Un contrôle bidirectionnel par GSM avec alarme

A la suite du succès remporté par les articles sur la téléphonie GSM, publiés dans le numéro 36 de la revue, voici un système de contrôle à distance bidirectionnel, toujours réalisé avec un téléphone portable SIEMENS de la série 35. Il permet l’activation indépendante des deux sorties ou la vérification de leurs états.
Dans cette configuration, l’appareil distant peut être activé avec un téléphone fixe ou portable. Comme système d’alarme, en revanche, l’appareil envoie un ou plusieurs SMS quand une des deux entrées d’alarme est activée. A chaque entrée peut être associé un message distinct et les SMS peuvent être envoyés jusqu’à 9 numéros différents.


Dans le numéro 36 “Spécial Téléphonie” d’ELM, nous vous présentions une série de montages pour contrôle à distance utilisant le réseau GSM et, comme terminal, un téléphone portable SIEMENS de la série 35. Ces circuits, très simples mais pourtant hautement fonctionnels, ont suscité un intérêt extraordinaire de votre part, à tel point que vous nous avez submergés de demandes de toutes sortes à ce sujet : éclaircissements, suggestions, informations plus approfondies sur le fonctionnement et sur l’utilisation de ces appareils, etc.
Pour ceux qui auraient perdu ce numéro spécial, ou qui, fraîchement débarqués, ne l’auraient pas eu, nous signalons qu’il est toujours disponible à la rédaction : nous y présentons, entre autres, le montage d’un “Transmetteur téléphonique d’alarme par GSM” (EF420, pages 8 à 14), soit un dispositif capable d’envoyer un SMS à tout autre portable quand l’entrée d’alarme est activée. Un système de ce genre est facile à coupler à une installation antivol pour voiture ou pour maison et nous avertit, où que nous nous trouvions, d’une éventuelle tentative d’effraction.
Dans ce même “Spécial Téléphonie”, nous présentons également un “Récepteur GSM de commande à distance” (EF421, pages 16 à 21), circuit couplé à un SIEMENS 35, comportant des relais de commande d’appareils et activable par téléphone fixe ou portable. Enfin, on y trouve (EF422, pages 24 à 30) un “Récepteur haute sécurité de commande de portail”, utilisant encore le SIEMENS 35 en réception et n’importe quel téléphone appelant : le dispositif peut mémoriser les numéros de 200 usagers et son utilisation n’implique aucun débit téléphonique lors de l’appel.
Evidemment, avec cette technologie et sur la lancée de ces montages, il est possible de réaliser de multiples autres dispositifs de contrôle à distance, comme de nombreux lecteurs nous l’ont suggéré.
Parmi les possibilités que vous avez évoquées, se trouvent un contrôle à distance à plusieurs canaux (nous l’avons mis en chantier, un peu de patience !) et un système intégrant à la fois l’alarme et le contrôle (tous deux à distance, bien sûr).

Notre réalisation
Nous avons réalisé ce montage-ci en un temps record et nous pouvons vous en proposer l’étude et la construction dans cet article. Soyez tranquilles, comme nous allons le voir, notre rapidité n’a pas été au détriment de la qualité. En effet, ce circuit intègre des solutions matérielles et logicielles novatrices dont les précédents dispositifs ne bénéficiaient pas. A titre d’exemple, citons le contrôle de la batterie.
Le nouvel appareil vérifie, par le port sériel, le niveau de charge de la batterie (la donnée est disponible dans le “firmware” [programme résident en ROM] du téléphone portable) et active le circuit de recharge quand le niveau descend sous 20 %. Quand la charge est complète (100 %), le circuit se désactive pour se réactiver quand le seuil descend à nouveau au-dessous de 20 %. Avec cette technique, la batterie a bien sûr une durée de vie bien supérieure à ce qu’elle pourrait être avec des charges forcées.
Mais voyons en détail comment fonctionne ce circuit pouvant être utilisé à la fois comme alarme à distance (pour envoyer des SMS à d’autres téléphones portables) et comme télécontrôle pour activer deux charges de puissance. Comme dans les montages précédents (voir le Spécial téléphonie), le système utilise un SIEMENS série 35 dont le modem interne peut être piloté par les broches du connecteur de I/O.



Les organigrammes
Mais procédons par ordre et disons avant tout quelques mots des organigrammes du programme téléalarme, du programme mot de passe puis du programme télécontrôle.
Pour le premier, au contraire de la version précédente, ce circuit dispose de deux entrées de contrôle dont l’activation peut advenir, comme nous le verrons en détail lors de l’étude du schéma électrique, avec des impulsions négatives ou simplement avec les contacts d’un relais ou d’un poussoir.
La présence de deux entrées permet d’envoyer deux informations distinctes, une pour signaler une alarme à proprement parler et l’autre pour signaler la présence d’un dommage ou d’un dysfonctionnement du système. Nous pouvons donc préparer deux messages avec des textes différents (par exemple, “alarme active” et “avarie système”) à associer à neuf numéros différents au maximum, avec cette particularité que le dernier message devra être celui signalant l’avarie. Donc, si nous voulons envoyer le message d’alarme d’abord à nous-même et ensuite aux portables de notre épouse et de notre frère (par exemple), nous devrons mémoriser trois messages d’alarme avec ces trois numéros plus un quatrième message signalant l’avarie associée à notre numéro. Ainsi, en cas d’activation de l’entrée numéro 1 (alarme), le système enverra trois SMS d’alarme à nous-même, à notre femme et à notre frère alors que, si la seconde entrée est activée, le système n’enverra le quatrième SMS signalant l’avarie à notre propre numéro de portable uniquement. Nous avons par conséquent la possibilité d’envoyer le message d’alarme à 8 usagers différents (8 numéros) et le message d’avarie à un seul. Dans le cas où on mémorise un seul message, celui-ci est envoyé en activant la première comme la seconde entrée. Les éventuels messages devant arriver au téléphone portable relié à notre système sont insérés en dixième position de mémoire et immédiatement effacés. Ainsi, tous les messages provenant de nos amis, du gestionnaire, etc., n’influent pas sur la séquence des messages mémorisés.
Figure 6 nous expliquons comment insérer dans la mémoire du portable les divers messages. A ce propos, rappelons que, une fois insérée la séquence des messages, si nous devons effectuer une modification, il est recommandé de modifier le contenu du message au lieu d’effacer le message et d’en écrire un autre. En effet, dans ce cas, le nouveau message serait inséré en dernière position, ce qui altérerait la séquence originale.
L’unique LED de signalisation prévue dans le circuit reste allumée jusqu’à ce qu’on relie le portable au circuit : à ce moment, la LED s’éteint et émet un bref éclair toutes les 10 secondes environ pour signaler que le circuit est actif. La LED reste allumée pendant l’envoi des SMS d’alarme. Pendant cette phase (envoi des SMS), le circuit bloque le clavier du téléphone.
Le programme est tel que, dès la mise en marche, le système lit l’IMEI du téléphone portable et sauvegarde en première position de la rubrique les 5 derniers chiffres de cette donnée.
Ces chiffres représentent le “password” (mot de passe) d’accès dans le cas où le dispositif est utilisé comme télécontrôle.
Si, en effet, nous appelons le portable, il répond automatiquement et envoie un long bip confirmant la liaison.
A ce moment, nous devons envoyer, par le clavier du téléphone, les 5 tons correspondant, justement, au mot de passe d’accès, soit les 5 derniers chiffres de l’IMEI. Si le mot de passe est correct, le système répond par un autre bip long et habilité l’activation des sorties, dans le cas contraire, 5 bips brefs sont émis et l’appel est terminé.
Si nous jetons un coup d’oeil au schéma électrique, nous voyons qu’aucun signal n’est envoyé à l’entrée audio du portable.
En effet, dans ce cas, les tons sont produits par le portable par les commandes AT envoyées sur la ligne sérielle. Les liaisons BF entre le portable et notre circuit sont donc réduites à une seule, celle qui va du haut-parleur à l’entrée du circuit intégré U2 de reconnaissance des tons DTMF. Ainsi, on évite des “retours” de BF pouvant rendre critique le fonctionnement de cette section.
La production des tons DTMF par les commandes sérielles est une autre innovation par rapport à la version précédente du télécontrôle. Poursuivons donc l’analyse des organigrammes par celui du programme de télécontrôle (gestion des relais). Pour modifier l’état des sorties, il suffit de taper au clavier *1 ou *2 : à la suite de cette action, le relais correspondant change d’état et le circuit émet un bip long si le relais s’excite ou trois bips brefs si le relais se relaxe. Il est possible aussi d’interroger le dispositif pour connaître l’état des relais sans en provoquer le changement.
Cette fonction s’obtient en tapant #1 ou #2 et la réponse est similaire à ce qui vient d’être dit ci-dessus : un seul bip long indique l’excitation du relais, trois bips brefs sa relaxation. Le circuit dispose d’un “time-out” (délai) interrompant la liaison si aucune commande n’est effectuée pendant plus de 20 secondes. Dans tous les cas, la liaison s’achève dès que l’appelant raccroche.
Rappelons que pour appeler le dispositif pour modifier l’état des sorties, il est possible d’utiliser un téléphone fixe ou un téléphone portable. En revanche, la réception des messages d’alarme produits par la première section, ne peut être effectuée que par un téléphone portable en mesure de recevoir des SMS.
Une dernière particularité du fonctionnement de la section de télécontrôle concerne le circuit de charge de la batterie.
Pendant cette phase, en effet, même si le niveau de la batterie est suffisant, le relais de recharge est tout de même activé afin d’éviter que la batterie puisse intempestivement nous lâcher !



