CENTRALE D'ALARME

Sur cette photographie, on peut voir une petite platine comportant interrupteurs et LEDs utilisés pour la mise au point du montage.

     Un projet pas vraiment "OM" mais plutôt pour celui (ou celle) qui veut protéger son shack et pourquoi pas toute la maison.
Il s'agissait pour nous de remplacer l'usine à gaz existante et qui a rendu l'âme après (quand même) presque trente ans de bons et loyaux services. Ajoutons qu'une alarme seule est moins dissuasive que des portes et volets blindés, mais permet de faire un premier barrage avant l'effraction. Expérience vécue qui le prouve !

    L'utilisation d'un microcontrôleur permet d'alléger considérablement ce type de réalisation en augmentant la fiabilité. Nous nous sommes tournés vers un PIC de MICROCHIP et plus particulièrement le 18F2520 dont toutes les entrées-sorties sont utilisées ici.

     Cette alarme se compose :

     De six entrées :

     - Une entrée pour boucle de contacts Normalement Fermés en série. Cette boucle surveillera l'ensemble des contacts (Interrupteur à Lame Souple) placés électriquement en série sur les ouvertures, sauf celle qui permet d'accéder à la boite à clef de l'alarme.

     - Une entrée pour boucle temporisée, c'est le contact placé sur la porte d'entrée et qui permettra d'avoir le temps de couper l'alarme avec la clef.

     - Une entrée de commande de mise en route et arrêt de l'alarme avec une clef.

     - Une boucle dite "de garde". Cette boucle sera active 24/24 même si l'alarme n'est pas en service. En général on utilise pour le câblage des boucles, du fil téléphonique à deux paires. Une paire va être utilisée pour la boucle principale qui parcourt les différents Interrupteurs à Lame Souple placés sur les portes et les fenêtres, une pour la porte d'entrée, une pour la clef et la quatrième, boucle de garde, avec des ILS que l'on aura placés dans les coffrets, boites de dérivation, sirène et autres pour détecter leur ouverture. Cette boucle va donc parcourir en parallèle les trois boucles principales de façon à ce que l'alarme soit activée dans le cas d'une coupure volontaire de n'importe quel fil ou sabotage d'une boite protégée et ceci même si l'alarme est au repos.
     En cas d'alarme, on saura immédiatement par l'allumage de la LED correspondante, qu'il y a eu intrusion dans ces organes ou bien carrément sectionnement d'un fil, auquel cas la diode de la boucle incriminée va aussi s'allumer. Il est donc nécessaire que ce fil parcoure l'ensemble des deux boucles de détection et la commande par clef, ce que l'on voit sur le schéma de câblage extérieur.
     En cas d'alarme, l'afficheur conserve l'information de la zone d'intrusion jusqu'à remise à zéro du dispositif.

     - Un inverseur "Silence" placé sur la carte mais accessible aussi sur le bornier, qui permettra de tester l'alarme sans ameuter les voisins ou de se protéger la nuit lorsque l'on se trouve dans le bâtiment.

     - Un inverseur placé sur la carte pour le choix de la valeur de la temporisation (10 ou 20 secondes) entre l'ouverture de la porte et l'action sur la clef pour arrêter la centrale ou inversement entre la mise en marche et la sortie de la pièce.

     De trois relais, dont le principal est celui de la sirène alimentée en 12 Volts. Un relais a été prévu pour le composeur téléphonique éventuel et un autre pour actionner un dispositif plus discret comme une lampe ou un buzzer.

     De cinq diodes LED, trois rouges pour indiquer un défaut sur les boucles, une verte pour le 5 Volts et une orange pour le 12 Volts.
En cas d'alarme ou de test, le rétroéclairage du LCD s'illumine.

     Un autre circuit prend en charge l'alimentation de l'ensemble et la charge de la batterie de secours.

SCHÉMA :

     Etude du schéma :

     La partie alimentation est une alimentation ajustable régulée par un classique LM317. La limitation en courant de la charge de la batterie se fait par l'intermédiaire de la résistance de 33 Ohms. Les diodes D1 et D2 servent de commutation automatique en cas d'absence du secteur. Le circuit de protection par VDR associé au fusible dans le primaire du transformateur est un dispositif que nous avons généralisé dans toutes nos réalisations.

