Cette alarme permet de relier le capteur à la sirène, par voie radio, en utilisant un module émetteur calé sur la fréquence de 433,9 MHz. Cette alarme à système d’alerte déporté, trouvera son utilité dans la surveillance d’un local éloigné de 50 à 60 mètres de l’habitation ou du bureau ou dans la surveillance d’un véhicule comme une caravane ou un camping-car au parking.
Nous avons déjà résolu le problème qui était de se protéger des intrus lorsque nous étions à l’intérieur de notre habitation (ELM n° 9, page 29 et suivantes), mais nous ne devons pas oublier les locaux éloignés, comme la cave, le grenier ou le garage, qui pourraient être visités, même lorsque nous sommes à la maison.
Il y a peu de temps de cela, nous avons lu, dans un quotidien local, qu’au cours d’une nuit, les serrures des box d’un immeuble avaient été forcées et que les voitures qui y étaient stationnées avaient été non seulement délestées de leur autoradio, mais également de leurs roues.
Dans un cas semblable, installer une alarme dans le box, serait peu efficace, car nous n’avons pas forcément la fenêtre de la chambre à coucher située au-dessus des locaux à surveiller et, par conséquent, nous n’entendrions pas la sirène.
Tendre des fils qui partent du box pour rejoindre la maison, n’est pas toujours possible ou pour le moins fort compliqué. Il ne reste donc qu’une seule solution, celle de relier le capteur à un petit émetteur UHF chargé de transmettre le signal d’alarme à un récepteur installé à l’intérieur de l’appartement.
Le projet que nous vous proposons est constitué d’un capteur volumétrique relié à un mini-émetteur qui transmet sur 433,9 MHz et d’un récepteur qui permet d’activer la sirène lorsqu’un intrus pénètre dans votre box.
La portée maximale de ce petit émetteur se situe aux alentours des 50 à 60 mètres. Toutefois nous vous rappelons que cette portée est conditionnée par la position de l’appareil et la qualité de l’antenne mais également fonction de la nature des matériaux que devra traverser le signal pour rejoindre l’antenne de réception. Concrètement, si le lieu à surveiller est réalisé entièrement en tôles, le rayonnement aura beaucoup de mal à franchir cette barrière (cage de Faraday), même si l’antenne est de très bonne qualité. A l’inverse, si le lieu à surveiller est réalisé en bois, même une piètre antenne fera l’affaire.
Figure 1 : Photographie du coffret ouvert contenant l’étage émetteur. L’antenne est fixée sur le petit panneau en plastique du coffret.
Figure 2 : Photographie du coffret ouvert contenant l’étage récepteur. L’antenne est également fixée sur le petit panneau en plastique du coffret.Schéma électrique de l’émetteur
Figure 3 : A gauche, schéma synoptique et brochage vu de dessus du codeur HT6014. A droite, le dip-switch S1 (vu de dessous et de dessus), nécessaire pour coder le signal HF rayonné par l’émetteur.
Figure 4 : Schéma électrique de l’étage émetteur. Le capteur infrarouge visible sur la gauche est le même que celui que nous avons utilisé dans la précédente alarme publiée dans ELM n° 9, page 29 et suivantes.Comme vous pouvez le voir sur la figure 4, pour réaliser ce petit émetteur sur 433,9 MHz peu de composants sont nécessaires. Commençons la description par le capteur infrarouge qui, comme nous l’avons déjà expliqué à propos d’une précédente alarme (ELM n° 9, page 29 et suivantes), détecte la présence d’une personne à 10 mètres de distance.
Lorsque le capteur ne détecte aucune présence d’être humain, sa broche A relie à la masse la résistance R1 et, par conséquent, la tension positive n’atteint pas le condensateur C1.
Dès que le capteur détecte la présence d’une personne, la broche A qui est reliée à un interrupteur interne, s’ouvre et le condensateur C1 envoie une brève impulsion sur la broche 13 de la porte NOR IC1/A.
Comme les deux portes NOR IC1/A et IC1/B sont câblées en configuration monostable, lorsqu’un niveau logique 0 est présent sur la broche d’entrée 13 de IC1/A, un niveau logique 0 est également présent sur la broche de sortie 10 de IC1/B.
