Économique et ultra compact, ce transmetteur téléphonique GSM à associer à n’importe quelle centrale d’alarme, dispose de deux canaux et peut envoyer des messages vocaux à 8 numéros de téléphone par canal. Il peut aussi envoyer des SMS. Il est disponible avec son boîtier plastique spécifique et l’antenne bibande est une piste du circuit imprimé.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
- Transmetteur téléphonique d’alarme GSM à deux canaux,
- Huit numéros de téléphone par canal,
- Deux messages vocaux de dix secondes,
- Cinq cycles d’appels par canal,
- Deux répétitions du message,
- Envoi message vocal ou SMS,
- Signalisation de présence du champ GSM,
- Blocage de l’alarme à distance,
- Sortie numérique activable à distance,
- Programmation des numéros sur SIM,
- Reconnaissance d’aboutissement d’appel.
Ce montage se rapporte à la catégorie des dispositifs de contrôle et d’activation à distance utilisant le réseau GSM avec antenne intégrée (une piste du ci).
Cette solution permet de réaliser des appareils compacts et économiques, en particulier si on monte un des modules GSM Telit, lesquels sont devenus incontournables depuis que Sony-Ericsson a cessé la production des siens.
Notre réalisation
Le montage de ce mois-ci est un transmetteur téléphonique GSM, c’est-à-dire un appareil que l’on couple à une centrale d’alarme et qui, en cas de survenue d’une alarme (justement), envoie à des usagers habilités, dont les numéros de téléphone ont été préalablement mémorisés, des appels vocaux ou des SMS.
Par rapport aux transmetteurs traditionnels, les GSM sont moins faciles à neutraliser ou à détruire et ils garantissent par conséquent une sécurité supérieure. Le nôtre utilise donc un module GSM Telit de faibles dimensions, très fiable et facile à utiliser quelle que soit la configuration nécessitée ; il est en effet doté de toutes les fonctions dont on peut avoir besoin (ce concentré de haute technologie a été étudié aussi bien pour les applications professionnelles que pour ceux –comme vous peut-être– qui souhaitent se familiariser avec ce type de matériel mais sans vouloir transiger en rien avec la qualité et la sécurité).
Nous avons prévu deux canaux d’entrée et la possibilité d’enregistrer deux messages audio différents d’une durée de dix secondes chacun ; nous pourrons ainsi utiliser un canal comme alarme proprement dite et l’autre –couplé à des capteurs adéquats– pour signaler des événements autres que le vol ou l’effraction, comme, par exemple, une inondation ou un incendie, une coupure de courant ou une situation de pré alarme.
Nous avons également prévu une sortie pouvant être utilisée, dûment interfacée, pour activer n’importe quel dispositif électrique ou électronique, de l’éclairage domestique à la centrale antivol en passant par l’arrosage automatique du jardin ou l’ouverture du portail. On peut coupler à chaque canal (et au message audio correspondant) huit numéros de téléphone ; le système effectue, en cas d’alarme, cinq cycles d’appels par canal en répétant le message deux fois. Ou alors on peut envoyer des SMS préalablement préparés.
Bien sûr le cycle d’alarme peut être interrompu localement ou à distance en utilisant des commandes adéquates.
Le transmetteur dispose encore d’une série de LED qui donnent de précieuses informations sur le fonctionnement du circuit : survenue de l’alarme, intensité du champ GSM, etc.
Les numéros de téléphone à appeler en cas d’alarme sont mémorisés dans la carte SIM, ainsi que les SMS. L’entrée en alarme peut se faire avec des signaux d’entrée positifs ou négatifs ; tandis que pour l’enregistrement des messages on se sert d’un classique circuit intégré DAST (sa capacité maximale est de vingt secondes). Mais voyons maintenant en détail le schéma électrique de ce transmetteur.
Figure 1 : Organigramme du transmetteur téléphonique d’alarme GSM.
Le schéma électrique
Le circuit comporte trois éléments fondamentaux (voir figures 1 et 2) : le module GSM bibande Telit GM862 (GSM1), le circuit intégré numérique DAST (U3) dans lequel les deux messages audio sont mémorisés et le microcontrôleur CMS PIC16F628A (U2) lequel gère toutes les fonctions du transmetteur.
Bien sûr cette puce est disponible déjà programmée en usine avec le programme résident que nous avons écrit.
Le transmetteur nécessite une tension d’alimentation comprise entre 8 et 15 V à appliquer aux bornes PWR ; cette tension est ensuite abaissée à 3,6 V par le régulateur U1 car le micro, le module GSM et le circuit intégré ISD travaillent sous cette tension.
