Le montage proposé dans cet article est né d’une discussion sur le non respect des règles de sécurité par certains locataires de jet-skis. Le système permet de bloquer à distance une machine lorsque le pilote s’approche trop près des plages ou lorsqu’il effectue des manoeuvres dangereuses. Il utilise le réseau GSM en se servant d’un simple téléphone portable pour émetteur, tandis que chaque récepteur est constitué par le nouveau module GSM Falcom A2, avec un abonnement prépayé. La commande d’activation ou de désactivation du jet-ski n’entraîne aucune consommation d’unité. Ce système, bien qu’étudié à l’origine pour équiper des jet-skis, peut trouver d’autres applications dans tous les cas où l’on est confronté à la nécessité d’activer à une distance importante, sinon considérable, un dispositif électrique, électronique ou mécanique. Il est même tout à fait possible d’imaginer pouvoir stopper à distance, par réseau GSM interposé, votre nouvelle TDI qu’un indélicat vous aurait emprunté !
L’utilisation des lignes téléphoniques, par réseau commuté ou par radio, n’est plus, aujourd’hui, limitée aux seules communications téléphoniques entre utilisateurs. Il est maintenant possible d’y faire transiter les commandes de systèmes d’automatisation et de contrôle à distance qui intéressent bon nombre de domaines les plus divers.
Il est possible de prendre la mesure de ce qui peut être fait sur les lignes GSM, à travers l’exemple tout simple du projet décrit dans cet article. Cette application peut sembler très particulière mais, en dehors du secteur spécifique abordé, elle peut trouver une multitude d’utilisations aussi différentes qu’intéressantes.
Utilité et fonctionnement
Comme nous l’avons déjà écrit en introduction, ce projet a été étudié pour satisfaire aux exigences de la location de jet-skis. En effet, les gérants d’établissements balnéaires louant des jet-skis, ou d’autres appareils à moteur évoluant sur l’eau, sont tenus, selon les lois et règlements en vigueur, d’équiper leurs engins d’un système de contrôle à distance permettant d’éteindre le moteur en cas de danger.
Lorsqu’un pilote se lance dans des figures trop dangereuses ou s’approche trop près de la plage, le responsable doit avoir la possibilité de bloquer le moteur et de le réactiver ensuite. A l’heure actuelle, il existe principalement deux types de systèmes de télécontrôle installés sur les jets ski par les loueurs :
- des dispositifs semblables à ceux assurant l’ouverture automatique de portail, ou bien
- des systèmes radio particuliers pouvant fonctionner en VHF ou en UHF.
Dans le premier cas, c’est un système peu coûteux, mais d’une portée limitée comprise entre 50 et 200 mètres, qui n’a d’autre utilité que de répondre à d’éventuels contrôles des autorités compétentes.
Dans le deuxième cas, le système installé sur le moteur de chaque jet-ski coûte très cher, plusieurs milliers de francs, auxquels vient s’ajouter le prix de l’émetteur assurant la commande.
Par ailleurs, les canaux radio utilisés peuvent souvent être dérangés par d’autres émissions et la por tée est souvent médiocre pour différentes raisons.
L’utilisation d’un système GSM permet d’obtenir des résultats extrêmement plus intéressants, une plus grande sûreté, un coût moins important et une installation beaucoup plus simple. Le dispositif monté sur un jet-ski comprend un module GSM (pour lequel on aura acquis un abonnement prépayé) et un circuit simple contrôlant un relais.
Les contacts de ce dernier sont reliés à l’installation électrique du jet ski dont ils autorisent ou inhibent le fonctionnement.
L’émetteur de commande est un simple téléphone por table dans la mémoire duquel on a, au préalable, enregistré les numéros de téléphone correspondant aux différents jetskis. Pour en bloquer un, il suffit d’appeler le numéro qui lui correspond d’une simple pression de touche.
L’appel ne recevra jamais de réponse (de cette façon, on ne consommera aucune unité), mais l’impulsion provoquée sur la sor tie "ring" du GSM monté sur le jet-ski, suffira à activer le circuit électronique de blocage/ déblocage.
