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Récepteur ir/pc 16 canaux

( Télécharger le fichier original )
par Hervé Walter FOPA TEDONGMO
Ecole normale supérieure d'enseignement technique de Douala ( ENSET) - DIPET 2 2009
  

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A ma famille.

FOPA TEDONGMO Hervé Walter.

A la famille NGANDJO.

NGAMBA NGANDJO Didier.

Ce travail n'est pas le fruit de notre seul effort. Il n'aurait pu paraître sous cette forme n'eut été la contribution de certaines personnes. Aussi, nous voulons manifester notre gratitude à leurs égards :

~ Au président de jury, qui malgré ses multiples occupations a bien voulu accepter de présider ce jury ;

~ Aux membres de jury, qui ont eu l'amabilité d'assister à ce jury et ce au dépend de leurs nombreuses tâches ;

~ Au Dr MBOUENDA qui a dirigé ce travail et aussi pour ses précieuses recommandations ;

~ A Tous les enseignants de l'ENSET pour la formation reçue qui nous a été très bénéfique pour la réalisation de ce projet ;

~ A Nos camarades et amis dont la grande disponibilité a été un facteur important dans la réalisation de ce travail ;

~ A nos famillespour leur soutien.

Notre travail a porté sur l'étude et la réalisation d'un récepteur IR/PC 16 canaux. La question soumise à notre étude était celle de savoir : Comment trouver une solution alternative et peu onéreuse permettant de concurrencer les récepteurs disponibles sur le marché, sous forme de Kits et prêt à l'emploi et par la même occasion palier à leur multiple limites ?

Pour trouver une réponse à cette question, nous avons premièrement présenté un certain nombre d'informations relatives à la commande par infrarouge et par ordinateur. Concrètement nous avons vu qu'un système à infrarouge puisse commander un processus, il a besoin d'un émetteur IR (télécommande), d'un récepteur infrarouge et d'une interface électronique programmée qui jouera le rôle d'intermédiaire, d'interprète de commandes et d'adaptateur de signaux avec le processus en question. Suivant la même logique, nous avons vu que commander un processus par ordinateur nécessiter en plus de l'interface électronique, un logiciel de commande permettant de piloter notre processus. Nous avons ensuite présenté quelques montages de récepteur déjà réalisés et nous avons ainsi soulevés leurs limites.

Nous avons proposé une solution aux limites soulignées plus haut sous forme de cahier des charges. Nous avons ensuite procédés à l'étude détaillée de notre récepteur et au dimensionnement des différents blocs, nous avons terminé cette partie par l'implémentation du logiciel.

La suite de notre travail, a été axée sur la réalisation de notre récepteur, la présentation des résultats, les tests et le guide d'utilisation.

En définitive nous avons bel et bien mis sur pied un récepteur infrarouge capable de piloter jusqu'à 16 sorties et contrôler 8 entrées indépendantes via un ordinateur ou une télécommande infrarouge. Notre objectif a été atteint et nous avons ainsi par notre travail contribué à rehausser sur ce plan, l'image de notre pays dans le monde.

Our work concerned the study and the realization of receiver IR/PC 16 channels. The question subjected to our study was that of knowing: How to find an alternative solution and not very expensive allowing competing with the receivers available on the market, in the form of Kits and ready with employment and consequently occasion stage with their multiple limits?

To find an answer to this question, we firstly presented a certain number of relative information's to the order by infra-red and computer. Concretely we saw that a system with infra-red can order a process, it needs a transmitter IR (remote control), an infra-red receiver and a programmed electronic interface which will play the part of intermediary, of interpreter of orders and adapter of signals with the process in question. According to same logic, we saw that to order a process by computer to require in addition to the electronic interface, a driving software allowing to control our process. We then presented some assemblies of receiver already carried out and we thus raised their limits.

We proposed a solution in extreme cases underlined higher in the form of schedule of conditions. We then proceeded to the detailed study of our receiver and with the dimensioning of the various blocks; we finished this part by the implementation of the software.

The continuation of our work was centered on the realization of our receiver, the presentation of the results, the tests and the user guide.

Ultimately we indeed set up an infra-red receiver able to control to 16 exits and to control 8 independent entries via a computer or an infra-red remote control. Our objective with summer reached and we have thus by our work contributed to raise from this point of view, the image of our country in the world.

.

