Un portable GSM comme récepteur haute sécurité de commande de portail (ou de n’importe quoi !)

Ce dispositif, composé d’un téléphone portable Siemens de la série 35 et d’une interface de commande, comporte un relais de sortie pouvant être activé à distance par un appel provenant d’un téléphone, fixe ou portable, dont le numéro a été préalablement mémorisé parmi 200 numéros possibles. La mémorisation des numéros habilités peut même être effectuée à distance par une personne autorisée sans qu’il soit nécessaire d’accéder physiquement à l’appareil.





La télécommande proposée dans cet article est dédiée à toutes les applications pour lesquelles une commande à distance sûre, précise et à faible coût est requise. Notre système offre toutes ces qualités car il ne réagit qu’à certains numéros de téléphone sans, d’ailleurs, répondre effectivement aux appels : il se contente, en effet, de lire l’ID téléphonique. Donc, il n’y a pas de coût de gestion et la dépense la plus significative consiste en l’achat du téléphone portable Siemens C35 ou S35 (voir, dans ce numéro, la rubrique “Sur l’Internet”).

Le relais de sortie peut être activé en mode bistable ou en mode monostable. Le dispositif peut donc être employé, non seulement comme commande d’ouverture de portail de villa ou de porte d’immeuble, de magasin, ou de grille de parc, de garage privés (en mémorisant le ou les numéros de la ou des personnes autorisées) mais aussi pour la mise en route à grande distance d’appareils divers comme ponts radio (réémetteurs), machines, système de chauffage d’habitation, antivol, etc. Le dispositif utilisant la couverture du réseau GSM des téléphones portables (que vous choisissiez Orange, SFR ou Bouygues) désormais très large, il permettra de commander n’importe quel type d’appareil, quel que soit l’endroit où il se trouve.

Pour paramétrer la commande par impulsion, il suffit de tourner le curseur du trimmer R7 (figure 1) dans le sens horaire, mais pas complètement à droite : vous obtiendrez ainsi un temps d’activation compris entre 0,5 et 10 secondes selon la position dudit curseur.







Caractéristiques techniques

INTERFAÇABLE AVEC TOUS LES PORTABLES SIEMENS DE LA SÉRIE 35

HABILITATION PAR RECONNAISSANCE ID DE LA PERSONNE QUI APPELLE

JUSQU’À 200 USAGERS POSSIBLES

HABILITATION DES USAGERS PAR SMS

APPEL D’ACTIVATION SANS DÉBIT (APPEL GRATUIT)

SORTIE ASTABLE OU BISTABLE

ALIMENTATION 12 OU 24 VCC


Si vous le tournez complètement à droite, en butée, le relais fonctionnera en mode bistable : un simple coup de téléphone provenant d’un numéro habilité activera le relais, le suivant le désactivera et ainsi de suite.

Dans tous les cas, le circuit permet l’utilisation de tous les contacts du relais : le Normalement Ouvert (NO) et le Normalement Fermé (NF).

Bien sûr, notre système peut fonctionner en parallèle avec tout autre système d’ouverture ou de commande d’appareil existant, sans avoir à renoncer ni à déposer ce dernier. Par exemple, vous pourrez continuer à commanderde l’intérieur de votre villa l’ouverture électrique du portail avec le poussoir de secours ou avec la télécommande radio UHF à courte distance… sans devoir passer un coup de fil ! Idem pour mettre en marche ou arrêter le chauffage dans votre chambre.



Le schéma électrique

Regardons-le en détail, figure 1. Le contact de sortie s’active (ou se désactive en cas de fonctionnement en bistable) quand le téléphone portable reçoit un appel de la part d’un numéro habilité (c’est-à-dire mémorisé).

La liste de ces numéros est inscrite dans la mémoire du microcontrôleur U1.

C’est un PIC16F876-MF422, déjà programmé en usine. Il a été choisi, non seulement pour sa puissance de calcul (basé sur une CPU RISC, il accepte la programmation en PicBasic) indispensable pour garantir un bon fonctionnement, mais aussi pour son EEPROM de grande capacité. C’est dans cette mémoire que prendront place les données de caractérisation dont, justement, les paramètres de fonctionnement de la carte et les numéros de téléphone habilités à commander le relais de sortie.