Le schéma électrique
Puisque nous avons éclairci le fonctionnement global de notre appareil de contrôle à distance avec alarme, analysons maintenant son schéma électrique.
Le coeur du circuit est le microcontrôleur U1 PIC16F876/MF448 programmé en usine, auquel sont confiées toutes les fonctions logiques.
Cette puce communique avec le portable par la ligne sérielle correspondant aux broches 12 et 13 (RC1 et RC2) : c’est à travers ces lignes que sont envoyées au portable les commandes AT correspondant aux diverses fonctions et que sont acquises les informations relatives au nombre de messages en mémoire, à l’IMEI, aux messages entrants, à l’état de la batterie, etc.
Les tons DTMF arrivants sont décodés par U2, un simple 8870. Les données correspondantes sont communiquées au microcontrôleur à travers 5 lignes (Q1, Q2, Q3, Q4 et STD). Le gain du décodeur DTMF dépend de R6, R7 et R21 : avec les valeurs utilisées ici, le signal est décodé pratiquement toujours, même quand le volume de sortie du portable est au minimum. Il est cependant recommandé de régler le volume en position intermédiaire.
L’horloge du 8870 est contrôlée par le quartz de 3,58 MHz.
Le circuit de recharge de la batterie est constitué par T3, contrôlé par la sortie RC3 du microcontrôleur. L’activation de ce circuit, avec pour conséquence la fermeture de RL3, met en charge la batterie du portable à travers R10 (4,7 kilohms), alimentée en 5 V. En utilisant une résistance de valeur plus élevée (10 ou 22 kilohms), la charge est plus lente et la consommation globale du circuit inférieure. En tout cas la charge est toujours contrôlée par le microcontrôleur, désactivant cette section quand la batterie est chargée à 100 %.
L’appareil est alimenté avec une tension de 12 V continus, même si nous aurions pu nous contenter de 5 V : ce choix découle du fait que les relais en 5 V sont moins courants que ceux en 12 V et que pour une utilisation automobile il est plus pratique d’avoir recours au 12 V. Si nous regardons l’étage d’alimentation, nous notons que le 12 V n’alimente que les enroulements des relais. Le régulateur U3 réduit la tension de 12 à 5 V stabilisés, tension avec laquelle est alimenté le circuit de recharge de la batterie et le circuit intégré 8870. Pour alimenter le microcontrôleur, la tension est abaissée à 3,6 V environ grâce aux diodes en série D2 et D3. Le microcontrôleur peut, bien sûr, fonctionner en 5 V, mais en procédant comme nous l’avons fait, le niveau haut de la ligne sérielle de communication avec le portable ne dépasse pas 3,6 V, ce qui est tout à fait compatible avec celle du téléphone portable.
Les deux relais de sortie sont contrôlés par les ports RA3 et RA4 du microcontrôleur et les entrées d’alarme correspondent aux ports RB7 (entrée 1) et RB6 (entrée 2). Les réseaux d’entrée permettent d’activer les alarmes avec des signaux logiques positifs ou négatifs, outre, bien sûr, avec les contacts d’un relais ou d’un poussoir. En fait pour activer le premier canal, il suffit d’appliquer une tension positive à l’entrée IN1+, ou bien relier à la masse l’entrée IN1-, ou encore relier au +12 V l’entrée IN1+ à travers les contacts d’un relais. Même chose pour le second canal.
Nous avons prévu aussi de rendre disponibles à l’extérieur deux broches du microcontrôleur (RA0 et RA1), sorties A et B, très utiles en cas de modifications du programme pour effectuer son déboguage. Si l’on ne veut pas utiliser cette option, on n’a pas besoin de monter les résistances R23 et R24.
L’horloge du microcontrôleur U1 est contrôlée par le quartz Q1 de 8 MHz et l’unique LED de signalisation LD1 est pilotée par le port RC7.

Figure 1 : Schéma électrique du contrôle GSM bidirectionnel avec alarme.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du contrôle GSM bidirectionnel avec alarme.

Figure 2b : Photo d’un des prototypes.

Au centre de la carte, le microcontrôleur PIC16F876/MF448 s’occupant de toutes les fonctions logiques. Les sorties de puissance utilisent deux relais avec contacts de 5 A et le circuit de recharge est contrôlé par un relais miniature avec contacts de 1 A.

Figure 2c :Dessins, à l’échelle 1, du circuit imprimé.

Liste des composants
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 33 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 330 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 10 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 4,7 kΩ
R10 = 4,7 Ω
R11 = 10 kΩ
R12 = 10 kΩ
R13 = 1 kΩ
R14 = 1 kΩ
R15 = 4,7 kΩ
R16 = 4,7 kΩ
R17 = 4,7 kΩ
R18 = 4,7 kΩ
R19 = 4,7 kΩ
R20 = 4,7 kΩ
R21 = 47 Ω
R22 = 470 Ω
R23 = 10 kΩ
R24 = 10 kΩ
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 470 μF 25 V électrolytique
C5 = 220 μF 25 V électrolytique
C6 = 100 μF 25 V électrolytique
C7 = 100 nF multicouche
C8 = 470 nF 63 V polyester
C9 = 100 nF multicouche
LD1 = LED 3 mm rouge
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4148
D5 = 1N4148
D6 = 1N4148
D7 = 1N4148
D8 = 1N4007
D9 = 1N4007
D10 = 1N4007
DZ1 = Zener 5,1 V
DZ1 = Zener 5,1 V
Q1 = Quartz 8 MHz
Q2 = Quartz 3,58 MHz
U1 = PIC 16F876/MF448 programmé
U2 = Intégré MT8870
U3 = Régulateur 7805
T1 = NPN BC547
T2 = NPN BC547
T3 = NPN BC547
T4 = PNP BC557
T5 = PNP BC557
RL1 = Relais 12 V 1 RT
RL2 = Relais 12 V 1 RT
RL3 = Relais 12 V 1 RT miniature

Divers :
1 Bornier déconnectable
2 pôles
2 Borniers déconnectables
3 pôles
1 Connecteur 8 pôles RJ45
1 Câble pour Siemens S35
1 Support 2 x 9
1 Support 2 x 14
1 Dissipateur ML26
1 Boulon 8 mm 3MA
1 Boîtier plastique Teko Coffer2


Figure 3 : Le contrôle GSM bidirectionnel avec alarme dans son boîtier.

Figure 4 : Les câbles de connexion.

Le dessin montre comment sont effectuées les connexions entre le connecteur du portable et les pastilles correspondantes du circuit imprimé. En ce qui concerne les entrées d’alarme, chaque couleur de la nappe utilisée correspond à une fonction spécifique, comme le dessin l’indique.

Figure 5 : Les prises d’entrées/sorties du contrôle GSM bidirectionnel.

Pour le montage de notre système de contrôle à distance, nous avons utilisé un boîtier plastique Teko Coffer2. Sur un des côtés, nous avons prévu le trou pour le câble de liaison au portable, la LED de signalisation et la prise RJ45 à 8 pôles. Côté opposé, nous avons réalisé un orifice rectangulaire d’où sortent le bornier à 2 pôles pour l’alimentation et les deux borniers à 3 pôles pour les commandes des utilisateurs de puissance (sorties des relais). La LED, initialement allumée, s’éteint quand le portable est relié à la platine. Ensuite la LED émet un bref éclair toutes les dix secondes environ et reste allumée pendant l’envoi des SMS d’alarme. Pour alimenter l’appareil, il faut utiliser une alimentation secteur 230 V capable de fournir une tension de 12 V continus et un courant de 500 mA au moins. Si l’on utilise l’appareil en automobile, il suffit de connecter l’entrée d’alimentation aux bornes de la batterie.

Figure 6 : Le paramétrage du téléphone portable SIEMENS.

Avant d’utiliser l’appareil, il est nécessaire de paramétrer correctement le téléphone et de le relier avec le connecteur spécial. Tout d’abord, il faut insérer une carte SIM valide.
Allumez le téléphone, si l’on vous demande d’insérer le code PIN, la fonction de sécurité doit être déshabilitée.
Vous devez maintenant effacer tous les messages présents dans le portable. Souvenez-vous qu’il existe deux types de messages reconnus par les portables SIEMENS : Messages Entrants et Messages Sortants (ou Messages Propres) : ils doivent être tous effacés. Vous devez alors rentrer les paramètres par défaut pour l’envoi des SMS : le Centre Service (il faut insérer le numéro du gestionnaire correspondant à la carte insérée dans le portable), le Type Message (il doit être “Texte Standard”), Durée Validité (régler sur “Maximum”), Confirmation de Livraison (Déshabilité) et Réponse (Déshabilité).
C’est seulement après avoir paramétré correctement ces données qu’il est possible d’insérer les messages devant être envoyés en cas d’alarme. Il est possible d’insérer un maximum de 9 messages. Le dernier, devant succéder aux messages insérés, est toujours associé à l’entrée 2 et tous les autres sont associés à l’entrée 1. Chaque message peut être personnalisé à volonté et envoyé à tout numéro de portable. Pour mémoriser un message, après avoir tapé le texte, pressez sur “OK”, choisissez “Envoi Texte” et insérez le numéro auquel doit être envoyé le message, sélectionnez “OK” puis “Sauvegarder”. Il n’est pas nécessaire d’envoyer le message même s’il est conseillé de le faire pour contrôler que tout a bien été paramétré correctement. Les messages peuvent être modifiés à tout moment mais il n’est pas possible d’effacer un ou plusieurs messages pour éviter de laisser des “trous” dans la séquence.
Si l’on doit éliminer un message, il est nécessaire de vider la mémoire et de répéter la procédure de programmation depuis le début.
En ce qui concerne l’emploi de l’appareil comme télécontrôle, contrairement à la version précédente, il n’est pas nécessaire d’effectuer des paramétrages relatifs à la fonction d’auto-réponse.

La réalisation pratique
Puisque l’analyse du circuit est terminée, il ne nous reste qu’à nous occuper de la réalisation pratique. Pour le montage nous avons prévu d’utiliser une carte dont les dimensions s’adaptent parfaitement à celle du boîtier plastique Teko Coffer2.
Tout d’abord, on se procurera le circuit imprimé ou on le réalisera par la méthode préconisée et décrite dans le numéro 26 d’ELM : la figure 2c en donne le dessin à l’échelle 1.
Quand la carte est gravée et percée, insérez et soudez tous les composants précédemment triés et classés, dans un certain ordre. Par exemple, d’abord les supports des circuits intégrés U1 et U2, ensuite les résistances puis les diodes (en prenant soin d’orienter leurs bague-repères dans le sens montré par la figure 2a et b), puis les condensateurs multicouches, les polyesters et les électrolytiques (en respectant bien leur polarité : la patte la plus longue est le +).
Continuez avec les transistors (méplats orientés dans la direction montrée par la figure 2a et b) et la LED (attention, ce composant est polarisé : la patte la plus longue est l’anode +, regardez aussi le schéma électrique figure 1).
Poursuivez avec les deux quartz (couchés, une goutte de tinol immobilisant leur boîtier à la masse du circuit imprimé). Puis les trois relais, dont un (RL3) miniature et le régulateur 7805, à maintenir couché dans son dissipateur avec un petit boulon 3MA, avant de souder ses trois pattes repliées à 90°. Enfin les trois borniers, le connecteur téléphone RJ45 et les 5 picots de droite (à enfoncer et souder).
Vérifiez que vous n’avez rien oublié et que les soudures sont bonnes (ni court-circuit ni soudure froide collée) et, si c’est le cas, enfoncez délicatement les deux circuits intégrés dans leurs supports en vous assurant que leurs repère-détrompeurs en U sont bien orientés comme la figure 2ab le montre (U1 vers le haut et U2 vers le bas).
Côté gauche de la carte, les borniers à 3 pôles servent aux connexions de puissance et celui à 2 pôles à l’entrée de l’alimentation. Côté droit, la prise RJ45 correspond aux entrées d’alarme. Les 5 picots servent, par l’intermédiaire d’un câble spécial pour SIEMENS 35 (figure 4), à relier la platine au téléphone portable.

La mise sous boîtier
Le boîtier plastique Teko Coffer2 sera percé pour permettre le passage des prises sus indiquées, de la LED rouge et du connecteur SIEMENS (figures 2b et 5). La platine se trouvera de ce fait immobilisée. Il ne restera plus qu’à refermer le boîtier (figure 3).

