Avec ce
montage, nous ouvrons le portail électrique de la maison en
utilisant un téléphone portable type GSM au lieu de la traditionnelle
télécommande. Utilisable sur n’importe quelle installation, il permet de
faire au moins jeu égal avec les différents modèles de télécommandes
qui nous remplissent les poches.
La commande
d’activation du relais ne consomme aucune unité
téléphonique. La
sécurité de fonctionnement est excellente grâce au système de
reconnaissance par l’identification de la personne appelant. Bien
entendu, il est
tout à fait
possible d’extrapoler pour n’importe quelle commande comme celle de la
porte du garage commun en copropriété ou l’ouverture de la porte d’un
hall, d’un local protégé dont l’accès est réservé à certaines personnes,
etc.
Dans
ELM numéro 7, page 30 et suivantes, nous vous proposions une
télécommande pilotée par portable GSM. A la fin de l’article, nous vous
annoncions la version professionnelle dans une nouvelle
application.
La version du montage que nous vous présentons dans ces pages, permet une sécurité de fonctionnement absolue.
En
effet, pour permettre l’activation de l’organe de sortie (relais), ce
système vérifie que la personne qui appelle est effectivement habilitée à
ouvrir le portail. Seules les personnes qui connaissent le numéro à
appeler et qui ont enregistré leur propre numéro d’appel peuvent activer
le système.
Mais procédons par ordre et voyons à quoi sert et comment fonctionne notre système.
L’idée qui est à la base de ce système et de ses
applications
est très simple. Désormais, nous possédons pratiquement tous un
téléphone portable que nous utilisons dans sa fonction normale,
c’est-à-dire pour téléphoner !
Mais, pourquoi ne pas l’utiliser
utilement pour de nombreuses autres applications. Surtout si cette
utilisation détournée ne coûte rien sur le forfait, pas même la plus
petite unité !
Dans l’application dont il est question dans ces
lignes, grâce à notre téléphone portable, nous pouvons ouvrir le portail
électrique de la maison ou, de façon plus générale, nous pouvons
activer un quelconque dispositif électrique ou électronique.
Le
montage utilise un module GSM avec un abonnement prépayé et un système
de gestion à microcontrôleur pilotant également le relais de sortie.
L’abonnement peut être le moins cher des moins cher et encore moins si
possible !
En effet, le circuit GSM de commande ne passe jamais en émission.
Donc, il ne consommera jamais la moindre unité !
Les
contacts du relais de la carte GSM, sont câblés en parallèle sur les
contacts du relais du récepteur radio utilisé dans la centrale
d’ouverture du portail. Cette centrale pilote les moteurs et les divers
temporisateurs.
De ce fait, la greffe de notre système sur celui
d’origine n’entraîne aucune modification. Le système d’origine
continuera donc à fonctionner avec les télécommandes traditionnelles
également.
L’ouverture du portail avec le téléphone portable
s’obtient simplement en effectuant un appel au numéro du GSM de commande
placé dans la centrale.
Avant tout, il est nécessaire de faire
“apprendre” au système notre propre numéro de manière à éviter qu’une
personne étrangère (ayant connaissance du numéro d’appel du système de
contrôle) puisse ouvrir le portail.
Pour enregistrer notre propre
numéro de téléphone dans la carte de pilotage, il suffit de placer la
carte de pilotage GSM en mode “auto-apprentissage”.
Pour cela, il faut mettre le petit cavalier J1 sur A et effectuer un appel. Le numéro de la personne qui appelle est ainsi
mémorisé
dans la carte SIM du module GSM. Bien entendu, il faut ensuite retirer
le cavalier et, pour ne pas le perdre, l’enfiler sur une des
broches seulement.
Durant
la phase de fonctionnement normal, le numéro qui appelle est comparé
avec les numéros présents dans la mémoire et le portail n’est ouvert que
si ce numéro est reconnu et donc s’il a été préalablement mémorisé.
L’appel
n’aura jamais de réponse (de cette façon, il n’y a pas de consommation
d’unités, ni sur le portable émetteur, ni sur le pilote GSM), mais le
dispositif active normalement la centrale.
Un système de ce genre offre le
maximum de sécurité et permet d’éliminer les différentes télécommandes dont nous ne savons plus quoi faire.
