I – Présentation - Génie électronique

Baccalauréat STI Génie Electronique
Thème de construction électronique
AUTOMATISME DE PORTAIL
LYCEE A.CAMUS
Session 2011
DOSSIER TECHNIQUE
En électronique par :
M. ASSIE François
M.DESVIGNE René
M.SEVENO Loïc
En physique appliquée par :
M.GERMAIN Marc
En construction mécanique :
Mme GIRAULT Marina
1
I.
Présentation
1.
Mise en situation
L’objet technique étudié permet l’ouverture et la fermeture d’un portail d’accès à une copropriété de façon
automatique.
Un portail est généralement constitué de deux vantaux, identiques ou non. Pour automatiser le portail, chaque battant
doit être équipé d’une partie opérative. Par contre, une seule partie commande sera suffisante pour piloter
l’ensemble.
2.
Définition du besoin
L’ouverture et la fermeture du portail d’une propriété peuvent être particulièrement contraignantes dans les cas de
figures suivants :
Manœuvre d’un portail lourd et de grandes dimensions, ce qui exige un effort et des déplacements importants.
Manœuvre du portail sous la pluie ou par grand froid ;
Passage d’un véhicule, exigeant son arrêt avant et après le portail pour l’ouvrir puis le fermer ;
Portail éloigné de l’habitation demandant donc un déplacement important pour le manœuvrer ;
Manœuvre du portail difficile par un enfant ou une personne handicapée.
L’automatisme de portail doit donc permettre de réduire voire d’éliminer ces contraintes d’utilisation.
3.
Diagramme Sagittal
Usager en Véhicule
Demande
d’ouverture
Mode de
fonctionnement
Position
Automatisme
et
Zone automatisée
Technicien
Autorise le
franchissement
Ventaux
Manoeuvre
Réglage et
Maintenance
Intrusion
Obstacle
4.
Blocage
Fonction d’usage
L’objet technique étudié assure les manœuvres d’ouverture et de fermeture du portail en fonction des demandes de
l’utilisateur, tout en respectant les consignes de sécurité qui s’appliquent à ce type de système.
5.
Schéma fonctionnel de niveau 2
Vantail en position
initiale
Bras, équerre de pilier,
Equerre de vantail
Vantail en
position finale
Energie de
déplacement
Demande et
Consigne de
déplacement
Gestion du
déplacement
Informations
visuelles
2
6.
Fonction globale
L’objet technique étudié est capable de gérer le déplacement d’un objet en fonction des demandes et des consignes
fixées par un utilisateur.
7.
Caractéristiques techniques de l’automatisme de portail :
Alimentation
Fréquence
Alimentation moteur
Puissance par moteur
Puissance en veille
Puissance maxi avec éclairage
Eclairage de zone
Feu clignotant
Ouverture maxi de chaque vantail
Temps d’ouverture à 90°
Largeur et hauteur maxi du vantail
Poids maxi du vantail
Température d'utilisation
Indice de protection
Bruit
XXXXXXXXXEffort de poussée maxi à 1.25m
électronique
Fréquence de manœuvre maxi
Secours batterie
Débrayage manuel
Réglage par auto apprentissage
Récepteur radio et 2 barrières Infra-Rouges
Fréquence radio
XXXXXXXXXX Nombre de codes mémorisables
Homologation PetT
Garantie
230 V
50 Hz
12 V
170 W
18 VA
600 VA
500 W MAXI
100 W MAXI
120°
8 / 11 s en grande vitesse, le temps d’ouverture réglable
3,5 m
250 Kg
-15°C/+60°C
IP44
<70dB
< 15 Kg (suivant norme P25-362 )
Intégrée dans le boîtier de commande
intensif
Oui
De base de l’intérieur, en option de l’extérieur
Oui
intégré
433 Mhz
32
96 0229 PPLO
2 ANS / 15000 cycles maxi
8. SPECIFICATIONS DU PORTAIL A MOTORISER
• Cet automatisme peut automatiser des portails avec des vantaux mesurant jusqu'à 3,5m et pesant jusqu'à 250Kg.
• Le portail ne doit pas être installé dans un milieu explosif ou corrosif (présence de gaz, de fumée inflammable, de
vapeur ou de poussière).
