Encore une fois, nous utilisons un téléphone portable standard (le fameux Siemens S35) pour réaliser un système complet de localisation à distance GPS/GSM à prix réduit. L’appareil met en œuvre la nouvelle cartographie vectorielle Fugawi.
Tous les localiseurs à distance décrits par le passé utilisaient un modem industriel (Falcom A2, Wavecom WM02, etc.), simple d’utilisation mais d’un coût plutôt élevé, en tout cas supérieur à celui d’un téléphone portable ordinaire. Mais ce n’est pas tout : jusqu’à présent la cartographie était assez difficile à trouver et à un prix prohibitif. Heureusement, depuis quelques mois, les choses ont radicalement changé.
En ce qui concerne l’émission de données, utilisant des portables standards (en particulier les Siemens série 35, mais la série 45 semble vouloir rendre les mêmes services…), il est possible de réduire les coûts à moins de la moitié et pour ce qui touche la cartographie, avec l’apparition des cartes vectorielles, les prix ont été divisés par 10. Un CD contenant la cartographie complète de la France et de deux autres pays européens est aux alentours de 80 euro !
Mais procédons par ordre en donnant d’abord quelques informations générales, utiles pour quelqu’un connaissant déjà le fonctionnement de ces systèmes comme pour quelqu’un d’autre n’ayant, peut-être à cause des prix hors de tout propos, jamais voulu ou pu s’intéresser à ce sujet. Voyons donc ce qu’on entend par “système de localisation à distance”. Grâce à cette technique, il est possible de connaître, à partir d’un poste fixe ou mobile, la position d’un véhicule (auto, moto, camion, etc.), même distant de milliers de kilomètres.
Le véhicule est représenté par un point ou un symbole sur une carte détaillée (on peut parvenir à la précision d’une rue !) visualisée sur l’écran d’un ordinateur. Pour un tel repérage précis, on utilise les signaux du réseau satellitaire GPS dont les données sont transmises par le véhicule à la station de base par un téléphone portable GSM. Sur chaque véhicule à surveiller doit se trouver un récepteur GPS fournissant les coordonnées géographiques du véhicule et un modem ou téléphone portable GSM envoyant ces coordonnées géographiques à un autre modem ou portable GSM présent dans la station de base. Ce dernier est relié à un ordinateur auquel il adresse les données reçues. Un logiciel cartographique approprié, avec un assortiment de cartes, élabore ces données et visualise la position du véhicule.
Notre réalisation
Dans notre cas, chaque unité distante se compose d’un récepteur GPS avec son antenne : le prototype utilise un GPS900 mais il est possible d’utiliser n’importe quel autre modèle, pourvu qu’il dispose d’une sortie au standard NMEA0183, moyennant une modification des connecteurs. Il est encore possible de se servir de la sortie d’un système GPS complexe comme le navigateur Street Pilot Garmin. Les données de position sont élaborées par un circuit de contrôle spécial, puis envoyées à un téléphone portable Siemens S35. Le système transforme les données en séquences de tons DTMF, produits directement par le portable par l’intermédiaire d’instructions adaptées AT. La transmission des données met à profit le canal audio normal pour lequel il n’est pas nécessaire d’utiliser une carte SIM particulière avec extension Data/Fax, de 32 ko ou analogue. N’importe quelle carte de n’importe quel fournisseur (Bouygues, etc.) peut être utilisée avec notre système.
Quatre opérations nous permettent de découvrir que le coût de l’unité distante (GPS + interface + téléphone portable) ne dépasse pas 500 euro : montant décisivement inférieur à celui de n’importe quelle unité de ce genre dans le commerce. La station de base utilise un ordinateur sur lequel tourne un logiciel cartographique avec les cartes correspondantes, un téléphone portable (toujours un Siemens S35) et une simple interface. Dans ce cas, une fois établie la liaison entre les deux unités (distante et de base), les tons DTMF à la sortie audio de portable sont convertis en flux de données compréhensible par le logiciel cartographique et envoyé au port sériel de l’ordinateur. Le résultat final est un point, représentant le véhicule, se déplaçant au sein d’une carte numérisée.
Nous pouvons donc connaître avec une très grande précision où se trouve le véhicule surveillé et où il va.
Là encore les prix sont dérisoires : ils ne dépassent pas 500 euro, si nous excluons l’ordinateur bien entendu.
Nous arrivons à cette somme en ajoutant les prix du logiciel cartographique, des cartes, du téléphone portable et de l’interface : c’est peu surtout, si nous songeons qu’il y a quelque temps une station de base avec ses cartes numérisées coûtait de 30 à 50 kF !
Ayant lu cela, beaucoup d’entre vous, amis lecteurs, se demanderont pourquoi nous avons utilisé un portable, même dans la station de base, au lieu d’exploiter la ligne téléphonique fixe.
Le motif est double. Premièrement, le tarif pour la communication entre deux portables est beaucoup plus modique que celui à payer pour une communication fixe/portable (cela va de 1 à 5) : le coût plus élevé dû à l’achat d’un portable est donc rapidement amorti.
Secondement, au téléphone portable de la station de base on peut adjoindre un ordinateur portable, de manière à rendre la station de base autonome et mobile (montée sur un véhicule) : idéal pour cette “chasse au renard” (comme disent les radioamateurs) particulière, consistant, par exemple, à retrouver et récupérer un véhicule volé, ou alors pour assister à distance, mais avec possibilité d’intervention rapide, un véhicule surveillé.
Étant donné le faible coût du système et la simplicité d’utilisation et de disponibilité des cartes détaillées, l’ensemble peut être utilisé par un usager privé aussi bien que par tous ceux (transporteurs, gardiens de sociétés de télésurveillance, etc.) qui disposent d’une flotte de camions ou de voitures dont il faut à tout moment connaître la position pour coordonner l’organisation.
Par exemple, l’unité distante étant montée sur la voiture du fils, de la fille ou de l’épouse, etc., le père, le mari pourra savoir à tout moment où se trouve la voiture. Dans le cas d’une flotte professionnelle, les abus éventuels d’un chauffeur seront immédiatement détectés. Et puis en cas de vol, répétons-le, ce sera un jeu d’enfant (ne le lui confiez tout de même pas…) de retrouver la voiture et de la récupérer, peut-être en confondant les voleurs et, avec un peu de chance, en les faisant boucler par la police. D’ailleurs, cette dernière utilise un système comparable pour suivre les mouvements des individus suspects de préparer un coup (et pas seulement James Bond). Jusqu’à présent, de tels systèmes n’étaient pas utilisés à cause de leur coût prohibitif, mais dans peu de temps, vu la réduction drastique des prix, police et gendarmerie, comme les privés, en équiperont leurs véhicules (dans les romans policiers l’unité distante s’appelle un “mouchard”).
L’organigramme et le schéma électrique de l’unité distante
Après cette longue mais nécessaire harangue sur l’extrême utilité du système proposé, entrons dans l’analyse détaillée du montage en regardant l’organigramme de l’unité distante (figure 2) et son schéma électrique (figure 1).
Les données de position du véhicule sont établies par un récepteur GPS doté de son antenne, lequel les adresse à une interface (schéma électrique figure 1) s’occupant de sélectionner les données les plus significatives. Ces dernières sont utilisées pour produire des signaux de contrôle de type AT servant à contrôler le fonctionnement du téléphone portable et en particulier à lui faire produire les tons DTMF correspondant aux données de position.