Le
prix d’un tel système peut paraître élevé pour une application
individuelle. Mais, au contraire, dans une application collective nous
pouvons réaliser une économie considérable.
Prenons l’exemple d’un
ensemble de 50 à 100 appartements, pour les seules télécommandes, il
faut prévoir une dépense de 20000 à 30000 francs et au moins entre 3000
et 5000 francs par an pour remplacer les télécommandes perdues ou
détériorées.
Notre système coûte décidément beaucoup moins cher et a
un coût annuel équivalent au coût de la carte prépayée ou d’un
abonnement à faible prix.
Le seul point négatif pourrait être celui
de la couverture par le réseau GSM dans la zone d’utilisation car,
évidemment, s’il n’y a pas de couverture par le réseau GSM, le système
ne peut pas fonctionner. Il suffit de jeter un coup d’oeil sur les
cartes des différents fournisseurs de services GSM, pour s’apercevoir
que ces zones d’ombre sont extrêmement rares à l’heure actuelle.
Le système mémorise les numéros de téléphone dans la zone “phone book” (répertoire) de la carte SIM utilisée.
Normalement
les cartes SIM ont une capacité de 100 numéros et par fois même de 130
numéros, ce qui est plus que suffisant dans la majorité des cas.
La
sortie du système est constituée d’un relais avec des contacts capables
de couper un courant de 10 ampères et qui peut fonctionner en mode
astable ou bistable.
Le schéma électriqueL’utilisation et le fonctionnement du système étant éclaircis, analysons immédiatement le schéma électrique.
Le coeur du dispositif est constitué par le module GSM Falcom A2 désigné par U2 sur le schéma.
Pour
ceux qui ne connaissent pas ce produit, rappelons qu’il s’agit d’un
Modem GSM complet, homologué, en mesure d’opérer aussi bien en phonie,
qu’en mode data/fax.
Le dispositif est caractérisé par des dimensions
particulièrement réduites et peut être intégré à l’intérieur de
n’importe quel appareillage.
La carte SIM, de type miniature, est insérée
à l’endroit
prévu dans le module. Pour les connexions avec les circuits externes,
les connecteurs principaux sont au nombre de deux : un de 40 broches
situé sous le module et un de 15 broches situé sur la partie frontale.
Pour cette application, nous n’utilisons que quelques lignes de contrôle, toutes situées sur le connecteur à 15 broches.
Pour
indication, nous nous sommes connectés aux broches 10, 11 et 12 qui
sont les broches reliées au positif de l’alimentation (5 volts). Aux
broches 13, 14 et 15, toutes les trois reliées à la masse. Les autres
connexions se font au niveau de la broche 3 (SOFT ON), de la broche 2
(RX DATA) et de la broche 1 (TX DATA).
A la
mise
sous tension, le module GSM ne passe pas en fonction tant qu’il ne
reçoit pas au moins durant 3 secondes un niveau haut sur sa broche 3
(SOFT ON). En pratique, il faudrait un petit bouton poussoir comme celui
utilisé pour la fonction ON des téléphones portables relié entre la
broche 3 et la ligne positive. Dans notre cas, cette fonction est
assurée par le microcontrôleur U3, plus précisément par la sortie
correspondant à la broche 3. A la mise sous tension, cette ligne
présente un niveau haut durant environ 5 secondes pour ensuite revenir à
zéro volt.
Toujours à la mise en service, le microcontrôleur procède
à la remise à zéro de la sortie (broche 2) qui pilote le transistor T1
et le relais.
Se sont là les fonctions les plus banales du microcontrôleur.
En
fait, comme nous le voyons sur le schéma électrique, la ligne série de
sortie du module Falcom A2 (broches 1 et 2) est connectée par
l’intermédiaire de l’adaptateur de niveau U4 aux broches 4 et 5 du
microcontrôleur.
Par l’intermédiaire de ces lignes sont effectuées
toutes les opérations sur les signaux qui arrivent : la mémorisation et
l’effacement des numéros dans le “phone book” (répertoire), la
comparaison entre l’identification de l’appelant et les numéros
mémorisés, etc.
Comme nous le voyons dans le tableau de la figure 6,
les signaux disponibles sur le connecteur 15 points du module A2
présentent un niveau EIA (±12 volts), par contre, les signaux du
microcontrôleur sont au niveau TTL (5 volts).
Il est donc nécessaire d’avoir recours à un MAX232 pour adapter les niveaux.
Pour
obtenir une tension continue de ±12 volts nécessaires au fonctionnement
des étages de conversions, il utilise des circuits élévateurs de
tension de type capacitif qui sont constitués par les condensateurs C4 à
C7. Ce sont les uniques composants externes nécessaires au
fonctionnement correct du MAX232.
L’organigramme de fonctionnement du programme principal met en évidence les fonctions du microcontrôleur U3.
Lorsqu’un
appel arrive, sur la ligne série est présente l’écriture “ring”, le
numéro de l’appelant et éventuellement le nom de cette personne si
celui-ci a été mémorisé dans la carte SIM du module Falcom A2.
Avant
toute chose, le microcontrôleur lit le numéro de téléphone, pour ensuite
interrompre la connexion par une instruction appropriée. En réalité la
communication n’est pas interrompue car personne n’a répondu à l’appel,
simplement l’appel est rejeté et le module Falcom A2 est remis à zéro.
A
ce point, on peut vérifier trois possibilités en fonction de l’état du
réseau RC connecté à la broche 7. Le microcontrôleur vérifie en
permanence l’état de cette broche et se comporte de façon différente en
fonction de son état déterminé par la position du petit cavalier :
- “A” fermé : effectue la mémorisation du numéro dans la carte SIM.
- “A” ouvert et “B” fermé : effectue l’effacement du numéro dans la carte SIM.
- Absence des cavaliers en “A” et en “B” : fonctionnement normal.
Dans
la première hypothèse (“A” fermé), la broche 7 “voit” un réseau composé
de C8 et des deux résistances R4 et R5 en parallèle (le cavalier A est
fermé), il se prédispose alors à la mémorisation dans la carte SIM du
numéro présent sur la ligne série du GSM. Naturellement, avant
d’effectuer la mémorisation, le microcontrôleur vérifie que le numéro ne
soit pas déjà en mémoire dans le répertoire de la carte SIM. La phase
d’écriture terminée, le programme se prépare pour recevoir l’appel
suivant.
Dans le second cas (B fermé), la broche 7 du
microcontrôleur “voit” seulement le condensateur C8, il se place donc en mode
d’effacement du numéro en cours. En fait dans ce cas, le numéro lu sur
la ligne série est effacé du répertoire (s’il est présent) de la carte
SIM.
La troisième hypothèse (pas de cavalier ni en “A” ni en “B”)
concerne le fonctionnement normal. Dans ce cas, la broche 7 “voit” un
réseau RC composé de R5 et C8 et, en cas d’appel, il vérifie que le
numéro présent sur la ligne série soit effectivement mémorisé dans la
carte SIM.
Dans le cas contraire, le dispositif n’effectue aucune
opération sur la ligne de sortie et se replace de manière à recevoir un
autre appel. Dans le cas où le numéro d’appel est mémorisé, la sortie
est activée et le relais colle.
Le type d’activation dépend de la
position du curseur du trimmer R1. Dans le cas où le curseur est
complètement tourné vers C9, nous avons un fonctionnement du type
astable et le relais reste activé durant environ 1 seconde.
Tournant
le curseur dans l’autre sens, le temps augmente jusqu’à environ 20
secondes. Avec le curseur complètement tourné vers la position opposée,
le fonctionnement devient bistable, avec un appel le relais est activé
et reste dans cette position, jusqu’au prochain appel qui le désactivera
et ainsi de suite. Dans ce mode il est possible d’utiliser ce circuit
pour des applications différentes.
Evidemment, pour une utilisation
en ouverture de portail, il est nécessaire de tourner R1 vers C9 afin
d’obtenir une brève impulsion à chaque appel.
Figure 1 : Schéma électrique de la commande de portail pilotée par GSM.
Figure 2 : Schéma d’implantation des composants.
Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.