Lorsque sur la broche d’entrée 13 parvient une impulsion positive provenant du condensateur C1, immédiatement la broche de sortie 10 de IC1/B commute sur un niveau logique 1 et reste dans cette situation jusqu’à ce que le condensateur électrolytique C4, placé entre la sortie de IC1/A et les entrées de IC1/B, se soit chargé à travers la résistance R3.
R3 ayant une valeur de 330 kΩ et C4 une valeur de 47 μF, la charge de C4 demande environ 5 secondes. Passé ce temps, la sortie de IC1/B repasse au niveau logique 0.
Le niveau logique 1 présent sur la broche 10 de IC1/B est appliqué sur la broche 4 du module émetteur IC3.
Ce module émetteur en CMS déjà monté et réglé (voir figure 5) porte la référence KM01.02. Il fournit une puissance de 10 milliwatts sur la fréquence de 433,9 MHz.
Dès l’application de la tension d’alimentation de 12 volts sur la broche 2, ce module commence à rayonner un signal HF uniquement si un niveau logique 1 est présent sur sa broche 4 et cesse de rayonner lorsque cette même broche passe au niveau logique 0.
Pour moduler le signal HF, il faut appliquer sur la broche 6 de IC3, un signal digital prélevé sur la broche 17 du circuit intégré IC2.
Ce circuit intégré que nous avons déjà utilisé dans divers montages est un codeur type HT6014 qui permet de moduler le circuit IC3 avec un signal codé, que seul notre récepteur peut reconnaître.
En utilisant un signal codé, nous évitons que le récepteur puisse être excité par des signaux parasites, ce qui nous permet ainsi de nous prémunir contre les fausses alarmes.
Comme nous l’avons déjà expliqué précédemment lors de l’article concernant la radio commande codée LX.1409 (ELM n° 6, page 34 et suivantes), en déplaçant les 8 leviers de l’inverseur S1 sur l’une des trois positions "+", "en l’air", "–", on obtient un code qui peut être décodé uniquement par le récepteur dont les leviers de l’inverseur S1 sont disposés dans le même ordre.
L’étage oscillateur, présent à l’intérieur de ce circuit intégré, doit osciller à une fréquence de 3 800 hertz environ et cette condition est obtenue en appliquant sur les broches 15 et 16 une résistance de 820 kΩ (voir R4). Pour rendre ce circuit intégré opérationnel, il faut appliquer un niveau logique 0 sur sa broche 10.
Quand la porte NOR IC1/B applique un niveau logique 1 sur la broche 4 du module IC3 pour le faire émettre, la deuxième porte NOR IC1/C, câblée en inverseur, applique un niveau logique 0 sur la broche 10 de IC2. Ce dernier commence alors à moduler le 433,9 MHz avec un signal codé, sélectionné par l’intermédiaire du dip-switch S1 à 8 positions. La diode LED, connectée entre les broches 18 et 14 du circuit intégré IC2, ne s’allume que lorsqu’un niveau logique 0 est présent sur sa broche 10. Ceci est très utile pour indiquer le bon fonctionnement de ce circuit intégré.
Pour alimenter l’étage émetteur, il faut une tension de 12 volts stabilisés, fournie par le circuit régulateur IC4.
La diode DS3 n’est indispensable que dans le cas où l’on désire appliquer en parallèle sur la tension d’alimentation, une batterie tampon de 12 volts, qui permettra d’alimenter l’alarme chaque fois que la tension du secteur 220 volts viendrait à manquer.
Schéma électrique du récepteur
Figure 5 : Connexions du 4001 vues de dessus et du 78L12 vues de dessous. En bas, les connexions du module émetteur KM01.02 pour le 433,9 MHz.
Figure 6 : A gauche, schéma synoptique et brochage vu de dessus du circuit intégré décodeur HT6034. A droite, le dip-switch S1 (vu de dessous et de dessus), nécessaire pour décoder le signal HF rayonné par l’émetteur.