Le schéma électrique montre le coeur du circuit, un microcontrôleur PIC16F876-EF459 déjà programmé en usine, chargé de toutes les fonctions logiques. Les données provenant du récepteur GPS sont appliquées au port sériel du dispositif correspondant au circuit intégré U3, un convertisseur de niveau TTL/RS232 MAX232. La ligne de communication au niveau logique TTL correspond aux broches 9 et 10 de U3, reliées aux ports RA4 (broche 6) et RA3 (broche 5) du microcontrôleur U1. Ce dernier, avec les ports RC1 et RC2, contrôle sériellement le fonctionnement du téléphone portable. Normalement, au moyen de la ligne sérielle, le microcontrôleur contrôle la présence d’un appel et le niveau de charge de la batterie. Si le niveau descend sous 20 %, le relais RL1 est excité et, à travers lui, la batterie est mise en charge. Quand les 100 % sont atteints, le relais est relaxé.
Il n’est pas nécessaire d’effectuer un paramétrage particulier du portable : la seule préconisation est la suppression du code PIN. En cas d’appel, le microcontrôleur s’occupe de faire répondre le portable et d’instaurer la communication durant laquelle le relais s’occupant de la charge est toujours excité.
Le circuit nécessite une tension d’alimentation de 12 V environ : ce potentiel alimente directement le relais de recharge et le transistor de commande correspondant. Tous les autres étages sont alimentés par une tension de 5 V stabilisée, obtenue grâce au régulateur U3. La tension alimentant le microcontrôleur est légèrement plus faible (à cause de la chute de tension aux bornes de D2 et D3) de façon que le niveau de tension sur la ligne sérielle ne dépasse pas 3,6 V : c’est là, en effet, le niveau présent sur les lignes de I/O du portable. R3 et R4 permettent d’effectuer une autre adaptation de niveau.
La LED LD1 fournit toutes les indications visuelles sur le fonctionnement de l’unité distante. A la mise sous tension la LED clignote trois fois puis demeure éteinte jusqu’à ce que soit relié au circuit le portable ou le récepteur GPS. Ce n’est pas tout : la LED reste allumée aussi si le dispositif ne parvient pas à effectuer l’auto-”baud-rate”, c’est-à-dire ne parvient pas à s’aligner sur la vitesse de communication du récepteur GPS (4 800 à 9 600 bauds). La vitesse de la sérielle du portable est en revanche fixe (19 200 bauds).
Si la LED reste allumée, cela signifie que quelque chose ne va pas et que le circuit ne peut pas fonctionner. Si en revanche elle s’éteint, le circuit est prêt à l’usage.
A vrai dire, la LED produit un éclair toutes les 5 secondes pour signaler que l’appareil est “en vie”. Ce n’est (toujours) pas tout : pendant la liaison entre l’unité distante et la station de base, la LED s’allume pour signaler la liaison en cours.
Figure 1 : Schéma électrique de l’unité distante.
Figure 2 : Organigramme de l’unité distante.
L’unité distante est montée sur le véhicule à surveiller. Les données de position du véhicule sont fournies par un récepteur GPS avec son antenne qui les envoie à une interface (schéma électrique figure 1) s’occupant de sélectionner les plus significatives. Ces dernières sont utilisées pour produire des signaux de contrôle de type AT servant à contrôler le fonctionnement du téléphone portable et, en particulier, pour lui faire produire les tons DTMF correspondant aux données de position. La photo montre l’unité distante terminée avec l’interface dans son boîtier et ses liaisons au portable ainsi qu’au récepteur GPS900.
Figure 3a : Schéma d’implantation des composants de l’unité distante.
Figure 3b : Photo de l’un des prototypes de l’unité distante.
Figure 3c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’unité distante.
Liste des composants de l’unité distante
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 33 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 1 kΩ
R6 = 2,7 Ω
R7 = 470 Ω
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 470 μF 25 V électrolytique
C5 = 220 μF 25 V électrolytique
C6 = 220 μF 25 V électrolytique
C7 = 1 μF 100 V électrolytique
C8 = 1 μF 100 V électrolytique
C9 = 1 μF 100 V électrolytique
C10 = 1 μF 100 V électrolytique
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4007
LD1 = LED 3 mm rouge
Q1 = Quartz 20 MHz
U1 = PIC16F876-MF459
U2 = MAX232
U3 = 7805
T1 = BC547
RL1 = relais miniature 12 V
Divers :
1 Bornier 2 pôles
1 Connecteur sériel DB9 mâle
1 Connecteur PS2 pour circuit imprimé
1 Support 2 x 14
1 Support 2 x 8
1 Petit câble pour liaison au portable Siemens 35
1 Dissipateur ML26
1 Boulon 10 mm 3MA
1 Boîtier
La réalisation pratique de l’unité distante
Elle ne présente aucune difficulté, surtout si, au cours du montage, vous regardez attentivement les figures 3a et 3c associées à la liste des composants.
Tout d’abord, procurez-vous ou réalisez (par la méthode préconisée et décrite dans le numéro 26 d’ELM) le circuit imprimé dont la figure 3b (à la fois dans ces pages et sur le site de la revue : référence ET459 F03.TIF) donne le dessin à l’échelle 1 : ses dimensions ont été étudiées pour le boîtier plastique Teko Coffer 2.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé en mains, placez et soudez (pas de court-circuit entres pistes ou pastilles ni soudure froide collée) les deux supports des circuits intégrés DIL, à 2 x 8 et 2 x 14 broches : vous mettrez en place les circuits intégrés après la dernière soudure du dernier composant et avoir tout vérifié.
Montez et soudez toutes les résistances et les diodes (bagues repère-détrompeurs orientées dans le bon sens montré par la figure 3a), puis les condensateurs (pour les électrolytiques n’inversez pas la polarité : la patte la plus longue est le +, là encore contrôlez sur la figure 3a) et la petite LED rouge (en respectant la polarité : l’anode + est la patte la plus longue).
Montez et soudez le quartz (couché et maintenu par un fil dénudé soudé des deux côtés à la masse), le transistor (méplat repère-détrompeur orienté dans le bon sens montré par la figure 3a), le régulateur de tension (couché dans son dissipateur ML26 et maintenu par un boulon 3MA) et le relais miniature (on ne peut le monter que dans le bon sens).
Montez et soudez enfin, à droite, le bornier d’alimentation à deux pôles et, à gauche, le connecteur sériel DB9 mâle et le connecteur PS2 pour circuit imprimé : ces deux derniers sont pour le récepteur GPS, en fait celui qui va le mieux, avec ces connecteurs (le DB9 pour les données et le PS2 pour l’alimentation 5 V), est le GPS900.
Tout ayant été soigneusement vérifié (ni inversion de polarité ni interversion de composants, ni mauvaise soudure), vous pouvez enfoncer, avec beaucoup de soin, les deux circuits intégrés (repère-détrompeurs en U orientés dans le bon sens montré par la figure 3a).
La mise en place dans le boîtier plastique et les essais
D’un côté du boîtier, il faut réaliser deux trous adéquats pour le passage des deux connecteurs GPS et de l’autre deux trous adéquats pour le passage des deux câbles, un pour l’alimentation et l’autre pour les 4 fils de couleurs du câble de connexion au téléphone portable Siemens S35.
Un dernier trou en face avant pour l’affleurement de la petite LED rouge.