• Cette motorisation de portail est un système de motorisation autobloquante. Votre portail à 2 battants doit
impérativement être équipé d'une butée centrale et de butées latérales. Les butées (centrales et latérales) doivent
arrêter le portail sans le verrouiller. Autrement dit, il faut supprimer toute serrure mécanique (ou gâche, loquet,…) et
tout sabot basculant ou arrêtoir.
• Les gonds du portail doivent impérativement être dans le même axe, et cet axe doit être impérativement vertical.
• Les piliers qui soutiennent le portail doivent être suffisamment robustes et stables de façon à ne pas plier (ou se
briser) sous le poids du portail.
• Sans la motorisation, le portail doit être en bon état mécanique, correctement équilibré, s'ouvrir et se fermer sans
frottement ni résistance. Il est conseillé de graisser les gonds.
• Vérifier que les points de fixation des différents éléments sont situés dans des endroits à l'abri des chocs et que les
surfaces sont suffisamment solides.
• Vérifier que le portail ne possède aucune partie saillante dans sa structure.
• La butée centrale et les butées latérales doivent être correctement fixées afin de ne pas céder sous la force exercée
par le portail motorisé.
9. MISE EN GARDE :
Instructions importantes pour la sécurité des personnes :
- L’installation doit être effectuée dans les règles de l’art, une installation incorrecte peut entraîner des blessures
graves.
- Ne pas laisser les enfants jouer avec les dispositifs de commande fixes. Mettre les dispositifs de télécommande hors
de portée des enfants.
- Vérifier fréquemment l'installation pour déceler tout mauvais équilibrage ou tout signe d'usure ou de détérioration
des câbles, des ressorts et du montage. Ne pas utiliser l'appareil si une réparation ou un réglage est nécessaire;
- Attention, certaines pièces peuvent peser plus de 20 Kg, les manipuler avec précaution;
3
- Avant d'installer la motorisation, vérifier que la partie entraînée est en bon état mécanique, qu'elle est correctement
équilibrée et qu'elle s'ouvre et se ferme correctement;
- S'assurer que l'écrasement entre la partie entraînée et les parties fixes environnantes dû au mouvement d'ouverture
de la partie entraînée est évité;
- S'assurer que l'organe commandant la manoeuvre soit situé en vue directe de la partie entraînée mais éloigné des
parties mobiles.
-après installation, s’assurer que le mécanisme est correctement réglé et que le système de protection et tout dispositif
de débrayage manuel fonctionnent correctement;
10. LES RÈGLES DE SÉCURITÉ
Au niveau des bords secondaires
Suivant l'installation, il peut exister une zone de cisaillement entre le battant et le coin du pilier .Dans ce cas, il est
conseillé de supprimer cette zone en laissant une distance utile de 100mm au minimum soit en positionnant les
butées latérales convenablement, soit en entaillant le coin des piliers sans les fragiliser ou les deux si nécessaire.
Au niveau des bords inférieurs :
Suivant l’installation, il peut exister une zone dangereuse pour le pied entre le bord inférieur du portail et le sol,
comme indiqué dans la figure suivante. Dans ce cas, il est conseillé de supprimer cette zone en laissant une distance
utile de 120mm au minimum, ou en limitant cette distance à 5mm.
4
Entre le portail et les vérins :
Dans le cas où l’installation est conforme aux spécifications données dans ce
manuel :
• Il n’y a aucun risque d’écrasement entre le portail et la base du vérin.
• Il y a risque d’écrasement entre le bout du vérin et le portail. Il est impératif
d’avertir l’utilisateur et de signaler ce risque sur l’installation.
Entre les battants et les parties fixes situées à proximité :
Suivant la configuration du site où se trouve le portail motorisé, il peut y avoir des zones
d'emprisonnement entre les battants en position ouverte et des parties fixes situées à proximité. Afin
de supprimer ces zones, il est obligatoire de laisser une distance de sécurité de 500mm minimum
entre la partie fixe située à proximité et les parties mobiles du portail motorisé.
5
11. VUE D’ ENSEMBLE DE L’ INSTALLATION
Les vérins sont fixés sur une partie rigide du portail. Pour des raisons esthétiques et techniques, ils sont fixés le plus bas possible.