Mais, comment s’opère la programmation de la liste ? Le schéma électrique est plutôt simple : un microcontrôleur, deux relais, un régulateur de tension et quelques composants discrets ! En effet, toutes les fonctions de caractérisation, sauf celle concernant le mode d’activation du relais de sortie, sont accessibles à distance.

Le système est paramétrable au moyen d’un autre téléphone, à condition que ce soit aussi un portable : pour limiter le coût d’exploitation et la possibilité d’erreur de frappe, nous avons prévu une commande par SMS, c’est-à-dire de brefs messages de texte. Or, les GSM Siemens de la série 35 proposent cette fonction.

En envoyant un SMS au bon format, avec la bonne syntaxe (voir figure 8), le gestionnaire des lieux ou le propriétaire de l’appareil à commander peut :

a) ajouter un numéro à la liste de ceux habilités à commander l’ouverture du portail ou la mise en route de l’appareil ;

b) effacer un numéro de la liste ;

c) effacer entièrement la liste (figure 9).

Arrêtons-nous encore un instant sur les contacts de sortie du relais. Ils peuvent travailler soit en impulsion soit en bistable.

Par impulsion : le relais se fermera durant une certaine durée, après chaque coup de téléphone reçu d’un numéro habilité.

En bistable : le relais de sortie change d’état à chaque appel reçu. En définitive, si un appel téléphonique habilité arrive, le contact se ferme (s’il était ouvert) et, en revanche, il s’ouvre (s’il était fermé).

Le fonctionnement du relais dépend du réseau RC relié à la broche 27 du microcontrôleur.

Au moyen de ce réseau, le microcontrôleur, après initialisation, lit la constante de temps déterminée par le trimmer et le condensateur C6, en série. La valeur est établie par l’instruction POT du PicBasic, chargeant le condensateur de 100 nF avec des impulsions de niveau logique haut (1) et le déchargeant en vérifiant le temps nécessaire pour cela. Le mode bistable s’obtient lorsque le trimmer est entièrement tourné vers la droite, alors qu’avec une insertion, même minime, de résistance, c’est-à-dire en tournant le curseur dans le sens opposé, le relais opère en mode impulsionnel. Dans ce cas, la valeur de résistance détermine la durée de fermeture du contact consécutive à chaque commande : plus de résistance correspond à une durée plus brève et vice-versa. La durée est réglable entre 0,5 et 10 secondes.

Encore un détail sur les contacts : en mode bistable, une fonction de réinitialisation est prévue. Par conséquent, chaque commande inscrit dans l’EEPROM l’état que le relais RL1 doit prendre. A la mise en marche, après initialisation, le microcontrôleur ira toujours vérifier les données mémorisées de manière à savoir quoi faire. En effet, même si l’alimentation du circuit vient à manquer, alors que le relais est activé, quand elle revient, le relais reprend son état initial.

Vous aurez noté que le circuit comporte un second relais : RL2. Ce dernier a pour rôle de contrôler le circuit de recharge de la batterie du GSM. En effet, la recharge doit être interrompue périodiquement afin que le logiciel du téléphone portable ne “plante” pas, ce qui bloquerait le fonctionnement du système. Ceci est obtenu grâce à un compteur 12 heures. Ce temps écoulé, le logiciel met au niveau logique haut (1) la ligne RB3 pendant 10 secondes, de manière à activer le relais RL2. Le reste se déduit facilement, RL2 ouvre le contact entre le +5 V du régulateur de tension 7805 et le +V du connecteur d’interface provoquant ainsi l’indispensable interruption périodique. Notez la présence de la résistance en série (R6) servant à limiter le courant de charge.

La totalité du circuit est normalement alimentée par une tension continue de 9 à 12 V à relier aux points +/– POWER. Une diode (D1) en série dans la ligne positive protège le montage contre toute inversion accidentelle de polarité. Le régulateur 7805 pourvoit à la charge de la batterie et à l’alimentation du microcontrôleur.