     Les circuits RC sont constitués d'optocoupleurs TIL117 pouvant être remplacés par des 4N36, CNX36 ou autres. Ils isolent les boucles du montage et protègent les entrées du PIC contre des surtensions ou parasites pouvant être générés par induction malgré la fonction écran d'une paire torsadée de fil téléphonique que l'on utilise habituellement à cet usage. Tout ceci au prix d'une légère augmentation de consommation électrique. Nous en avons profité pour ajouter des LEDs en série dans les boucles ce qui, à défaut de transformer le montage en arbre de Noël, permet de visualiser l'état des boucles.
     Les relais sont commandés par un circuit spécialisé très intéressant dans ce genre de fonction et comportant même une diode de protection contre l'extra-courant de rupture aux bornes de la bobine.
     La résistance RBL limite le courant dans le rétro éclairage si celle-ci n'est pas déjà prévue sur l'afficheur. Sa valeur sera fonction de l'intensité nominale donnée dans la fiche technique du fabricant. La luminosité du LCD, commandée par T1, est maximum lors d'une alarme. Si on veut avoir au repos un afficheur légèrement éclairé, on implantera RX dont la valeur dépendra de la luminosité désirée.
     Certains afficheurs ne nécessitent pas de potentiomètre de réglage de contraste. La broche 3 est alors mise à la masse.

     Le connecteur ICSP sert à la programmation du PIC. Si le programmateur dispose d'une source de 5 Volts suffisante, il pourra même alimenter l'ensemble du circuit, sauf les relais, avec S1 ouvert. Le 7805 tolère d'avoir 5 V sur sa sortie. Par contre, si l'on veut tester les relais, il faudra fermer S1 et couper la liaison 5V sur le programmateur.

CIRCUITS IMPRIMÉS
(Côté composants, cuivre en transparence)

RÉALISATION :

     Comme d'habitude, un certain nombre de CMS 1206, faciles à souder, sont utilisés pour aérer le circuit. Les relais sont des HF32FA 12V de chez HONGFA disponibles chez CONRAD. L'afficheur, monté sur entretoises, est côté composants. Il peut également être déporté en façade du coffret, tout comme les LEDs si le besoin se fait sentir en le reliant par un câble en nappe.

     Vu la consommation réduite de l'ensemble au repos (la résistance RX destinée à éclairer faiblement le rétroéclairage peut éventuellement être supprimée), une batterie de 3 A/h est suffisante en cas de coupure secteur, même si un composeur téléphonique y est branché.

     Le fusible F1 de calibre 2 ampères sur le schéma dépend essentiellement de la consommation de la sirène.

    Attention : le ULN2003 est placé en sens inverse par rapport aux autres circuits. Une erreur ne le met pas en danger mais il ne fonctionnera pas !
 

CABLAGE :

     
FONCTIONNEMENT :

 

     - S1 est l'interrupteur principal et peut servir également de remise à zéro après alarme. Il peut être placé à proximité ou dans le coffret car une temporisation d'activation de l'alarme (5 s) permet d'avoir le temps de refermer celui-ci. Son action se limite à la mise sous tension de la centrale qui passe en veille sur la boucle de garde.

     - S2 est l'interrupteur général et active ou désactive l'ensemble du système, y compris la charge de la batterie.

     - S3 fait entrer l'alarme dans le mode Silence. Le fonctionnement de la centrale est complet, sauf que le relais Sirène RL1 sera activé 2 secondes, le relais RL2 pendant 10 secondes et pas RL3, celui du composeur téléphonique. Ce mode permet de tester l'ensemble des circuits sans importuner le voisinage autre qu'un bref coup de sirène. On peut également utiliser ce mode, la nuit par exemple, lorsque l'on se trouve dans le bâtiment.

     - S4 permet de choisir la durée nécessaire entre le moment où on active l'alarme avec la clef et la fermeture de la zone temporisée, en général le contact de la porte d'entrée. A l'inverse, on aura 10 ou 20 secondes pour désactiver l'alarme avec la clef après coupure de cette même boucle. Si le délai est dépassé, les relais sont activés et la sirène se déclenche. Il sera néanmoins possible d'arrêter la sirène avec la clef mais il faudra ensuite faire une RAZ avec S1. Ne pas oublier que dans ce cas, le composeur téléphonique a commencé à numéroter !
Une fois la centrale mise en action par la clef, il est toujours possible de l'arrêter en ramenant la clef à sa position initiale, tant que le délai de 10 ou 20 s n'a pas été dépassé.

     - RL1 est le relais de la sirène qui sera de préférence un modèle autoalimenté. On a choisi 2 minutes pour le temps de fonctionnement ce qui est inférieur à la limite réglementaire de 3 minutes.

     - RL2 pourra servir à commander un dispositif de signalisation intérieur, comme une lampe, un buzzer, une sirène, etc.

     - RL3 peut commander un autre dispositif comme un composeur téléphonique branché sur ligne classique (ne fonctionnera pas si la ligne est intentionnellement coupée), sur une box (ne fonctionnera pas en cas de coupure de courant ou d'Internet) ou sur GSM.