Repère
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Désignation
Vérin 12V
boîtier de commande
Télécommande Radio
Fréquence
Feux clignotant
Eclairage zone automatisé
Détecteur de véhicule
encastré
Photocellule
Infra Rouge
Clavier portier
Butée centrale
extérieureButées
Butée
latérale latérales
obligatoires
Quantité
2
1
2
1
1
1
2
1
1
2
4
5
8
1
3
6
II.
Analyse fonctionnelle de l’objet technique
L’analyse fonctionnelle suivante permet d’appréhender l’automatisme dans son ensemble.
1. Description des fonctions remplies par l’objet technique :
L’automatisme permet de réaliser les fonctions suivantes :
Gérer la commande des moteurs des vantaux.
Mémoriser les courses des ventaux (ceci évite d’utiliser des capteurs de fin de course).
Commander l’allumage de l’éclairage de zone et d’un Feu orange clignotant.
D’indiquer par des LEDS l’état du portail.
Afficher des informations pour les utilisateurs et techniciens sur un écran LCD (phases de fonctionnement,
vitesses, codes secrets valides, etc…)
Détecter une surcharge ou une sur-course des moteurs de ventaux.
Détecter le franchissement de la zone de manœuvre des vantaux par un obstacle ( Interruption des rayons
Infrarouges)
D’arrêter les moteurs en cas de sur-course ou en cas de présence d’obstacle (les moteurs sont freinés
électriquement)
Détecter une panne d’alimentation
Détecter un dysfonctionnement logiciel ou matériel et réinitialiser la commande.
Afficher la vitesse d’ouverture des ventaux (en vue d’un réglage de vitesse)
Commander l’ouverture du portail à l’aide d’une télécommande radio fréquence codée.
Commander le portail par code secret.
Commander l’ouverture du portail lorsqu’un véhicule sortant est détecté.
2. REGLAGES et PROGRAMMATION réalisés par le TECHNICIEN :
Réglage du LIMITEUR DE FORCE
Ce réglage se fait sur la carte électronique, il permet d'ajuster le niveau de détection du limiteur de force. Ce
réglage ne remet pas en cause la conformité du limiteur de force, il permet juste au portail motorisé d'être
plus ou moins sensible à l'obstacle. Ce réglage est très utile dans des régions à fort vent et suivant la
constitution du portail : léger ou lourd ; plein ou ajouré.
Six seuils de réglage sont disponibles du plus sensible au moins sensible.
Réglage du seuil de détection du limiteur de force :
Seuil
1
2
3
4
5
6
Type de portail
ajouré et léger
semi-ajouré et léger
semi-ajouré et lourd
ajouré et lourd
plein et léger
semi-ajouré et lourd, et installé dans une région à fort vent
plein et lourd
plein et léger, et installé dans une région à fort vent
plein et lourd, et installé dans une région à fort vent.
Réglage de la VITESSE DE DEPLACEMENT :
Ce réglage se fait sur la carte électronique, il permet d'ajuster la vitesse de déplacement des vantaux en
fonction de leurs dimensions. Ainsi la vitesse de déplacement de l’extrémité des vantaux reste pratiquement
constante.
Longueur Vantail
Vitesse n°
De la vitesse maxi
1,5m
7
100%
2m
6
87,5%
2,5m
5
75%
2,75m
4
62,5%
3m
3
50%
3,25m
2
37,5%
3,5m
1
25%
7
3. Schéma fonctionnel 1er dégré :
Information lumineuse sur la vitesse sélectionnée
Commande
Moteur
Vitesse
Fermeture/Ouverture
Mouvement
Vantail droit
3
Mesure Courant
V_Image_I_Moteur
Information présence véhicule
Information sur écran LCD
Dossier
Technique
2 Rayons lumineux Infra Rouge
Traitement et
Mémorisation
Technicien
FP2
Détection Obstacle
Barrières
Infra Rouge
Réglage des consignes
FP3
FP0
Obstacle
Commande capteur Inductif
Détection
Véhicule
Présence /Absence
Usager en
Véhicule
Créneau Véhicule
FP1
Octets image des touches appuyées Code_Clav
O / F 1 ou 2 vantail
Code entré
manuellement
Clavier
Déporté
FP4
5
Réception
HF
Télécommande
HF
Liaison hertzienne
Code binaire valide Code_HF
FP5
FP6
4. Présentation des fonctions secondaires de FP1:
FP1 permet de détecter la présence d’un véhicule à proximité du portail, elle positionne le bit ‘’ Présence véhicule ‘’ à l’état haut lorsque c’est le cas.