Aucun réglage n’est à faire, seulement les essais. Si la station de base n’est pas prête, mettez le circuit sous tension, reliez le récepteur GPS et le téléphone portable et vérifiez que la LED se comporte comme nous l’avons indiqué plus haut. Et vous pouvez alors passer à la station de base, d’abord pour l’étude du schéma électrique puis pour sa réalisation.
L’organigramme et le schéma électrique de la station de base
Ils se trouvent figure 5 et figure 4 respectivement. Ici les ports de I/O du portable sont reliés à une interface dont la sortie est à son tour connectée au port sériel de l’ordinateur.
Comme dans le cas précédent, l’interface contrôle le fonctionnement du portable au moyen des lignes TXD et RXD, mais on trouve aussi une liaison entre la sortie BF du portable et ladite interface. Comme on peut le voir en détail sur le schéma électrique de la figure 4, cette ligne correspond à l’entrée d’un décodeur DTMF (U2, un simple 8870) qui bien sûr transforme la séquence de tons DTMF reçue sur la ligne audio en un train de données contenant les informations de position de l’unité distante.
Ici aussi, le coeur du circuit est le microcontrôleur U1, un PIC16F876-EF460 déjà programmé en usine, avec horloge à 20 MHz. Aux ports RC1 et RC2 (broches 12 et 13) correspond la ligne de communication sérielle avec le portable, ligne servant à vérifier la présence du téléphone portable, l’état de la batterie, la vitesse de transmission et l’état de la liaison GPS avec l’unité distante. Pour appeler l’unité distante (c’est-à-dire le numéro de téléphone du portable qui en fait partie), il est nécessaire d’agir sur le clavier du téléphone de la station de base : exactement comme pour appeler n’importe quel usager. Pour interrompre la communication, il suffit de presser la touche correspondante.
Mais revenons au schéma électrique.
Le circuit est semblable à celui de l’unité distante, sauf qu’ici un décodeur DTMF U2 est présent : il convertit la séquence des tons DTMF arrivant sur la broche SPK en données numériques correspondantes, lesquelles sont envoyées, par un bus à 4 bits, aux ports RB1-RB4 du microcontrôleur. Une autre ligne (STD) signale la présence d’un nouveau ton. Le circuit intégré 8870 est utilisé en montage standard avec un quartz d’horloge de 3,58 MHz. Le microcontrôleur U1 utilise, lui, un quartz d’horloge de 20 MHz. Pour la liaison au port sériel de l’ordinateur, on se sert d’un convertisseur de niveau TTL/RS232 correspondant au circuit intégré U3. Le circuit de recharge de la batterie se sert de RL1 et les composants associés : quand le microcontrôleur détecte, par sa ligne sérielle, une charge inférieure à 20 %, le relais s’excite et, à travers ses contacts et R9, la batterie commence sa charge. Quand les 100 % sont atteints, la charge est interrompue, le microcontrôleur relaxant RL1. Il est important de remarquer que chaque fois que le téléphone entre en communication avec l’unité distante, le relais est toujours excité.
Le circuit nécessite une tension d’alimentation de 12 V continue, tension qui peut être fournie par une petite alimentation secteur monobloc ou directement par la batterie de la voiture si on utilise la station de base en mobile.
Le régulateur U4 7805 produit une tension de 5 V nécessaire au fonctionnement des divers circuits intégrés.
Ici encore, pour l’alimentation du microcontrôleur, nous avons utilisé deux diodes en série afin de faire chuter la tension à 3,6 V. Le microcontrôleur fonctionne parfaitement sous cette tension et le niveau des signaux de I/O varie de 0 à 3,6 V, compatible avec le niveau des signaux du portable.
La LED LD1 permet de vérifier le fonctionnement correct de l’interface. A la mise sous tension la LED clignote 3 fois puis reste allumée. Quand le téléphone portable est connecté et que le microcontrôleur le reconnaît, la LED s’allume et s’éteint toutes les 5 secondes environ.
Pendant la communication, la LED clignote en fonction des tons reçus. Par là, nous comprenons que la communication est en cours et que l’unité distante envoie les tons DTMF correspondant aux données de sa position.
Figure 4 : Schéma électrique de la station de base.
Figure 5 : Organigramme de la station de base.
Pour la station de base, on utilise un autre téléphone portable Siemens S35 relié à une interface chargée de contrôler le fonctionnement du portable et de convertir la séquence des tons DTMF en données numériques. Ensuite ces données sont élaborées, transformées en un flux selon le protocole NMEA0183 et envoyées au port sériel de l’ordinateur. Le programme de gestion cartographique permet de visualiser l’index sur une carte vectorielle.
L’emploi d’un téléphone portable, à la place d’un modem relié au réseau filaire, permet de rendre portative et mobile la station de base et de réduire sensiblement les coûts de gestion.
Figure 6a : Schéma d’implantation des composants de la station de base.
Figure 6b : Photo de l’un des prototypes de la station de base.
Figure 6c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la station de base.
Liste des composants de la station de base
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 33 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 39 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 10 kΩ
R8 = 10 kΩ
R9 = 2,7 Ω
R10 = 470 Ω
R11 = 1 kΩ
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 470 μF 25 V électro
C5 = 220 μF 25 V électro
C6 = 220 μF 25 V électro
C7 = 100 nF multicouche
C8 = 100 nF multicouche
C9 = 100 nF multicouche
C10 = 1 μF 100 V électro
C11 = 1 μF 100 V électro
C12 = 1 μF 100 V électro
C13 = 1 μF 100 V électro
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4007
LD1 = LED 3 mm rouge
Q1 = Quartz 20 MHz
Q2 = Quartz 3,58 MHz
U1 = PIC16F876-MF460
U2 = MT8870
U3 = MAX232
U4 = 7805
T1 = BC547
RL1 = relais miniature 12 V
Divers :
1 Prise d’alimentation
1 Connecteur sériel DB9 femelle
1 Support 2 x 14
1 Support 2 x 9
1 Support 2 x 8
1 Petit câble pour téléphone portable Siemens 35
1 Dissipateur ML26
1 Boulon 10 mm 3MA
La réalisation pratique de la station de base
Ici encore le circuit imprimé tient compte du boîtier plastique utilisé, un Teko Coffer2 : toute l’interface s’y trouve protégée. Les figures 6a et 6c vous permettront de mener à bien le montage sans aucun souci.
Tout d’abord, procurez-vous ou réalisez (par la méthode préconisée et décrite dans le numéro 26 d’ELM) ce circuit imprimé dont la figure 6b (à la fois dans ces pages et sur le site de la revue : référence ET460 F06.TIF) donne le dessin à l’échelle 1.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé en mains, placez et soudez (pas de court-circuit entres pistes ou pastilles ni soudure froide collée) les trois supports des circuits intégrés DIL, à 2 x 8, 2 x 9 et 2 x 14 broches : vous mettrez en place les circuits intégrés après la dernière soudure du dernier composant et avoir tout vérifié.
Montez et soudez toutes les résistances et les diodes (bagues repère-détrompeurs orientées dans le bon sens montré par la figure 6a), puis les condensateurs (pour les électrolytiques n’inversez pas la polarité : la patte la plus longue est le +, là encore contrôlez sur la figure 6a) et la petite LED rouge (en respectant la polarité : l’anode + est la patte la plus longue).
