’interface est activée, voici un autre montage, toujours pour téléphone cellulaire Siemens de la série 35, permettant cette fois, par un simple coup de téléphone depuis un fixe ou un portable, de mettre en oeuvre à distance deux relais pouvant commander n’importe quelle charge électrique.





Voici donc le second montage d’un contrôle à distance par téléphone GSM Siemens de la série 35. Il s’agit d’une interface à relier au portable afin d’activer deux relais qui allumeront ou éteindront tout dispositif électrique ou électronique qui y seront connectés. La commande au système distant, que nous allons fabriquer, peut être envoyée au moyen d’un téléphone fixe ou portable : c’est là, finalement, un véritable contrôle à distance mettant à profit le port de communication du portable Siemens.

Bien qu’il puisse vous paraître complexe, notre dispositif est tout ce qu’il y a de plus simple et de plus banal, tout au moins, dans la conception. D’ailleurs, un coup d’oeil sur le schéma électrique de la figure 1 vous en convaincra aisément. Mais regardez aussi la figure 6 : le paramétrage, comme l’utilisation du système, sont beaucoup plus simples qu’un jeu d’enfant d’aujourd’hui !

Dans le cas présent, contrairement au montage décrit dans l’article : "Un portable GSM comme transmetteur téléphonique d’alarme", l’interface ne communique pas avec le modem contenu dans le cellulaire et ne met à profit aucune information numérique. Elle se limite seulement à répondre en mode automatique et à prélever les tonalités DTMF présentes à la sortie “écouteur” du portable. Tonalités qui sont, évidemment, émises par le téléphone distant (celui qui envoie les données de commande).

Ces signaux sont interprétés comme signaux de commande d’activation ou de relaxation sur le premier ou le second canal.







Le schéma électrique

Mais voyons tout cela de plus près en observant attentivement le schéma électrique de la figure 1. Structurellement, le dispositif est constitué d’un microcontrôleur se chargeant de la gestion de l’ensemble de l’appareil. On y trouve, en plus, un décodeur de tonalités DTMF. Le reste concerne les périphériques de connexion au portable et la commande des deux sorties à relais.

Nous pouvons donc nous consacrer principalement à l’analyse du fonctionnement du système en partant du cerveau, c’est-à-dire le microcontrôleur PIC16F84-MF421 qui est déjà programmé en usine, un 8 bits avec mémoire “flash”.

Après la mise en marche et le “poweron-reset” (réinitialisation au démarrage), le programme initialise les I/O et règle les 5 premiers bits du registre RB (et donc RB0, RB1, RB2, RB3 et RB4) comme entrées dédiées à la lecture du bus de données et du STD du 8870.

Par conséquent, il fait de RA0, RA1 et RB5 des sorties de contrôle respectivement des relais RL1, RL2 et RL3.

RB7 est également une sortie. Toutefois, elle ne fonctionnera pas comme simple générateur d’état logique mais, gérée par l’instruction FREQOUT du PicBasic (le langage dans lequel est écrit le logiciel du microcontrôleur), elle pourvoiera à la synthèse des notes acoustiques constituant la réponse aux commandes envoyées par le téléphone distant.

La synthèse de fréquence est obtenue par la technique PWM, avec laquelle le microcontrôleur produit une séquence d’impulsions dont la largeur varie selon une allure triangulaire. Cela détermine une tension dont la valeur oscille justement comme celle d’une rampe croissante et décroissante. Le double filtre RC (passe-bas) constitué de R3, R4, C3 et C4 profile l’enveloppe de la tension en lui donnant une forme quasi sinusoïdale. Le signal ainsi obtenu est envoyé au contact “MIC” (de l’auriculaire externe ou mains-libres) du connecteur du portable Siemens et, en fonctionnement normal, il est transmis au téléphone comme si c’était la voix de celui qui parle dans l’hypothétique microphone externe. Voilà pourquoi la personne qui, à l’autre bout de la ligne, envoie les commandes, entendra nettement les tonalités de confirmation ou d’état produits par notre circuit.

Ceci étant éclairci, voyons ce qui se passe après l’initialisation. Tout d’abord est remise à zéro une minuterie (“timer”) logicielle spéciale qui, dans le diagramme de flux du microcontrôleur, figure comme “compteur 12 heures”. Il s’agit, en fait, d’un temporisateur qui, toutes les douze heures, suspend la charge du cellulaire (voir l’article : "Un portable GSM comme transmetteur téléphonique d’alarme").