Les essais et les paramétrages
Il ne reste alors qu’à vérifier le fonctionnement correct du circuit. Alimentez-le avec une alimentation de 12 V : vérifiez qu’en aval de U3 il y a bien une tension de 5 V et que sur la broche 2 du microcontrôleur on trouve une tension de 3,5 à 4 V. La LED doit rester allumée jusqu’à ce que le téléphone portable soit relié à la platine. Il ne reste alors qu’à mémoriser les divers messages et à vérifier que toutes les fonctions correspondent à celles décrites dans l’article que vous venez de lire et dans la figure 6.

Une minuterie pour cage d’escalier


Voici une minuterie simple dont la précision n’est pas extrême mais qui pourra être utilisée pour retarder l’extinction d’une ampoule. Au labo, nous l’avons testée pour commander l’éclairage d’une cage d’escalier.
Pour alimenter les deux circuits intégrés IC1 et IC2, le transistor TR1 et l’opto-coupleur OC1, en faisant l’économie d’un transformateur pour abaisser la tension du secteur 220 volts sur 12 volts, nous avons employé la résistance R1, le condensateur C1 et la diode zener DZ1.
Comme ce circuit est sensible aux parasites du secteur, il faut nécessairement placer sur l’entrée une varistance de 270 volts (voir VR1).
En appuyant sur le bouton poussoir P1, la broche 9 d’IC1-C (un quart de 4001) passe au niveau logique 0 et la broche 10 au niveau logique 1.
Le niveau logique 1 présent sur la broche 10 permet au transistor TR1 de devenir conducteur, ce qui a pour effet d’exciter le triac par l’intermédiaire de l’opto-coupleur OC1.
Simultanément, par l’intermédiaire de la porte IC2-D, sur la broche 12 d’IC1, parvient un niveau logique 0 et avec ce niveau, son oscillateur interne commence à osciller.
Après environ 7 minutes, sur sa broche 2, nous avons un niveau logique 0, lequel atteignant le monostable formé par IC2-A et IC2-B permet de commuter la broche 10 d’IC2-C sur un niveau logique 0. Ainsi, la tension de polarisation de la base du transistor TR1 se trouve coupée. Dans ces conditions, le triac n’étant plus excité, la lampe s’éteint.
Pour faire varier le délai avant l’extinction de la lampe, il convient de modifier les valeurs des résistances R2 et R3 et du condensateur C2. A ce propos, nous vous conseillons de vous aider des formules relatives au 4060 que vous trouverez sans problème sur l’Internet (dans les data sheet constructeur).

Liste des composants
R1 = 100 Ω 1/2 W
R2 = 1 MΩ
R3 = 100 kΩ
R4 = 100 kΩ
R5 = 10 kΩ
R6 = 1 kΩ
R7 = 10 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 820 Ω
R10 = 1 kΩ
C1 = 330 nF 400 V
C2 = 470 nF pol.
C3 = 10 μF électr.
C4 = 220 μF électr.
C5 = 100 nF pol.
C6 = 10 μF électr.
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DZ1 = Zener 12 V 1 W
VR1 = Varistor 270 V
F1 = Fusible 2 A
IC1 = CMOS 4060
IC2 = CMOS 4001
TR1 = NPN quelconque
TRC1 = Triac 5 A
OC1 = Opto-triac MCP3020
P1 = Poussoir


Un feu tricolore simple


Les passionnés de circuit automobile miniature vont se régaler !
Un feu tricolore à ce prix, pas d’hésitation !
Le système fonctionne en continu, de façon cyclique, à l’équivalence de son grand frère. Le temps de fonctionnement des divers feux peut facilement être modifié.
Le premier circuit intégré IC1, un CMOS 40106 utilisé comme multivibrateur astable, fourni sur sa sortie des impulsions.
Ces impulsions sont appliquées sur la broche 14 du second circuit intégré IC2, un 4017, ce qui a pour effet de placer au niveau logique haut la broche de sortie 3, durant 5 secondes et la broche de sortie 2, durant 5 autres secondes.
Cette tension positive passe à travers les diodes DS1 et DS2 et fait allumer la LED verte, référencée DL1.
Passé ces 10 secondes, la sortie 4 passe au niveau logique 1, ce qui a pour effet d’allumer la LED jaune DL2.
Comme cette tension rejoint également la LED verte en passant au travers de la diode au silicium DS6, la LED verte et la LED jaune seront allumées durant 5 autres secondes.
Passé ces 15 secondes, la broche de sortie 7, passe au niveau logique 1 durant un temps de 5 secondes et ainsi de suite, la broche 10 et la broche 1.
Cette tension positive passant a travers les diodes au silicium DS3, DS4 et DS5, fait allumer la LED rouge DL3 durant un temps de 15 secondes.
Ce cycle se répète à l’infini.
En tournant le curseur du trimmer R2, nous pouvons faire varier la vitesse d’allumages des LED.
Note : Le schéma proposé dans cet article assure la fiabilité de l’allumage des diodes LED, aussi bien lorsqu’elles sont allumées individuellement que lorsqu’elles sont allumées en couple.
Par ailleurs, la broche de sortie 5 d’IC2 est connectée à la broche de RESET dans le but d’obtenir un allumage de la LED rouge de 15 secondes.

Liste des composants
R1 = 10 kΩ
R2 = 470 kΩ trim.
R3 = 470 Ω
R4 = 470 Ω
R5 = 470 Ω
C1 = 100 μF élect.
C2 = 100 μF élect.
DS1 à DS6 = Diodes 1N4148
DL1 = LED verte
DL2 = LED jaune
DL3 = LED rouge
IC1 = Intégré 40106
IC2 = Intégré 4017
S1 = Inter à levier


Un voltmètre électronique haute impédance pour multimètre classique


Si vous possédez un multimètre à aiguille ayant une résistance interne de 10 000 ohms par volt et que vous ne pouvez pas à mesurer les faibles tensions présentes sur la base des transistors, vous pouvez réaliser cet étage d’entrée permettant de transformer un multimètre classique en un voltmètre électronique à haute impédance (10 mégohms).
Pour ce circuit, nous avons utilisé un amplificateur opérationnel à FET référencé LF353 acheté chez un annonceur de la revue.
Les deux diodes DS1 et DS2 placées après la résistance R3, servent à protéger l’entrée de IC1-A des surtensions qui dépassent les 50 volts.
Les quatre diodes au silicium DS3, DS4, DS5 et DS6 connectées en pont sur la sortie de IC1-A (un demi LF353), empêchent que l’aiguille de l’instrument de mesure dévie en sens inverse lorsqu’on mesure des tensions négatives par rapport à la masse.
Pour savoir si la tension que l’on mesure à une polarité positive ou négative, nous avons utilisé le second amplificateur opérationnel IC1-B (l’autre demi LF353).
Si la tension appliquée sur l’entrée est positive, la LED verte DL1 s’illumine, par contre, si elle est négative, cette LED demeure éteinte.
Comme vous pouvez le voir sur le dessin d’accompagnement, aux quatre diodes montées en pont, nous avons relié le multimètre en question, commuté sur le calibre 50 microampères (évidemment, en l’absence d’un multimètre, il est toujours possible de relier à cet endroit un petit galvanomètre de 100 microampères).
Pour obtenir 5 volts en fond d’échelle, il faut appliquer une tension de 5 volts sur l’entrée et il faut ensuite régler le trimmer R4, de manière à faire dévier l’aiguille de l’instrument jusqu’à fond de l’échelle.
Pour alimenter ce circuit, il faut une tension symétrique de 9+9 volts, que nous avons obtenue en utilisant tout simplement deux piles de 9 volts.

Liste des composants
R1 = 10 MΩ
R2 = 1 MΩ
R3 = 22 kΩ
R4 = 47 kΩ trimmer
R5 = 22 kΩ
R6 = 100 Ω
R7 = 1 kΩ
C1 = 100 nF
C2 = 100 nF
C3 = 10 μF élect.
C4 = 100 nF
C5 = 10 μF élect.
DS1 = Diodes 1N4148
DS2 = Diodes 1N4148
DS3 = Diodes 1N4148
DS4 = Diodes 1N4148
DS5 = Diodes 1N4148
DS6 = Diodes 1N4148
DL1 = LED rouge
S1 = Double inter. à levier
IC1 = Intégré LF353

Un clignotant très efficace pour le vélo et le jogging

Ce clignotant original s’active automatiquement grâce à son capteur de mouvement et à son interrupteur crépusculaire. Ses LED 10 millimètres, très lumineuses, permettent de signaler aux automobilistes, même à grande distance, la présence de cyclistes ou de piétons sur le bord de la route.


Engourdis par les frimas, l’arrivée des beaux jours nous redonne la bougeotte et l’envie de sortir de nos maisons et de nos bureaux. Celui qui possède un vélo le dépoussière, le graisse et, dès qu’un peu de temps libre se présente, il l’enfourche et pédale parfois ainsi des heures durant. Une belle virée à la fraîche après le dîner est un vrai régal ! Mais alors, on ne voit pas le temps passer et on est parfois pris par la nuit. Il faut donc s’assurer que le vélo est pourvu d’un bon système d’éclairage et que celui-ci fonctionne parfaitement. A défaut, circuler de nuit, surtout en zone urbaine, relève quelque peu de la tentative de suicide !
En effet, comment un automobiliste roulant tranquillement, pas forcément comme un fou, pourra-t-il nous repérer assez tôt pour nous éviter si nous sommes dépourvus de la moindre surface réfléchissante et que nous nous déplacons de nuit, dans une zone non éclairée ? Le risque qu’il nous renverse ou du moins qu’il ne puisse pas respecter la distance de sécurité en nous dépassant et nous fasse la frayeur de l’année, est important.
Ajoutons que les VTT, que nous utilisons parfois sur route, ne serait-ce que pour atteindre les chemins creux que nous affectionnons ou en revenir nuitamment, sont souvent purement et simplement dépourvus de tout éclairage. Même les vélos routiers ayant un phare blanc à l’avant et un feu rouge à l’arrière ne sont pas si visibles que cela. Un puissant feu clignotant ferait bien mieux l’affaire. C’est pourquoi on trouve beaucoup de ces éclairages rouges intermittents chez les cyclistes, qu’ils soient montés sous la selle ou en brassard.

La réalisation
Nous vous proposons, dans cet article, de réaliser un clignotant de ce type, semblable en apparence à tous ceux que l’on trouve dans le commerce mais avec quelque chose de plus, ce que nous allons découvrir sous peu. Vous pourrez le monter sur n’importe quel type de vélo, routier, de course ou VTT, même s’il est dépourvu de dynamo. Vous pourrez d’ailleurs l’utiliser sans vélo… si vous préférez le jogging. Ainsi, pourrez-vous vous attarder le soir sous les étoiles, à pied ou à bicyclette, sans crainte d’être emporté par une voiture dont le conducteur ne vous aurait pas vu.
Il s’agit donc d’un accessoire très utile pour pratiquer votre sport favori le soir après le travail ou après le repas.
Voyons donc comment il est conçu, comment il fonctionne, en quoi il diffère de ceux du commerce et comment le réaliser facilement et à peu de frais.