Schéma fonctionnel 2nd dégré :
Présence
Absence
Véhicule
Mise en
conduction
du capteur
inductif
I_Bobine
Protection et
Convertisseur
Courant /
Tension
Mise en forme
V_Bobine
I_Code_Clav
FS10
FS11
FS12
Commande capteur
inductif
Protection et
Conversion
Courant /
Tension
Créneau Véhicule
FP1
FS50
FP5
Code_Clav
Code_HF
VITESSE
Traitement et
Mémorisation
Information présence véhicule
Technicien
5
E
3
RS
Fermeture/Ouverture
V_image_I_moteur
D [7..4]
FS01
4
Information sur écran LCD
conversion
électrique /
information
lumineuse
FS02
FP0
Réglages des consignes
Oscillogrammes de fonctionnement :
Sans métal
Avec metal
V_bobine
Commande capteur Inductif
Créneau
Avec métal
V_bobine
créneau
Avec métal
Commande capteur inductif
V_Bobine
Créneau
Fonction FS10’’Mise en conduction du capteur inductif’’ :
Cette fonction charge le capteur inductif en courant lors du passage à ‘’0’’ de l’entrée ‘’ Commande capteur
inductif’’. Lorsque l’entrée‘’ Commande capteur inductif’’ = ‘’1’’ le capteur se décharge vers la fonction ‘’
Convertisseur Courant / Tension’’
Fonction FS11 ‘’Protection et Convertisseur Courant / Tension ’’ :
Cette fonction permet d’obtenir une d.d.p. V_Bobine image du courant de décharge du capteur I_Bobine.
Elle est protégée en entrée par une limitation en courant.
Fonction FS12’’Mise en forme’’ :
Cette fonction créer la d.d.p. Créneau_Véhicule, celle-ci est égale à 5V tant que la d.d.p. V_Bobine est inférieur
à 6,8V.
Présentation des fonctions secondaires de FP0:
Cette fonction, grâce à son matériel et son logiciel de traitement :
o
o
o
o
o
o
o
o
assure la gestion des consignes et réglages entrés par le technicien.
mesure la durée haute de la d.d.p. Créneau_Véhicule. Une durée longue caractérise la
présence d’un véhicule (métal) à proximité du capteur inductif. (voir chronogramme
de fonctionnement)
informe le technicien par l’allumage d’un voyant de la présence d’un véhicule.
fournit les commandes de vitesse et de sens de rotation des moteurs en rapport avec
les phases de fonctionnement (Ouverture, Fermeture des vantaux) .
Affiche les données et consignes par rapport aux phases de fonctionnement (vitesse de
déplacement des vantaux, présence d’un véhicule, présence d’un obstacle, demande
d’ouverture).
permet le verrouillage de la télécommande pour assurer la sécurité du patient.
gère la communication avec la télécommande et le clavier déporté.
permet la conversion analogique-numérique des informations relatif aux courants
électriques circulant dans les moteurs.
Fonction FS01 ‘’Traitement et Mémorisation’’ :
Cette fonction supervise les points présentés ci-dessus le micro-contrôleur utilisé est un ATMEGA8535 cadencé
à la fréquence de 8MHz .
11
Liste des broches du microcontrôleur utilisées :
PORTA
Nom
PORTB
Information
PA0
Sortie logique
PRESENCE_VEHICULE :
‘’0’’ si présence véhicule la DEL éclaire
PA1
Non Connecté
Non Connecté
PA2
Entrée logique avec
R pull up
BP_ VALIDATION
PA3
Sortie logique
FERMETURE_OUVERTURE :
‘’0’’ → Ouverture ;‘’1’’ → Fermeture
PA6..PA4
Sortie logique
VITESSE_2 ..VITESSE_0 :
‘’000’’→Arrêt ;’’111’’→Vitesse 100%
Entrée analogique
V_IMAGE_I_MOTEUR :
Entrée CAN évolue de 0V à 5V
PB4 . . PB0
Entrées logiques
Code_HF : un bit de validation et un quartet
PB7. .PB5
Entrées/Sorties
logiques
Programmation in situ
BUS ISP
PC0
Sortie logique
RS : Commande du type de transfert vers le LCD.