Liste des composantsR1 = 4,7 kΩ trimmer
R2 = 10 kΩ
R3 = 5,6 kΩ
R4 = 2,2 kΩ
R5 = 4,7 kΩ
C1 = 470 μF 25 V électrolytique
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 470 μF 25 V électrolytique
C4 = 1 μF 63 V électrolytique
C5 = 1 μF 63 V électrolytique
C6 = 1 μF 63 V électrolytique
C7 = 1 μF 63 V électrolytique
C8 = 100 nF pol. passo 5
C9 = 100 nF pol. passo 5
D1 = Diode 1N4007
D2 = Diode 1N4007
T1 = Transistor BC547B
J1 “A” = Cavalier
J1 “B” = Cavalier
U1 = Régulateur 7805
U2 = Module GSM Falcom A2
U3 = μcontrôleur PIC12C672 (MF279)
U4 = Intégré MAX232
RL1 = Relais 12 V 1 RT
Divers :
1 Support 2 x 4 broches
1 Support 2 x 8 broches
1 Bornier 2 pôles
2 Borniers 3 pôles
1 Connecteur 15 pôles
1 Connecteur d’antenne
1 Adaptateur d’antenne FME
1 Antenne GSM
1 Boîtier étanche
1 Circuit imprimé réf. S279
Montage et installationLa description théorique étant terminée, voyons à présent l’aspect pratique.
Pour
le montage de notre télécontrôle, nous avons prévu l’emploi d’un
circuit imprimé sur lequel seront montés tous les composants, y compris
le module GSM.
Le système GSM étant fourni tout monté et réglé, la
seule chose que vous ayez à faire est de le mettre en place dans un
coffret étanche (genre boîte Legrand) d’où sortiront uniquement les
câbles pour l’alimentation, celui relié à la centrale et le câble
d’antenne avec son antenne qui peut être un modèle plat ou stylo.
La
réalisation du circuit imprimé se fera de façon traditionnelle, par
photocopie sur calque ou sur transparent du dessin du cuivre représenté à
l’échelle 1/1 dans les pages suivantes.
Après insolation au rayon ultra-violet, gravure au perchlorure de fer et perçage des trous aux différents diamètres.
Mais procédons avec ordre et méthode.
La majeure partie de l’espace du circuit imprimé est occupée par le module GSM, fixé par l’intermédiaire de trois vis.
Par
l’intermédiaire du connecteur à 15 broches, seront effectuées les
liaisons dans les trous numérotés 1, 2, 3, 10, 11, 12, 13, 14 et 15.
Faites très attention de ne pas intervertir les fils et évitez les
courts-circuits entre les broches contiguës.
Le montage des autres
composants ne présente aucune difficulté. Pour le montage des circuits
intégrés U3 et U4, utilisez des supports en vérifiant bien le sens exact
de montage.
Le régulateur U1 ne nécessite pas de dissipateur de
chaleur car, au repos, le montage ne consomme qu’un peu plus de 40
milliampères et le régulateur ne dissipe donc que 300 milliwatts.
Durant
un appel, la consommation augmente d’environ 5 fois, mais seulement
pour quelques secondes et pour cela la puissance supérieure dissipée par
le régulateur est négligeable.
Prêtez une attention particulière à
l’orientation des composants polarisés et vérifiez, avant de souder,
toutes les valeurs des composants.
Pour relier l’alimentation et la centrale, utilisez des borniers à vis au pas de 5 millimètres.
Pour
pouvoir fonctionner correctement et entrer en ligne, le module GSM doit
être équipé d’une carte SIM valide. Le type d’abonnement a peu
d’importance, cela peut être un abonnement gratuit à l’aide d’une carte
prépayée.
Notre système ne consomme aucune unité car il ne répond à aucun appel.
Avant
d’insérer la carte SIM dans son logement dans le module Falcom A2, il
faut désactiver la demande du code PIN. Cette opération peut être
effectuée avec n’importe quel téléphone portable (en montant la carte
SIM destinée au Falcom à la place de celle déjà en place dans le
portable).