Le schéma électrique
Un petit coup d’oeil au schéma électrique de la figure 1 met tout de suite en évidence la double nature de ce dispositif pouvant fonctionner en commande manuelle ou automatiquement.
On aura noté, en outre, la présence d’un interrupteur crépusculaire permettant d’allumer le clignotant seulement la nuit, ce qui économisera la pile.
L’ensemble fonctionne avec un circuit intégré CMOS 4093 contenant quatre portes logiques NAND à entrées à “trigger” de Schmitt, dont l’intérêt est d’avoir des seuils de commutation différents selon l’état logique de la sortie : 0 ou 1.
Le clignotement est obtenu grâce à trois LED pilotées, en parallèle, par un transistor NPN (T1) dont la base reçoit le signal rectangulaire produit par un multivibrateur astable constitué par la porte logique U1b. Cette dernière est rétro-actionnée par une résistance provoquant, par l’intermédiaire de la sortie de la NAND, la charge et la décharge du condensateur électrolytique C2. Le fonctionnement s’explique en partant (par hypothèse) du moment où le condensateur est déchargé et où, de ce fait, la broche 6 de U1b est au 0 logique et la broche 5 au niveau logique haut (1). Dans ces conditions, la sortie de la NAND est au niveau logique haut (1) et la résistance R3 est traversée par un courant chargeant C2 jusqu’à ce que la tension aux bornes de ce dernier atteigne le seuil de commutation correspondant à la sortie à l’état logique 1. A cet instant, les deux entrées sont au niveau logique haut (1) et U1b met sa propre sortie au 0 logique. Cette nouvelle situation provoque la décharge de C2 à travers la résistance R3 : à un certain point, la tension aux bornes du condensateur électrolytique atteint le seuil correspondant au 0 logique avec sortie au niveau logique bas.
Maintenant U1b se retrouve avec sa broche 6 au niveau logique bas (0) et force sa propre sortie à prendre le niveau logique haut (1). On est revenu à la situation de l’hypothèse initiale et le cycle recommence. Il s’agit d’un phénomène cyclique produisant une onde rectangulaire, déterminée par les commutations continuelles de la sortie de U1b. Bien entendu, cela vaut aussi longtemps que la broche 5 demeure au niveau logique haut (1) : si cette broche est portée au niveau logique bas (0), l’onde se bloque car la sortie est forcée inconditionnellement au 1 logique (dans une NAND, la sortie est au 1 logique si au moins une entrée est au 0 logique).
Pour activer et désactiver le clignotement, nous jouons justement sur ce détail. Avec une autre porte (U1a) nous avons réalisé un interrupteur contrôlé par deux paramètres : le degré de luminosité ambiante détecté par une photorésistance et l’état d’un micro-interrupteur, substituable avec un relais “reed”.
Voyons comment fonctionne le contrôle en remarquant que l’état logique de la sortie dépend de la condition de la broche 1 et de celle de la 2. La broche 1 est normalement au niveau logique bas (0), état qui mettrait au 1 logique la broche 3 et, de ce fait, forcerait au 0 logique la broche 11, empêchant le fonctionnement du monostable.
C’est pourquoi elle est reliée à la ligne positive de l’alimentation, fermant les contacts ENABLE (habilité) avec un micro-interrupteur. En utilisation cycliste, vous pouvez envisager de connecter ces points à un relais “reed” fixé à la fourche (avant ou arrière), l’aimant étant fixé sur un rayon de roue, de telle manière que celle-ci, en tournant, produise la fermeture cyclique (c’est le cas de le dire !) des contacts du “reed”.
Les impulsions qui en dérivent sont suffisantes pour charger le condensateur C1, assez lentement pour maintenir au 1 logique la broche 1 de U1a pendant 2 minutes environ. Ce retard permet de maintenir allumée le clignotant à haute comme à basse vitesse et, même si le cycliste s’arrête jusqu’à 2 minutes (par exemple à un feu rouge, un stop, etc.), il restera éclairé et visible des automobilistes.
Le contrôle crépusculaire est obtenu par la photorésistance FR1 dont la résistance est inversement proportionnelle à la luminosité ambiante : donc, la nuit, la résistance croît suffisamment pour que la broche 2 de U1a passe au niveau logique haut (1) et active le multivibrateur astable. Le trimmer RV1 permet de paramétrer le niveau de seuil lumineux à partir duquel le circuit doit entrer en fonctionnement : plus grande est le résistance insérée, plus il doit faire nuit pour obtenir l’allumage de l’appareil. Ce qui se comprend car en augmentant la résistance en série avec FR1, la valeur résistive de cette dernière doit croître davantage, sinon le potentiel appliqué à la broche 2 de la NAND U1a ne pourrait atteindre le 1 logique.
Avant de conclure, notez un dernier détail du schéma électrique : la porte U1 a été insérée essentiellement pour garantir que, le multivibrateur astable étant bloqué, les LED soient éteintes. Elle inverse l’état logique présenté par la broche 4 quand la broche 5 est au 0 logique, ce qui met également à 0 la base de T1. Ce dernier est ainsi interdit, ne conduit pas et laisse les LED éteintes.
Le circuit fonctionne sous les 9 V d’une pile type 6F22 (figure 2) à relier aux points “+ et – V”. La diode D1 sert à éviter des interférences avec la logique de contrôle quand les LED s’allument.
En effet, en particulier si la pile est sur le point d’être déchargée, la fermeture des trois LED sous l’action du transistor détermine une consommation de courant telle que la tension diminue sensiblement, assez pour faire commuter inutilement l’interrupteur crépusculaire ou la sortie de la NAND U1a.

Figure 1 : Schéma électrique du clignotant avec interrupteur crépusculaire et capteur de mouvement.

Liste des composants
R1 = 100 Ω 1 W
R2 = 2,2 MΩ
R3 = 1 MΩ
R4 = 100 kΩ
R5 = 100 kΩ
R6 = 10 kΩ
RV1 = 100 kΩ trimmer
FR1 = Photorésistance 5 kΩ/100 lux, 1 kΩ/0 lux
C1 = 47 μF 16 V électrolytique
C2 = 1 μF 16 V électrolytique
D1 = Diode GF1 A
T1 = NPN BCV47
LD1 = LED haute luminosité 10 mm rouge
LD2 = LED haute luminosité 10 mm rouge
LD3 = LED haute luminosité 10 mm rouge
U1 = Intégré 4093

Divers :
1 prise de pile 6F22 9V
1 circuit imprimé cod. S0434

Tous les composants sont des CMS.


Figure 2 : L’appareil en état de fonctionner.

La réalisation en CMS permet de minimiser l’encombrement de la platine qui est plus petite que la pile 9 V 6F22. Le tout prendra place dans un petit boîtier plastique avec, en extérieur, l’interrupteur M/A (ou le reed) et la photorésistance.

Figure 3 : La réalisation pratique du clignotant avec interrupteur crépusculaire et capteur de mouvement.
Le montage du dispositif a été prévu en CMS pour des raisons évidentes d’encombrement.
Le circuit imprimé, dont la figure 3d donne le dessin à l’échelle 1, pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".
Les CMS sont parfaitement soudables avec un petit fer (25 ou 30 W à panne fine, tinol diamètre 0,5) pour peu que vous apportiez un grand soin à leur positionnement, en particulier celui du circuit intégré : maintenez-le dans la bonne position avec une pince à épiler fine, puis soudez une broche de chaque côté, ensuite soudez les autres broches. Même chose pour les résistances et les condensateurs. Plus que jamais, vérifiez bien la polarité des électrolytiques, de la diode, du transistor et des LED (ces dernières sont les seuls composants traditionnels avec la photorésistance). Le trimmer (CMS lui aussi) sera monté comme le montrent les figures 3a et c.
Les diodes sont de type géant à très forte émission. La photorésistance est à insérer et à souder dans les trous qui lui sont destinés. Pour l’alimentation, connectez au circuit imprimé les deux fils rouge (+) et noir (–) de la prise de pile 6F22 de 9 V.
Il vous reste à décider de la destination du clignotant : si vous voulez l’utiliser pour être vus quand vous faites votre jogging le soir à la fraîche, il vous suffit de relier un petit interrupteur aux points “ENABLE”, il vous servira d’interrupteur ON/OFF. Vous devrez, en outre, régler le trimmer de manière à ce que le circuit commence à éclairer seulement quand il fait noir ou presque (faites ce réglage en couvrant la photorésistance avec une main ou enfermez-le dans une boîte puis vérifiez que les LED clignotent. Sinon, agissez sur le trimmer en augmentant sa résistance et refaites l’essai).
Le même réglage est à faire aussi dans le cas d’une utilisation à vélo (comme éclairage arrière). Dans ce dernier cas, il faut paramétrer le fonctionnement automatique en confiant le contrôle à un relais “reed” : choisissez une ampoule “reed” avec contacts normalement ouverts et connectez-la aux points “ENABLE” à l’aide de deux fils de longueur suffisante pour aller jusqu’à la fourche (arrière de préférence) où le relais sera fixé. On pourra réaliser cette fixation avec du ruban adhésif ou du mastic-colle au silicone (attention ! aucun contact ne doit toucher la fourche métallique de la bicyclette). Notez que l’ampoule “reed” doit être placée sur la face interne de la fourche, tournée vers la roue et à une hauteur correspondant au passage des rayons au plus près de la fourche. A un de ces rayons vous devrez fixer un petit aimant de telle manière que, quand la roue tourne, il passe assez près de l’ampoule pour en fermer les contacts.
Vous pouvez faire une rapide vérification en testant les fils de sortie du “reed” avec un multimètre réglé en test de continuité : placez la roue de manière à ce que l’aimant soit au plus près du “reed” et voyez sur le multimètre si les contacts ont collé. Sinon, rapprochez encore l’aimant. Quand la bonne position est trouvée, fixez très solidement l’aimant (et le “reed” si ce n’est déjà fait) afin de ne pas les perdre. La colle au silicone est d’une très grande efficacité, surtout si vous avez pris soin de bien dégraisser avec un solvant doux les parties à coller. Fixez le circuit sous la selle (sur le garde- boue ou sur le porte-bagage si le vélo en est doté, sinon sur l’axe de la selle : il y en a forcément un !). Vous pouvez protéger le montage par un petit boîtier plastique, devant aussi abriter la pile 6F22 de 9 V, afin de lui donner une bonne étanchéité.
Percez le côté du boîtier pour le passage des trois LED qui, bien sûr, doivent être tournées vers l’arrière de la bicyclette. Un quatrième trou sera pratiqué pour que la photorésistance soit éclairée le jour et ne permette pas l’allumage de l’appareil. Un autre trou enfin permettra le passage des deux fils allant au “reed”.
Profitez bien de la fraîcheur des soirs d’été à vélo ou en courant car désormais vous serez vus, donc en sécurité.

Figure 3a : Schéma d’implantation des composants.