En fait, l’impulsion provoque la commutation d’un circuit bistable qui contrôle le relais de puissance. Un second appel effectué au même jetski provoquera le retour à l’état primitif du circuit bistable, permettant ainsi au conducteur de rallumer le moteur.
Le seul point sombre possible de notre système est la couverture de la zone concernée par le réseau GSM. Bien évidemment, le système ne peut fonctionner que si la zone est couver te !
Toutefois, il suffit de consulter les cartes des zones de couverture fournies par les opérateurs, pour s’apercevoir que, même en ce qui concerne les côtes, dans 98 % des cas, on ne rencontre pas de problèmes de couverture.
Le système que nous avons mis au point pour le jet-ski peut être extrapolé dans bon nombre de domaines différents. Il suffit de disposer d’une source d’alimentation de 12 volts et de s’assurer que la couverture radio soit suffisante.
Le schéma électrique
Figure 1 : Schéma électrique du système d’arrêt moteur commandé par GSM.A présent que nous avons vu comment fonctionne le circuit et quelle peut en être l’utilité, passons au schéma électrique. Le coeur du dispositif est un modem cellulaire GSM Falcom A2, indiqué "U2" sur le schéma électrique. Nous nous sommes déjà penchés sur ce module dans le numéro 2 d’ELM, pages 36 et suivantes, où nous vous proposions une platine d’essai pour GSM. Nous ne saurions trop vous recommander de relire cet article.
Pour ceux qui ne connaîtraient pas ce produit, rappelons qu’il s’agit d’un modem cellulaire GSM complet, homologué, capable d’opérer aussi bien en phonie qu’en télécopie.
Ce dispositif a des dimensions par ticulièrement réduites et peut être intégré à l’intérieur de n’impor te quel appareil. La carte SIM, de type "plugin" (petite), doit être introduite dans une fente du module prévue à cet effet.
Pour les liaisons avec les circuits externes, le Falcom A2 dispose de deux principaux connecteurs : un à 40 broches, placé sous le module, et un de 15 broches, placé sur un côté.
Dans notre application, nous utiliserons seulement quelques lignes de contrôle qui se trouvent toutes sur le connecteur à 15 broches. Nous nous sommes connectés sur les broches 10, 11 et 12, reliées au positif d’alimentation (5 volts), sur les broches 13, 14 et 15, toutes reliées à la masse, sur la broche 3 (soft on), et sur la broche 4 (ring).
Une fois sous tension, le module GSM ne s’active que lorsque la broche 3 (soft on) reste à l’état logique 1 pendant un minimum de trois secondes.
En fait, il faudrait un petit bouton comme le "ON" que l’on trouve sur les téléphones portables, relié entre la broche 3 et la ligne positive. Dans le cas qui nous occupe, cette fonction est dévolue au microcontrôleur U3, et plus précisément, à la sortie correspondant à la broche 6.
Au démarrage, cette ligne présente un niveau logique 1 pendant environ 5 secondes, pour retourner ensuite à 0 volt (niveau logique 0).
Toujours au démarrage, le microcontrôleur initialise la sortie (broche 2) qui pilote le transistor T1 et le relais.
Lors d’un appel, sur la broche 4 du modem U2, on obtient un train d’impulsions, qui, détecté par l’entrée du microcontrôleur U3 (broche 7), commute l’état logique de la broche de sortie 2. Cela provoque la saturation du transistor T1 et active le relais jusqu’à l’appel suivant.
A l’intérieur du microcontrôleur se trouve un circuit de temporisation qui, après le premier "ring" d’un appel, désactive la ligne d’entrée pendant environ 20 secondes empêchant ainsi, aux autres "rings" du même appel, d’agir sur le circuit. Il est donc nécessaire d’attendre environ 20 secondes avant d’effectuer le deuxième appel pour débloquer le moteur.
Le microcontrôleur utilisé est un simple et économique PIC12C672, dispositif à 8 broches, doté d’une mémoire EEPROM de 2 048 octets et d’une RAM de 128 octets. Le programme intégré est vraiment très simple et peut aussi être écrit par nos lecteurs les moins experts en utilisant des compilateurs Basic, disponibles dans le commerce.
On aurait également pu obtenir les fonctions nécessaires avec des composants moins performants, tels que les circuits intégrés 555 et 4013. Nous avons préféré la solution du microcontrôleur car elle offre au système, la possibilité de pouvoir modifier rapidement son fonctionnement grâce au programme.
Revenons au schéma électrique.
Etant donné que la plupart des circuits électriques des jet-skis fonctionnent avec une batterie 12 V, notre circuit dispose d’un régulateur de tension intégré, capable de fournir les 5 volts nécessaires à alimenter le module GSM ainsi que le microcontrôleur.
Ce circuit utilise le régulateur U1 et trois condensateurs de filtrage. La diode D1 protège le circuit des éventuelles inversions de la tension d’alimentation, tandis que D2 élimine les pics de tension générés par la bobine du relais, pendant la commutation.
Le relais, alimenté par la tension d’entrée 12 volts, dispose de contacts capables de supporter jusqu’à 10 ampères. Ces contacts sont utilisés pour désactiver l’étage d’allumage électronique, dont tous les jet-skis sont équipés.
Si on souhaite utiliser ce circuit avec une tension d’alimentation de 6 volts, il suffit d’éliminer le régulateur U1, d’utiliser deux ou trois diodes reliées en série au positif de l’alimentation ainsi qu’un relais ayant une bobine de 6 et non de 12 volts.
Si, comme nous l’avons vu, le circuit électrique est très simple, vous verrez que sa réalisation pratique l’est encore plus.
Le module GSM Falcom A2 et ses connexions
Le système d’arrêt moteur pour jet-ski utilise un module GSM Falcom A2 dont les dimensions sont particulièrement réduites malgré la présence d’un emplacement pour la carte SIM. Le A2 dispose de deux connecteurs, de 15 et de 40 broches, pour la connexion avec des circuits extérieurs. Etant donné le nombre limité de fonctions nécessaires dans ce projet, nous avons utilisé exclusivement les lignes disponibles sur le connecteur 15 broches (voir photo de droite).
Le tableau qui suit, illustre les fonctions des 15 lignes d’entrée/sortie de ce connecteur.
Le
contrôle à distance est placé à l’intérieur d’un boîtier plastique
étanche, normalement utilisé pour les installations électriques
traditionnelles.La version professionnelle
Le dispositif proposé dans cet article, est parfaitement fonctionnel et sûr à tous points de vue. Nous avons toutefois mis au point une version, que nous avons appelé "professionnelle" et qui offre, en plus et sans rien perdre des fonctions de la version "de base", l’identification de l’émetteur.
Concrètement, la réception d’un appel n’activera le relais que si le numéro téléphonique du poste appelant a été préalablement mémorisé dans l’unité réceptrice. De cette façon, on a l’absolue certitude que le moteur commandé ne peut être arrêté et redémarré que par l’appel provenant d’un portable autorisé et de celui-là uniquement.
Cette version "professionnelle" de notre système d’arrêt moteur commandé par GSM fonctionne, elle aussi, sans consommations téléphoniques.
Dans un prochain article, nous vous proposerons la description de cette nouvelle version adaptée à une application différente de celle décrite ici.
Montage et installation
Pour le montage de notre contrôleur à distance, nous avons prévu un circuit imprimé sur lequel tous les composants trouvent place, y compris le module GSM.
Le circuit a été inséré ensuite à l’intérieur d’un boîtier plastique étanche, comme ceux utilisés dans les installations électriques traditionnelles, duquel sortent le câble d’alimentation, le câble relié à l’étage d’allumage et le coaxial de l’antenne GSM.
Le dispositif, antenne comprise, est placé à l’intérieur de la carrosserie du jet ski, car la fibre de verre qui la compose n’empêche absolument pas le rayonnement des ondes radio. Mais, procédons par ordre.
Le module GSM occupe la majeure partie de la surface du circuit imprimé sur lequel il est fixé à l’aide de trois vis.
Les connexions aux emplacements présents sur le circuit, numérotés 3, 4, 10, 11, 12, 13, 14 et 15, sont assurées par un connecteur 15 broches, prévu à cet effet. Faites très attention de ne pas inverser les fils et évitez les courts-circuits entre broches voisines.
Le montage des autres composants ne présente aucune difficulté. Soudez tous les composants, y compris le microcontrôleur, afin d’éviter que les nombreuses sollicitations mécaniques, auxquelles le circuit sera constamment soumis, ne puissent entraîner de faux contacts.
Avant d’effectuer les soudures, contrôlez attentivement que les composants polarisés aient bien été insérés dans le bon sens.
En position de repos, le circuit fonctionne avec un peu plus de 35 mA, c’est pourquoi le régulateur, qui dissipe environ 250 mW, ne nécessite pas de radiateur de refroidissement. A la réception d’un appel, le courant absorbé augmente jusqu’à 5 fois pendant quelques secondes seulement. C’est la raison pour laquelle la puissance maximale dissipée par le régulateur reste insignifiante. Pour pouvoir fonctionner correctement et se connecter au réseau, le module GSM doit être équipé d’une carte SIM active. Le type d’abonnement n’a aucune importance car, comme nous l’avons dit précédemment, notre système ne consomme aucune unité, étant donné que personne ne répond aux appels !
Après avoir inséré la carte SIM dans l’emplacement du Falcom A2 prévu à cet effet, fixez le circuit à l’intérieur du boîtier étanche en laissant sortir les câbles par les trous percés au plus juste diamètre pour ne pas compromettre l’étanchéité. Un éventuel ajout de mastic silicone ne sera pas inutile pour parfaire ladite étanchéité.
Collez ensuite l’antenne GSM aux parois internes de la carrosserie du jet-ski et, à l’aide de silicone, recouvrez- la entièrement. Une antenne pour pare-brise est idéale. Ne collez évidemment pas cette antenne sur une partie de la carrosserie devant être fréquemment démontée. Evitez également les endroits trop proches de masses métalliques. Si vous extrapolez pour monter cet appareil sur un véhicule terrestre, choisissez une antenne adaptée et camouflez-la en la plaçant… sur le toit ! En effet, de nos jours, quel voleur s’inquiéterait de trouver une antenne GSM sur le toit du véhicule qu’il convoite ?
Reliez directement le câble d’alimentation aux bornes de la batterie et les bornes du relais à l’étage d’allumage électronique, de façon à en bloquer le fonctionnement en cas de commutation.
Pour activer ou désactiver le système, il suffit d’utiliser un simple téléphone portable, dans lequel vous aurez mémorisé le ou les numéros des GSM montés sur le ou les différents véhicules.
En fait, et en restant dans notre application jet-skis, on rentrera en mémoire les noms "MOTO 1", "MOTO 2", etc.
auxquels on associera les numéros de téléphone respectifs.
Concrètement, pour bloquer la première moto, il faudra rechercher dans la mémoire "MOTO 1" et effectuer l’appel.
Après quelques instants, la moto se bloquera. Pour permettre au conducteur de redémarrer son engin, il faudra attendre une vingtaine de secondes et ensuite, effectuer un nouvel appel.
Ce système, extrapolé à une voiture, par exemple, laissera croire à notre indélicat que le véhicule qu’il a "emprunté" a une panne. Ne pouvant plus compter sur lui, il l’abandonnera.
Figure 2 : Schéma d’implantation des composants.
Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.
Liste des composants
R1 : 4,7 kΩ
R2 : 4,7 kΩ
R3 : 4,7 kΩ
C1 : 470 μF 25 V électrolytique
C2 : 100 nF multicouche
C3 : 470 μF 16 V électrolytique
D1 : Diode 1N4007
D2 : Diode 1N4007
U1 : Régulateur 7805
U2 : Module GSM Falcom A2
U3 : Microcontrôleur programmé (MF279) PIC12C672
T1 : transistor NPN BC547B
RL1 : Relais 12 V 1 RT
Divers
1 support 4 + 4 broches
1 bornier 2 plots
1 bornier 3 plots
1 connecteur 15 broches pour A2
1 circuit imprimé réf. S279
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