DEDICACES ..........................................................................................................II

REMERCIEMENTS.................................................................................................III

RESUME...............................................................................................................IV

ABSTRACT.............................................................................................................V

TABLE DES MATIERES..........................................................................................VI

LISTE DES FIGURES.............................................................................................X

LISTE DES TABLEAUX..........................................................................................XII

INTRODUCTION GENERALE.......................................................................01

PARTIE I : REVUE DE LA LITTERATURE.......................................................03

CHAPITRE I : GENERALITES COMMANDE SUR LA COMMANDE PAR

INFRAROUGE................................................05

Introduction.........................................................................................05

I.1 L'infrarouge........................................................................................05

I.1.1 Principe................................................................................05

I.1.2 Conditions d'installation............................................................05

I.1.3 Applications...........................................................................06

I.2 L'émetteur(la télécommande infrarouge).................................................07

I.2.1 Présentation.............................................................................07

I.2.2 Fonctionnement........................................................................07

I.3 Le récepteur infrarouge.....................................................................08

I.4 Le code RC5..................................................................................09

I.4.1 Contraintes de l'émission infrarouge................................................09

I.4.2 Organisation du code RC5...........................................................09

I.4.3 Liste des adresses et des instructions du code RC5...........................12

I.4.3.1 Code RC5 des adresses des appareils..................................12

I.4.3.2 Code RC5 des instructions communes à toutes les adresse..........13

I.5 Quelques exemples des montages émetteur/récepteurs infrarouge................14

I.5.1 Récepteur IR à deux canaux MK161............................................14

I.5.2 Récepteur IR 15 canaux. VM 122................................................15

I.5.3 Carte relais 8 canaux commandée à distance K8056..........................16

I.5.4 Emetteur IR à 15 canaux. VM 121...............................................16

I.5.5 Carte relais universelle K674.....................................................17

I.5.6 Carte relais universelle avec 16 relais. K6714-16.............................17

Conclusion.....................................................................................18

CHAPITRE II : GENERALITES SUR LA COMMANDE PAR ORDINATEUR.........19

Introduction...................................................................................19

II.1 Synoptique d'un système piloté par ordinateur.....................................20

II.2 Architecture de l'ordinateur...........................................................20

II.2.1 Processeur.........................................................................21

II.2.2 Mémoire principale ou centrale.................................................22

II.2.3 Unité de stockage (mémoire de masse)........................................22

II.2.3.1 Le disque dur............................................................22

II.2.3.2 Les lecteurs de mémoire de masse...................................22

II.2.4 Les dispositifs d'entrées/ sorties................................................22

II.3 Le port série RS232.....................................................................23

II.3.1 Géométrie du port série..........................................................23

II.3.2 Description et attribution des signaux.........................................24

II.3.3 Le fonctionnement d'une liaison série........................................24

II.4 Exemple d'un montage ................................................................26

Conclusion.....................................................................................26

PARTIE II : SOLUTIONS PROPOSEES ET ETUDE THEORIQUE............................28

CAHIER DES CHARGES.........................................................................30

CHAPITRE II : CONCEPTION DE L'INTERFACE MATERIELLE.....................31

Introduction...................................................................................31

III.1 Etude du récepteur IR /PC............................................................31

III.1.1 Schéma synoptique de l'interface............................................31

III.1.2 Recherche des structures et dimensionnement............................32

III.1.2.1 Unité de traitement des informations..............................32

III.1.2.2 Circuit récepteur infrarouge........................................34

III.1.2.3 Connecteur port série et circuit de mise en forme...............34

III.1.2.4 Circuit des interrupteurs de sélection..............................35

III.1.2.5 Circuit de signalisation..............................................36

III.1.2.6 Circuits des buffers..................................................37

III.1.2.7 Alimentation..........................................................38

III.2 Schéma général de L'interface....................................................40

III.3 Liste de matériel de l'interface....................................................41

Conclusion..................................................................................41

CHAPITRE IV : IMPLEMENTATION LOGICIELLE......................................42

Introduction..................................................................................42

IV.1 Programmation du microcontrôleur................................................42

IV.1.1 Organigramme de fonctionnement du microcontrôleur.................42

IV.1.2 Codages des informations émises et reçues par le microcontrôleur...42

IV.1.2.1 Codage des informations reçues par le microcontrôleur.....47

IV.1.2.2 Codage des informations émises par le microcontrôleur.....48

IV.1.3 Code Source..................................................................49

IV.2 Programmation du logiciel PC.....................................................51

IV.2.1 Organigramme de fonctionnement mode PC............................52

IV.2.2 Code source..................................................................53

Conclusion.................................................................................56

PARTIE III : REALISATION ET PRESENTATION DES RESULTATS.....................58

CHAPITRE V : REALISATION DE L'INTERFACE MATERIELLE...................60

Introduction..................................................................................60