PC1
Sortie logique
E : Commande de validation du transfert vers le LCD.
Sorties logiques
D7..D4 : Bus de données a transférer vers le LCD.
PA7
PORTC
Nature
PC5 ..PC2
PC6-PC7
Non Connecté
Entrée logique
Code_clav :
‘’1’’ au repos
PD1
Non Connecté
Non Connecté
PD2
Entrée logique
DETECTION_OBSTACLE :
’0’’ → pas d’obstacle ;‘’1’’ → présence obstacle
PD4,PD3
Non Connecté
Non Connecté
PD5
Sortie logique
COMMANDE_BOBINE
‘’0’’ de durée 100µs avec une période de 5ms minimum
PD6
Entrée logique
CRENEAU :
‘’1’’ de durée longue si présence véhicule
PD7
Non Connecté
Non Connecté
Entrée logique active à l’état bas
Reset manuel et automatique
XTAL1, XTAL2
Entrées d’horloge
Horloge 8Mhz
AREF
Entrée analogique
Varef=+5V
PORTD
PD0
RESET
Fonction FS02 ‘’Conversion électrique / information lumineuse’’
Cette fonction permet au technicien de visualiser état de fonctionnement de FP1.
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5. Présentation des fonctions secondaires de FP2:
FP2 gère la mise en mouvement (ouverture / fermeture / freinage ) et la vitesse du vantail droit, ceci en fonction
de la valeurs des bits de commande Vitesse et Ouverture/Fermeture. De plus elle, élabore une d.d.p. image du
courant circulant dans le moteur (donc du couple moteur) nécessaire à la mise en mouvement du dit vantail.
Schéma fonctionnel 2nd dégré :
Génération
d’une référence
temporelle
a--g
Information lumineuse sur la vitesse sélectionnée
Conversion
lumineuse
Technicien
7
FS21
FS23
Horloge
Vitesse
Sélection :
Sens
Vitesse
3
Isolation
galvanique
H
Fermeture / Ouverture
FS22
Conversion
courant
tension
et isolation
galvanique
FS27
Amplification en
courant
I_moteur
Conversion de
l’énergie
Mouvement
Ventail droit
4
FS24
4
Vcapteur
_I_moteur
HG
Décalage
et
filtrage
FS25
V_I_
moteur
Amplification
et
filtrage
FS28
FS26
V_image_I_moteur
FS29
FP2
Fonction FS21’’ Génération d’une référence temporelle’’ :
Cette fonction élabore une d.d.p. Horloge de forme carrée et de fréquence 8,5 kHz.
Fonction FS22 ‘’ Sélection Sens Vitesse’’ :
Cette fonction génère les signaux H1 à H4, ils dépendent des commandes : Vitesse et Ouverture/Fermeture.
Fonctionnement :
H1=H3=’’1’’ et H2=H4=’’0’’ le vantail se ferme.
H2=H4=’’1’’ et H1=H3=’’0’’ le vantail s’ouvre.
H1= H2=H4=’’0’’ et H3=’’1’’ le vantail freine et s’immobilise ( pendant la
fermeture).
H1= H3=H4=’’0’’ et H2=’’1’’ le vantail freine et s’immobilise ( pendant l’ouverture).
La variation de vitesse est obtenue par modulation de largeur d’impulsion (MLI) des paires H1 H3 et H2 H4.
Fonction FS23 ‘’Conversion lumineuse ’’ :
Cette fonction convertit l’énergie électrique en énergie lumineuse. L’afficheur 7 segments permet de visualiser la
vitesse sélectionnée.
Fonction FS24 ‘’Isolation galvanique ’’ :
Cette fonction permet d’isoler électriquement la partie commande du portail de la partie puissance et ainsi
d’éviter la propagation de parasites générés par le moteur sur l’ensemble de la carte électronique.