Figure 3b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé. Il pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".

Figure 3c : Photo d’un des prototypes vu du côté des LED et de la photorésistance.

Figure 3d : Photo d’un des prototypes vu du côté composants/cuivre (montage CMS)

Figure 4 : Le montage sur le vélo.

Si le clignotant est monté sur une bicyclette, il est possible d’obtenir la mise en marche automatique de l’appareil dès qu’on commence à pédaler. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser, à la place de l’interrupteur M/A, un relais “reed” fixé sur la fourche et un petit aimant collé sur un rayon de la roue. Bien sûr, l’aimant doit être positionné de telle sorte qu’il puisse agir sur le “reed” à chaque tour de roue. Chaque impulsion du “reed” maintient en fonctionnement le dispositif pour environ 2 minutes, ce qui permet, en cas d’arrêt momentané (à un feu rouge ou à un passage à niveau, etc.), d’être toujours éclairé. Rappelons enfin que, même s’il est activé par l’interrupteur ou le “reed”, l’appareil demeure éteint si la photorésistance détecte un certain niveau de lumière ambiante.

Un timer simple pour charges secteur 230 V de quelques secondes à plusieurs heures

En utilisant le circuit intégré CMOS CD4536, on peut réaliser de très bons timers capables d’exciter un triac pour une durée de temporisation de quelques secondes à plusieurs heures. L’article fournit toutes les formules nécessaires pour calculer les durées, ainsi que de nombreux exemples.

Figure 1 : Pour ce timer nous n’avons qu’un seul poussoir de “START” (départ).
Pressé, il excite un triac (figure 3) à la sortie duquel vous pouvez relier n’importe quel appareil fonctionnant sur secteur (dont la puissance ne dépassera évidemment pas celle admissible par ledit triac !).


Jusqu’à ces dernières années on trouvait des circuits intégrés très polyvalents, comme le SAB0529 et le SAE0530, qu’on pouvait relier directement au secteur 230 V, sans aucun transformateur, puis programmer au moyen d’un dip-switchs afin de construire d’excellents temporisateurs couvrant des durées de quelques secondes à plusieurs dizaines d’heures.
Les circuits intégrés étaient utilisés pour réaliser des circuits de temporisation d’allumage des chenillards, des enseignes publicitaires, des machines à bronzer, des machines à insoler les typons (c’est à peu près la même chose, seule la nature de l’UV change…), des effaceurs d’EPROM, des agrandisseurs photo et j’en passe, mais on s’en servait aussi pour actionner des pompes hydrauliques ou des ventilateurs extracteurs de fumée des bars et autres lieux de tabagies.

Notre montage
Etant donné que ces circuits intégrés ne sont plus produits, nous avons pensé réaliser un bon timer à CMOS CD4536, grâce auquel il serait possible de piloter, par l’intermédiaire d’un transistor TR1, un triac TRC1 sur lequel on pourrait appliquer une charge, ampoule à filament ou au néon, petits transformateurs, petits moteurs électriques, etc., fonctionnant sur secteur 230 V.
Si vous vouliez utiliser un classique relais à la place du triac, afin d’alimenter aussi des charges en courant continu variable de 9 à 230 V, vous devriez suivre un schéma un peu plus complexe, tels que ceux déjà publiés.
Le montage que nous vous proposons aujourd’hui est très utile pour apprendre comment procéder pour calculer la valeur du condensateur C2 et de la résistance R4, présents dans l’oscillateur de IC1 (figure 4) et comment programmer les 4 micro-interrupteurs de S1 afin de faire varier la durée de la temporisation.

Figure 2 : L’avantage présenté par ce circuit intégré CMOS est qu’on peut le programmer pour la durée désirée, simplement en déplaçant les 4 leviers des micro-interrupteurs de S1.

Le schéma électrique
Vous trouverez le schéma électrique de ce timer simple à CMOS 4536 sur la figure 3. Commençons sa description en partant du cordon secteur 230 V, à droite.
Vous aurez noté qu’un fil de ce cordon est appliqué sur l’anode 1 du triac TRC1 et l’autre sur la charge d’utilisation (représentée par une ampoule).
Comme le circuit intégré IC1 réclame une tension d’alimentation maximum de 12 V environ, la tension du secteur 230 V est abaissée par les deux résistances R12 et R13 puis stabilisée à 12 V par la zener DZ1.
La diode DS3, appliquée sur le fil alimentant le collecteur de TR1 et toutes les broches de IC1, sert à redresser la tension alternative de 12 V fournie par DZ1, tension rendue ensuite continue par le condensateur électrolytique C3 de 470 μF. Chaque fois que nous pressons le poussoir P1 (START), automatiquement, sur les broches de sortie 13 et 14 reliées à la base du PNP TR1, se trouve un niveau logique bas (0) mettant le transistor en conduction et excitant la gâchette du triac.
Quand TRC1 conduit, la charge (ici, une ampoule) reliée à son anode A2 s’allume et reste allumée pendant la durée paramétrée sur les micro-interrupteurs de S1.

Important :Tous les composants présents sur cette platine timer sont directement reliés à la tension (mortelle !) du secteur 230 V et, par conséquent, nous vous enjoignons (excusez la violence du mot mais il y va de la vie de nos lecteurs) de ne pas toucher le boîtier métallique du triac ni même les résistances ni surtout les pistes de cuivre du circuit imprimé, car vous risqueriez de ressentir de dangereuses secousses électriques. C’est la raison pour laquelle nous avons choisi de protéger ce montage (ou plutôt ses usagers) par un boîtier entièrement en plastique (figure 10).

Figure 3 : Schéma électrique du timer à CMOS 4536. Etant donné que le circuit n’utilise aucun transformateur d’alimentation, tous ses composants sont directement soumis à la tension du secteur 230 V.

Liste des composants
R1 = 2,2 kΩ
R2 = 22 kΩ
R3 = 330 kΩ
R4* = 33 kΩ
R5 = 47 kΩ
R6 = 47 kΩ
R7 = 47 kΩ
R8 = 47 kΩ
R9 = 10 kΩ
R10 = 1 kΩ
R11 = 1 kΩ
R12 = 120 Ω 1/2 W
R13 = 470 kΩ
C1 = 100 nF polyester
C2** = Voir ci-dessous
C3 = 470 F électro. 25 V
C4 = 100 nF polyester
C5 = 330 nF 400 V
C6 = 330 nF 400 V
DS1 = Diode 1N4007
DS2 = Diode 1N4007
DS3 = Diode 1N4007
DZ1 = Zener 12 V 1 W
TR1 = PNP BC557
TRC1 = Triac 500 V 5 A
IC1 = CMOS CD4536
S1 = Dip-switchs 4 micro-inter.
P1 = Poussoir

Divers :
2 Borniers 2 pôles
1 Cordon secteur
1 Boîtier plastique
1 Lot de visserie

* Pour ajuster exactement la temporisation : R4 = 27 kΩ + trimmer 10 kΩ (voir texte).

** Si vous ne savez pas à l’avance sur quelle durée maximale vous voudrez programmer ce timer, procurez-vous pour C2 les valeurs suivantes : 100 nF ; 47 nF ; 39 nF ; 15 nF ; 4,7 nF ; 3,9 nF ; 2,2 nF.


Figure 4 : A gauche, l’organigramme du CD4536 et, dessous, son brochage vu de dessus et repère-détrompeur en U vers le haut. La fréquence de l’étage oscillateur est déterminée par les valeurs de C2 et R4 (figure 5).

Figure 5 : Sur ce tableau sont récapitulées toutes les formules nécessaires pour calculer la fréquence, le facteur de division et la durée en secondes, minutes et heures. La capacité de C2 doit être exprimée en nF et la valeur de R4 en kilohms.

Les micro-interrupteurs du facteur de division
Sur les broches 9, 10, 11 et 12 du CD4536 sont connectés les micro-interrupteurs
de S1 dont les 4 leviers placés vers le haut, en position ON (figure 6), permettent de faire varier le facteur de division.
Comme vous pouvez le voir figure 6, on part d’un facteur de division de 512, quand les 4 leviers sont placés vers le bas, puis on double (1 024) quand le levier 1 passe en haut et on double encore (2 048) quand le levier 2 passe en haut alors que 1 est redescendu (etc., voir la progression de la figure 6), jusqu’à un maximum de 16 777 216 quand tous les leviers sont en haut.

La fréquence de l’étage oscillateur
Pour connaître la fréquence produite par l’étage oscillateur présent à l’intérieur du circuit intégré, vous pouvez utiliser cette formule simple :
Hz = 333 000 : (C2 nF x R4 kilohms)

La capacité du condensateur C2 relié à la broche 4 de IC1 peut varier de 1 500 pF (soit 1,5 nF) à 820 000 pF (soit 820 nF).
La valeur de la résistance R4 reliée à la broche 5 de IC1 peut varier de 12 kilohms à 390 kilohms.
Connaissant la valeur en nF de C2 et celle de la fréquence en Hz, nous pouvons calculer la valeur de R4 en utilisant la formule suivante :
R4 kilohms = 333 000 : (Hz x C2 nF)

Connaissant la valeur en kilohms de R4 et celle de la fréquence en Hz, nous pouvons calculer la capacité de C2 en utilisant la formule suivante :
C2 nF = 333 000 : (Hz x R4 kilohms)


Toutes les formules à utiliser
Sur le tableau de la figure 5, toutes les formules nécessaires pour le calcul des valeurs de la fréquence en Hz, de la capacité de C2 et de la résistance de R4 sont récapitulées, de façon à pouvoir calculer les durées de temporisation en fonction du facteur de division.
Comme ces formules pourraient ne pas suffire à la dissipation de tous vos doutes, nous allons vous proposer quelques exemples de calcul : quelques exercices, en somme !

Quel facteur de division choisir
Même si les durées de temporisation peuvent être calculées sur n’importe lequel des facteurs de division reportés figure 6, nous vous conseillons, pour notre part, de les calculer toujours pour le maximum, c’est-à-dire 16 777 216, ce qui correspond, on l’a vu ci-dessus, aux 4 leviers placés vers le haut.
Nous vous conseillons de choisir le plus grand facteur de division car, si l’on passe aux autres facteurs (inférieurs), toutes les durées de temporisation diminuent : par conséquent, admettons que l’on obtienne avec le plus grand facteur de division (16 777 216) une durée de 24 heures, avec les autres facteurs (inférieurs) nous obtiendrions ces durées :
16 777 216  durée  24 heures
8 388 608 durée 12 heures
4 194 304 durée 6 heures
2 097 152 durée 3 heures
1 048 576 durée 90 minutes
524 288 durée 45 minutes
262 144 durée 22 minutes
131 072 durée 11 minutes
65 536 durée 5 minutes
etc.

Etant donné que nul ne vous oblige à choisir le plus grand facteur 16 777 216, vous pouvez très bien utiliser, pour vos calculs, un facteur différent, par exemple 8 388 608 ou 4 194 304 ou encore 1 048 576, etc.