Figure 7 : Schéma électrique de l’étage récepteur. Comme sirène d’alarme, nous avons utilisé un buzzer piézo-électrique capable de générer un son puissant.
Figure 8 : Connexions du 4011 vues de dessus et du 78L12 vues de dessous. En bas, les connexions du module récepteur KM01.01 pour le 433,9 MHz.La figure 7 reproduit le schéma électrique du récepteur 433,9 MHz. Pour recevoir cette fréquence, nous avons utilisé un module récepteur en CMS, déjà monté et réglé, dont la référence est KM01.01 (voir IC1).
Le signal capté par ce module, se retrouve déjà démodulé sur la broche 14 et comme cela est clairement représenté sur la figure 7, il est appliqué sur la broche 14 du décodeur IC2.
Lorsque le décodeur HT6034 reconnaît les signaux codés que l’étage émetteur envoie par l’intermédiaire du circuit intégré HT6014, sa broche de sortie 17 passe aussitôt à un niveau logique 1.
Ce signal rejoint la broche 1 de IC3/A ce qui met en oscillation, à une fréquence très basse, les deux portes NAND IC3/A et IC3/B.
Cette fréquence est utilisée pour piloter l’étage oscillateur composé des deux portes NAND IC3/C et IC3/D, ainsi le buzzer (matérialisant la sirène), reliée à cet étage, émet un son modulé sur une fréquence d’environ 3400 hertz.
Vous nous avez souvent réclamé des schémas pratiques pour faire fonctionner de petits buzzers.
Pour cet usage, vous pouvez reprendre cet étage qui utilise quatre portes NAND contenues à l’intérieur d’un circuit intégré CMOS 4011.
Lorsque la broche 1 de la porte NAND IC3/A se trouve reliée à la masse (niveau logique 0), le buzzer demeure muet. Par contre lorsque cette même broche est reliée au positif 12 volts (niveau logique 1), le buzzer commence à sonner.
Pour que le décodeur IC2 reconnaisse les signaux codés envoyés par l’étage émetteur, il est nécessaire de positionner les leviers des dip-switchs de façon identique sur les deux platines.
On peut s’inspirer de la position des switchs de S1 sur les schémas d’implantation des composants des figures 9 et 12 :
- 1, 4 et 8 sur le positif,
- 3 et 6 sur la masse,
- 2, 5 et 7 au centre donc positionnés ni au positif ni à la masse.
Si les switchs des deux platines ne sont pas positionnés exactement de la même façon, le décodeur ne pourra pas identifier le signal émis par l’émetteur.
L’étage oscillateur, présent à l’intérieur de ce circuit intégré, doit osciller à une fréquence 33 fois supérieure à celle de l’émetteur. Ainsi pour le faire osciller à :
il faut appliquer une résistance de 82 kΩ (voir R1) sur les broches 15 et 16.
La diode LED DL1, reliée à la sortie de la porte NAND IC3/B, clignote à chaque fois que le récepteur décode le signal en provenance de l’émetteur.
Pour alimenter cet étage récepteur, il faut recourir à une alimentation stabilisée de 12 volts, que nous prélevons du circuit intégré régulateur IC4.
La diode DS1, reliée au positif de la batterie de 12 volts, sert à alimenter le récepteur en cas de disparition du secteur 220 volts.
Réalisation pratique de l’émetteur
Figure 9 : Schéma d’implantation des composants de l’étage émetteur LX.1424. N’oubliez pas de placer sur le circuit imprimé le strap situé entre la diode DS2 et le condensateur électrolytique C9 et celui situé entre les circuits intégrés IC1 et IC3. Les trois fils visibles sur la gauche indiqués "–", "A" et "+" sont reliés au bornier du capteur (voir figure 11).
Figure 10 : Vue de l’émetteur, une fois le montage terminé. Les leviers du dip-switch S1, sont positionnés de la même façon que ceux du récepteur.
Figure 11 : Après avoir ouvert le capteur infrarouge, il faut relier le fil B au bornier de gauche, où arrive le fil négatif de l’alimentation.Sur la figure 9, nous avons reproduit le schéma d’implantation des composants de l’étage émetteur LX.1424.