Montez et soudez les deux quartz (couchés et maintenus par un fil dénudé soudé des deux côtés à la masse), le transistor (méplat repère-détrompeur orienté dans le bon sens montré par la figure 6a), le régulateur de tension (couché dans son dissipateur ML26 et maintenu par un boulon 3MA) et le relais miniature (on ne peut le monter que dans le bon sens).
Montez et soudez enfin, à gauche, la prise d’alimentation et le connecteur sériel DB9 femelle : ce dernier va à l’ordinateur par l’intermédiaire d’un câble sériel.
Tout ayant été soigneusement vérifié (ni inversion de polarité ni interversion de composants, ni mauvaise soudure), vous pouvez enfoncer, avec beaucoup de soin, les trois circuits intégrés (repère-détrompeurs en U orientés dans le bon sens montré par la figure 6a).
La mise en place dans le boîtier plastique
D’un côté du boîtier, il faut réaliser deux trous adéquats pour le passage des deux connecteurs (ordinateur et alimentation) et de l’autre un trou pour le passage des 4 fils de couleurs du câble de connexion au téléphone portable Siemens S35. Un dernier trou en face avant pour l’affleurement de la petite LED rouge.
Les essais et le paramétrage de la station de base
Le contrôle du fonctionnement peut être facilement effectué sans relier le circuit à l’ordinateur : il suffit de mettre le montage sous tension, de relier le portable et de vérifier que la LED se comporte comme indiqué dans les lignes ci-dessus.
On peut ensuite préparer l’ordinateur pour la réception des données : procurez-vous le logiciel de gestion cartographique Fugawi version 3.0 ou supérieure, ainsi que le CD des cartes vectorielles de France. En ce qui concerne l’ordinateur, il est possible d’utiliser un modèle fixe ou un portable, selon l’utilisation, fixe domestique ou mobile embarquée, à laquelle on destine la station de base.
Le logiciel est disponible avec clé matérielle et il n’est donc pas possible d’utiliser le programme en même temps sur plusieurs ordinateurs. Quant aux caractéristiques de l’ordinateur, tout modèle pas trop ancien (2 à 3 ans) fera l’affaire : le plus important, du moins si l’on utilise un ordinateur portable, est qu’il dispose d’une sortie sérielle (beaucoup de portables n’en ont pas). Chargez le programme et le CD des cartes numérisées et, si vous disposez d’un récepteur GPS à relier au port sériel, vous pouvez (le récepteur GPS étant en fonctionnement) vous entraîner à utiliser le logiciel.
L’organisation d’ensemble du système
Pour réaliser le système de contrôle à distance, outre l’ordinateur et le CD des cartes, il est nécessaire de vous procurer deux téléphones portables Siemens série 35 : tous vont bien (C, S, M35) à l’exception du A35 qui ne dispose pas d’un modem interne. Chaque téléphone portable doit être muni d’une carte SIM valide (avec SFR, Orange, etc.) et adaptée à l’emploi en phonie (prépayée ou avec abonnement). En d’autres termes il n’est pas nécessaire de recourir à une carte SIM avec extension Data/Fax ou aux dernières 32 ko.
Le choix tarifaire sera, bien sûr, fonction du type d’utilisation envisagé. Dans le cas où on entend réaliser un système de contrôle pour une petite flotte de véhicules, il existe des abonnements très avantageux concernant les appels entre les différents membres d’un groupe. Si en revanche on veut réaliser une seule unité distante, il faut s’orienter vers un autre type d’abonnement (préférentiel entre deux numéros déterminés).
Les deux téléphones n’ont pas à être configurés : il suffit d’éliminer la demande de PIN à la mise en marche et de régler le volume de sortie à mi-course.
Terminez d’abord l’unité distante en reliant à l’interface le récepteur GPS et le téléphone portable. Ensuite, reliez l’entrée 12 V à la batterie de la voiture. Si c’est pour un système antivol, faites-le de manière très discrète et, de même, dissimulez bien l’ensemble. Mais l’antenne du GPS ne doit pas être masquée par un objet conducteur pouvant faire écran à des fréquences de l’ordre de 1,5 GHz.
De toute façon, la position la meilleure est sous le pare-brise…mais comme discrétion on fait mieux ! Le téléphone portable ne doit pas être fixé à une surface métallique et encore moins placé dans un boîtier blindé ! Il s’agit d’avoir un bon champ d’émission et de réception sans interruption, aussi bien pour le téléphone que pour le récepteur GPS.
Quant à la station de base, reliez l’interface au port sériel de l’ordinateur et au portable, alimentez-la avec une alimentation bloc secteur 230 Vac/12 Vdc (ou en voiture avec l’allume-cigare). Sélectionnez “Settings”, GPS et de nouveau “Settings” et entrez dans le menu de configuration du port sériel de l’ordinateur (pour sa configuration, voir figure 7).
Dans le menu “Settings”, activez la fonction “Enforce Checksum” permettant de visualiser, dans la fenêtre du Log uniquement, les données valides.
Il est alors nécessaire de prendre en compte le système utilisé pour transférer les données par les tons DTMF. Parmi les données fournies par le récepteur GPS, c’est le flux GPRMC (Recommended Minimum Specific GPS/transit data) qui est pris en compte : c’est le plus simple et pourtant il contient beaucoup de données qui ne nous serviront pas ici. Aussi seront-elles éliminées lors de l’émission et la séquence des tons DTMF transmise ne contient que la latitude et la longitude, en dehors, bien sûr, du “checksum”. En réception, quelques unes des données manquantes sont régénérées localement pour permettre au programme de fonctionner correctement.
En réalité, les seules données réelles reçues de l’unité distante sont la latitude et la longitude. Lors de l’arrivée des données, le programme signale, par l’allumage du bouton vert, que les données reçues sont correctes.
Nous pouvons maintenant voir le Log des données reçues en sélectionnant “Settings/GPS/Log” et en activant la fonction Active. A noter que si les données reçues sont parfaitement égales, le récepteur GPS de l’unité distante n’a pas encore verrouillé correctement au moins 3 satellites. Si les données changent, même légèrement, le dispositif fonctionne correctement. Nous pouvons donc sélectionner la fonction correspondante en chargeant automatiquement la carte et en positionnant l’index en son centre.
N’oubliez pas que pour entrer en liaison avec l’unité distante, il suffit de composer son numéro de portable avec le téléphone de la station de base. Pour couper la communication, il suffit d’agir sur le bouton correspondant du téléphone de la station de base, comme pour n’importe quelle communication.
Figure 7 : L’intégration avec le logiciel Fugawi.
Pour visualiser la position du véhicule à surveiller, notre système utilise le logiciel de gestion cartographique Fugawi et les nouvelles cartes vectorielles de la même marque. Pour une grande partie de notre territoire, la définition va jusqu’aux rues des villes. Lire l’article pour savoir comment utiliser ce logiciel : ici nous voulons souligner la possibilité de mémoriser les données reçues et, par conséquent, le parcours correspondant. Pour mémoriser une session, il suffit d’activer la fenêtre du Log et, à la fin de la communication ou à tout autre moment, sauvegarder les données sous un nom quelconque en utilisant la commande “Save”. Pour récupérer ces données et les visualiser sur la carte, ou bien tracer le parcours, il suffit d’entrer dans le menu “Forms” et donc dans “Track Library”. A l’intérieur de cette fiche, vous trouvez tous les fichiers sauvegardés que vous pouvez importer avec l’option “Import Track File”.
Figure 8 : Quelques écrans concernant la configuration du programme de gestion cartographique utilisé.