Le PIC fonctionne grâce à une horloge interne à 4 MHz obtenue en mettant en oeuvre un quartz relié aux broches 15 et 16.
Aux lignes RB6 et RB7 correspondent les deux entrées d’alarme (P1 et P2) lesquelles sont normalement maintenues au niveau logique haut par les résistances de tirage (“pull-up”) R5 et R7.
Les points P1 et P2, par conséquent, doivent être reliés à la masse (à travers D3 et D4) afin de faire entrer en fonctionnement le transmetteur.
Si on envisage d’utiliser un signal d’alarme positif, il est nécessaire de relier chaque point P1 et P2 d’entrée à la masse à l’aide d’une résistance d’une valeur de 10 k.
Le transmetteur devra être éteint et rallumé pour que le programme résident, se rendant compte de la présence des résistances de maintien au niveau logique bas des deux entrées, se prépare à identifier comme alarme l’éventuelle présence d’une impulsion positive. Dans les deux cas, l’impulsion d’alarme doit avoir une durée d’au moins 0,5 seconde.
Les diodes (avec l’aide des résistances R5 et R7) empêchent qu’arrive sur les entrées du PIC une tension supérieure à 3,6 V.
A la ligne RB4 et au transistor T1 correspond la sortie du transmetteur, laquelle peut être utilisée pour commander un relais de puissance avec lequel on puisse ensuite activer ou désactiver n’importe quelle charge.
L’entrée “INIB”, qui correspond au port RB0, est utilisé pour bloquer, localement, un cycle d’alarme : pour cela il suffit de mettre l’entrée à la masse.
Le micro contrôle le fonctionnement de la puce vocale (U3) à travers ses lignes RA2, RA3 et RB7 qui agissent respectivement sur les lignes REC et PLAY du DAST et sur la partition de mémoire contrôlée par les adresses A4 et A6.
Rappelons que cette puce est en mesure de numériser, enregistrer et reproduire un message audio d’une durée totale de 20 secondes ; dans notre cas, comme nous avons deux messages, ils sont de 10 secondes chacun. Pour enregistrer le premier message, il suffit de presser le poussoir M1 qui correspond à la ligne RA1: le poussoir est maintenu jusqu’à ce que la LED L1 s’allume (environ 15 secondes).
A ce moment (M1 toujours pressé) il faut enregistrer le message en parlant bien près du microphone MIC ; au bout des dix secondes la LED s’éteint et nous pouvons relâcher le poussoir.
Pour enregistrer le second message, nous devons agir sur M2 cette fois : la séquence est identique.
Pour le contrôle du module GSM, on utilise une ligne série correspondant à RB1 et RB2 ; les lignes sont directement connectées à l’interface série du module GSM (broches 20 et 37 du GM862).
Une troisième ligne (RA4) permet d’allumer et éteindre le module Telit.
Les autres broches du micro sont utilisées pour l’alimentation (positif sur la 14 et négatif sur la 5) et pour le “reset” (port RA5, broche 4).
En ce qui concerne le circuit intégré ISD1420 contenant les messages vocaux (l’unique puce en version DIL, “dual-in-line”, présente dans le transmetteur), les autres lignes utilisées sont celles de l’entrée BF et la sortie audio de puissance.
Dans notre cas les lignes MIC et MICREF sont directement connectées à une capsule microphonique magnétique et les sorties SP– et SP+ sont reliées à l’entrée audio du module GSM à travers les résistances R22 et R28.
La ligne “RECLED” de U3 présente normalement un niveau logique haut qui devient bas pendant l’enregistrement du message audio.
On obtient ainsi l’allumage de la LED L1 durant les dix secondes de l’enregistrement et la possibilité pour la LED L2 d’être commandée par la sortie “LED” du GM862.
Au moyen de cette LED, le module GSM met en évidence l’état de sa connexion au réseau GSM. A la mise sous tension, L2 clignote de manière irrégulière pour indiquer que le connexion au réseau est recherchée mais non encore obtenue ; si, au bout de quelques dizaines de secondes, la LED commence à clignoter lentement et régulièrement (un éclair toutes les trois secondes environ), c’est que le dispositif est maintenant verrouillé au réseau GSM.
Dans le cas contraire, L2 clignote beaucoup plus rapidement (un éclair par seconde).
