dimanche 21 août 2011

Un antivol pour objets de valeur

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Un antivol pour objets de valeur  

Un émetteur rayonne dans une zone donnée, allant de 3 à 30 mètres, un faible signal codé à destination d’un ou plusieurs récepteurs placés à l’intérieur des objets à protéger. Si une personne indélicate tente d’emporter l’objet protégé (“de bouger” l’objet, dans le langage des monte-en-l’air), après quelques mètres, le récepteur ne reçoit plus de signal et commence à faire entendre une note intense signalant le vol avant que le voleur ne se soit définitivement envolé (rappelons qu’Hermès, dieu des voleurs, entre autres, a des ailes…).

Le système peut également être utilisé comme pense-bête électronique pour ceux qui ont tendance à oublier leurs valises dans les aéroports ! 
disons-le
sans en                     
tirer gloire,
les systèmes
de sécurité, les
antivols et, plus généralement, tous
les appareils destinés à protéger la propriété
des vols et des dommages, sont toujours au sommet

du palmarès des ventes. Ce n’est donc pas par hasard que votre revue ELM propose si souvent de construire des centra- les d’alarme, pour la voiture, pour la maison, mais aussi de petits antivols spécifiques à des applications déterminées

Notre montage :

Le montage proposé dans cet article entre dans cette dernière catégorie : il a été développé spécialement pour dénicher d’éventuels voleurs mêlés à la foule et pouvant emporter, en douce, des objets de valeur. Il existe de très
                                                                                        Figure 1 : Schéma électrique de l’antivol pour objets : le TX (émetteur).                                          
nombreux dispo-
sitifs contre le vol
à la tire mais tous néces-                                     
sitent un contrôle de passage
de type portique magnétique. De
tels systèmes sont souvent installés dans
les commerces, surtout les grands magasins
comme les super ou hypermarchés, etc.

Notre circuit est beaucoup plus simple et plus   spécifique : il est destiné aux expositions, aux foires ainsi qu’à toutes les situations dans lesquelles il n’est pas possible (ou simple- ment inesthétique) d’installer un contrôle de passage. De plus, quand un objet comporte une étiquette magnétique antivol, le voleur peut toujours, avant d’atteindre une sortie contrôlée, la retirer. Avec notre procédé, en revanche, dès que le voleur s’éloigne de quelques mètres, un fort signal acoustique dénonce la tentative de vol et permet, en outre, d’identifier la personne indélicate

                                                                  Figure 2 : Schéma d’implantation des composants de l’émetteur.
Le schéma électrique

Voyons, à présent, comment notre système fonctionne. Il s’agit essen- tiellement d’une alarme se déclen- chant à la perte de signal, c’est- à-dire un système constitué d’un transmetteur émettant une porteuse HF modulée avec un code déter- miné, associé à un récepteur demeu- rant au repos (pas de déclenchement d’alarme) tant qu’il reçoit cette por- teuse. Si nous introduisons ce récep- teur dans l’objet à protéger et si celui-ci se trouve en dehors de l’aire de couverture de l’émetteur, privé de signal son alarme se déclenche et un fort et désagréable sifflement (voir, figure 9, les caractéristiques du buz- zer utilisé) retentit à l’intérieur même de l’objet emporté.    
                   Figure 3 : Photo d’un des prototypes de l’émetteur de l’antivol pour objets de valeur.

Ce système comporte deux avanta- ges indéniables : avant tout, il peut être adapté à des locaux de différen- tes dimensions puisqu’en réglant l’an- tenne du module émetteur on peut obtenir une portée de 3 à 30 mètres environ. En outre, le fait d’avoir un émetteur unique et un récepteur conte- nant l’alarme, permet de protéger avec

un seul émetteur un nombre théori- quement illimité d’objets. Le système est donc modulaire et évolutif : dans sa configuration de base, il comprend un mini-émetteur et un petit récepteur, mais rien n’empêche de lui associer autant de récepteurs qu’on aura d’ob- jets à protéger d’un éloignement non souhaité.
Figure 4 : Dessin, à l’échelle
1, du circuit imprimé de
l’émetteur


Nous allons voir de près, maintenant, l’une puis l’autre de ces deux unités, émettrice et réceptrice. 

Le TX (émetteur)

Le schéma électrique de l’émetteur est donné figure 1. Vous le voyez, il s’agit d’un circuit très simple : un microcon- trôleur U1 commande un module émetteur hybride U2 et le tout est alimenté par une pile 6F22 de 9 V à travers un régulateur de tension intégré U3.

Le microcontrôleur PIC12F672-MF417 est déjà programmé en usine pour produire un code de 4 octets (de 8 bits chacun) en séquence rapide, chaque seconde environ. Les données sont fixes et les 3 premiers groupes con- tiennent les informations proprement dites alors que le quatrième représente la “checksum” (somme de contrôle). Ce code est facilement reconnu par le récepteur dont le microcontrôleur est programmé pour cela !

                                     Figure 5 : Schéma électrique de l’antivol pour objets : le RX (récepteur).

Afin de réduire le plus possible les con- sommations, le module hybride émet- teur U2 (un AUREL TX433SAW) n’est allumé que lorsque le microcontrôleur émet un flux de données, chaque seconde.

La séquence de commande est la sui- vante : quand sur la ligne GP0 doivent se présenter les données à émettre, la ligne GP2 est portée au niveau logique haut (5 V) de manière à alimenter U2. Tout de suite après sont envoyés les 4 octets et, par conséquent, les broches 5 et 7 du microcontrôleur reprennent l’état logique haut (1) pour deux secon- des. Chaque émission est accompa- gnée de l’allumage de la LED LD1, mettant en évidence l’état de fonction- nement. 

                                   Figure 6 :Schéma d’implantation des compo sants du récepteur.

L’antenne doit être choisie en fonction de la portée, c’est-à-dire de la sensibi- lité du déclenchement de l’alarme, sou- haitée : normalement, il suffit de relier un simple fil de cuivre dans le trou cor- respondant à la broche 11 de U2. De toute façon, nul besoin de prendre un morceau de fil de 17 cm de long (ce qui constituerait un quart d’onde) car vous étendriez la portée de l’émetteur à une centaine de mètres… ce qui n’est vraiment pas le but !
Figure 7 : Photo d’un des prototypes du récepteur
de l’antivol pour objets de valeur.



Le RX
(récepteur mobile, la mobilité
étant due au voleur éventuel)

Le schéma du récepteur est celui de la figure 5. Il est à peine plus complexe que celui de l’émetteur, mais rien de spécial n’est à signaler. Pour activer le buzzer (un SONITRON SMA-24L), nous avons mis en œuvre un procédé inté- ressant mais n’anticipons pas et pro- cédons par ordre. Voyons tout d’abord que le signal radio est capté par
l’antenne et transporté à l’entrée (broche 3) du module hybride récep- teur radio superhétérodyne (un AUREL RX4M30RR04) travaillant sur la fré- quence de 433,92 MHz et doté d’un démodulateur AM à quadrature, sor- tant de la broche 14. Ce dernier est relié directement à la broche 7 (GP0) du microcontrôleur U1, auquel il envoie toutes les données qu’il reçoit.
Le microcontrôleur du récepteur mobile
est également un PIC12F672-MF418 


et il est déjà programmé en usine pour assumer les fonctions suivantes : après l’initialisation des I/O, il allume cycliquement le module hybride récep- teur en alimentant les broches Vcc (10 et 15) par l’intermédiaire de sa bro- che 6. Pendant le cycle d’allumage, il teste l’état de la ligne GP0 sur laquelle il attend des données. S’il les reçoit et les reconnaît pour valides, il éteint le RX pour une durée légèrement infé- rieure à la seconde puis le rallume et attend un nouveau train d’impulsions.
Figure 8 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit
imprimé du récepteur.