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Fonction FS25 ‘’ Amplification en courant’’ :
Cette fonction permet d’alimenter en courant la fonction ‘’conversion de l’énergie’’. Cette structure est
dimensionnée pour commuter des courants jusqu’à 10 A.
Fonction FS26 ‘’ conversion de l’énergie ’’ :
Cette fonction constituée d’un vérin à moteur électrique, transforme le courant électrique en mouvement de
rotation puis de translation.
Fonction FS27 ‘’ Conversion courant tension et isolation galvanique ’’ :
Cette fonction permet d’obtenir une d.d.p. image du courant électrique alimentant le moteur, tout en étant isolé
galvaniquement. Elle obéie à l’équation :
Vcapteur_I_moteur = K1 x I_moteur + K2 K1 et K2 sont des constantes
Fonction FS28 ‘’Décalage et filtrage ’’ :
Cette fonction soustrait K2 afin d’obtenir l’équation suivante :
V_I_decalage = K1 x I_moteur.
Elle permet d’éliminer, de la tension image du courant traversant le moteur, les parasites et les ondulations dues
au principe de variation de la vitesse (MLI).
Fonction FS29 ‘’ Amplification et filtrage’’ :
Cette fonction amplifie V_I_decalage afin d’obtenir l’équation suivante:
V_image_I_moteur = I_moteur/4.
Elle permet également d’éliminer, de la tension image du courant traversant le moteur, les parasites et les
ondulations dues au principe utilisé pour obtenir la variation de la vitesse (MLI).
Remarque : Afin d’adapter cette fonction à notre maquette, elle amplifie V_I_decalage afin d’obtenir
l’équation suivante:
V_image_I_moteur = I_moteur
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6. Présentation des fonctions secondaires de FP3: ‘’ Les Barrières Infra-Rouges’’ :
Les Barrières Infra-Rouges indiquent à la
fonction FP0 ‘’ Traitement et Mémorisation ’’
que la zone de manœuvre des vantaux est
traversée par un individu ou un véhicule. Le
principe de fonctionnement repose sur la
détection de la coupure d’un faisceau
lumineux. Chaque barrière est constituée d’un
émetteur et d’un récepteur InfraRouge positionné en vis-à-vis. (Voir croquis
ci-contre).Si le signal émis par l’émetteur n’est
pas reçu par le récepteur celui-ci positionne un
état haut de durée 5s.
Barrière
IR n°2
Barrière IR n°1
Schéma fonctionnel 2nd dégré:
Génération
d’une référence
temporelle
Horloge1
Astable
Commandé
FS30
FS31
Salve
Amplification en
courant et
conversion de
l’énergie
FS32
Rayon lumineux Infra Rouge
Véhicule ou Individu
Capteur rayon
lumineux Infra
Rouge
VcapteurIR
FS33
Diviseur de
fréquence
FS34
Vdiviseur
Filtrage
FS35
Vmodulation
Détecteur de
fréquence
FS36
Vdétection
Temporisation
FS37
Détection obstacle
FP3
15
Dossier Technique
FP3 crée un rayon Infra-Rouge, lorsque celui-ci est interrompu alors le bit ‘’Détection obstacle’’ est mis à l’état
haut.
Fonction FS30’’Génération d’une référence temporelle’’ :
Cette fonction permet d’obtenir une d.d.p. Horloge rectangulaire de fréquence 600Hz et de rapport cyclique
proche de 10%. Elle est constituée d’un ½ CI NE556.
Fonction FS31 ‘’Astable commandé’’ :
Cette fonction permet d’obtenir une d.d.p. Salve rectangulaire de fréquence 36kHz avec un rapport cyclique
proche de 50% lorsque Horloge égale ‘’1’’. Elle est constituée d’un ½CI NE556.
Fonction FS32’’Amplification en courant et conversion de l’énergie’’ :
Cette fonction permet à partir du train d’impulsions présent en Vsalve de créer un courant If de forte valeur
pendant une courte durée. Ce courant provoque une forte intensité lumineuse Infra Rouge en effet, la portée du
rayonnement infra rouge est proportionnelle à l’intensité électrique qui traverse les DEL.