Ce circuit nous permet aussi de connaître l’intensité du champ GSM ; cette donnée est en effet disponible de la part des différents réseaux GSM et, si le micro la réclame, elle peut être signalée par la LED L3.
La procédure que nous avons mise au point est fort simple : il suffit de presser en même temps les deux petits poussoirs jusqu’à ce que L3 s’allume ; quand on les relâche, la LED clignote selon la modalité suivante : 3 éclairs = signal optimal, 2 éclairs = bon signal, 1 éclair = signal suffisant, aucun éclair = signal faible ou insuffisant.
Figure 2 : Schéma électrique du transmetteur téléphonique d’alarme GSM.
Liste des composants
R1 : 2,2 k CMS
R2 : 1 k CMS
R3 : 10 CMS
R4 : 100 k CMS
R5 : 100 k CMS
R6 : 100 k CMS
R7 : 100 k CMS
R8 : 100 k CMS
R9 : 10 k CMS
R10 : 10 k CMS
R11 : 10 k CMS
R12 : 10 k CMS
R13 : 1 k CMS
R14 : 1 k CMS
R15 : 1 k CMS
R16 : 100 k CMS
R17 : 100 k CMS
R18 : 10 k CMS
R19 : 4,7 k CMS
R20 : 100 CMS
R21 : 100 k CMS
R22 : 100 k CMS
R23 : 100 k CMS
R24 : 100 k CMS
R25 : 100 k CMS
R26 : 1 k CMS
R27 : 470 k CMS
R28 : 100 k CMS
R29 : 100 k CMS
R30 : 1 k CMS
C1 : 100 nF multicouche CMS
C2 : 10 μF 16 V électrolytique CMS
C3 : 100 nF multicouche CMS
C4 : 82 nF polyester
C5 : 200 nF multicouche
C6 : 200 nF multicouche
C7 : 47 μF 63 V électrolytique CMS
C8 : 100 nF multicouche CMS
C9 : 100 nF multicouche CMS
C10 : 100 nF multicouche CMS
C11 : 22 pF céramique CMS
C12 : 22 pF céramique CMS
C13 : 100 nF multicouche CMS
C14 : 100 nF multicouche CMS
C15 : 100 nF multicouche CMS
C16 : 100 nF multicouche CMS
C17 : 100 μF 16 V électrolytique CMS
D1 : 1N4007 CMS
D2 : 1N4148 CMS
D3 : 1N4148 CMS
D4 : 1N4148 CMS
L1 : LED jaune CMS
L2 : LED verte CMS
L3 : LED rouge CMS
T1 : BC818
Q1 : quartz 4 MHz
U1 : LM317
U2 : PIC16F628A-EF649 CMS
U3 : ISD1420
GSM1 . GM862
M1 : micro-poussoir
M2 : micro-poussoir
Divers :
2 borniers à trois pôles
1 support 2 x 14 pas double
1 microphone pour ci
1 connecteur 50 broches CMS pour GM862
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Figure 3a : Schéma d’implantation des composants du transmetteur téléphonique d’alarme GSM.
Figure 3b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine du transmetteur téléphonique d’alarme GSM, côté soudures.
Figure 3b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine du transmetteur téléphonique d’alarme GSM, côté composants.
Le programme résident
La description du schéma électrique étant terminée, arrêtons-nous quelque peu sur le programme résident implémenté dans le microcontrôleur ou, mieux, sur le mode de programmation des numéros de téléphone et sur l’exécution des procédures d’alarme. Bien sûr ces procédures et ce paramétrage sont la conséquence directe de la structure du programme résident !
Disons tout de suite que tous les numéros de téléphone que le transmetteur appellera en cas d’alarme sont mémorisés dans la carte SIM insérée dans le module Telit.
Cette opération doit donc être effectuée avant de mettre le transmetteur en fonctionnement. Pour cela, nous devons insérer la SIM dans n’importe quel téléphone mobile et commencer par déshabiliter la demande de PIN ; ensuite, sélectionnons la rubrique de la SIM et éliminons tous les numéros éventuellement présents. Nous pouvons alors insérer les numéros à habiliter et les sauvegarder avec la procédure habituelle. Dans ce cas toutefois, à la demande du nom, nous devrons
paramétrer un code particulier permettant au système d’associer le numéro de téléphone au canal et à la position.
A la demande du nom, nous devrons insérer l’indication suivante :
Axy,
où A est une lettre majuscule à toujours insérer d’abord, x représente le canal (1 ou 2) et y (la position dans la liste (1, 2, 3, ...8).