Figure 6 : En déplaçant les leviers 1, 2, 3 et 4 du dip-switchs S1 vers le haut ou vers le bas, comme le montrent les dessins, on obtient le facteur de division inscrit à droite.

Les calculs pour une durée de temporisation maximale de 24 heures
Supposons que nous voulions réaliser un timer alimentant un appareil pendant 24 heures au maximum, nous devrions procéder comme suit.
Première opération, nous calculerions la valeur de la fréquence que devra produire l’étage oscillateur de IC1 pour atteindre une durée maximale de 24 heures, en utilisant comme facteur de division 16 777 216 (figure 6).
Sur le tableau de la figure 5 se trouve la formule permettant de calculer la fréquence en Hz quand on connaît le facteur de division et la durée en heures :
Hz = facteur de division : (7 200 x heures)

Insérons les données en notre possession, nous obtenons :
16 777 216 : (7 200 x 24) = 97,06 Hz arrondi à 97 Hz.

Connaissant la fréquence, calculons la capacité de C2 et pour cela prenons cette formule sur le tableau d’école :
C2 nF = 333 000 : (Hz x R4 kilohms)

Insérons les données en notre possession, soit la fréquence de 97 Hz précédemment calculée et, quant à R4, allons chercher sa valeur dans la liste des composants de la figure 3 (33 kilohms), nous obtenons :
333 000 : (97 x 33) = 104 nF.

Etant donné que cette capacité n’est pas normalisée, nous choisirons un condensateur de 100 nF. Pour connaître la durée maximum de temporisation que l’on peut obtenir avec cette capacité, exécutons ces quelques opérations.
La première consiste à calculer la valeur de la fréquence que nous obtiendrons, en utilisant toujours la formule :
Hz = 333 000 : (C2 nF x R4 kilohms)

Sachant que la capacité de C2 est 100 nF et que la résistance de R4 est 33 kilohms, nous obtenons une fréquence de :
333 000 : (100 x 33) = 100,90 Hz

Pour connaître la durée de temporisation en heures, nous prendrons la formule du tableau de la figure 5 :
Durée en heures = Facteur de division : (7 200 x Hz)

Insérons les données en notre possession, nous obtenons :
16 777 216 : (7 200 x 100,90) = 23 h

Pour atteindre une durée de 24 heures, nous devrons augmenter la capacité de C2 et, pour l’amener à 104 nF, le plus simple est de mettre en parallèle au condensateur de 100 nF un autre condensateur de 3,9 nF. On atteint 103,9 nF. On pourrait aussi mettre en parallèle un condensateur de 82 nF et un de 22 nF.

Note : Avant d’utiliser deux condensateurs en parallèle, il faut toujours vérifier quelle durée on obtient avec un condensateur de 100 nF car, tous les condensateurs ayant une tolérance, on ne peut exclure d’office qu’un condensateur marqué “100 nF” ait en fait une capacité réelle de 103 ou 104 nF.

ATTENTION : Par mesure de sécurité, le boîtier doit obligatoirement être entièrement en matière plastique et aucune vis métallique le fermant ne doit pouvoir toucher le circuit imprimé.

Les calculs pour une durée de temporisation maximale de 10 heures
Si nous voulions obtenir un timer atteignant une durée de temporisation maximale de 10 heures, en utilisant toujours le plus grand facteur de division 16 777 216, nous saurions déjà que la première opération à effectuer est le calcul de la fréquence de l’étage oscillateur de IC1 (C2 et R4), grâce à la formule :
Hz = facteur de division : (7 200 x heures)

Insérons les données en notre possession, nous obtenons :
16 777 216 : (7 200 x 10) = 233 Hz

Connaissant la fréquence, nous devons calculer la capacité de C2 et pour cela prenons la formule du tableau de la figure 5 :
C2 nF = 333 000 : (Hz x R4 kilohms)

Insérons les données en notre possession, R4 33 kilohms, fréquence 233 Hz, nous obtenons :
333 000 : (233 x 33) = 43,3 nF

Etant donné que cette capacité n’est pas normalisée, mettons en parallèle un condensateur de 39 nF et un de 4,7 nF, ce qui fera une capacité totale de 43,7 nF.

Note : Même si la capacité totale obtenue théoriquement est de 43,7 nF, il vaut mieux vérifier les durées effectives obtenues car, à cause de la tolérance des condensateurs, on ne peut exclure a priori que ces deux condensateurs en parallèle n’auront pas une capacité de 43,3 nF exactement.

Les calculs pour une durée de temporisation maximale de 60 minutes
Si nous voulions obtenir un timer atteignant une durée de temporisation maximale de 60 minutes, en utilisant non plus le facteur de division 16 777 216 mais un plus petit 4 194 304 (figure 6), la première opération à effectuer serait le calcul de la fréquence de l’étage oscillateur de IC1 (C2 et R4), grâce à la formule :
Hz = facteur de division : (120 x minutes)

Insérons les données en notre possession, nous obtenons :
4 194 304 : (120 x 60) = 582,54 Hz

Connaissant la fréquence, nous devons calculer la capacité de C2 et pour cela prenons la formule du tableau de la figure 5 :
C2 nF = 333 000 : (Hz x R4 kilohms)

Pour obtenir une fréquence de 582,54 Hz en prenant pour R4 33 kilohms, il nous faut un condensateur de :
333 000 : (582,54 x 33) = 17,32 nF

Etant donné que cette capacité n’est pas normalisée, mettons en parallèle un condensateur de 15 nF et un de 2,2 nF, ce qui fera une capacité totale de 17,2 nF.
D’une manière différente, nous pourrions modifier la résistance de R4 ou la capacité de C2, comme par exemple ci-dessous :
C2 - 47 nF R4 - 12 kilohms = 590 Hz
C2 - 39 nF R4 - 15 kilohms = 569 Hz
C2 - 56 nF R4 - 10 kilohms = 594 Hz

Avec les valeurs de C2 et de R4 ci-dessus indiquées, vous n’obtiendrez jamais la fréquence exacte 582,54 Hz, mais des valeurs de toute façon très proches, ce qui fait que les erreurs de durée de temporisation seront minimes et dérisoires, d’autant, rappelons-le, que les condensateurs et les résistances ont une tolérance.
Supposons que nous réussissions à obtenir les 60 minutes recherchées en utilisant le facteur de division de 4 194 304, souvenez-vous qu’en intervenant sur les micro-interrupteurs de S1, il est possible de doubler et diviser par deux les durées, comme ci-après :
16 777 216  durée   240 minutes
8 388 608 durée 120 minutes
4 194 304 durée 60 minutes
2 097 152 durée 30 minutes
1 048 576 durée 15 minutes
524 288 durée 7,5 minutes
262 144 durée 3,75 minutes
131 072 durée 1,87 minutes
65 536 durée 0,93 minutes

Important : Rappelez-vous que les chiffres après la virgule représentent des centièmes de minutes et par conséquent lorsque vous trouvez les nombres 7,50 - 3,75 - 1,87 ne prenez pas les décimales pour des secondes. Pour savoir ce que cela donne en secondes, il suffit de multiplier les décimales par 60, en effet :
0,50 x 60 = 30 secondes
0,75 x 60 = 45 secondes
0,87 x 60 = 52 secondes
0,93 x 60 = 55 secondes

Par suite, les durées obtenues avec les derniers facteurs de division ci-dessus seront :
524 288 durée 7 minutes 30 s
262 144 durée 3 minutes 45 s
131 072 durée 1 minute 52 s
65 536 durée 0 minute 55 s

Le réglage des durées de temporisation d’un timer
Après avoir réalisé un timer pour des durées de temporisation très longues, le premier problème se présentant au concepteur est de savoir d’avance si les durées calculées auront une tolérance (en fait une précision) acceptable.
Etant donné qu’il n’est guère envisageable d’attendre une dizaine d’heures pour voir si l’ampoule s’éteint et comme, d’autre part, tout le monde ne possède pas un capacimètre précis pour mesurer la capacité exacte de C2, la solution la plus simple pour contrôler la précision des longues durées de temporisation est de régler les leviers des micro-interrupteurs de S1 pour un facteur de division permettant l’extinction de l’ampoule au bout de quelques minutes.
Supposons que nous ayons réalisé un timer calculé pour éteindre une ampoule au bout de 10 heures avec un facteur de division de 16 777 216.
Pour vérifier si cela arrive réellement, procédez comme suit :
Première opération, convertir la durée de temporisation de 10 heures en minutes :
10 x 60 = 600 minutes.

Mettons ces 600 minutes en correspondance avec le plus grand facteur de division, il suffira ensuite de diviser par 2 le résultat pour obtenir ces durées :
            Durée
16 777 216 calculée = 600,00 minutes
8 388 608 600 : 2 = 300,00 minutes
4 194 304 300 : 2 = 150,00 minutes
2 097 152 150 : 2 = 75,00 minutes
1 048 576 75 : 2 = 37,50 minutes
524 288 37,5 : 2 = 18,75 minutes
262 144 18,75 : 2 = 9,37 minutes
131 072 9,37 : 2 = 4,68 minutes
65 536 4,68 : 2 = 2,34 minutes
32 768 2,34 : 2 = 1,17 minute

Maintenant, vérifiez avec un chronomètre si une durée minimum de 1,17 minute est faisable.
A ce propos, nous vous rappelons encore que les décimales ou les centésimales dans le nombre des minutes ci-dessus de sont pas des secondes mais des dixièmes ou des centièmes de minutes et donc, par exemple, 1,17 minute cela fait 1 minute 10 secondes, en effet :
0,17 x 60 = 10 secondes.

Si vous notez une différence de durée importante, vous pouvez toujours la retoucher en mettant en parallèle à C2 des condensateurs de petite capacité.
Rappelez-vous qu’en augmentant la capacité, on abaisse la fréquence et on augmente la durée de temporisation.
Au lieu de modifier la valeur de C2, il est possible de faire varier la durée en intervenant sur la résistance de R4, en mettant en série avec elle un trimmer, comme le montre la figure 11.
Pour faire cette modification, nous conseillons d’utiliser pour R4 une résistance de 27 kilohms et un trimmer de 10 kilohms. En tournant le curseur du trimmer, si vous augmentez sa valeur ohmique, vous allongerez la durée de temporisation et, en revanche, si vous la réduisez, vous diminuerez la durée de temporisation.

La réalisation pratique
Pendant le montage, aidez-vous des figures 7a et 8. En possession du circuit imprimé (disponible sur l’internet), vous pouvez commencer en insérant le support du CMOS CD4536.
Pressez-le à fond et soudez toutes ses broches. Continuez avec le dipswitchs S1 : insérez-le avec les inscriptions 1, 2, 3, 4 vers le bas et soudez toutes ses broches.
Ensuite, insérez et soudez toutes les résistances. Insérez et soudez les diodes en plastique, bagues dans le sens indiqué par la figure 7a : DS1 bague vers le bas, DS2 bague vers la droite et DS3 bague vers la gauche. A côté de DS3, insérez et soudez la zener DZ1 (elle est en verre et sa bague sera orientée vers la gauche).
Passez ensuite aux 5 condensateurs polyesters puis au condensateur électrolytique C3 (patte la plus longue + vers le dip-switchs S1).
En haut de la platine, insérez le bornier à 4 pôles servant à l’entrée du secteur 230 V et au branchement de la charge secteur 230 V (représentée ici par une ampoule électrique). A droite du bornier, insérez et soudez le triac TRC1 avec son fond métallique orienté vers le haut de la platine. Puis à côté, insérez et soudez le transistor TR1, méplat vers la droite.
Quand tout cela est fait, insérez le CMOS CD4536 dans son support en orientant le repère-détrompeur en U vers le condensateur électrolytique C3.