Dans cette configuration, le microinterrupteur DS1 sera mis dans la position fermée, court-circuitant ainsi la résistance R8 et permettant à la tension d’atteindre directement le régulateur. En revanche, si l’on souhaite alimenter l’ensemble en 24 V (tension généralement présente dans les ouvertures de portail), on placera DS1 dans la position ouverte, ce qui insérera R8 dans le circuit. Cette résistance a pour but de faire chuter de 10 V la tension présente sur POWER, ce qui permet au régulateur de ne pas subir une surchauffe.

Ceci dit, le microcontrôleur PIC ne fonctionne pas sous 5 V mais bien sous 3,8 V. En effet, les deux diodes (D2, D3), en série dans le positif de la sortie du régulateur, réduisent la tension de manière suffisante. Mais, pourquoi abaisser la tension ? Eh bien, les téléphones portables Siemens de la série 35 ont une batterie de 3,6 V et, donc, les signaux transitant le long de sa ligne sérielle ne sont pas des TTL (0/5 V). Grâce à ce petit “arrangement”, nous rendons les deux signaux parfaitement compatibles.



Figure 1 : Schéma électrique de la commande d’ouverture de portail par portable GSM.



Figure 2 : Comme vous pouvez vous en douter, le logiciel installé à bord de ce microcontrôleur est plutôt complexe. Il se décompose en trois parties que constituent les routines principales. La plus importante est celle qui gère la programmation à distance des usagers habilités. L’EEPROM peut contenir l’habilitation de 200 usagers… au maximum.



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



Figure 4 : Photo d’un des prototypes de la commande d’ouverture de portail par téléphone portable.



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



Liste des composants

R1 = 1 kΩ

R2 = 1 kΩ

R3 = 4,7 kΩ

R4 = 33 kΩ

R5 = 33 kΩ

R6 = 2,7 Ω

R7 = 4,7 kΩ trimmer horiz.

R8 = 33 Ω 2 W

C1 = 100 nF multicouche

C2 = 100 nF multicouche

C3 = 470 μF 25 V électrolytique

C4 = 220 μF 25 V électrolytique

C5 = 100 nF multicouche

C6 = 100 nF 63 V polyester

C7 = 1000 μF 35 V électrolytique

D1 = Diode 1N4007

D2 = Diode 1N4007

D3 = Diode 1N4007

D4 = Diode 1N4007

D5 = Diode 1N4007

U1 = PIC16F876-MF422

U2 = Régulateur 7805

T1 = NPN BC547

T2 = NPN BC547

Q1 = Quartz 20 MHz

RL1 = Relais 12 V - 5 A 1 RT

RL2 = Relais min. 12 V 1 RT

DS1 = Dip switch 1 micro-inter.



Divers :

1 Bornier 2 pôles

1 Bornier 3 pôles

1 Support large

2 x 14 broches

1 Radiateur ML26 ou éq.

1 Ecrou 8 mm 3 MA

1 Coffret Teko Coffer2 ou éq. Technibox

1 Câble de raccordement interface/portable Siemens





Figure 6 : Câblage du connecteur reliant la platine de commande au téléphone portable Siemens.



Figure 7 : Un dispositif sûr et économique : une efficacité maximale pour un investissement minimal.



Figure 8 : Comment configurer le téléphone portable Siemens.

Avant de pouvoir utiliser la commande d’ouverture de portail, il est nécessaire de configurer correctement le téléphone portable. Tout d’abord, il faut introduire une SIM en cours de validité (contrat en cours avec l’un des gestionnaires Orange, SFR ou Bouygues) dans le logement prévu à cet effet. Puis allumez le téléphone ; si l’on vous demande d’insérer le code PIN, la fonction de sécurité doit être déshabilitée :







Maintenant, vous devez effacer tous les messages présents dans le téléphone portable. Rappelez-vous qu’il existe deux types de messages reconnus par les téléphones portables Siemens : Messages Entrants et Messages Sortants (ou Messages Personnels).

Ils doivent tous être effacés ! Pour ce faire, il suffit de les sélectionner un par un, de les visualiser et, en utilisant le menu “Options”, de sélectionner “Effacer Message” et de confirmer.

Il faut effacer tous les numéros présents dans la rubrique du téléphone. Pour cela, il suffit d’ouvrir la rubrique en se servant de la touche correspondante et de sélectionner les numéros un par un, de presser la touche “Options”, de choisir “Effacer Mot” et de confirmer. Cela effacera définitivement le numéro mémorisé.