Pour associer le numéro de téléphone 4256345712 au premier canal et à la première position, nous devrons insérer à la place du nom l’indication suivante :
A11.
Si en revanche nous voulons associer ce même numéro au second canal et à la quatrième position, nous devrons insérer à la place du nom l’indication suivante :
A24.
Bien entendu nous pouvons effacer, modifier ou changer de position les divers numéros de téléphone comme nous le faisons d’habitude avec la rubrique normale de notre mobile.
La possibilité d’envoyer des SMS existe aussi, mais elle est cependant limitée à un seul numéro par canal. Les SMS aussi sont mémorisés dans la carte SIM. Pour cela, effaçons tout d’abord tous les messages présents dans la SIM, y compris ceux de bienvenue des divers gestionnaires.
Nous pouvons alors écrire les messages correspondant au premier canal et insérer le numéro de téléphone du destinataire. Le message sera envoyé manuellement une première fois de manière à le mémoriser dans la SIM. Effectuons la même procédure pour le second message.
Comme paramétrage prédéfini notre transmetteur n’envoie que les messages vocaux ; pour habiliter la fonction d’envoi des SMS, il est nécessaire d’effectuer une procédure simple consistant à alimenter le transmetteur en maintenant pressé le poussoir M1.
Après quelques secondes, L3 entre en fonction : pour habiliter l’envoi des SMS, le poussoir M1 doit être relâché après le premier éclair.
Pour désactiver la fonction d’envoi des SMS, il suffit de répéter la procédure et de relâcher le poussoir M1 après le second éclair au lieu du premier.
Comme on l’a dit précédemment, il est possible d’interrompre une séquence d’alarme localement ou à distance.
Rappelons que durant cette séquence la LED L3 reste allumée fixe.
En ce qui concerne la désactivation locale, il suffira, à tout moment de la procédure, de mettre à la masse (avec un poussoir ou un contrôle numérique) la broche “INIBIT” du circuit.
À distance, la chose est en vérité un peu moins aisée : disons tout de suite que la désactivation à distance ne pourra être effectuée que par le premier numéro de la liste (du premier ou du second canal) et seulement durant le premier cycle d’appels.
En fait, après avoir effectué le premier appel d’alarme au premier numéro, le transmetteur se met en attente pendant environ vingt secondes : si dans ce délai le numéro qui vient d’être contacté l’appelle, le cycle d’alarme est bloqué et les appels aux autres numéros ne seront pas passés.
Le “reset” du cycle d’alarme est mis en évidence par le refus de la part du transmetteur de l’appel entrant.
Occupons-nous enfin de la sortie supplémentaire qui, comme dans le cas précédent, ne peut être activée que par le premier numéro de la liste.
Pour cela nous devons appeler le transmetteur et interrompre l’appel après deux coups de sonnerie. Pour confirmer l’activation de la sortie, le transmetteur appelle le premier numéro deux fois.
La désactivation de la sortie est également une prérogative du premier numéro de la liste.
Pour désactiver la sortie, la procédure est identique : avec le téléphone mobile habituel nous devons appeler le transmetteur et interrompre l’appel après le premier coup de sonnerie. C’est tout ! Le transmetteur rappelle alors le premier numéro une seule fois pour signaler la désactivation de la sortie.
La réalisation pratique
La platine
La réalisation pratique de ce transmetteur téléphonique d’alarme demande pas mal de doigté car la plupart des composants sont montés en surface (CMS).
Si vous craignez de ne pas y arriver, vous pouvez toujours acheter l’appareil tout monté, essayé et prêt à être installé (le prix est le même que si vous achetez tous les composants et le ci).
Si vous décidez de le réaliser vousmême, il vous faut le circuit imprimé double face à trous métallisés dont la figure 3b-1 et 2 donne les dessins à l’échelle 1 ; quand vous l’avez réalisé (par la méthode habituelle de la pellicule bleue, mais n’oubliez pas de relier les deux faces) ou que vous vous l’êtes procuré, positionnez tout d’abord le microcontrôleur PIC en version CMS U2 avec soin et utilisez pour le souder un petit fer de 15-20 W à pointe fine et du tinol de petit diamètre.
Orientez bien le repère-détrompeur en U vers R6. Soudez la patte 1, repositionnez le circuit intégré, puis la 10 et ensuite, en prenant votre temps pour laisser refroidir le composant, toutes les autres pattes (18 en tout). Attention au court-cuircuits entre les pattes.