     - La boucle "Zone" protège l'ensemble du bâtiment. Tous les détecteurs doivent être des NF en série, ILS sur portes et fenêtres, détecteur infrarouge, etc. L'alarme est immédiate mais peut être interrompue par la clef. La diode LD1 reste allumée après une alarme et l'afficheur indique l'intrusion dans cette zone.

     - La boucle "Zone Temporisée" surveille la pièce où est placé le commutateur à clef. L'alarme est activée si on dépasse le délai choisi mais peut être interrompue par la clef. La diode LD2 reste allumée après une alarme et l'afficheur indique l'intrusion dans cette zone.
Le boîtier contenant le commutateur sera protégé par un ILS placé dans le circuit de garde de façon qu'un intrus qui aurait la mauvaise idée d'ouvrir cette boite, déclenche l'alarme dans les 5 secondes. On peut également déporter S3 à l'extérieur du coffret via le bornier.
     Dans le cas où l'alarme est active quand on se trouve dans le bâtiment, il faudra d'abord la désactiver en tournant la clef puis ouvrir la porte de la zone temporisée (dans ce cas précis il n'y a pas de délai).
     En cas d'oubli de la fermeture d'une porte ou d'une fenêtre dans la zone principale, l'alarme sera déclenchée (sauf le composeur téléphonique) lorsque l'on va tourner la clef mais s'arrêtera le temps de tourner la clef dans l'autre sens. Cela évite, en cas d'oubli, de déclencher l'alarme après la temporisation et de devoir faire une RAZ de la centrale.

     - Boucle de garde. Comme indiqué précédemment, elle constitue une protection contre les coupures (malveillantes) de câble ou l'intrusion dans les boites de raccordement et coffrets. L'alarme est temporisée (5 secondes) de manière à avoir le temps d'ouvrir le coffret et de mettre en mode silence par S3 (pour des essais, par exemple). Après cette temporisation, il est encore possible d'arrêter l'alarme avec la clef.

     - L'afficheur LCD de 4 lignes de 20 caractères indique les différents états et alarmes mais n'est pas absolument indispensable et plutôt destiné à donner une touche "pro" à cette réalisation !

     - L'ajustable Aj1 permet de régler le contraste de l'afficheur et Aj2 sera réglé de façon à ce que la tension mesurée sur la borne +, batterie débranchée soit d'environ 14,4 Volts. R10 a une résistance et une puissance fonction du courant de charge de la batterie.

 
          PROGRAMMATION DU PIC:

             Le fichier HEX pour programmer le PIC 18F2520:      (alarme_2520_v2.hex) :
            
 

SIRÈNE AUTO-ALIMENTÉE

     Pour compléter cette centrale d'alarme nous allons lui adjoindre une sirène extérieure, déclenchée par l'alarme mais disposant de sa propre source d'alimentation de façon à être complètement autonome. Nous avons choisi un modèle étanche 125 dB.

     Le montage est très simple et  pour faire plus "moderne", nous avons utilisé un microcontrôleur en lieu et place d'un classique NE555 ce qui permet une grande souplesse de fonctionnement. Le choix s'est porté sur un PIC à 8 broches, le 12F629. Ce modèle dispose d'un nombre suffisant d'entrées et de sorties et se dispense de quartz grâce à un oscillateur interne de 4 MHz. Le programme ne comporte qu'une vingtaine de lignes de code.

     La sirène est déclenchée par la coupure de l'entrée de commande avec une durée de marche que l'on peut choisir entre deux valeurs : 2 ou 3 minutes, par un strap sur le circuit.

     Un transistor MOSFET se charge d'alimenter la sirène et la petite batterie interne subit une charge de maintien permanente.
Deux avantages à ce dispositif, il n'est pas besoin de véhiculer un fort courant par le câble et si celui-ci est coupé, la sirène se met automatiquement en marche.

     A noter que si le contact ayant provoqué l'alarme est rétabli, la sirène s'arrête ceci pour éviter qu'un dépassement involontaire du temps de sortie (ou d'entrée) dans la zone temporisée ne provoque un fonctionnement continu de la sirène malgré un arrêt de la centrale par la clef.

     Après l'expiration du délai normal de fonctionnement de la sirène, le rétablissement de la liaison va provoquer un fonctionnement de celle-ci pendant 1 seconde ce qui permet de vérifier son bon fonctionnement sans gêner le voisinage.

SCHÉMA :

CIRCUIT IMPRIMÉ
(Côté composants, cuivre en transparence)

CHRONO DIAGRAMME :

PROGRAMMATION DU PIC:

             Le fichier HEX pour programmer le PIC :      (sirene.hex) :

 
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