Analysons un cas après l’autre, en commençant par l’hypothèse selon laquelle le code de synchronisme de l’émetteur est reçu correctement.

Dans cette condition, rien ne se passe et le récepteur s’éteint pour se rallu- mer ensuite après un peu moins d’une seconde.

Si, en revanche, pendant la période d’allumage du RX4M30RR04, le mi- crocontrôleur ne trouve pas le code de synchronisme envoyé par l’émet- teur, il augmente d’une unité le comp- teur d’alarme et le récepteur demeure allumé. Après une autre seconde sans réception du code, le compteur d’alarme est augmenté d’une autre unité et ainsi de suite.



Marque ...................................................................... SONITRON
Référence ................................................................... SMA-24L
Pression sonore à 30 cm à 12 V .................................. 98 dBA
Fréquence .................................................................. 3 kHz
Tension ...................................................................... 1,5 à 15 Vcc*
Consommation ............................................................ 6,7 mA
Masse ........................................................................ 4 g
* Comme on ne dispose que de 3 V, on a réalisé un élévateur de tension
à découpage pour obtenir la tension nécessaire et même un peu plus :
20 V.   
                                                Figure 9 : Caractéristiques techniques du buzzer utilisé.

Mais, bien sûr, le circuit entre en alarme quand le signal de synchro- nisme n’est pas reçu trois fois consé- cutives. Cela correspond à l’allumage du buzzer BUZ1, ce qui lui fait émettre une très forte note acoustique, ne s’ar- rêtant que par coupure de l’alimenta- tion. En effet, même si l’on rapproche l’objet de l’émetteur afin qu’il capte à nouveau le signal de synchronisme, le buzzer continue à hurler. Dans le cas où, après un ou deux défauts de récep- tion, le système rentre à nouveau dans l’aire de couverture de l’émetteur, le compteur d’alarme est remis à zéro.
Figure 11 : Les prototypes de
TX (à gauche) et de RX (à droite)
prêts à être essayés. remarquez
la pile 6F22 de 9 V de
l’émetteur et le buzzer hyperpuissant
du récepteur.



il est temps maintenant de nous pen- cher sur la particularité du circuit de commande du BUZ1, pour le moins ori- ginal. Nous avons visé une exigence : faire le plus de bruit possible avec une alimentation de 3 V seulement (deux piles LR03/AAA, éventuellement rechargeables type ALCAVA, en série). Pour cela, nous avons adopté un buz- zer à haute efficacité (voir figure 9), capable d’émettre une note de 98 dBA d’intensité sonore à 1 mètre de dis- tance. Toutefois, pour atteindre les prestations recherchées, le composant nécessite une tension d’alimentation de 16 à 20 V environ. Comment faire alors ? la solution que nous avons adoptée consiste à obtenir cette ten- sion avec un élévateur à découpage (“switching”) très simple, de type non régulé : quand la note acoustique doit être émise, la ligne GP5 du PIC produit une onde rectangulaire à la fréquence de 50 kHz, faisant commuter rapide- ment le transistor T1 ; le collecteur de ce dernier met périodiquement à la masse un côté de la self L1 (l’autre est relié au positif d’alimentation). La com- mutation rapide détermine des impul- sions d’une amplitude de 20 V envi- ron, chargeant à travers la diode D1 le condensateur électrolytique C1, aux bornes duquel on obtient une tension continue de cette valeur. Pour faire émettre la note, il suffit donc de polari- ser la base de T2 : ceci détermine l’ac- tivation du buzzer, lequel oscille à envi- ron 3 kHz grâce à l’électronique dont il est doté. On l’a dit, une fois que le circuit est entré en alarme, il n’est pas possible de désactiver l’oscillateur en rapprochant l’appareil de l’émetteur. La seule manière d’arrêter le hurlement du buzzer est d’enlever la pile.


Voyons maintenant un autre cas : nous
avons expliqué que si pendant une ou deux périodes de réception le mi- crocontrôleur ne lit pas le code de synchronisme, il active un compteur logiciel s’occupant, dès le troisième défaut consécutif de réception, d’acti- ver le signal acoustique ; si en revan- che après un ou deux manques de réception le code est de nouveau reçu, le compteur est remis à zéro. Ce qui signifie que, pour activer l’alarme il faut que la réception fasse à nou- veau défaut trois fois de suite car les défauts précédents ont été annulés.
La réalisation pratique
Avant tout, vous devez réaliser les
deux (ou davantage si vous prévoyez

plusieurs récepteurs pour protéger plusieurs objets) circuits imprimés : un (et un seul) pour l’émetteur et un (ou plusieurs) autre pour le récepteur. Les figures 4 et 8, respectivement, en donnent les dessins à l’échelle 1 (le plus petit est l’émetteur). Ils pour- ront être réalisés par la méthode décrite dans le numéro 26 d’ELM.



Quand les circuits sont gravés et percés, placez les rares composants en commençant par ceux pré- sentant le plus bas profil. Faites bien attention à la polarité de la diode LED (méplat vers le bas de la carte) pour le TX, de la diode au silicium (bague vers le buzzer) pour le RX, du régulateur de ten- sion pour le TX (côté plat tourné vers le microcon- trôleur U1), des deux tran- sistors (côtés plats vers le haut de la carte) et du condensateur électro- lytique (+ vers le buzzer) pour le RX. Orientez bien les supports des circuits intégrés avec le repère- détrompeur vers la gau- che des cartes TX et RX.

Même chose concernant la polarité du buzzer (RX) et des piles, 6F22 9 V pour le TX et deux AAA en série pour le RX. Les modules hybrides émetteur et récepteur, en revanche, ne peuvent se monter que dans le bon sens.

Précisons encore que pour alimenter le TX avec la pile 6F22 de 9 V il faut une prise polarisée correspondante et que, pour alimenter le RX, les deux piles bâton AAA seront installées sous la carte, côté cuivre, dans quatre clips soudés. N’oubliez pas le risque de court-circuit : intercalez une feuille iso- lante entre les pistes de cuivre et les deux piles.
Quand le montage est terminé, insérez
délicatement les deux microcontrôleurs 

dans leurs supports, ne les interver- tissez pas : le MF417 est le TX et le MF418 est le RX. Le système est main- tenant prêt mais vous devez encore décider de l’aire de couverture du TX, c’est-à-dire de la sensibilité de déclen- chement de l’alarme acoustique. Vous la réglerez en jouant sur la longueur des brins des antennes émettrice et réceptrice. Il faut, pour cela, faire des essais en situation réelle : c’est la seule méthode qui vaille ! Attention, n’allumez pas le RX si vous n’avez pas d’abord activé le TX : cet oubli pourrait être très désagréable à vos oreilles et à celles de vos proches alors que le but est de contrecarrer les “affaires” des voleurs

Figure 10 : Le TX et les RX.


la Liste des composants : du TX
R1 = 470 Ω
R2 = 100 Ω
U1 = μcontrôleur
PIC12F672-MF417
U2 = Module Aurel TX433SAW
U3 = Régulateur 78L05
LD1 = LED rouge 5 mm
Divers :
1 Support 2 x 4 broches
1 Connecteur pour batterie 9 V
1 Coupe 8,5 cm de fil émaillé 10
à 12/10 pour antenne


Liste des composants du RX
R1 = 100 Ω
R2 = 4,7 kΩ
C1 = 470 μF 25 V
D1 = Diode 1N4007
L1 = Self 330 μH
U1 = μcontrôleur
PIC12F672-MF418
T1 = NPN BC547
T2 = NPN BC547
U2 = Module Aurel
RX4M30RR04
BUZ1 = Buzzer SONITRON SMA-
24L avec électronique
Divers :
1 Support 2 x 4 broches
4 Clips pour batterie AAA
1 Coupe 8,5 cm de fil émaillé 10
à 12/10 pour antenne







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