Montez le support CMS à 50 broches du module Telit GM862 (mêmes précautions que ci-avant ; ne le mettez en place qu’à la toute fin du montage).
Plus facile, montez le support du DAST U3 (vous ne le mettrez également en place qu’à la fin du montage).
Mais attention, entre les deux rangées de ce support on doit monter des résistances et des condensateurs CMS qu’il vaudrait mieux placer et souder avant. Vérifiez soigneusement ces premières soudures (les plus difficiles). Pour le reste, si vous observez bien les figures 3a et 4 et la liste des composants, vous n’aurez pas d’autre difficulté de montage que celle de devoir souder beaucoup de CMS (quelques composants sont traversants) mais prêtez de l’attention à la polarité (et donc à l’orientation) des composants polarisés comme les électrolytiques, les diodes, les LED, le transistor, le régulateur U1 en boîtier TO220 (semelle métallique vers R29).
Montez, donc, les résistances et les condensateurs restants (électrolytiques en dernier), les diodes, les LED.
Montez ensuite le quartz, les deux poussoirs, le microphone et terminez par les deux borniers. Le régulateur U1 LM317 est monté debout sans dissipateur.
Vous pouvez maintenant insérer le DAST U3 dans son support (repèredétrompeur en U vers l’extérieur gauche de la platine) et le module GM862 dans le sien ; soudez son petit câble coaxial adaptateur (l’antenne bibande est déjà là puisqu’elle est constituée par une piste du ci) sur cette face de la platine et insérez la petite fiche volante dans la prise socle ANT du module.
Figure 4 : Photo d’un des prototypes de la platine du transmetteur téléphonique d’alarme GSM.
L’installation dans le boîtier plastique spécifique
La platine est prête et il ne vous reste qu’à l’installer dans son boîtier plastique spécifique (voir photo de début d’article). L’appareil doit être alimenté en 12 Vdc (D1 et U1 se chargent, avec les quelques condensateurs et résistances alentour, d’en tirer une tension continue stabilisée), sachant que sa consommation est au repos de 20 mA et en émission d’environ 200 mA.
Pour relier l’appareil à la centrale d’alarme, il faut le paramétrer (lire l’article depuis le début) en fonction du type de signal d’alarme disponible sur votre installation existante (positif ou négatif).
N’oubliez pas de programmer la SIM comme expliqué ci-dessus, d’enregistrer les messages et de vérifier, à l’aide des indications fournies par les LED, que tout fonctionne correctement.
Figure 5 : Les connexions avec l’extérieur.
Le transmetteur ne dispose que de deux poussoirs avec lesquels il est possible de paramétrer toutes les fonctions et de mémoriser les messages vocaux. Les trois LED du circuit rendent plus aisées ces opérations et de plus elles permettent à tout moment de savoir l’état de fonctionnement de l’appareil. Le transmetteur comporte deux entrées d’alarme pouvant être activées par des impulsions positives ou négatives, d’une sortie auxiliaire collecteur ouvert (contrôlable à distance) et d’une entrée d’inhibition du cycle d’alarme. La programmation des numéros de téléphone à appeler et des SMS se fait sur la carte SIM au moyen d’un simple téléphone mobile.
Conclusion
Le transmetteur téléphonique GSM décrit ici est compact et efficace, offrant une solution moderne pour sécuriser les installations grâce à ses nombreuses fonctionnalités. Il possède deux canaux qui peuvent appeler jusqu'à huit numéros chacun et envoyer des messages vocaux ou des SMS, garantissant une réponse rapide en cas d'alarme. L'utilisation d'un module GSM Telit assure une grande fiabilité et une meilleure résistance aux tentatives de désactivation, renforçant ainsi la sécurité des biens protégés.
De plus, il peut gérer différents types d'alarme, comme celles liées à une effraction, une inondation ou une coupure de courant, ce qui en fait un appareil polyvalent adapté à diverses situations. L'ajout de fonctionnalités comme le blocage à distance de l'alarme et l'activation de dispositifs externes accroît encore son utilité.
Cet appareil est facile à programmer avec une carte SIM et dispose d'un affichage LED informatif, ce qui le rend accessible tant aux professionnels de la sécurité qu'aux particuliers cherchant à protéger efficacement leurs espaces. Bien que la réalisation de ce projet nécessite certaines compétences en électronique, créer soi-même un dispositif aussi performant procure une grande satisfaction. En résumé, ce transmetteur marque une avancée importante dans le domaine de la sécurité domestique et professionnelle, alliant technologie avancée et convivialité.