Fonction FS33 ‘’Capteur rayon lumineux Infra Rouge’’ :
Cette fonction élabore la d.d.p. VcapteurIR. Elle est composée du circuit TSOP4836 qui intègre la fonction
amplification du signal lumineux capté et sa démodulation, l’ensemble présente une bonne immunité aux
rayonnements parasites des éclairages artificiels. Vcapteur est égale à 0V en présence du signal lumineux
modulé à la fréquence de 36kHz.
Fonction FS34 ‘’ Diviseur de fréquence’’ :
Cette fonction réalise une division de fréquence par 2 au point Vdivision qui présente alors un rapport cyclique
de 0,5 et une fréquence de 300Hz
Fonction FS35 ‘’Filtrage’’ :
Ce filtre permet d’atténuer fortement les harmoniques (supérieur à 300 Hz) inhérent à la forme carrée de la
d.d.p. initial Vdivision. Fc=~14Hz.
Fonction FS36’’Détecteur de fréquence’’ :
Cette fonction est constituée d’un décodeur de tonalité dont la fréquence d’accord est réglée à 300Hz.
Tant qu’une d.d.p. carrée à 300Hz est reconnue par le décodeur sa sortie Vdétection est à l’état bas et un voyant
indique la bonne réception du rayon lumineux..
Fonction FS37’’Temporisation’’ :
Cette fonction composée d’un monostable place sur la sortie Détection_Obstacle un niveau ‘’1’’ d’une durée fixe
de 5s dés qu’un niveau ‘’1’’ (même bref) apparais sur l’entrée Vdétection.
16
Dossier Technique
7. Présentation de FP4 : Clavier déporté
Le clavier déporté émet un signal électrique image de chacune des touches lorsqu’elle est appuyée.
Ce signal doit être reçu sans erreur à la fonction FP0, située à proximité des moteurs, ce qui peut faire une
distance de l’ordre d’une trentaine de mètres dans les cas extrêmes.
Il est important de minimiser le nombre de conducteurs entre les deux fonctions, afin de réduire le coût de
l’installation et de faciliter sa mise en œuvre (moins il y a de fils et moins on peut se tromper…).
Enfin, le constructeur s’est efforcé de réduire la consommation du clavier déporté et d’optimiser sa fiabilité.
La solution retenue est une carte organisée autour d’un (petit) micro-contrôleur et d’un clavier matricé
12 touches, alimentée par une tension continue de 12V mais pouvant en fait être comprise entre 8 et 20 volts.
L’information DATA est transmise sous la forme d’une variation de courant (en mode tout ou rien TOR)
circulant dans un seul fil, ce qui nous fait 3 fils de liaison en tout et pour tout : VCC, GND et DATA.
Le mode de programmation retenu autorise un code d’accès pouvant aller de 4 chiffres (pour les gens
pressés dotés d’une mémoire de type gruyère) jusqu’à 8 chiffres (pour les personnes méfiantes et/ou
chiffrophiles avertis, voire monomaniaques…).
Schéma fonctionnel de 2ème degré de la carte clavier déporté :
X 123
Usager
Appui sur
Clavier 12
touches
une touche
FS40
d’appui
Signalisation
lumineuse
FS45
PB3
Code ASCII
Confirmation
Y 1234
Multiplexage et
identification du
code XY de la
touche appuyée
FS41
Code XY
Table de
correspondance
XY / code ASCII
FS42
Code ASCII
RAZ FS46
RAZ FS41
Surveillance du
fonctionnement
correct de FS41
FS46
Conversion
parallèle série
+5V
FS43
Filtrage et régulation
en tension
FS47
Code ASCII sérialisé
Conversion
tension courant
FS44
GND
VCC
FP4
DATA
Conversion
courant tension
Alimentation
FP0
Code ASCII sérialisé
Conversion
série parallèle
Code ASCII
Vers le
processeur maître
AT MEGA 8535
17
Dossier Technique
Description des fonctions secondaires :
FS40 : Il s’agit d’un clavier 12 touches matriciel étanche et métallique (inox), cependant nous utiliserons dans
notre maquette un clavier standard…les temps sont durs….