V.1 Typons des différents circuits.........................................................60

V.1.1 Typon de l'interface............................................................60

V.1.2 Typon de l'alimentation.......................................................61

V.2 Circuits imprimés........................................................................62

V.3 Implantation des composants.........................................................63

V.4 Le boitier................................................................................64

V.5 Devis estimatif..........................................................................65

Conclusion...................................................................................66

CHAPITRE VI : PRESENTATION DES RESULTATS, TESTS ET GUIDE

D'UTILISATION......................................................67

Introduction...................................................................................67

VI.1 Présentation des résultats...............................................................67

VI.1.1 Mode de fonctionnement.......................................................67 

VI.1.2 Fonctionnement en mode récepteur IR......................................67

VI.1.3 Fonctionnement en mode PC................................................68

VI.2 Guide d'utilisation du logiciel PLATE FORME FN.............................69

Conclusion.......................................................................................72

CONCLUSION GENERALE.........................................................................74

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.....................................................................75

ANNEXES............................................................................................................76

Figure

Titre

Page

Figure 1.1

Présentation d'une télécommande Philips

7

Figure 1.2

Récepteur infrarouge de type TSOP17XX

8

Figure 1.3

Schéma bloc d'un récepteur infrarouge TSOP17XX

9

Figure 1.4

Trame au format RC5

10

Figure 1.5

Les bits du code RC5

10

Figure 1.6

Exemple de trame

11

Figure 1.7

Enchainement des trames

11

Figure 1.8

Modulation infrarouge

11

Figure 1.9

Récepteur IR à deux canaux

14

Figure 1.10

Récepteur IR à 15 canaux

15

Figure 1.11

Carte relais 8 canaux commandés à distance

16

Figure 1.12

Emetteur IR 15 canaux

16

Figure 1.13

Carte relais universelle

17

Figure 1.14

Carte relais universelle avec 16 relais

17

Figure 2.1

Architecture d'un système de commande par ordinateur

20

Figure 2.2

Synoptique d'un ordinateur

21

Figure 2.3

Dispositifs d'entrées/Sorties

22

Figure 2.4

Liaison série

23

Figure 2.5

Prise DB9 et DB25 mâles

23

Figure 2.6

Exemple pour l'envoi de C5H= 11000101

25

Figure 2.7

Interface universelle série

26

Figure 3.1

Synoptique du récepteur IR/PC

31

Figure 3.2

Schéma de l'unité de traitement des informations

33

Figure 3.3

Schéma circuit récepteur IR

34

Figure 3.4

Schéma connecteur port série et circuit de mise en forme

35

Figure 3.5

Schéma circuit des interrupteurs de sélection

36

Figure 3.6

Schéma circuit de signalisation

36

Figure 3.7

Schéma circuit des Buffers

37

Figure 3.8

Schéma de l'alimentation

38

Figure 3.9

Schéma général de l'interface

40

Figure 4.1

Organigramme du programme principal

43

Figure 4.2

Organigramme du sous-programme enregistrement de l'adresse de la télécommande

44

Figure 4.3

Organigramme du fonctionnement mode normal IR

45

Figure 4.4

Organigramme du fonctionnement mode PC

46

Figure 4.5

Organigramme enregistrement de la vitesse de communication

47

Figure 4.6

Organigramme de fonctionnement du logiciel

52

Figure 5.1

Typon coté piste de l'interface

60

Figure 5.2

Typon coté composant de l'interface

61

Figure 5.3

Typon coté piste de l'alimentation

61

Figure 5.4

Typon coté composant de l'alimentation

61

Figure 5.5

Circuit imprimé de l'interface

62

Figure 5.6

Circuit imprimé de l'alimentation

62

Figure 5.7

Photographie de la maquette

63

Figure 5.8

Vue de face du boitier

64

Figure 5.9

Vue de dessus du boitier

64

Figure 6.1

Choix du mode de fonctionnement

67

Figure 6.2

Confirmation de l'enregistrement

68

Figure 6.3

Fonctionnement en mode infrarouge S1, S2, S3, S4, S6, S9, et S10 ON

68

Figure 6.4

Fonctionnement en mode PC S1, S2, S3, S4, S6, S9, et S10 ON

69

Figure 6.5

Vue de dessus du boitier

69

Figure 6.6

Fenêtre d'installation de PLATE FORME FN

70

Figure 6.7

Page d'accueil de PLATE FORME FN

70

Figure 6.8

Panneaux de commande 16 canaux

70

Figure 6.9

configuration de la communication série

