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 Feux clignotant Eclairage zone automatisé Détecteur de véhicule encastré Photocellule Infra Rouge Clavier portier Butée centrale extérieureButées Butée latérale latérales Quantité 2 1 2 1 1 1 2 1 1 2 4 5 8 3 1 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 Vitesse Fermeture/Ouverture 3 Commande Moteur Technicien Vantail droit Mesure Courant V_Image_I_Moteur Information présence véhicule Information sur écran LCD Mouvement FP2 Dossier Technique 2 Rayons lumineux Infra Rouge Traitement et Mémorisation 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 I_Code_Clav Mise en conduction du capteur inductif I_Bobine Protection et Convertisseur Courant / Tension FS10 V_Bobine FS11 FS12 Commande capteur inductif Protection et Conversion Courant / Tension FS50 Mise en forme Créneau Véhicule FP1 FP5 Code_Clav Code_HF VITESSE Traitement et Mémorisation Information présence véhicule Technicien 5 E 3 RS Fermeture/Ouverture V_image_I_moteur FS01 D [7..4] 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. 12 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. 13 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 14 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 Dossier Technique Vdétection Temporisation FS37 Détection obstacle FP3 15 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. Dossier Technique 16 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 une touche Clavier 12 touches 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 Code ASCII sérialisé Conversion série parallèle Dossier Technique FP0 Code ASCII Vers le processeur maître AT MEGA 8535 17 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. Dossier Technique 18 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 une touche Télécommande HF 434 MHz Amplification, démodulation et mise en forme Rayonnement électromagnétique 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 Dossier Technique Vers le microcontrôleur AT MEGA 8535 FP0 19 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. Dossier Technique 20