Pour commencer, nous vous conseillons de mettre en place les deux supports des circuits intégrés IC1 et IC2, le dip-switch S1 et les deux ponts en utilisant deux chutes de queue de résistance ou de condensateur.
Comme vous pouvez le voir sur la figure 9, un strap est relié entre la diode DS2 et le condensateur électrolytique C9, l’autre, entre le circuit intégré IC1 et le module référencé IC3.
Cette opération terminée, vous pouvez monter toutes les résistances et les diodes au silicium.
Lorsque vous insérez la diode plastique DS3, vous devez orienter sa bague vers le condensateur C2. Pour ce qui concerne la diode DS2, il faut orienter sa bague vers le circuit intégré IC4. La diode DS1 dont le boîtier est en verre, sera montée en orientant sa bague vers le condensateur C4.
Poursuivez en insérant tous les condensateurs polyester, puis les électrolytiques en prenant soin de respecter la polarité de leurs deux pattes. Sur la gauche du condensateur électrolytique C7, insérez le pont redresseur RS1 et sur la droite le circuit intégré régulateur IC4, en orientant vers la diode DS2 la partie plate de son boîtier.
Vous pouvez à présent monter le transformateur d’alimentation T1 sur le circuit imprimé, ainsi que les trois borniers. Le bornier à 3 pôles situé près du condensateur électrolytique C2, sert pour connecter les fils "–", "A" et "+" au capteur infrarouge.
Dans le bornier à quatre pôles situé à gauche au-dessus du transformateur T1, il faut relier aux deux pôles de gauche les deux fils du secteur 220 volts et aux deux pôles de droite les fils à souder sur l’inverseur (côté S2/A).
Dans le bornier à quatre pôles situé à droite au-dessus du transformateur T1, reliez aux deux pôles de droite les fils qui iront à une éventuelle batterie 12 volts externe en faisant attention de ne pas inverser la polarité.
Aux deux pôles adjacents, placez les deux fils devant être reliés à l’inverseur côté S2/B (voir figure 9).
En bas, sur le circuit imprimé, insérez le module émetteur en CMS et, pour finir, installez les deux circuits intégrés dans leur support respectif, en orientant leur repère-détrompeur en forme de "U" vers le transformateur T1.
Une fois le montage terminé, fixez le circuit imprimé à l’intérieur du coffret à l’aide de trois vis à tôles.
Sur le couvercle du coffret en matière plastique, pratiquez deux trous afin de fixer les deux cabochons chromés des LED.
Lorsque vous câblerez ces deux LED, rappelez-vous que si vous intervertissez leurs pattes A et K, elles ne pourront pas s’allumer. Sur le panneau supérieur en plastique, fixez la petite antenne télescopique.
Liste de composants de l’émetteur
R1 = 1 kΩ
R2 = 100 kΩ
R3 = 330 kΩ
R4 = 820 kΩ
R5 = 1,2 kΩ
R6 = 1 kΩ
C1 = 4,7 nF polyester
C2 = 47 μF électrolytique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 47 μF électrolytique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 nF polyester
C7 = 1 000 μF électrolytique
C8 = 100 nF polyester
C9 = 470 μF électrolytique
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4007
DS3 = Diode 1N4007
RS1 = Pont redresseur 100 V /1 A
DL1 = Diode LED
DL2 = Diode LED
IC1 = Intégré CMOS 4001
IC2 = Intégré HT6014
IC3 = Module CMS KM01.02
IC4 = Régulateur MC78L12
S1 = Dip-switch 8 invers. à zéro central
S2A + S2B = Double inter.
T1 = Transfo. 3 W (T003.01) sec. 0-14-17 V /0,2 A
CAPTEUR = SE2.05
CI = Réf. LX.1424
Réalisation pratique du récepteur
Figure 12 : Schéma d’implantation des composants de l’étage récepteur LX.1425. Bien que nous ayons prévu une alimentation supplémentaire à l’aide d’une batterie de 12 volts, nous précisons qu’elle n’est pas indispensable et que par conséquent, vous pouvez ne pas la mettre en place.