Tous les localiseurs à distance décrits par le passé utilisaient un modem industriel (Falcom A2, Wavecom WM02, etc.), simple d’utilisation mais d’un coût plutôt élevé, en tout cas supérieur à celui d’un téléphone portable ordinaire. Mais ce n’est pas tout : jusqu’à présent la cartographie était assez difficile à trouver et à un prix prohibitif. Heureusement, depuis quelques mois, les choses ont radicalement changé.
En ce qui concerne l’émission de données, utilisant des portables standards (en particulier les Siemens série 35, mais la série 45 semble vouloir rendre les mêmes services…), il est possible de réduire les coûts à moins de la moitié et pour ce qui touche la cartographie, avec l’apparition des cartes vectorielles, les prix ont été divisés par 10. Un CD contenant la cartographie complète de la France et de deux autres pays européens est aux alentours de 80 euro !
Mais procédons par ordre en donnant d’abord quelques informations générales, utiles pour quelqu’un connaissant déjà le fonctionnement de ces systèmes comme pour quelqu’un d’autre n’ayant, peut-être à cause des prix hors de tout propos, jamais voulu ou pu s’intéresser à ce sujet. Voyons donc ce qu’on entend par “système de localisation à distance”. Grâce à cette technique, il est possible de connaître, à partir d’un poste fixe ou mobile, la position d’un véhicule (auto, moto, camion, etc.), même distant de milliers de kilomètres.
Le véhicule est représenté par un point ou un symbole sur une carte détaillée (on peut parvenir à la précision d’une rue !) visualisée sur l’écran d’un ordinateur. Pour un tel repérage précis, on utilise les signaux du réseau satellitaire GPS dont les données sont transmises par le véhicule à la station de base par un téléphone portable GSM. Sur chaque véhicule à surveiller doit se trouver un récepteur GPS fournissant les coordonnées géographiques du véhicule et un modem ou téléphone portable GSM envoyant ces coordonnées géographiques à un autre modem ou portable GSM présent dans la station de base. Ce dernier est relié à un ordinateur auquel il adresse les données reçues. Un logiciel cartographique approprié, avec un assortiment de cartes, élabore ces données et visualise la position du véhicule.
Notre réalisation
Dans notre cas, chaque unité distante se compose d’un récepteur GPS avec son antenne : le prototype utilise un GPS900 mais il est possible d’utiliser n’importe quel autre modèle, pourvu qu’il dispose d’une sortie au standard NMEA0183, moyennant une modification des connecteurs. Il est encore possible de se servir de la sortie d’un système GPS complexe comme le navigateur Street Pilot Garmin. Les données de position sont élaborées par un circuit de contrôle spécial, puis envoyées à un téléphone portable Siemens S35. Le système transforme les données en séquences de tons DTMF, produits directement par le portable par l’intermédiaire d’instructions adaptées AT. La transmission des données met à profit le canal audio normal pour lequel il n’est pas nécessaire d’utiliser une carte SIM particulière avec extension Data/Fax, de 32 ko ou analogue. N’importe quelle carte de n’importe quel fournisseur (Bouygues, etc.) peut être utilisée avec notre système.
Quatre opérations nous permettent de découvrir que le coût de l’unité distante (GPS + interface + téléphone portable) ne dépasse pas 500 euro : montant décisivement inférieur à celui de n’importe quelle unité de ce genre dans le commerce. La station de base utilise un ordinateur sur lequel tourne un logiciel cartographique avec les cartes correspondantes, un téléphone portable (toujours un Siemens S35) et une simple interface. Dans ce cas, une fois établie la liaison entre les deux unités (distante et de base), les tons DTMF à la sortie audio de portable sont convertis en flux de données compréhensible par le logiciel cartographique et envoyé au port sériel de l’ordinateur. Le résultat final est un point, représentant le véhicule, se déplaçant au sein d’une carte numérisée.
Nous pouvons donc connaître avec une très grande précision où se trouve le véhicule surveillé et où il va.
Là encore les prix sont dérisoires : ils ne dépassent pas 500 euro, si nous excluons l’ordinateur bien entendu.
Nous arrivons à cette somme en ajoutant les prix du logiciel cartographique, des cartes, du téléphone portable et de l’interface : c’est peu surtout, si nous songeons qu’il y a quelque temps une station de base avec ses cartes numérisées coûtait de 30 à 50 kF !
Ayant lu cela, beaucoup d’entre vous, amis lecteurs, se demanderont pourquoi nous avons utilisé un portable, même dans la station de base, au lieu d’exploiter la ligne téléphonique fixe.
Le motif est double. Premièrement, le tarif pour la communication entre deux portables est beaucoup plus modique que celui à payer pour une communication fixe/portable (cela va de 1 à 5) : le coût plus élevé dû à l’achat d’un portable est donc rapidement amorti.
Secondement, au téléphone portable de la station de base on peut adjoindre un ordinateur portable, de manière à rendre la station de base autonome et mobile (montée sur un véhicule) : idéal pour cette “chasse au renard” (comme disent les radioamateurs) particulière, consistant, par exemple, à retrouver et récupérer un véhicule volé, ou alors pour assister à distance, mais avec possibilité d’intervention rapide, un véhicule surveillé.
Étant donné le faible coût du système et la simplicité d’utilisation et de disponibilité des cartes détaillées, l’ensemble peut être utilisé par un usager privé aussi bien que par tous ceux (transporteurs, gardiens de sociétés de télésurveillance, etc.) qui disposent d’une flotte de camions ou de voitures dont il faut à tout moment connaître la position pour coordonner l’organisation.
Par exemple, l’unité distante étant montée sur la voiture du fils, de la fille ou de l’épouse, etc., le père, le mari pourra savoir à tout moment où se trouve la voiture. Dans le cas d’une flotte professionnelle, les abus éventuels d’un chauffeur seront immédiatement détectés. Et puis en cas de vol, répétons-le, ce sera un jeu d’enfant (ne le lui confiez tout de même pas…) de retrouver la voiture et de la récupérer, peut-être en confondant les voleurs et, avec un peu de chance, en les faisant boucler par la police. D’ailleurs, cette dernière utilise un système comparable pour suivre les mouvements des individus suspects de préparer un coup (et pas seulement James Bond). Jusqu’à présent, de tels systèmes n’étaient pas utilisés à cause de leur coût prohibitif, mais dans peu de temps, vu la réduction drastique des prix, police et gendarmerie, comme les privés, en équiperont leurs véhicules (dans les romans policiers l’unité distante s’appelle un “mouchard”).
L’organigramme et le schéma électrique de l’unité distante
Après cette longue mais nécessaire harangue sur l’extrême utilité du système proposé, entrons dans l’analyse détaillée du montage en regardant l’organigramme de l’unité distante (figure 2) et son schéma électrique (figure 1).
Les données de position du véhicule sont établies par un récepteur GPS doté de son antenne, lequel les adresse à une interface (schéma électrique figure 1) s’occupant de sélectionner les données les plus significatives. Ces dernières sont utilisées pour produire des signaux de contrôle de type AT servant à contrôler le fonctionnement du téléphone portable et en particulier à lui faire produire les tons DTMF correspondant aux données de position.
Le schéma électrique montre le coeur du circuit, un microcontrôleur PIC16F876-EF459 déjà programmé en usine, chargé de toutes les fonctions logiques. Les données provenant du récepteur GPS sont appliquées au port sériel du dispositif correspondant au circuit intégré U3, un convertisseur de niveau TTL/RS232 MAX232. La ligne de communication au niveau logique TTL correspond aux broches 9 et 10 de U3, reliées aux ports RA4 (broche 6) et RA3 (broche 5) du microcontrôleur U1. Ce dernier, avec les ports RC1 et RC2, contrôle sériellement le fonctionnement du téléphone portable. Normalement, au moyen de la ligne sérielle, le microcontrôleur contrôle la présence d’un appel et le niveau de charge de la batterie. Si le niveau descend sous 20 %, le relais RL1 est excité et, à travers lui, la batterie est mise en charge. Quand les 100 % sont atteints, le relais est relaxé.
Il n’est pas nécessaire d’effectuer un paramétrage particulier du portable : la seule préconisation est la suppression du code PIN. En cas d’appel, le microcontrôleur s’occupe de faire répondre le portable et d’instaurer la communication durant laquelle le relais s’occupant de la charge est toujours excité.
Le circuit nécessite une tension d’alimentation de 12 V environ : ce potentiel alimente directement le relais de recharge et le transistor de commande correspondant. Tous les autres étages sont alimentés par une tension de 5 V stabilisée, obtenue grâce au régulateur U3. La tension alimentant le microcontrôleur est légèrement plus faible (à cause de la chute de tension aux bornes de D2 et D3) de façon que le niveau de tension sur la ligne sérielle ne dépasse pas 3,6 V : c’est là, en effet, le niveau présent sur les lignes de I/O du portable. R3 et R4 permettent d’effectuer une autre adaptation de niveau.
La LED LD1 fournit toutes les indications visuelles sur le fonctionnement de l’unité distante. A la mise sous tension la LED clignote trois fois puis demeure éteinte jusqu’à ce que soit relié au circuit le portable ou le récepteur GPS. Ce n’est pas tout : la LED reste allumée aussi si le dispositif ne parvient pas à effectuer l’auto-”baud-rate”, c’est-à-dire ne parvient pas à s’aligner sur la vitesse de communication du récepteur GPS (4 800 à 9 600 bauds). La vitesse de la sérielle du portable est en revanche fixe (19 200 bauds).
Si la LED reste allumée, cela signifie que quelque chose ne va pas et que le circuit ne peut pas fonctionner. Si en revanche elle s’éteint, le circuit est prêt à l’usage.
A vrai dire, la LED produit un éclair toutes les 5 secondes pour signaler que l’appareil est “en vie”. Ce n’est (toujours) pas tout : pendant la liaison entre l’unité distante et la station de base, la LED s’allume pour signaler la liaison en cours.
Figure 1 : Schéma électrique de l’unité distante.
Figure 2 : Organigramme de l’unité distante.L’unité distante est montée sur le véhicule à surveiller. Les données de position du véhicule sont fournies par un récepteur GPS avec son antenne qui les envoie à une interface (schéma électrique figure 1) s’occupant de sélectionner les plus significatives. Ces dernières sont utilisées pour produire des signaux de contrôle de type AT servant à contrôler le fonctionnement du téléphone portable et, en particulier, pour lui faire produire les tons DTMF correspondant aux données de position. La photo montre l’unité distante terminée avec l’interface dans son boîtier et ses liaisons au portable ainsi qu’au récepteur GPS900.
Figure 3a : Schéma d’implantation des composants de l’unité distante.
Figure 3b : Photo de l’un des prototypes de l’unité distante.
Figure 3c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’unité distante.Liste des composants de l’unité distante
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 33 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 1 kΩ
R6 = 2,7 Ω
R7 = 470 Ω
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 470 μF 25 V électrolytique
C5 = 220 μF 25 V électrolytique
C6 = 220 μF 25 V électrolytique
C7 = 1 μF 100 V électrolytique
C8 = 1 μF 100 V électrolytique
C9 = 1 μF 100 V électrolytique
C10 = 1 μF 100 V électrolytique
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4007
LD1 = LED 3 mm rouge
Q1 = Quartz 20 MHz
U1 = PIC16F876-MF459
U2 = MAX232
U3 = 7805
T1 = BC547
RL1 = relais miniature 12 V
Divers :
1 Bornier 2 pôles
1 Connecteur sériel DB9 mâle
1 Connecteur PS2 pour circuit imprimé
1 Support 2 x 14
1 Support 2 x 8
1 Petit câble pour liaison au portable Siemens 35
1 Dissipateur ML26
1 Boulon 10 mm 3MA
1 Boîtier
La réalisation pratique de l’unité distante
Elle ne présente aucune difficulté, surtout si, au cours du montage, vous regardez attentivement les figures 3a et 3c associées à la liste des composants.
Tout d’abord, procurez-vous ou réalisez (par la méthode préconisée et décrite dans le numéro 26 d’ELM) le circuit imprimé dont la figure 3b (à la fois dans ces pages et sur le site de la revue : référence ET459 F03.TIF) donne le dessin à l’échelle 1 : ses dimensions ont été étudiées pour le boîtier plastique Teko Coffer 2.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé en mains, placez et soudez (pas de court-circuit entres pistes ou pastilles ni soudure froide collée) les deux supports des circuits intégrés DIL, à 2 x 8 et 2 x 14 broches : vous mettrez en place les circuits intégrés après la dernière soudure du dernier composant et avoir tout vérifié.
Montez et soudez toutes les résistances et les diodes (bagues repère-détrompeurs orientées dans le bon sens montré par la figure 3a), puis les condensateurs (pour les électrolytiques n’inversez pas la polarité : la patte la plus longue est le +, là encore contrôlez sur la figure 3a) et la petite LED rouge (en respectant la polarité : l’anode + est la patte la plus longue).
Montez et soudez le quartz (couché et maintenu par un fil dénudé soudé des deux côtés à la masse), le transistor (méplat repère-détrompeur orienté dans le bon sens montré par la figure 3a), le régulateur de tension (couché dans son dissipateur ML26 et maintenu par un boulon 3MA) et le relais miniature (on ne peut le monter que dans le bon sens).
Montez et soudez enfin, à droite, le bornier d’alimentation à deux pôles et, à gauche, le connecteur sériel DB9 mâle et le connecteur PS2 pour circuit imprimé : ces deux derniers sont pour le récepteur GPS, en fait celui qui va le mieux, avec ces connecteurs (le DB9 pour les données et le PS2 pour l’alimentation 5 V), est le GPS900.
Tout ayant été soigneusement vérifié (ni inversion de polarité ni interversion de composants, ni mauvaise soudure), vous pouvez enfoncer, avec beaucoup de soin, les deux circuits intégrés (repère-détrompeurs en U orientés dans le bon sens montré par la figure 3a).
La mise en place dans le boîtier plastique et les essais
D’un côté du boîtier, il faut réaliser deux trous adéquats pour le passage des deux connecteurs GPS et de l’autre deux trous adéquats pour le passage des deux câbles, un pour l’alimentation et l’autre pour les 4 fils de couleurs du câble de connexion au téléphone portable Siemens S35.
Un dernier trou en face avant pour l’affleurement de la petite LED rouge.
Aucun réglage n’est à faire, seulement les essais. Si la station de base n’est pas prête, mettez le circuit sous tension, reliez le récepteur GPS et le téléphone portable et vérifiez que la LED se comporte comme nous l’avons indiqué plus haut. Et vous pouvez alors passer à la station de base, d’abord pour l’étude du schéma électrique puis pour sa réalisation.