Après avoir effacé tous les numéros, il faut prendre le numéro d’IMEI du téléphone.

La manière la plus simple pour vérifier l’exactitude de ce numéro est de presser la suite de touches *#06#, ce qui fera apparaître sur l’afficheur le numéro d’identification IMEI. On doit relever les cinq derniers chiffres de ce numéro :

ils constituent le mot de passe du système.











Figure 9 : La programmation à distance.

La téléprogrammation de l’ouverture de portail est effectuée par l’envoi de messages SMS par une personne autorisée.

Les commandes reconnues sont au nombre de trois :

#A pour ajouter un nouvel usager à la liste ;

#C pour effacer un usager de la liste ;

#Z pour remettre à zéro la liste des usagers.


Voyons maintenant la syntaxe des trois commandes :

#Annnnnnnnnnnnnnn*12345#

#Cnnnnnnnnnnnnnnn*12345#

#Z*12345#


où nnnnnnnnnnnnnnn représente le numéro de téléphone (maximum 16 chiffres et éventuellement le signe +) devant être ajouté ou éliminé de la liste. Ce numéro doit être exprimé dans le format international et avec le préfixe. Il est conseillé d’essayer d’appeler, avec le téléphone qui doit être habilité (ou déshabilité), un portable dans lequel ce numéro n’est pas mémorisé. Ainsi, apparaîtra sur l’afficheur le numéro que nous devons utiliser pour les opérations d’ajout ou d’effacement (par exemple, +390331… ou +39338…). Le champ 12345, en revanche, représente le mot de passe du système et il n’est autre que la partie finale (cinq derniers chiffres) du code IMEI du portable relié à l’ouvre-porte. Ce mot de passe n’est pas modifiable et il est comparé (par le microcontrôleur) directement au code IMEI du portable. Si le mot de passe est erroné ou si la syntaxe est incorrecte, le système ignore le message.

Cela garantit un haut degré de sécurité car, pour changer la liste des numéros reconnus, il est nécessaire de connaître le numéro du téléphone à appeler, la syntaxe des commandes et le mot de passe.







Comment configurer le téléphone portable et effectuer la programmation à distance ?

Pour cela, une fois en possession des téléphones portables Siemens de la série 35, et après s’être familiarisé avec leur maniement (au besoin en lisant la notice d’emploi), on lira avec beaucoup d’attention, les contenus des figures 8 et 9.

Pour ne pas commettre d’erreur quand vous entrez un numéro, appelez le téléphone portable relié à la commande d’ouverture de portail et regardez quel numéro apparaît sur son afficheur : notez-le bien car c’est celui que vous devrez inclure dans vos SMS de commande.

Bien sûr, vous ne devez pas avoir activé l’option “Cacher l’ID” et le numéro du téléphone avec lequel vous appelez doit être un numéro habilité.

La lettre initiale du message indique de quelle commande il s’agit : “A” signifie “Ajouter le numéro qui suit jusqu’à l’astérisque” ; “C” signifie “Cancel” (effaCer) le numéro qui suit ; “Z” signifie effacer toute la liste.

Quant à la syntaxe, vous voyez qu’il y a deux numéros : l’un, avant l’astérisque, est le numéro de téléphone à ajouter ou à supprimer dans la liste des habilités ; l’autre, après l’astérisque, est un numéro fixe que vous devez constituer avec les cinq derniers chiffres du numéro d’IMEI (IMEI signifie International Mobile Equipment Identification) du téléphone portable relié à la commande d’ouverture de portail.

En effet, notre système contrôle, dans les messages qui lui sont adressés, la présence d’une donnée existant localement et dont ne devrait avoir connaissance que la personne ou le personnel habilité. L’IMEI est un code à 15 chiffres caractérisant chaque téléphone portable : ce numéro est unique dans le monde entier car il identifie le constructeur, le modèle et l’exemplaire lui-même (avec un chiffre 1 en réserve). L’IMEI est envoyé à chaque coup de téléphone portable et il voyage avec chaque groupe de données comprenant en plus le numéro du téléphone appelant.