Figure 7a : Schéma d’implantation des composants du timer EN1509. Dans le bornier de droite sont insérés les fils du secteur 230 V et dans celui de gauche ceux de la charge que le triac pilote. Ici, la charge est une ampoule électrique 230 V.

Figure 7b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du timer vu côté soudures.

Figure 8 : Photo d’un des prototypes. ATTENTION : les pistes du circuit imprimé et les composants étant sous la tension du secteur 230 V, n’alimentez le montage qu’après l’avoir installé dans son boîtier plastique et avoir fermé le couvercle de ce dernier.

Figure 9 : Brochages du triac vu de face et du transistor BC557 vu de dessous. Quand vous insérerez le triac sur le circuit imprimé, orientez son fond métallique vers le haut de la platine. Quand vous insérerez le transistor TR1, orientez son méplat vers la droite (figure 7a).

Le montage dans le boîtier
Quand la platine est terminée, installez-la dans le boîtier plastique (figure 10). Celui-ci est prévu pour garantir une parfaite isolation par rapport au secteur 230 V : surtout, ne mettez pas la platine sous tension avant de l’avoir installée dans le boîtier !
La platine est fixée sur le fond du boîtier plastique à l’aide de 4 vis auto-taraudeuses.
La face avant et le panneau arrière doivent être percés par vos soins. En face avant, percez un trou de 7 millimètres de diamètre pour le poussoir “START” P1 et sur le panneau arrière, deux trous du même diamètre pour l’entrée du cordon secteur 230 V et la sortie vers la charge secteur 230 V.
Avant de fermer le couvercle et avant de mettre sous tension, vous devez paramétrer les 4 micro-interrupteurs pour le facteur de division choisi (figure 6).
C’est seulement quand vous aurez fermé le couvercle que vous pourrez mettre l’appareil sous tension et lui connecter une charge.

Figure 10 : Montage dans le boîtier de la platine du timer. Ce boîtier plastique est parfaitement adapté au timer. La face avant et le panneau arrière de ce boîtier sont également en plastique, ce qui permet une parfaite isolation électrique du circuit entièrement sous tension secteur 230 V. En face avant, on pratiquera un trou pour le poussoir P1 et sur le panneau arrière, deux trous pour les fils d’entrée du secteur et pour ceux de sortie de la charge 230 V.

Figure 11 : Pour corriger la précision des durées, on peut connecter un petit trimmer en série avec R4.

Important : Si vous voulez modifier le facteur de division pour obtenir des durées différentes, vous devez impérativement débrancher le cordon secteur 230 V avant de rouvrir le couvercle.

Une télécommande intelligente par courant porteur "Deuxième partie et fin"

Cette télécommande par courant porteur peut allumer ou éteindre à distance un appareil de climatisation ou de chauffage, un antivol, etc., ou alors nous informer qu’une personne à l’étage a besoin de nous. A la différence des autres types de télécommande, celle-ci nous confirme, par l’allumage d’une LED, que le relais du récepteur a bien été excité.


Le récepteur (RX)
Le schéma électrique est figure 15. Le RX est constitué de TR3, IC4-B, IC4-A, TR4, IC5 (étage récepteur proprement dit) associé à un étage émetteur (chargé d’envoyer la confirmation de l’ordre reçu) constitué de TR1, TR2, IC1.
Le RX aussi comporte un dip-switchs S1 devant être paramétré de la même façon que celui du TX (figure 12) avec les leviers 1, 2, 3, 4 sur “+” et 5, 6, 7, 8 sur “–”, afin d’obtenir le même code clé.

Figure 13 : Photo du boîtier du récepteur commandant le relais interne, en excitation et en relaxation (voir figure 15).

Figure 14 : Photo du boîtier du récepteur ouvert. Sur le fond du boîtier, on a fixé, à l’aide de 3 vis auto-taraudeuses, la platine réceptrice et, sous le couvercle, la platine du relais (figure 20), au moyen de 2 vis auto-taraudeuses et d’une entretoise à base autocollante. Par les deux trous de la face avant sortent le cordon d’alimentation secteur 230 V et le câble provenant du relais et destiné à commander la mise en marche ou l’arrêt d’un appareil.

Figure 15 : Schéma électrique du récepteur. Dans ce récepteur aussi, on trouve un étage émetteur, constitué de S1, IC1, TR1, TR2, pour confirmer l’ordre reçu de l’émetteur. Les composants marqués d’un astérisque sont montés sur la platine du relais.

Figure 16 : Quand nous pressons le poussoir P1 ON de l’émetteur, une série d’impulsions codifiées (figures 3 à 9) est envoyée sur le secteur 230 V. Captées par le récepteur, elles exciteront son relais.

Figure 17 : Dès que le relais est excité, l’étage émetteur situé dans le récepteur envoie en retour (confirmation), toujours par le secteur 230 V, des impulsions codées qui, captées par l’étage récepteur de l’émetteur, allumeront la LED DL1 ON.

Figure 18 : Si nous pressons le poussoir P2 OFF de l’émetteur, une série d’impulsions codées (figures 3 à 10) est envoyée sur le secteur 230 V. Captées par le récepteur, elles relaxeront le relais.

Figure 19 : Dès que le relais est relaxé, l’étage émetteur situé dans le récepteur envoie en retour (confirmation), toujours par le secteur 230 V, des impulsions codées qui, captées par l’étage récepteur de l’émetteur, allumeront la LED DL2 OFF.

Figure 20 : Photo d’un des prototypes du récepteur de télécommande par courant porteur.

Le récepteur est constitué de deux platines : la plus grande est le récepteur proprement dit, la plus petite porte le relais de commande de l’appareil à télécommander.

Figure 21 : Schéma d’implantation des composants de la platine du relais du récepteur de télécommande par courant porteur.

Le bornier à 3 pôles présent sur la carte sert à alimenter, par exemple, une lampe, un buzzer, un moteur, etc. Si vous voulez qu’à chaque excitation du relais une lampe s’allume ou qu’un moteur soit alimenté, etc., s’ils fonctionnent en 230 V, vous devez suivre ce schéma de câblage (en fait le relais constitue un interrupteur simple).

Figure 22 : Brochages des circuits intégrés 4093 et NE5532 vus de dessus, du transistor BC547/BC557 vu de dessous et de face, du régulateur L7812 vu de face et du régulateur MC78L12 vu de dessous et de face. Quant aux LED, leur patte la plus longue est toujours l’anode.

(La figure 23 est présenté dans la première partie)

Figure 24a : Schéma d’implantation des composants du récepteur de télécommande par courant porteur. Le RX est constitué de deux platines : la platine RX proprement dite et la platine du relais. Vous remarquerez qu’il n’y a, ni dans l’émetteur ni dans le récepteur, d’interrupteur M/A : les deux appareils doivent toujours être sous tension secteur.



Figure 24b : Dessins, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du récepteur.

Liste des composants du récepteur
R1 = 4,7 MΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 10 kΩ
R4 = 100 kΩ
R5 = 33 kΩ
R6 = 10 kΩ
R7 = 47 Ω
R8 = 470 Ω
R9 = 330 kΩ
R10 = 10 kΩ
R11 = 10 kΩ
R12 = 10 kΩ
R13 = 100 kΩ
R14 = 2,2 MΩ
R15 = 39 kΩ
R16 = 39 kΩ
R17 = 10 kΩ
R18 = 100 kΩ
R19 = 150 kΩ
R20 = 1 kΩ
R21 = 820 Ω
R22 = 3,3 kΩ
R23 = 10 kΩ
R24* = 1 MΩ
R25* = 10 kΩ
C1 = 100 nF polyester
C2 = 47 μF électrolytique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 100 nF polyester
C5 = 470 μF électrolytique
C6 = 100 nF polyester
C7 = 10 nF polyester
C8 = 150 pF céramique
C9 = 10 nF polyester
C10 = 1,5 nF polyester
C11 = 10 nF pol. 630 V
C12 = 100 nF polyester
C13 = 100 nF polyester
C14 = 1,5 nF polyester
C15 = 10 μF électrolytique
C16 = 1,5 nF polyester
C17 = 150 pF céramique
C18 = 100 pF céramique
C19 = 100 pF céramique
C20 = 330 pF céramique
C21 = 4,7 μF électrolytique
C22* = 100 nF polyester
JAF1 = Self 100 H
MF1 = MF blanche
RS1 = Pont redres. 100 V 1 A
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DS3 = Diode 1N4148
DS4 = Diode 1N4148
DS5 = Diode 1N4148
DS6 = Diode 1N4148
DS7* = Diode 1N4148
DS8* = Diode 1N4007
TR1 = PNP BC557
TR2 = NPN BC547
TR3 = NPN BC547
TR4* = PNP BC557
IC1 = Intégré HT6014
IC2 = Intégré HT6034
IC3 = Intégré L7812
IC4 = Intégré NE.5532
IC5* = CMOS 4093
T1 = Transfo. 3 W
T1 = Sec. 0-14-17 V 0,2 A
S1 = Dip-switchs 8 micro-inter. 3 pos.
RELAIS 1* = Relais 12 V

Divers
1 Bornier 2 pôles
1 Bornier 3 poles*
1 Coupe de fils en nappe
1 Cordon secteur
1 Cordon 3 conducteurs (sorties relais)
2 Passe-fil
1 Boîtier
1 Lot de visserie

Les composants marqués d’un astérisque sont montés sur la platine relais


Le poussoir P1 ON du TX a été pressé
Quand le poussoir P1 ON du TX a été pressé, le signal HF de 160 kHz parcourant les fils du secteur 230 V est prélevé sur C11 en série avec JAF1 puis appliqué au secondaire de MF1 et transféré par induction sur son primaire.
C8 en série avec R8 prélèvent le signal sur le primaire de MF1 et le transfèrent sur la base de TR3, utilisé dans ce circuit comme adaptateur d’impédance.
Les deux diodes au silicium DS5 et DS6, placées en opposition de polarités à l’entrée de ce transistor, jouent le rôle de limiteur de bruit et, en effet, elles écrêtent les parasites que peuvent créer les appareils électriques en fonctionnement sur le secteur 230 V.
Le signal présent sur l’émetteur de ce transistor est prélevé sur C20 et appliqué sur l’entrée inverseuse du premier amplificateur opérationnel IC4-B utilisé comme amplificateur et filtre passe-bande pour les 160 kHz.
Le second amplificateur opérationnel IC4-A élimine la porteuse HF des 160 kHz et, par conséquent, à sa sortie, nous ne retrouvons que le code clé envoyé sur le secteur 230 V par le TX : ce code, entrant dans la broche 14 de IC2, commute le niveau logique haut (1) présent sur la broche de sortie 10 en niveau logique bas (0).
Etant donné que la R23 reliée à la broche 10 polarise la base du PNP TR4, ce dernier conduit et excite le relais connecté à son collecteur.
Quand le relais est excité, nous trouvons sur le collecteur de TR4 un niveau logique haut (1) lequel, atteignant l’entrée du NAND IC5-C et à travers l’autre NAND IC5-A, court-circuite à la masse la broche 11 de IC1.
Nous savons déjà que, lorsqu’on applique un niveau logique bas (0) sur la broche 11 de IC1, automatiquement le même niveau logique se retrouve sur la broche 14.
De ce fait, cette broche 14 court-circuite à la masse la R3 de base du PNP TR1 lequel, entrant en conduction, alimente en 12 V le NPN TR2 (oscillateur HF).
Par conséquent le signal HF de 160 kHz, présent sur le primaire de MF1, est transféré par induction sur son secondaire où il est prélevé par C11 et JAF1 pour être envoyé sur le secteur 230 V.
Dès que le TX reçoit les impulsions de code clé envoyées par le RX, il allume la LED DL1 (reliée à l’émetteur de TR4) de confirmation d’excitation du relais.