Apportons ici une précision à propos de l’interconnexion entre la platine et le téléphone. Comme on a prévu que le téléphone portable devra rester constamment couplé au circuit, nous avons utilisé le connecteur d’interface pour amener l’alimentation.

Cela permet de faire fonctionner le portable et de maintenir chargée la batterie. Afin d’éviter des problèmes avec le logiciel contrôlant la charge, l’alimentation est suspendue environ 30 secondes toutes les 12 heures.

C’est le microcontrôleur qui se charge (si je puis dire !) de cette interruption : il met au niveau logique haut (1) la ligne RB5 pendant 30 secondes, de manière à relaxer le relais 3 et lui faire ouvrir la liaison entre le +5 V du régulateur U3 et le +V du connecteur d’interface. Notez la résistance R6, servant à protéger la section de recharge du téléphone portable en cas de surtension ou dommages causés à la batterie.

Revenons à présent à la description du programme principal afin de voir qu’après l’initialisation de la minuterie il se met en boucle en attendant que le décodeur DTMF (U2) lui confie les données relatives à la réception d’une bifréquence. L’entrée du 8870, connectée via le condensateur de découplage C8 à la sortie (SP) pour hautparleur du mains-libres ou auriculaire externe, reçoit tout signal que, pendant une communication téléphonique, l’usager distant envoie au moyen de son propre appareil.

Le système décrit ici prévoit que la gestion des sorties à relais soit opérée par des notes DTMF, car il est ainsi facile d’activer le contrôle à distance avec le clavier d’un téléphone moderne qu’il soit fixe ou portable. Si vous passez au travers d’un standard, vous pourrez utiliser un petit générateur de DTMF portatif, du genre de ceux utilisés pour la commande à distance des répondeurs téléphoniques.

Donc, après avoir appelé le téléphone portable couplé à notre platine, la personne voulant envoyer les commandes utilise les touches pour adresser, via la ligne filaire ou via l’éther, les tonalités DTMF. Notez que le programme ne s’occupe pas de répondre ou de faire répondre le portable : de ce point de vue il est totalement passif. C’est pourquoi il appartient au téléphone de répondre aux appels arrivant. En effet, comme tous les portables ayant une sortie pour auriculaire, les Siemens ont une option de paramétrage à propos de la réponse automatique.

Donc, pour un fonctionnement correct, vous devez penser à activer l’utilisation du “Casque” (écouteur) en cochant l’option “ACTIVE” dans le menu “PARAMETRES/CASQUE/ CHANGER” (voir figure 6).

Quand cela est fait, vous êtes certains que le téléphone fonctionnera correctement. Sinon, le microcontrôleur ne recevra jamais les commandes.

Si cette fonction est active, en reliant le câble de l’interface, apparaîtra sur l’afficheur du portable un combiné téléphonique avec une flèche verticale orientée vers le haut (figure 6) : cela signifie que le téléphone est prêt à répondre automatiquement aux appels.



Figure 1 : Schéma électrique de la commande à distance par téléphone portable.



Figure 2 : Platine de la commande à distance par téléphone portable.

Comme on peut le voir sur cette photo, nous avons utilisé, pour les sorties des relais et pour l’alimentation, des borniers enfichables permettant des connexions et des déconnexions faciles et propres. La carte sera ultérieurement logée dans un boîtier plastique (voir figure 7).




Figure 3 : Schéma d’implantation des composants de la commande à distance par téléphone portable.



Figure 4 : Photo d’un des protoypes, prêt à la mise en boîte, de la commande à distance par téléphone portable.



Figure 5 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la commande à distance par téléphone portable.



Liste des composants

R1 = 4,7 kΩ

R2 = 1 kΩ

R3 = 1 kΩ

R4 = 1 kΩ

R5 = 1 kΩ

R6 = 2,7 Ω

R7 = 220 kΩ

R8 = 330 kΩ

R9 = 10 Ω

R10 = 10 Ω

R11 = 1 kΩ

C1 = 470 μF 25 V électrolytiqueo

C2 = 100 nF multicouche

C3 = 100 nF multicouche

C4 = 100 nF multicouche

C5 = 100 nF multicouche

C6 = 220 μF 25 V électrolytique

C7 = 100 nF multicouche

C8 = 100 μF 25 V électrolytique

D1 = Diode 1N4007

D2 = Diode 1N4007

D3 = Diode 1N4007

D4 = Diode 1N4007

U1 = PIC16F84A (MF421)

U2 = Décodeur DTMF MT8870

U3 = Régulateur 7805

T1 = NPN BC547

T2 = NPN BC547

T3 = NPN BC547

Q1 = Quartz 3,58 MHz

RL1 = Relais 12 V 1 RT 5 A

RL2 = Relais 12 V 1 RT 5 A

RL3 = Relais min. 12 V 1 RT



Divers :

1 Bornier 2 pôles à insertion

2 Borniers 3 pôles à insertion

2 Supports 2 x 9 broches

1 Radiateur ML26 ou équ.

1 Boulon 8 mm 3 MA

1 Câble de raccordement interface/portable Siemens

1 Boîtier Teko ou Technibox





Figure 6 : Paramètres du téléphone portable.

Avant d’utiliser le contrôle à distance GSM, il est nécessaire de paramétrer correctement le téléphone et de le relier au connecteur spécial. Tout d’abord, il faut insérer une carte SIM valide (contrat avec un gestionnaire en cours) dans l’orifice prévu à cet effet (voir, à ce sujet, le mode d’emploi du cellulaire). Ensuite, allumez le téléphone. Si on vous le demande, entrez le code PIN. Ceci fait, vous devez déshabiliter la fonction de sécurité :







Arrivés à ce point, il est nécessaire d’activer l’option d’utilisation du casque/micro du “mains-libres” :







Maintenant, le portable est prêt à être relié au contrôle à distance. Quand vous aurez inséré le connecteur, vous verrez apparaître sur l’afficheur le symbole suivant :







Cette indication confirme que le téléphone est en fonction d’autoréponse et qu’il répondra automatiquement à chaque appel après trois sonneries. Il vaut mieux régler le volume de la sonnerie à zéro, de manière à éviter la signalisation acoustique à l’arrivée d’un appel.



Utilisation du contrôle à distance :

Quand les contacts de sortie des relais sont connectés et que l’appareil est alimenté, il est possible d’appeler, en utilisant un téléphone cellulaire ou un téléphone fixe (capable d’envoyer des tonalités DTMF), le numéro de la carte insérée dans le portable distant et d’attendre que le système réponde. A ce moment, vous pouvez agir, au moyen du clavier du téléphone par lequel vous appelez, pour envoyer des tonalités de commande.



Les séquences reconnues sont :

*1 Sert à changer l’état du relais 1. Vous obtiendrez, comme confirmation de l’activation du relais, une réponse audio constituée de deux notes se suivant : la première, de tonalité grave, la suivante plus aiguë. Si le relais était déjà activé, il sera désactivé et l’indication sonore sera constituée des deux notes précédentes mais dans l’ordre inverse : d’abord une note aiguë puis une plus grave.

*2 Sert à changer l’état du relais 2. Comme pour la commande précédente, la confirmation de l’activation du relais est signalée par deux tonalités dont la séquence indique l’état d’activation ou de désactivation.

#1 Sert à interroger l’état du relais 1. L’état du relais est indiqué par la séquence des tonalités : aiguê-grave = OFF, grave-aiguê = ON.

#2 Sert à interroger l’état du relais 2. Identique au relais 1.



Figure 7 : Ce dessin montre les connexions à effectuer entre le circuit imprimé et le connecteur du téléphone portable.



Figure 8 : La commande à distance par téléphone portable montée dans son boîtier.

Une découpe sera nécessaire pour laisser passer les borniers.




Figure 9 : La commande à distance par téléphone portable raccordée au Siemens S35.



Le décodage des tonalités

Voyons, à présent, comment fonctionne la lecture des tonalités DTMF.

Le logiciel lit les données que le décodeur MITEL Semiconductor MT8870 produit sur le bus (Q1, Q2, Q3 et Q4) quand il reçoit une note, valeurs binaires exprimant la correspondance décimale de la tonalité bifréquence. Par exemple, 1000 veut dire que l’on a reçu le 1 et 0101 que l’on a reçu le 10, c’est-à-dire la tonalité du zéro. Le circuit intégré U2 est le plus fameux des décodeurs de signaux DTMF. Si vous voulez en savoir plus à son sujet, vous trouverez sa note technique sur le site de la revue dans la rubrique “Téléchargement”. Il fonctionne avec un quartz de 3,58 MHz (Q1), partagé avec le microcontrôleur et il exprime, en binaire sur quatre bits, le nombre correspondant à la paire de notes qu’il reçoit. Sur le bus de sortie, Q1 est le bit de poids faible (LSB) alors que Q4 est le plus significatif (MSB). Les quatre bits sont pourvus d’un “latch” activé à l’arrivée de chaque tonalité et, par conséquent, les diverses informations demeurent sur Q1, Q2, Q3 et Q4 jusqu’à ce que soit reçu un nouveau signal DTMF.