71

Figure 6.10

Feuille de modification du nom d'une sortie

71

Figure 6.11

Feuille de modification du nom d'une entrée

71

Figure 6.12

Page de fermeture de PLATE FORME FN

72

Tableau

Titre

Page

Tableau 1.1

Code RC5 des adresses des appareils

12

Tableau 1.2

Code RC5 des instructions communes à toutes les adresses

13

Tableau 2.1

Broches du connecteur série

24

Tableau 3.1

Liste de matériel de l'interface

41

Tableau 4.1

Codage des informations reçus par le microcontrôleur

48

Tableau 4.2

Codage des informations émises par le microcontrôleur

48

Tableau 5.1

Devis estimatif de la maquette

65


Le début du 20ième siècle est marqué par un boom technologique impressionnant notamment dans le domaine de l'électronique et de l'informatique ; l'homme commence peu à peu à voir l'intérêt de l'automatisation comme un outil très pratique de manipulation pouvant remplacer certaines tâches manuelles lorsqu'une rapidité et une fiabilité extrêmes sont recherchées. C'est ainsi qu'est né dans cette ordre d'évolutionla commande à distance des processus.

La commande à distance est utilisée chaque fois que l'on ne veut pas ou que l'on ne peut pas manoeuvrer directement un appareil. On y fait appel principalement si celui-ci (appareil) est loin, inaccessible ou mobile, ou encore si la manoeuvre de commande ou les différentes actions appliquées en des points dispersés doivent être coordonnées. La commande à distance offre de plus la possibilité d'une transmission pour agir à distance et pour, simultanément, être toujours informé de la situation afin de prendre les décisions convenables.

La commande par infrarouge des processus est une technique de commande à distance très répandue dans le domaine de l'électronique. En effet elle est présente dans la grande majorité des appareils électroniques d'une part.

Par ailleurs la croissance exponentielle des nouvelles techniques de l'information et de la communication(NTIC) est venue inspirer une nouvelle forme de commande : la commande par ordinateur des processus. La commande par ordinateur occupe un champ assez vaste dans la commande à distance des processus que ce soit dans l'industrie ou dans la domotique. En domotique elle intervient principalement dans l'automatisation des résidences (chauffage, climatisation, alarmes, éclairage, etc....)

Le développement à grande échelle des systèmes d'automatisation de toutes sortes à fait apparaître dans les foyers, au bureau et dans les lieux publics des petites centrales destinées à la commande de toutes sortes d'appareils électriques.Qu'elles soient pilotées par liaison filaire ou à distance, l'attrait de ces dispositifs est en constante augmentation chez le particulier.

Cependant bien que très répandue dans le monde, la commande à distance des processus est encore mal connue dans notre pays. Très peu d'organisme la mettent en oeuvre. Dans le domaine de la domotique qui par ailleurs fait l'objet de notre attention, les applications sont très peu nombreuse, voir quasiment inexistantes dans les ménages, les rares applications qui sont mis sur le marché coûtent très cher, ne proposent pas un grand nombre de fonctionnalités et sont très souvent inaccessibles. C'est pourquoi, nous voulons à travers ce mémoire de fin d'études, mettre en oeuvre un récepteur IR/PC stand-alone 16 canaux. Composée de 16 sorties indépendantes à collecteur ouvert, cette carte autorise le contrôle de relais, de LEDs, de triacs, de moteurs et de tout autres dispositifs électriques commandés à distance par l'intermédiaire de n'importe quelle télécommande à infrarouge ou bien encore à partir de son ordinateur

Notre travail est destiné dans un premier temps aux entreprises camerounaises et à tous les établissements à caractères industriel souhaitant implémenter cette nouvelle technologie pour une gestion efficace des ressources énergétiques,et dans un second temps, à tout individu ou tout particulier opérant dans le domaine de la domotique, c'est-à-dire la commande par ordinateur et par infrarouge des applications domestiques telles que les alarmes anti-incendie, la télésurveillance, la régulation de température, les systèmes de sécurité antivols, etc.

Pour atteindre nos objectifs, nous diviserons notre travail en trois grandes parties :

~ La première partie intitulée « Revue de la littérature » est une synthèse des moyens et techniques mis en oeuvre pour la commande par infrarouge et par ordinateur des processus ;

~ La deuxième partie intitulée «  Solutions proposées et étude théorique » présente le cahier des charges, la conception de l'interface matérielle et l'implémentation logicielle ;

~ La troisième partie intitulée « