Un GSM portable comme transmetteur téléphonique d’alarme
Nous vous proposons un système de télé-alarme par SMS, utilisant un téléphone cellulaire couplé à l’interface décrite dans cet article.
Lorsque l’entrée d’alarme est activée, l’appareil envoie un SMS avec un texte mémorisé à destination d’un portable ou de n’importe quel système en mesure de recevoir un SMS via le réseau GSM.
Cette interface est idéale pour compléter toute installation antivol domestique ou de voiture. Elle est prévue pour être couplée à un téléphone portable Siemens de la série 35.
Les brefs messages de textes, les SMS (acronyme de “Short Message Service”), puisqu’on les appelle ainsi en jargon technique comme dans la langue de tous les jours, ont révolutionné nos habitudes en matière de télécommunications.
L’arrivée et le grand développement du téléphone portable nous ont déjà habitués à communiquer davantage, à téléphoner en des lieux ou des situations jusqu’alors inaccessibles à ce média ; mais la possibilité d’écrire de brefs messages de textes nous a ouvert un horizon encore plus vaste.
C’est pourquoi un SMS permet d’envoyer des réponses, des saluts, des voeux et beaucoup d’autres choses jusqu’à 140 caractères (sur 8 bits) ou 160 caractères (sur 7 bits) de texte pour moins de 0,10 euro !
Une belle économie par rapport à un coup de téléphone, surtout pour les usagers qui n’ont pas la possibilité d’attendre les heures creuses à tarif réduit. Sans compter qu’un message écrit peut être envoyé et lu sans faire le moindre bruit, donc plus discrètement qu’avec une conversation vocale.
Cet avantage n’est pas négligeable dans les nombreux cas où l’on doit communiquer dans un lieu dont il ne faut rompre la tranquillité sous aucun prétexte (par exemple dans la salle d’attente d’un médecin, dans une salle de concert, pendant un cours ou sur le lieu de travail).
Outre les utilisations normales et de loisir, les messages de textes peuvent devenir fort utiles en milieu professionnel, voire en situation d’urgence : par exemple, pour signaler le déclenchement d’une alarme, on peut coupler au dispositif antivol, un appareil capable d’envoyer un SMS chargé d’avertir le destinaire dans la plus grande discrétion.
Un système indépendant, silencieux et relativement économique (grâce à l’utilisation d’un portable du commerce) de transmission d’alarme, c’est justement ce que nous vous proposons de réaliser dans cet article
Notre montage
Déjà, l'article : "Concentré de haute technologie : Un antivol auto avec GSM et GPS", vous proposait un antivol auto prévenant le propriétaire du véhicule en l’appelant sur son portable et en lui envoyant, sous forme de mini-message (SMS), les coordonnées géographiques de la voiture, relevées par GPS. Aujourd’hui, nous récidivons mais la version faisant l’objet de cet article est revue et dûment mise à jour, en tout cas pour ce qui concerne l’interface proprement dite.
Ici, le téléphone portable est un Siemens Dual Band de la série 35 (C35, S35 ou M35), soit un des plus modernes parmi les appareils les plus répandus du marché. On le trouvera, soit en neuf, soit en occasion, à un prix à la portée de toutes les bourses.
Comme c’est un bi-bande, il peut accéder plus facilement et plus vite au réseau de données. Si, par exemple, le réseau à 900 MHz est encombré, il se commute automatiquement sur le réseau 1,8 GHz. L’émission et la réception des messages s’en trouvent notablement accélérées quoique cela dépende surtout du niveau de saturation du trafic hertzien dans les bandes en question.
Notre télé-alarme est une interface à connecter au portable, pourvu d’une entrée spéciale d’activation. Quand la tension présente sur la broche d’entrée passe d’un potentiel de 0 V à une valeur supérieure à 5 V, le circuit, par l’intermédiaire du port série de communication du portable, adresse la commande correspondant à l’envoi d’un message précédemment mémorisé.
Si le système est relié à l’antivol de la voiture, le message envoyé pourra être du type “Vol de voiture en cours” et, s’il est utilisé en combinaison avec l’antivol de la maison, “Alarme maison déclenchée !”. Lors du paramétrage, il faudra, en plus, indiquer le numéro de portable du destinataire du message, éventuellement vous-même sur un autre portable.
Un système de ce type pourra être relié également à des dispositifs autres que des alarmes, comme, par exemple, des machines distributrices de boissons et aliments, appareils de signalisation, etc.
Les applications possibles sont illimitées et permettent de rationaliser au maximum le travail de celui qui gère ces systèmes.
Imaginez, par exemple, combien de personnes “servent” les distributeurs de boissons : en cas de dysfonctionnement ou d’épuisement du stock, le gestionnaire sera informé grâce à un SMS de la nécessité et de l’urgence de son intervention sur telle machine : c’est beaucoup plus rationnel que de visiter systématiquement chaque machine pour le cas où… Ainsi, tous les distributeurs seront en parfait état de fonctionnement et de rentabilité à tout moment.
Pour obtenir un fonctionnement correct de notre système de télé-alarme, le téléphone utilisé devra être soigneusement paramétré : nous nous occuperons de cela un peu plus loin, à propos de la réalisation.
Le schéma électrique
Pour le moment, jetons un coup d’oeil au schéma du circuit de l’interface pour cellulaire Siemens (figure 1).
Ce schéma est décidément très simple, presque banal. Il s’agit, en effet, d’un unique microcontrôleur remplissant toutes les fonctions et entouré des quelques composants nécessaires.
Pour être tout à fait exact les seuls composants actifs du circuit sont le microcontrôleur PIC16F84-MF420, déjà programmé en usine, un régulateur intégré 7805, un transistor NPN et quelques diodes au silicium. Juste l’essentiel.
Le microcontrôleur s’occupe du contrôle de la platine dans sa totalité et du portable. Il lit le potentiel de l’entrée d’alarme et, lorsqu’il détecte un niveau logique égal à celui d’alarme (soit plus de 3 V, autrement dit un niveau logique haut), il active la routine d’envoi du message en adressant les commandes nécessaires au portable via le canal des données TX du connecteur d’interface.
Parmi les attributions du microcontrôleur il y a aussi la gestion de la recharge de la batterie du téléphone cellulaire lequel, on le voit sur le schéma, reçoit l’alimentation en 5 V du régulateur U2 via le contact du relais RL1. Normalement, l’appareil est alimenté par le contact 3 (LOAD, charging voltage IN) faisant fonctionner l’appareil et rechargeant la batterie.
Toutes les 12 heures, au moyen d’une minuterie logicielle spéciale installée dans le microcontrôleur, la recharge est interrompue pour une durée d’environ 30 secondes afin de “tromper” le logiciel du cellulaire contrôlant la charge de la batterie. Sans ce petit stratagème, à un certain moment, le fonctionnement du portable se bloquerait et notre système ne fonctionnerait plus. C’est la broche 8 (RB2), passant au niveau logique haut (1) et saturant pendant le temps voulu le transistor T1, qui pourvoit à cette brève interruption. Le collecteur de T1 alimente l’enroulement du relais dont les contacts s’ouvrent, interrompant alors le courant d’alimentation du téléphone. Après les 30 secondes, la broche 8 retourne à 0 et le relais est relaxé. Ainsi, le courant est à nouveau fourni au téléphone.
Notez bien que pendant ce laps de temps, le portable continue de fonctionner correctement sur la batterie.
Enfin, toujours à propos d’alimentation, il faut s’arrêter un instant sur un détail : la tension servant à alimenter le microcontrôleur ; cette tension n’est pas le 5 V stabilisé récupéré à la sortie du régulateur 7805 mais, étrangement, le 3,6 V obtenu grâce aux diodes D2 et D3.
Pourquoi une telle solution ? La raison en est la nécessaire adéquation du niveau présent sur les lignes de communication entre le PIC et le modem se trouvant à l’intérieur du cellulaire.
Ce dernier, en effet, travaille avec une tension d’alimentation de 3,6 V et, de ce fait, le niveau logique haut (1) présent sur les lignes de I/O du PIC doit être à un potentiel égal à 3,6 V.
Mais revenons à présent au fonctionnement de la télé-alarme proprement dite et voyons comment se déroule la séquence d’émission. Normalement, c’est-à-dire quand l’entrée est au repos (contact IN ouvert et soumis à une tension d’une valeur inférieure à 5 V), le microcontrôleur ne fait que gérer le cycle de charge du téléphone et tester continuellement l’état de cette entrée.
Quand il détecte en entrée un potentiel supérieur à 5 V (reporté sur la broche 9 du microcontrôleur par le pont résistif R2/R3 réduisant au tiers la valeur), il active la séquence d’alarme. Avant tout, il suspend la recharge de la batterie du cellulaire en mettant au niveau logique haut (1) sa broche 8 et sature T1, ce qui a pour effet d’ouvrir les contacts de RL1. Puis il adresse au port de communication du téléphone les commandes nécessaires à l’envoi du message mémorisé.
Notez que la connexion est bidirectionnelle et que, par conséquent, le PIC envoie les instructions par le canal TX et reçoit sur le RX les indications du cellulaire. Il va sans dire que la séquence d’alarme complète prévoit l’envoi du message à deux reprises espacées de 10 secondes.
C’est seulement après cette seconde émission que le microcontrôleur rétablit un niveau logique bas (0) sur sa broche 8, ce qui a pour effet de relaxer RL1 et de rétablir la recharge du téléphone. Pendant l’envoi des SMS, l’afficheur de l’appareil ne visualise rien. Ceci parce que les cellulaires Siemens ne montrent des indications et des messages que si les opérations se déroulent manuellement par intervention sur le clavier. Dans ce cas, il est logique d’assister l’usager mais, quand les commandes arrivent par le port série, on suppose que c’est au dispositif de contrôle de prendre directement les informations sur le canal RX et non sur l’afficheur.
Remarquez bien que le logiciel du PIC prévoit l’interruption de l’alimentation pendant l’envoi des messages pour éviter des interférences excessives sur la ligne du 5 V.
Notez aussi que la suspension du courant de recharge n’interfère pas avec l’avancement du compteur des 12 heures : quand les SMS sont émis, le temporisateur correspondant n’est pas remis à zéro mais il poursuit son décompte et intervient juste au bout des 12 heures.
Notez enfin une dernière particularité : pour obtenir à coup sûr une activation, l’entrée d’alarme doit être sollicitée pendant une durée qui ne peut être inférieure à 1 seconde, sinon le système de télé-alarme n’envoie pas de SMS
Le système de télé-alarme décrit dans cet article fonctionne avec tous les portables Siemens de la famille 35, c’est-à-dire les modèles C35, S35 et M35. Ces appareils se distinguent l’un de l’autre par des fonctions secondaires, par le type de construction, par la forme de l’antenne et par quelques autres singularités.
Tous, cependant, utilisent le même modem interne et le même “firmware” (programme résident en ROM), du moins en ce qui concerne les fonctions les plus significatives.
Tout cela, nous l’avons expérimenté en reliant à notre interface les trois modèles présentés ci-contre. En dehors de ceux-ci, d’autres modèles existent, dotés du même connecteur et pouvant probablement être également utilisés ; nous n’en garantissons cependant pas la compatibilité et vous conseillons plutôt de vous procurer l’un de ceux que nous venons de citer.
Figure 3 : La platine de l’interface câblée et prête à l’emploi. Trois fois rien, si ce n’est un microcontrôleur, un régulateur, un relais et quelques composants périphériques. Comme d’habitude, moins il y a de composants, plus le travail du microcontrôleur est important !
Figure 4 : Schéma d’implantation des composants de la télé-alarme par téléphone portable.
Figure 5 : Photo d’un des prototypes de la télé-alarme par téléphone portable.
Figure 6 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la télé-alarme par téléphone portable.
Liste des composants
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 4,7 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 33 kΩ
R6 = 2,7 Ω
R7 = 1 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
D1 = Diode 1N4007
D2 = Diode 1N4007
D3 = Diode 1N4007
D4 = Diode 1N4007
U1 = PIC16F84A-MF420
U2 = Régulateur 7805
T1 = NPN BC547
Q1 = Quartz 8 MHz
RL1 = Relais min. 12 V 1 RT
Divers :
2 Borniers 2 pôles
1 Support 2 x 9 broches
1 Radiateur ML26 ou équ.
1 Boulon 8 mm 3MA
1 Câble de raccordement interface/portable Siemens
1 Boîtier Teko ou équivalent
Figure 7 : Paramétrage du portable Siemens.
Avant d’utiliser notre télé-alarme, il est nécessaire de paramétrer correctement le téléphone et de le relier au connecteur spécial. Il faut tout d’abord insérer une SIM en cours de validité (contrat avec un gestionnaire GSM en cours) dans l’orifice prévu à cet effet (voir la notice du portable). Quand cela est acquis, allumez le téléphone. Si l’appareil vous demande d’indiquer votre code PIN, donnez-le pour avoir accès au menu puis déshabilitez cette fonction :
Maintenant, vous devez effacer tous les messages présents dans le portable. Souvenez-vous qu’il en existe deux types reconnus par les cellulaires Siemens : “Messages Entrants” et “Messages Sortants” (ou messages propres). Ils doivent TOUS être effacés ! Pour ce faire, il suffit de les sélectionner un par un, de les visualiser et, en utilisant le menu “Options”, de sélectionner “Effacer Message” et de confirmer.
Parvenus à ce point, il sera nécessaire d’introduire les paramètres par défaut pour l’envoi des SMS : le “Centre Services” (il faut entrer le numéro du gestionnaire correspondant à la carte insérée dans le portable), le “Type Message” (doit être “Texte Standard”), “Durée Validité” (paramétrer sur “Maximum”), “Confirmation de Livraison” (déshabilité) et “Réponse” (déshabilité).
C’est seulement après avoir entré ces paramètres correctement qu’il est possible d’insérer le message que l’on veut envoyer en cas d’alarme. Le message étant écrit, pressez “OK”, choisissez “Envoi Texte” et insérez le numéro auquel doivent être adressés les messages d’alarme ; sélectionner “OK” puis “Sauvegarder”. Il n’est pas nécessaire d’envoyer le message mais il est conseillé de le faire pour contrôler que tout a été paramétré au mieux. En effet, si tout a été exécuté correctement, le message doit être envoyé immédiatement après la pression du poussoir “Envoyer”.
Ce même message sera envoyé automatiquement au numéro mémorisé chaque fois que l’entrée d’alarme de l’interface sera activée par une impulsion positive.
Figure 8 : Brochage du connecteur.
Fonctions correspondant aux 12 broches du connecteur utilisé.
La réalisation pratique
Ceci étant dit, passons à la construction de la platine de l’interface de la télé-alarme par téléphone portable.
Les figures 4, 5 et 6 nous y aideront grandement. Comme d’habitude, la première chose à faire est de préparer le circuit imprimé, au demeurant fort simple et de petites dimensions. La figure 6 présente son dessin, à l’échelle 1.
Il pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".
Une fois la plaquette d’époxy gravée et percée, placez-y les composants (peu nombreux) en commençant par les résistances et les diodes au silicium (pour ces dernières, on respectera bien la polarité) et en continuant par le support du microcontrôleur (2 x 9 broches DIL), le transistor, le relais miniature, le quartz et le régulateur 7805 (ce dernier sera monté couché dans son dissipateur en U), à l’aide d’un petit boulon 3MA. Pour la mise en place des composants polarisés (y compris les condensateurs électrolytiques), regardez bien les figures 4 et 5 et vous n’aurez plus aucun doute.
La connexion de l’alimentation et celle de l’entrée de l’alarme seront mises en oeuvre de préférence à l’aide de borniers bipolaires pour circuit imprimé au pas de 5 mm, à placer dans les trous correspondants aux mentions VAL et IN.
Pour l’interface avec le portable, vous devez, en revanche, utiliser un petit câble doté du connecteur spécial pour cellulaire Siemens. Afin de ne pas vous tromper dans les connexions, suivez bien le schéma électrique de la figure 1 et le schéma de câblage du connecteur de la figure 8 : on n’utilise que les contacts 1 (GND), 3 (LOAD), 5 (TX données) et 6 (RX données). Chaque fil est à relier à l’emplacement correspondant : GND va à la masse, LOAD va à R6, TX données à R4 et RX données à R5.
Une fois que cela est fait, la télé-alarme est complète. Pour la rendre opérationnelle, insérez le microcontrôleur PIC dans son support puis procurez-vous une alimentation en mesure de fournir de 9 à 15 Vcc sous, au moins, 200 mA. Connectez le téléphone cellulaire mais, avant de brancher l’alimentation, vous devez initialiser celui-ci par quelques opérations simples afin qu’il fonctionne de manière optimale.
Avant tout, et si ce n’est déjà fait, insérez la SIM dans son support et allumez le téléphone. Tapez l’éventuel code PIN et accédez au menu pour désactivez la demande du PIN à la mise en route. Cette opération sert à éviter (si le portable se déchargeait, la télé-alarme étant restée trop longtemps sans alimentation) qu’au retour du courant son accès ne soit plus possible, justement à cause dudit code d’accès.
Rappelons que, pour déshabiliter la demande du PIN, il faut (quand le téléphone est au repos) presser la touche “Softkey Menu”, accéder au sous-menu “Paramètres” et chercher “Code PIN”. Là, vous devez choisir “Changer” et décocher le choix actuellement paramétré.
Ceci étant fait, allez dans le sous-menu “Messages” et vérifiez les options ; elles doivent être : texte standard pour “Type Message”, maximum pour “Durée” et le numéro du centre de services correspondant à l’abonnement ou à la carte prépayée pour “Centre Services”. Ensuite, allez dans les messages et effacez-les tous : attention, dans les cellulaires Siemens, les messages sont séparés en “Entrants” et “Sortants” (ou personnels) et, donc, ne vous limitez pas à l’effacement d’une seule catégorie.
Maintenant, vous pouvez écrire le message que la télé-alarme devra envoyer en cas d’intervention, en spécifiant également le numéro du destinataire à appeler. Sauvegardez le message et, si vous le voulez, essayez de vérifier qu’il arrive correctement. Comment faire ?
C’est très simple : envoyez-le manuellement ! Le fait d’avoir envoyé le SMS ne compromet pas le bon fonctionnement de l’alarme, parce que celle-ci le renverra chaque fois qu’il le faudra.
Quand le portable a été configuré, insérez le connecteur du câble d’interface et reliez-le à la platine. Cette dernière sera logée dans un boîtier plastique de dimensions adéquates, comme le montrent les figures 9 et 10.
Figure 9 : La platine a été logée dans un boîtier plastique Teko Coffer (mais vous pouvez utiliser un équivalent) dont la face avant a été sérigraphiée afin que le montage ait un aspect professionnel. Ici, l’interface est reliée à un Siemens S35.
Figure 10 : Montage dans le boîtier.
Sur un des côtés, nous avons réalisé le trou pour le passage du câble de liaison au portable et de l’autre côté deux trous permettant le passage des câbles d’alimentation et d’entrée de l’alarme.
Conclusion
Vous voila avec un transmetteur d’alarme à faible coût. S’il avait fallu le réaliser avec le modem FALCOM A2, ce n’aurait pas été la même chose !
D’autres portables Siemens doivent fonctionner. La série 45 est sortie juste après la rédaction de cette série d’articles “Spécial Portable”.
Nous n’avons pas eu le temps de faire des essais.