Figure 13 : Vue du récepteur, une fois le montage terminé. Les leviers du dip-switch S1, sont positionnés de la même façon que ceux de l’émetteur.Sur la figure 12, nous avons représenté le schéma d’implantation des composants de l’étage récepteur LX.1425.
Même dans le cas du récepteur, nous vous conseillons de commencer le montage par l’insertion des deux supports de circuit intégrés IC2 et IC3 et du dipswitch S1. Après avoir soudé toutes les broches sur les pistes du circuit imprimé, vous pouvez installer également les résistances et les diodes au silicium.
Les diodes ayant le boîtier en plastique DS1 et DS2 seront montées de manière à ce que leur bague, indiquant la cathode, soit orientée comme cela est clairement visible sur la figure 12.
Poursuivez le montage en insérant tous les condensateurs polyester, puis les électrolytiques en respectant la polarité +/– de leurs pattes.
Sur la gauche du condensateur électrolytique C8, montez le pont redresseur RS1 et sur la droite, le circuit intégré stabilisateur IC4, en orientant la par tie plate de son boîtier vers la droite.
Après avoir terminé toutes ces opérations, vous pouvez installer le transformateur d’alimentation T1 et, près de ce dernier, les deux borniers à quatre pôles.
Dans le bornier à quatre pôles de droite situé au-dessus du transformateur T1, reliez aux deux pôles de gauche, les deux fils d’alimentation du secteur 220 volts et aux deux pôles de droite, les fils à souder sur l’inverseur côté S2/B.
Dans le bornier à quatre pôles situé à droite, connectez aux deux pôles de droite les fils qui iront à une éventuelle batterie de 12 volts externe, en faisant attention de ne pas inverser la polarité.
Aux deux pôles adjacents, connectez les deux fils qui seront soudés à l’inverseur S2/A (voir schéma d’implantation des composants).
En bas, sur le circuit imprimé, insérez le module récepteur en CMS et, pour finir, installez les deux circuits intégrés dans leur support respectif, en orientant leur repère-détrompeur en forme de “U” vers le transformateur T1. Une fois le montage terminé, fixez le circuit imprimé à l’intérieur du coffret à l’aide de trois vis à tôles.
Sur le panneau métallique situé en bas, insérez le buzzer et le double inverseur S2. Sur le couvercle en plastique que vous aurez auparavant percé de deux trous, installez les deux cabochons chromés de LED (voir photo en début d’article).
Pour bloquer le buzzer sur le panneau, il suffit de le coller avec de la colle genre cyanolite ou similaire sous les trois clips.
Sur le panneau supérieur en plastique, fixez la petite antenne télescopique comme nous allons vous l’expliquer à présent.
Liste des composants du récepteur
R1 = 82 kΩ
R2 = 1 MΩ
R3 = 470 kΩ
R4 = 1,2 kΩ
R5 = 1 MΩ
R6 = 220 kΩ
R7 = 1 kΩ
C1 = 100 nF polyester
C2 = 100 nF polyester
C3 = 100 nF polyester
C4 = 1 μF polyester
C5 = 1 nF polyester
C6 = 470 μF électrolytique
C7 = 100 nF polyester
C8 = 1 000 μF électrolytique
DS1 = Diode 1N4007
DS2 = Diode 1N4007
RS1 = Pont redresseur 100 V /1 A
DL1 = Diode LED
DL2 = Diode LED
IC1 = Module CMS KM01.01
IC2 = Intégré HT6034
IC3 = Intégré CMOS 4011
IC4 = Régulateur MC78L12
S1 = Dip-switch 8 invers. à zéro central
S2A + S2B = Double inter.
T1 = Transfo. 3 W (T003.01) sec. 0-14-17 V /0,2 A
BUZZER = AP01.3
CI = Réf. LX.1425
L’antenne
L’émetteur et le récepteur doivent être équipés d’une antenne. Pour cela, vous pouvez utiliser un court morceau de fil de cuivre rigide d’une longueur de 16 centimètres, ou bien une petite antenne télescopique et nous vous conseillons cette deuxième solution.