Le poussoir P2 OFF du TX a été pressé
Quand le poussoir P2 OFF du TX a été pressé, le signal HF de 160 kHz parcourant les fils du secteur 230 V est prélevé sur C11 en série avec JAF1 puis appliqué au secondaire de MF1 et transféré par induction sur son primaire.
C8 en série avec R8 prélèvent le signal sur le primaire de MF1 et le transfèrent sur la base de TR3, utilisé dans ce circuit comme adaptateur d’impédance.
Les deux diodes au silicium DS5 et DS6, placées en opposition de polarités à l’entrée de ce transistor, jouent le rôle de limiteur de bruit et, en effet, elles écrêtent les parasites que peuvent créer les appareils électriques en fonctionnement sur le secteur 230 V.
Le signal présent sur l’émetteur de ce transistor est prélevé sur C20 et appliqué sur l’entrée inverseuse du premier amplificateur opérationnel IC4-B utilisé comme amplificateur et filtre passe-bande pour les 160 kHz.
Le second amplificateur opérationnel IC4-A élimine la porteuse HF des 160 kHz et, par conséquent, à sa sortie nous ne retrouvons que le code clé envoyé sur le secteur 230 V par le TX : ce code, entrant dans la broche 14 de IC2, commute le niveau logique haut (1) présent sur la broche de sortie 10 en niveau logique bas (0).
Sur cette broche, on trouve donc une tension positive supprimant la tension de polarisation de la base du PNP TR4 et, par conséquent, le relais placé sur son collecteur se relaxe.
Quand le relais est relaxé, nous trouvons sur le collecteur de TR4 un niveau logique bas (0) lequel, atteignant l’entrée du NAND IC5-B/IC5-D et à travers l’autre NAND IC5-A, court-circuite à la masse, avec une impulsion de niveau logique bas (0), la broche 10 de IC1.
Nous savons déjà que, lorsqu’arrive un niveau logique bas (0) sur la broche 10 et aussi sur la broche 11 de IC1, automatiquement le même niveau logique se retrouve sur la broche 14.
De ce fait, cette broche 14, court-circuitant à la masse la R3 de base du PNP TR1, le fait conduire et, automatiquement, on trouve sur son collecteur une tension positive de 12 V alimentant le NPN TR2 (oscillateur HF).
Le signal HF de 160 kHz, présent sur le primaire de MF1, est transféré par induction sur son secondaire où il est prélevé par C11 et JAF1 pour être envoyé sur le secteur 230 V.
Dès que le TX reçoit les impulsions de code clé envoyées par le RX, il allume la LED DL2 (reliée à l’émetteur de TR4) de confirmation de relaxation du relais.

Résumé
L’appareil que nous avons appelé TX envoie par poussoirs au RX distant, des ordres d’excitation ou de relaxation du relais que ce RX comporte à sa sortie.
Le RX reçoit ces ordres, il les exécute (en fermant ou en ouvrant les contacts de son relais) et envoie une confirmation (soit d’excitation, soit de relaxation de son relais) : il comporte donc un étage émetteur ! De son côté le TX distant doit recevoir cette confirmation et l’afficher sur une LED verte ou sur une LED rouge : il comporte donc un récepteur !
Nous avons donc bien à faire à deux émetteurs-récepteurs : le premier, celui qui a l’initiative de la commande, est un TRX (son récepteur est secondaire et ne sert qu’à recevoir la confirmation de l’ordre), le second, passif, recevant les ordres et les exécutant (relais), est un RTX (son émetteur est secondaire et ne sert qu’à envoyer la confirmation de l’ordre).
Simple, non ?

La réalisation pratique du TX
Avec l’aide des figures 11 et 23 vous n’avez que peu de chances de vous tromper dans le montage de cette platine.
Une fois en possession du circuit imprimé, vous pouvez monter tous les composants. Commencez par les supports des circuits intégrés IC1, IC2 et IC4 et poursuivez avec le dip-switchs S1, côté marqué “+”, “0”, “–” vers la gauche.
Continuez en montant les diodes en verre, bagues noires tournées dans le bon sens : DS1 et DS3 vers le bas, DS2 et DS4 vers le haut, DS5 vers la gauche et DS6 vers la droite.
Ensuite montez toutes les résistances, après avoir contrôlé leurs valeurs ohmiques avec le code des couleurs. Attention, la perspective, figure 23, cache quelque peu R5 (derrière MF1) et R15 (derrière C14).
Continuez avec les petits condensateurs céramiques et polyesters puis avec les électrolytiques (veillez à respecter la polarité de ceux-ci : leur patte la plus longue est le +).
Insérez puis soudez, mais sans raccourcir leurs pattes, les transistors en vous servant de leur méplat pour les orienter dans le bon sens : TR1 méplat vers C6, TR2 méplat vers la gauche, TR3 méplat vers T1, TR4 et TR5 méplats vers la gauche.
Insérez et soudez le transformateur T1, le pont redresseur RS1 en respectant bien la polarité de ses pattes, puis le bornier à 2 pôles pour l’entrée secteur 230 V, la self JAF1 et la MF1, sans oublier pour cette dernière de souder aussi les deux languettes de son blindage.
Toutes les soudures étant faites, insérez les circuits intégrés dans leurs supports en veillant à ce que leurs repère-détrompeurs en U soient dirigés dans la bonne direction, en l’occurrence vers la gauche.
N’oubliez pas de relier à la carte les composants externes : les deux poussoirs P1 et P2 et les deux LED DL1 et DL2, en respectant bien la polarité de ces dernières. Gardez présent à l’esprit que ces 4 composants seront à fixer en face avant. Après avoir fixé la platine TX au fond du boîtier plastique (photo de première page et figure 1), reliez les deux poussoirs à l’aide de trois morceaux de fil de cuivre isolé plastique et les deux LED avec deux torsades, comme le montre la figure 23.
Important : avant de fermer le couvercle du boîtier, tournez à mi-course le noyau de la MF1 et paramétrez les micro-interrupteurs de S1 comme le rappelle cette même figure 23.

La réalisation pratique du RX
Avec l’aide des figures 20 et 24, vous n’avez que peu de chances de vous tromper dans le montage de ces platines.
Elles sont en effet au nombre de deux : la platine principale, ressemblant comme deux gouttes d’eau à celle du TX (figure 24) et la platine du relais.
La platine principale du RX ne diffère de la platine du TX que par l’absence de TR4 et TR5 près de S1 sur le RX, par le régulateur L7812, en boîtier TO220 sur le RX (à monter dos métallique vers le bas de la platine), R23 pas au même endroit sur le RX et C21 en plus sur le RX toujours. Aussi, nous vous prions de vous reporter aux recommandations concernant le montage du TX pour monter la platine principale du RX.
Prenez le circuit imprimé de la platine du relais, montez le support de IC5, le relais et le bornier à 3 pôles, les deux résistances R24 et R25, la diode en verre DS7, bague noire vers la gauche et diode plastique DS8, bague blanche vers la droite. A la fin, montez TR4 méplat vers le relais.
Reliez les deux platines entre elles à l’aide de 4 et 2 morceaux de fil de cuivre isolé plastique (ou de la nappe à 4 et 2 conducteurs) en prévoyant l’installation dans le boîtier plastique (figure 24 puis figure 14). Après les soudures, insérez le circuit intégré IC5 dans son support avec le repère-détrompeur en U vers le bas (vers C22).
Comme le montre la figure 14, les deux platines sont à fixer sur les deux demi-couvercles du boîtier plastique à l’aide de vis auto-taraudeuses et d’une entretoise à base autocollante. Faites sortir du panneau arrière, à travers des passe-fils, le cordon secteur 230 V que vous insérerez dans le bornier à 2 pôles et les deux fils de commande de l’appareil à télécommander que vous insérerez dans le bornier à 3 pôles.
A ce propos, vous pouvez relier au bornier 3 pôles buzzer, lampe, moteur, etc., que vous désirez alimenter en 230 V et dont vous voulez commander à distance (avec P1) l’allumage ou la mise en marche et (avec P2) l’extinction.
Des 3 fils indiqués 1, 2, 3, aucune tension ne sort et, par conséquent, si vous devez alimenter une ampoule électrique en 230 V, suivez le schéma de câblage de la figure 21.
Bref, le relais n’est qu’un interrupteur télécommandé.
Important : avant de fermer le couvercle du boîtier, paramétrez les micro-interrupteurs de S1 comme vous l’avez fait pour le TX et lisez le paragraphe ci-dessous.

Les essais et le réglage
Même si en branchant les fiches secteur dans des prises de courant assez éloignées (mais aboutissant au même compteur) le système fonctionne d’emblée sans réglage, pour accorder parfaitement la fréquence du RX avec celle du TX, vous devez retoucher le noyau de la MF1 du RX.
Si vous disposez d’un oscilloscope, vous pouvez le relier à la broche 7 de IC4 et appuyer (ou faire appuyer) sur l’un des poussoirs P1 ou P2 du TX : tournez le noyau de la MF1 du RX jusqu’à l’obtention de l’amplitude maximum du signal HF. Cette amplitude est d’environ 2 Vpp.
Si, quand vous tournez le noyau de la MF1 du RX, le signal reste à la même amplitude, éloignez TX et RX au maximum et recommencez essai et réglage comme indiqué ci-dessus.
Si vous n’avez pas d’oscilloscope, branchez les appareils le plus loin possible l’un de l’autre et réglez le noyau du RX jusqu’à ce que, pressant P1 ou P2, le relais obéisse à la commande.

Fin.

1ère partie

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