Il est constitué de 3 colonnes X1, X2, X3 et de 4 lignes Y1, Y2, Y3, Y4 et lorsque l’on presse une touche, un
contact s’établi entre la ligne et la colonne correspondant à cette touche. On obtient donc 12 codes potentiels.
FS41 : Un NL0 est imposé cycliquement sur une des 3 colonnes X qui sinon sont au NL1. Lorsqu’aucune touche
n’est appuyée, toutes les lignes sont à NL1et FS41 en déduit qu’il faut continuer à faire défiler le NL0 sur X.
Lorsqu’on appuie sur une touche, FS41 détecte un NL0 sur une ligne, ce qui constitue le code XY qui permet de
lire le code ASCII correspondant dans FS42 et de l’envoyer vers FS43.
FS42 : La table de correspondance code XY / code ASCII est stockée dans la SRAM du contrôleur.
FS43 : Sérialise le code ASCII parallèle à transmettre.
FS44 : Renforce l’immunité au bruit et assure la conversion tension courant grâce à un optocoupleur.
L’information image du code ASCII de la touche enfoncée est transmise sous forme d’une variation de courant
qui va commander une conversion courant tension distante située dans FP0. Celle-ci désérialise cette variation de
tension pour reconstituer le code ASCII en mode parallèle.
Si la suite des codes ASCII est correcte, FP0 commande l’ouverture du portail.
FS45 : Une LED rouge signale la prise en compte par FP4 de l’appui sur une touche.
FS46 : Cette fonction provoque la RAZ de FS41 si celui-ci ne remet pas à 0 la temporisation de FS46 à
intervalle régulier ; c’est le chien de garde ( watch dog ).
Ce procédé empêche le « plantage » infini du processeur et accroit la fiabilité du montage.
FS47 : La carte a besoin d’une tension d’alimentation de 5 volts propre et insensible aux inévitables pertes en
ligne provoquées par la grande longueur de fil entre le bloc de commande et le clavier déporté. Il lui faut donc
une alimentation spécifique régulée et correctement antiparasitée, élaborée à partir de l’alimentation générale du
portail automatique.
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8. Présentation de FP5 : Récepteur HF et sa télécommande TX 2TK SAW
La liaison HF est réalisée à l’aide d’une télécommande à 2 boutons fabriquée par AUREL et qui fournit
un rayonnement électromagnétique HF de fréquence 434 MHZ, support d’une information codée sur 9 bits grâce
à des switchs internes.
Le récepteur HF (FS50) est constitué d’un module AUREL et d’un circuit spécialisé, le décodeur
MC14027 (FS51) qui fournit le code_HF à la carte microcontrôleur afin d’ouvrir ou fermer le portail.
Afin de faciliter l’étude du fonctionnement de FP5, il a été prévu d’adjoindre une petite carte de
visualisation à LEDs des codes en sortie de FS51 (qui n’existe bien sûr pas dans le système réel).
Schéma fonctionnel de 2ème degré de la carte Récepteur HF et sa télécommande :
Antenne
Antenne
Usager
Appui sur
Télécommande HF
434 MHz
Amplification,
démodulation et
mise en forme
Rayonnement
électromagnétique
une touche
FS50
Data out
Data in
Visualisation d’un
code valide
VT
Décodage du flux de codes
binaires
FS52
FS51
D9…D6
FP5
Code_HF
GND
+5V
Alimentation
Vers le
microcontrôleur
AT MEGA 8535
FP0
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Description des fonctions secondaires :
FS 50 : Amplification, démodulation et mise en forme.
Le récepteur HF est constitué d’un module AUREL RX-4M50RR30SF qui amplifie, démodule la
tension produite par le rayonnement reçu au niveau de l’antenne et le met sous forme d’un flux sériel de codes
binaires présent sur la broche DATA_OUT.
FS 51 : Décodage du flux de codes binaires.
Un circuit spécialisé, le décodeur MC14027 fournira un code binaire {VT, D9…D6} à FP0 si le flux
sériel reçu correspond aux positions des cavaliers présents sur les broches {A5…A1}.
FS 52 : Visualisation d’un code valide.
Cette carte amplificatrice visualise les NL du code présent en sortie de FS51.
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