Cette antenne télescopique sera fixée sur le couvercle en plastique du coffret à l’aide d’une petite vis métallique audessous de laquelle vous aurez serré le petit morceau de fil qui part du circuit imprimé (figures 1 et 2).
Pour obtenir le meilleur rendement possible, vous devez utiliser une longueur bien définie qui doit être égale à environ 1/4 ou bien 3/4 d’onde.
En utilisant une longueur de 1/4 d’onde, la portée est plus réduite.
En utilisant une longueur de 3/4 d’onde, la portée augmentera.
N’utilisez pas des longueurs différentes pour l’émetteur et le récepteur car le rendement pourrait diminuer.
La longueur d’onde se calcule à l’aide de la formule :
l est la longueur d’onde en mètres. 300 000 est la vitesse de la lumière en mètres par seconde.
F est la fréquence en hertz.
Cette formule étant généralement utilisée pour le calcul de longueur d’ondes avec des fréquences en mégahertz, on peut la simplifier :
Pour une fréquence de 433,92 MHz nous obtenons une longueur d’onde de :
Le quart d’onde sera donc approximativement équivalent à :
0,691 : 4 = 0,173 m
soit 17,3 cm
A cette longueur, vous devrez soustraire 2 centimètres environ qui représentent la longueur du morceau de fil que vous utilisez pour relier l’antenne au circuit imprimé. Ainsi, la longueur du brin télescopique devra être réglée à 15,3 centimètres.
Pour une longueur de 3/4 d’onde, on obtient approximativement :
0,691 x (3 : 4) = 0,518 m
soit 51,8 cm
En retirant toujours les 2 cm du raccordement, la longueur du brin télescopique devra être réglée à 49,8 cm.
Il faut souligner, qu’il est possible d’utiliser une antenne accordée au 3/4 d’onde sur l’émetteur et une accordée sur 1/4 d’onde sur le récepteur ou bien d’utiliser une longueur de 3/4 d’onde sur les deux appareils afin d’améliorer la portée.
Phase de réglage
Après avoir terminé complètement l’émetteur et le récepteur, vous pouvez passer à la phase de réglage.
Placez l’émetteur dans une pièce de la maison et le récepteur dans une pièce plus éloignée.
Avant toute chose, vérifiez à nouveau que les leviers des dip-switch soient positionnés de façon identique sur l’émetteur et sur le récepteur.
Si une personne entre dans la pièce où est installé l’émetteur, le capteur infrarouge détecte immédiatement sa présence et le buzzer sonne instantanément.
Si la personne qui a pénétré dans la pièce demeure immobile, le buzzer cesse de sonner, mais dès qu’elle bouge à nouveau, il se remet à sonner immédiatement.
Le second essai doit vous permettre de trouver le meilleur endroit où vous devez installer l’émetteur dans le local que vous voulez protéger, afin de recevoir convenablement son signal sur le lieu de réception.
Nous vous conseillons de fixer le capteur sur le mur ou sur la cloison opposée à la porte d’entrée de manière à détecter instantanément la présence d’une personne qui tente de s’introduire dans le local. L’émetteur peut être installé à une distance de plusieurs mètres du capteur.
Dans la maison, le récepteur doit être installé éloigné le plus possible de tout objet métallique, qui pourrait constituer un écran pour les signaux haute fréquence.
Si vous constatez qu’avec une antenne télescopique réglée sur une longueur de 1/4 d’onde vous ne parvenez pas à couvrir la distance souhaitée, vous pouvez la régler en 3/4 d’onde.
Certains vont se demander comment va faire le propriétaire légitime du local pour accéder à celui-ci sans actionner la sirène située dans l’appartement ou la maison.
La solution est très simple. Avant de descendre dans le garage, il faut éteindre le récepteur. Ainsi, même si le capteur détecte une présence et même si l’émetteur est resté en fonction, le buzzer ne pourra pas sonner.
Le soir, de retour à la maison, après avoir garé votre voiture dans le box, il suffit de ne pas oublier de rallumer le récepteur, condition signalée par l’illumination de la diode LED DL1.
Vous pouvez adopter la même procédure si vous avez installé votre alarme dans une cave ou dans un magasin.