L’organigramme et le schéma électrique de la station de base
Ils se trouvent figure 5 et figure 4 respectivement. Ici les ports de I/O du portable sont reliés à une interface dont la sortie est à son tour connectée au port sériel de l’ordinateur.
Comme dans le cas précédent, l’interface contrôle le fonctionnement du portable au moyen des lignes TXD et RXD, mais on trouve aussi une liaison entre la sortie BF du portable et ladite interface. Comme on peut le voir en détail sur le schéma électrique de la figure 4, cette ligne correspond à l’entrée d’un décodeur DTMF (U2, un simple 8870) qui bien sûr transforme la séquence de tons DTMF reçue sur la ligne audio en un train de données contenant les informations de position de l’unité distante.
Ici aussi, le coeur du circuit est le microcontrôleur U1, un PIC16F876-EF460 déjà programmé en usine, avec horloge à 20 MHz. Aux ports RC1 et RC2 (broches 12 et 13) correspond la ligne de communication sérielle avec le portable, ligne servant à vérifier la présence du téléphone portable, l’état de la batterie, la vitesse de transmission et l’état de la liaison GPS avec l’unité distante. Pour appeler l’unité distante (c’est-à-dire le numéro de téléphone du portable qui en fait partie), il est nécessaire d’agir sur le clavier du téléphone de la station de base : exactement comme pour appeler n’importe quel usager. Pour interrompre la communication, il suffit de presser la touche correspondante.
Mais revenons au schéma électrique.
Le circuit est semblable à celui de l’unité distante, sauf qu’ici un décodeur DTMF U2 est présent : il convertit la séquence des tons DTMF arrivant sur la broche SPK en données numériques correspondantes, lesquelles sont envoyées, par un bus à 4 bits, aux ports RB1-RB4 du microcontrôleur. Une autre ligne (STD) signale la présence d’un nouveau ton. Le circuit intégré 8870 est utilisé en montage standard avec un quartz d’horloge de 3,58 MHz. Le microcontrôleur U1 utilise, lui, un quartz d’horloge de 20 MHz. Pour la liaison au port sériel de l’ordinateur, on se sert d’un convertisseur de niveau TTL/RS232 correspondant au circuit intégré U3. Le circuit de recharge de la batterie se sert de RL1 et les composants associés : quand le microcontrôleur détecte, par sa ligne sérielle, une charge inférieure à 20 %, le relais s’excite et, à travers ses contacts et R9, la batterie commence sa charge. Quand les 100 % sont atteints, la charge est interrompue, le microcontrôleur relaxant RL1. Il est important de remarquer que chaque fois que le téléphone entre en communication avec l’unité distante, le relais est toujours excité.
Le circuit nécessite une tension d’alimentation de 12 V continue, tension qui peut être fournie par une petite alimentation secteur monobloc ou directement par la batterie de la voiture si on utilise la station de base en mobile.
Le régulateur U4 7805 produit une tension de 5 V nécessaire au fonctionnement des divers circuits intégrés.
Ici encore, pour l’alimentation du microcontrôleur, nous avons utilisé deux diodes en série afin de faire chuter la tension à 3,6 V. Le microcontrôleur fonctionne parfaitement sous cette tension et le niveau des signaux de I/O varie de 0 à 3,6 V, compatible avec le niveau des signaux du portable.
La LED LD1 permet de vérifier le fonctionnement correct de l’interface. A la mise sous tension la LED clignote 3 fois puis reste allumée. Quand le téléphone portable est connecté et que le microcontrôleur le reconnaît, la LED s’allume et s’éteint toutes les 5 secondes environ.
Pendant la communication, la LED clignote en fonction des tons reçus. Par là, nous comprenons que la communication est en cours et que l’unité distante envoie les tons DTMF correspondant aux données de sa position.
Figure 4 : Schéma électrique de la station de base.
Figure 5 : Organigramme de la station de base.Pour la station de base, on utilise un autre téléphone portable Siemens S35 relié à une interface chargée de contrôler le fonctionnement du portable et de convertir la séquence des tons DTMF en données numériques. Ensuite ces données sont élaborées, transformées en un flux selon le protocole NMEA0183 et envoyées au port sériel de l’ordinateur. Le programme de gestion cartographique permet de visualiser l’index sur une carte vectorielle.
L’emploi d’un téléphone portable, à la place d’un modem relié au réseau filaire, permet de rendre portative et mobile la station de base et de réduire sensiblement les coûts de gestion.
Figure 6a : Schéma d’implantation des composants de la station de base.
Figure 6b : Photo de l’un des prototypes de la station de base.
Figure 6c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la station de base.Liste des composants de la station de base
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 4,7 kΩ
R3 = 33 kΩ
R4 = 33 kΩ
R5 = 39 kΩ
R6 = 100 kΩ
R7 = 10 kΩ
R8 = 10 kΩ
R9 = 2,7 Ω
R10 = 470 Ω
R11 = 1 kΩ
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 nF multicouche
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 470 μF 25 V électro
C5 = 220 μF 25 V électro
C6 = 220 μF 25 V électro
C7 = 100 nF multicouche
C8 = 100 nF multicouche
C9 = 100 nF multicouche
C10 = 1 μF 100 V électro
C11 = 1 μF 100 V électro
C12 = 1 μF 100 V électro
C13 = 1 μF 100 V électro
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4007
LD1 = LED 3 mm rouge
Q1 = Quartz 20 MHz
Q2 = Quartz 3,58 MHz
U1 = PIC16F876-MF460
U2 = MT8870
U3 = MAX232
U4 = 7805
T1 = BC547
RL1 = relais miniature 12 V
Divers :
1 Prise d’alimentation
1 Connecteur sériel DB9 femelle
1 Support 2 x 14
1 Support 2 x 9
1 Support 2 x 8
1 Petit câble pour téléphone portable Siemens 35
1 Dissipateur ML26
1 Boulon 10 mm 3MA
La réalisation pratique de la station de base
Ici encore le circuit imprimé tient compte du boîtier plastique utilisé, un Teko Coffer2 : toute l’interface s’y trouve protégée. Les figures 6a et 6c vous permettront de mener à bien le montage sans aucun souci.
Tout d’abord, procurez-vous ou réalisez (par la méthode préconisée et décrite dans le numéro 26 d’ELM) ce circuit imprimé dont la figure 6b (à la fois dans ces pages et sur le site de la revue : référence ET460 F06.TIF) donne le dessin à l’échelle 1.
Une fois le circuit imprimé gravé et percé en mains, placez et soudez (pas de court-circuit entres pistes ou pastilles ni soudure froide collée) les trois supports des circuits intégrés DIL, à 2 x 8, 2 x 9 et 2 x 14 broches : vous mettrez en place les circuits intégrés après la dernière soudure du dernier composant et avoir tout vérifié.
Montez et soudez toutes les résistances et les diodes (bagues repère-détrompeurs orientées dans le bon sens montré par la figure 6a), puis les condensateurs (pour les électrolytiques n’inversez pas la polarité : la patte la plus longue est le +, là encore contrôlez sur la figure 6a) et la petite LED rouge (en respectant la polarité : l’anode + est la patte la plus longue).