Cette particularité peut, d’ailleurs, occasionner des difficultés au microcontrôleur si le 8870 déchiffre consécutivement deux notes identiques alors que le bus ne change pas d’état. Pour permettre au circuit destiné à lire les informations de distinguer le moment où arrive une tonalité, le décodeur dispose d’une sortie (broche 15) nommée STD. Cette sortie, chaque fois qu’une tonalité DTMF est décodée, produit une impulsion de niveau logique haut (elle est normalement au niveau logique bas) de la durée de ladite tonalité.

Dans notre circuit, le microcontrôleur utilise le STD pour savoir quand il doit lire les 4 bits du bus de données.

C’est précisément à cause de l’incapacité de confirmer l’arrivée d’un appel téléphonique, quand vous appelez le numéro du portable (couplé au circuit de commande), que vous n’obtenez aucune réponse. Lorsque vous appelez d’un poste fixe, vous pouvez savoir que le système est prêt à recevoir les commandes car il émet une tonalité “libre”.

En revanche, si vous utilisez un téléphone portable vous ne pourrez vérifier que votre appel à abouti qu’à partir du début du comptage du temps de communication ou du décomptage si vous avez une carte prépayée. Dans tous les cas, quand vous êtes sûr de la connexion au téléphone portable relié à l’interface du contrôle à distance, vous pouvez envoyer les commandes.

Nous avons prévu quatre commandes, deux pour la modification de l’état des relais et deux autres pour la vérification de l’état des sorties sans altération de ces états. Les premiers commencent par un astérisque (*) et les seconds par un dièse (#) : voir figure 6.

Pour interrompre la communication, il suffit de raccrocher le combiné, si on utilise un téléphone fixe, ou bien de clore la conversation si l’on appelle d’un téléphone portable. En effet, le portable connecté à la platine, comme tous les téléphones portables, se déconnecte automatiquement dans tous les cas, sans attendre aucune commande manuelle ou de l’interface. Si l’on veut à nouveau commander le contrôle à distance, il suffit de rappeler.



La réalisation pratique

Eh bien, arrivés à ce point de notre exposé, vous devriez savoir comment fonctionne et comment l’on commande le contrôle à distance. Vous êtes donc prêts à le construire et à le relier au cellulaire.

Tout d’abord, vous allez réaliser ou vous procurer le circuit imprimé. Reportez-vous à la figure 5 : le dessin est à l’échelle 1. Il pourra être gravé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".

Ensuite, insérez et soudez les composants en commençant par les résistances et les diodes (pour ces dernières souvenez-vous que l’anneau blanc, indiquant la cathode, sert de repère d’orientation).

Continuez avec les supports pour le microcontrôleur et le 8870 et fixez le régulateur 7805, couché dans son dissipateur en U, avec un boulon 3MA. Montez ensuite les trois relais (vous ne pouvez les insérer que dans le bon sens). N’oubliez pas les transistors et les condensateurs (pour les électrolytiques, respectez bien la polarité).

Ayez constamment, pour toutes ces opérations, les figures 3 et 4 sous les yeux.

Pour les connexions des sorties des relais et celles de l’alimentation, prévoyez des borniers pour circuit imprimé au pas de 5 mm. Il faut un bipolaire pour l’entrée VAL et deux tripolaires pour RL1 et RL2 (voir figures 2 et 4).

Les connexions au téléphone doivent être effectuées en utilisant un câble avec connecteur adapté au portable Siemens série 35 (voir figure 7).

Dans tous les cas, les liaisons avec le circuit imprimé devront être faites en suivant les indications de la figure 7.

Vous y voyez, par exemple, que la broche 10 est l’entrée du microphone et la 3 le point d’entrée de la tension de charge de la batterie.

Les connexions une fois terminées, vous pouvez assembler le contrôle à distance par téléphone portable et loger le circuit dans un boîtier plastique adapté, comme le Teko Coffer2 ou son équivalent Technibox, visible figure 8, dûment percé pour le passage des fils de sortie des relais, ceux de l’alimentation et le câble de liaison au téléphone portable.

Quand cela est fait, procurez-vous une alimentation capable de fournir de 12 à 14 V sous un courant de 1 A. Notez que rien n’empêche d’alimenter le système avec une batterie, ce qui sera bien pratique à bord d’un véhicule.

Avant de connecter le portable, insérez la SIM et, bien sûr, notez son numéro.

Paramétrez le fonctionnement du portable comme indiqué figure 6 et vérifiez, avec un coup de téléphone, que tout fonctionne bien comme prévu.

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