Dans notre cas, en écrivant dans les SMS les 5 derniers chiffres de l’IMEI du téléphone relié à la commande d’ouverture de portail, le microcontrôleur compare le numéro arrivant avec celui lu localement. Les messages n’ont donc d’effet que si ces deux numéros coïncident, sinon ils sont ignorés.

A ce propos, pour éviter que la mémoire du téléphone et celle de la SIM ne se remplissent, la vérification des données et l’exécution des commandes de chaque message sont effacées ; là encore, c’est le logiciel du microcontrôleur qui s’occupe de cette opération par le biais de la ligne sérielle.



La réalisation pratique

L’unité de contrôle tient sur un circuit imprimé dont la figure 5 donne le dessin à l’échelle 1. Comme d’habitude, il faudra, pour commencer, vous le procurer ou le réaliser soit avec votre méthode habituelle soit par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".

Quand la plaquette est gravée et percée, placez d’abord les résistances et les diodes (pour ces dernières, servez-vous de leurs bagues blanches afin de les orienter correctement en fonction des figures 3 et 4).

Faites bien attention aussi au sens d’implantation des transistors et des condensateurs électrolytiques. Même chose pour le régulateur 7805 à placer couché dans son dissipateur en U (RTh de 15 à 17 °C/W). Orientez correctement également le support du microcontrôleur, c’est-à-dire avec le repère-détrompeur tourné vers le centre de la plaquette.

Les connexions des sorties du relais et de l’alimentation se feront sur des borniers à 3 et 2 pôles au pas de 5 mm pour circuit imprimé.

La liaison avec le téléphone portable est à effectuer à l’aide du connecteur spécial pour les Siemens C35 ou S35. Procurez-vous ce câble et connectez-le à la platine en vous aidant de la figure 6. Après la mise en boîtier, vous obtiendrez l’effet illustré par la figure 10.



Figure 10 : La centrale de commande de l’ouvre-porte par téléphone portable une fois terminée et prête à être raccordée au système d’ouverture.



Ce dispositif peut être utilisé de manière autonome ou bien doubler une installation traditionnelle déjà existante. Le circuit peut accepter jusqu’à 200 personnes habilitées. L’appel n’implique aucun débit pour le téléphone appelant puisque le circuit ne répond pas mais vérifie simplement si le numéro de celui-ci est autorisé.







La préparation du téléphone portable

Avant d’être connecté au système, le téléphone portable doit être dûment configuré. Pour commencer, insérez une carte SIM valide dans son logement.

Allumez l’appareil puis tapez l’éventuel code PIN. Ensuite, le cas échéant, désactivez la demande du PIN à la mise en service : cela sert à garantir la remise en route du portable, sans intervention physique, après un manque d’alimentation prolongé avec extinction du téléphone.

Ainsi, à la remise en marche, l’appareil recommence à fonctionner normalement, sans qu’il soit nécessaire de lui indiquer à nouveau un code PIN.

Vérifiez aussi que la réponse automatique ne soit pas activée. Pour cela, comme vous l’explique la figure 8, allez dans Menu –> Paramètres et supprimez, s’il y est, le symbole d’autoréponse.

De même, éliminez tous les messages Entrants, Sortants ou autres. Effacez aussi la rubrique du téléphone, de manière qu’il ne contienne plus aucun numéro en mémoire. Par contre, les numéros mémorisés dans la SIM n’ont pas lieu d’être effacés.

Vérifiez le numéro IMEI en le lisant à partir du Menu ou bien en enlevant la batterie : le numéro est inscrit dessous. Les chiffres sont par groupes de 6-2-6-1 séparés par des tirets. Notez-le et prenez les 5 derniers chiffres, ce sont ceux que vous devrez envoyer avec vos messages, comme l’explique la figure 9 et le paragraphe précédent.

Le raccordement de notre commande à la commande d’ouverture de portail déjà en place est tout à fait simple.

Tous ces appareils sont activés avec une clé ou un relais fermant brièvement un contact, ce qui met en route la séquence d’ouverture ou de fermeture du portail. Les contacts d’ouverture de notre relais (points C et NO, figures 1 et 3) seront simplement reliés en parallèle avec les contacts contrôlant l’ouverture du portail.

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