Montez et soudez les deux quartz (couchés et maintenus par un fil dénudé soudé des deux côtés à la masse), le transistor (méplat repère-détrompeur orienté dans le bon sens montré par la figure 6a), le régulateur de tension (couché dans son dissipateur ML26 et maintenu par un boulon 3MA) et le relais miniature (on ne peut le monter que dans le bon sens).
Montez et soudez enfin, à gauche, la prise d’alimentation et le connecteur sériel DB9 femelle : ce dernier va à l’ordinateur par l’intermédiaire d’un câble sériel.
Tout ayant été soigneusement vérifié (ni inversion de polarité ni interversion de composants, ni mauvaise soudure), vous pouvez enfoncer, avec beaucoup de soin, les trois circuits intégrés (repère-détrompeurs en U orientés dans le bon sens montré par la figure 6a).
La mise en place dans le boîtier plastique
D’un côté du boîtier, il faut réaliser deux trous adéquats pour le passage des deux connecteurs (ordinateur et alimentation) et de l’autre un trou pour le passage des 4 fils de couleurs du câble de connexion au téléphone portable Siemens S35. Un dernier trou en face avant pour l’affleurement de la petite LED rouge.
Les essais et le paramétrage de la station de base
Le contrôle du fonctionnement peut être facilement effectué sans relier le circuit à l’ordinateur : il suffit de mettre le montage sous tension, de relier le portable et de vérifier que la LED se comporte comme indiqué dans les lignes ci-dessus.
On peut ensuite préparer l’ordinateur pour la réception des données : procurez-vous le logiciel de gestion cartographique Fugawi version 3.0 ou supérieure, ainsi que le CD des cartes vectorielles de France. En ce qui concerne l’ordinateur, il est possible d’utiliser un modèle fixe ou un portable, selon l’utilisation, fixe domestique ou mobile embarquée, à laquelle on destine la station de base.
Le logiciel est disponible avec clé matérielle et il n’est donc pas possible d’utiliser le programme en même temps sur plusieurs ordinateurs. Quant aux caractéristiques de l’ordinateur, tout modèle pas trop ancien (2 à 3 ans) fera l’affaire : le plus important, du moins si l’on utilise un ordinateur portable, est qu’il dispose d’une sortie sérielle (beaucoup de portables n’en ont pas). Chargez le programme et le CD des cartes numérisées et, si vous disposez d’un récepteur GPS à relier au port sériel, vous pouvez (le récepteur GPS étant en fonctionnement) vous entraîner à utiliser le logiciel.
L’organisation d’ensemble du système
Pour réaliser le système de contrôle à distance, outre l’ordinateur et le CD des cartes, il est nécessaire de vous procurer deux téléphones portables Siemens série 35 : tous vont bien (C, S, M35) à l’exception du A35 qui ne dispose pas d’un modem interne. Chaque téléphone portable doit être muni d’une carte SIM valide (avec SFR, Orange, etc.) et adaptée à l’emploi en phonie (prépayée ou avec abonnement). En d’autres termes il n’est pas nécessaire de recourir à une carte SIM avec extension Data/Fax ou aux dernières 32 ko.
Le choix tarifaire sera, bien sûr, fonction du type d’utilisation envisagé. Dans le cas où on entend réaliser un système de contrôle pour une petite flotte de véhicules, il existe des abonnements très avantageux concernant les appels entre les différents membres d’un groupe. Si en revanche on veut réaliser une seule unité distante, il faut s’orienter vers un autre type d’abonnement (préférentiel entre deux numéros déterminés).
Les deux téléphones n’ont pas à être configurés : il suffit d’éliminer la demande de PIN à la mise en marche et de régler le volume de sortie à mi-course.
Terminez d’abord l’unité distante en reliant à l’interface le récepteur GPS et le téléphone portable. Ensuite, reliez l’entrée 12 V à la batterie de la voiture. Si c’est pour un système antivol, faites-le de manière très discrète et, de même, dissimulez bien l’ensemble. Mais l’antenne du GPS ne doit pas être masquée par un objet conducteur pouvant faire écran à des fréquences de l’ordre de 1,5 GHz.
De toute façon, la position la meilleure est sous le pare-brise…mais comme discrétion on fait mieux ! Le téléphone portable ne doit pas être fixé à une surface métallique et encore moins placé dans un boîtier blindé ! Il s’agit d’avoir un bon champ d’émission et de réception sans interruption, aussi bien pour le téléphone que pour le récepteur GPS.
Quant à la station de base, reliez l’interface au port sériel de l’ordinateur et au portable, alimentez-la avec une alimentation bloc secteur 230 Vac/12 Vdc (ou en voiture avec l’allume-cigare). Sélectionnez “Settings”, GPS et de nouveau “Settings” et entrez dans le menu de configuration du port sériel de l’ordinateur (pour sa configuration, voir figure 7).
Dans le menu “Settings”, activez la fonction “Enforce Checksum” permettant de visualiser, dans la fenêtre du Log uniquement, les données valides.
Il est alors nécessaire de prendre en compte le système utilisé pour transférer les données par les tons DTMF. Parmi les données fournies par le récepteur GPS, c’est le flux GPRMC (Recommended Minimum Specific GPS/transit data) qui est pris en compte : c’est le plus simple et pourtant il contient beaucoup de données qui ne nous serviront pas ici. Aussi seront-elles éliminées lors de l’émission et la séquence des tons DTMF transmise ne contient que la latitude et la longitude, en dehors, bien sûr, du “checksum”. En réception, quelques unes des données manquantes sont régénérées localement pour permettre au programme de fonctionner correctement.
En réalité, les seules données réelles reçues de l’unité distante sont la latitude et la longitude. Lors de l’arrivée des données, le programme signale, par l’allumage du bouton vert, que les données reçues sont correctes.
Nous pouvons maintenant voir le Log des données reçues en sélectionnant “Settings/GPS/Log” et en activant la fonction Active. A noter que si les données reçues sont parfaitement égales, le récepteur GPS de l’unité distante n’a pas encore verrouillé correctement au moins 3 satellites. Si les données changent, même légèrement, le dispositif fonctionne correctement. Nous pouvons donc sélectionner la fonction correspondante en chargeant automatiquement la carte et en positionnant l’index en son centre.
N’oubliez pas que pour entrer en liaison avec l’unité distante, il suffit de composer son numéro de portable avec le téléphone de la station de base. Pour couper la communication, il suffit d’agir sur le bouton correspondant du téléphone de la station de base, comme pour n’importe quelle communication.
Figure 7 : L’intégration avec le logiciel Fugawi.Pour visualiser la position du véhicule à surveiller, notre système utilise le logiciel de gestion cartographique Fugawi et les nouvelles cartes vectorielles de la même marque. Pour une grande partie de notre territoire, la définition va jusqu’aux rues des villes. Lire l’article pour savoir comment utiliser ce logiciel : ici nous voulons souligner la possibilité de mémoriser les données reçues et, par conséquent, le parcours correspondant. Pour mémoriser une session, il suffit d’activer la fenêtre du Log et, à la fin de la communication ou à tout autre moment, sauvegarder les données sous un nom quelconque en utilisant la commande “Save”. Pour récupérer ces données et les visualiser sur la carte, ou bien tracer le parcours, il suffit d’entrer dans le menu “Forms” et donc dans “Track Library”. A l’intérieur de cette fiche, vous trouvez tous les fichiers sauvegardés que vous pouvez importer avec l’option “Import Track File”.
Figure 8 : Quelques écrans concernant la configuration du programme de gestion cartographique utilisé.
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