Après avoir inséré la carte SIM dans son logement sur le
module Falcom A2, mettez le tout dans le boîtier, comme indiqué plus
haut, et placer ce boîtier à l’intérieur du coffret étanche dans lequel
se trouve la centrale de commande et le récepteur du portail. Alimentez
le circuit en prélevant les 12 volts nécessaires dans l’installation
existante et reliez en parallèle les contacts du relais du montage avec
ceux du relais du récepteur de la centrale. De cette façon, le système
initial (télécommandes) est toujours opérationnel.
Reliez également
une antenne adaptée au module GSM. Dans ce cas, il est possible de
recourir à une antenne stylo à monter à l’extérieur du coffret.
En
premier lieu, programmez dans votre téléphone portable, dans une mémoire
à accès direct, le numéro correspondant au numéro d’appel du portail.
Ensuite
positionnez le système pour un mode de fonctionnement normal (le
cavalier J1, ni sur “A”, ni sur “B”) avec une sortie astable (curseur du
trimmer complètement tourné vers C9).
Essayez de procéder à un
appel. Si tout fonctionne comme prévu, le système ne doit donner aucun
signe de vie car la mémoire de la carte SIM est complètement vide.
Répétez
l’appel après avoir installé le cavalier J1 sur “A”. Dans ce cas
également la sortie restera inerte, mais le numéro de votre téléphone
portable sera mémorisé dans la carte SIM.
A présent, ôtez le cavalier J1 de “A” et effectuez un troisième appel. Comme par enchantement le portail s’ouvrira.
Le
circuit a en fait trouvé votre numéro dans la carte SIM. Il a reconnu
l’appel comme valide et a donc activé le relais de sortie.
Pour
autoriser d’autres personnes à utiliser l’ouverture du portail, il
suffit de répéter autant de fois que nécessaire la procédure précédente
avec le cavalier J1 sur “A”.
Pour retirer son droit d’utilisation à
un usager, il faut insérer le cavalier J1 sur “B” et effectuer un appel
avec son téléphone et automatiquement, le numéro concerné sera effacé de
la mémoire de la carte SIM.
Si, pour une raison quelconque, le
téléphone n’est plus disponible, il faut retirer la carte SIM du module
Falcom A2 pour l’insérer dans un téléphone portable en état de
fonctionnement et effacer le numéro concerné directement par
l’intermédiaire du clavier. Concluons avec une dernière possibilité.
Si
un utilisateur de poste fixe n’a pas demandé à France Télécom la
suppression de l’affichage du numéro*, son numéro pourra être mémorisé
dans la carte SIM du Falcom A2. Voilà qui ouvre des applications
intéressantes !
Par exemple : mémorisez le numéro de votre téléphone
d’appartement dans la SIM du Falcom A2 de façon à pouvoir ouvrir le
portail en cas de nécessité en effectuant un appel avec le téléphone
fixe de la maison.
Figure 4 : Organigramme du programme implémenté dans le microcontrôleur PIC12C672 (U3).
Figure 5a : Sous-programme de vérification de l’identification de l’appelant.
Figure 5b : Sous-programme de gestion du relais.
Figure 6 : Ce tableau illustre les fonctions qui sont dévolues aux lignes d’entrées/sorties du connecteur frontal 15 broches.
La
commande de portail pilotée par GSM décrite dans cet article utilise un
module GSM Falcom A2 dont les dimensions sont particulièrement
réduites.
Malgré cela, le module comprend également le logement pour la carte SIM.
Le
module A2 fonctionne avec une tension d’alimentation de 5 volts (la
consommation au repos est de 35 mA seulement) et il est en mesure de se
connecter aussi bien en phonie qu’en mode data/fax.
Le module dispose
de deux connecteurs pour les liaisons aux circuits externes, un de 15
broches et l’autre de 40 broches. Dans notre application, nous avons
utilisé les lignes disponibles sur le connecteur frontal à 15 broches
exclusivement.
Figure 1 : Schéma électrique de la commande de portail pilotée par GSM.
Figure 2 : Schéma d’implantation des composants.
Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.
Figure 4 : Organigramme du programme implémenté dans le microcontrôleur PIC12C672 (U3).
Figure 5a : Sous-programme de vérification de l’identification de l’appelant.
Figure 5b : Sous-programme de gestion du relais.
Figure 6 : Ce tableau illustre les fonctions qui sont dévolues aux lignes d’entrées/sorties du connecteur frontal 15 broches.
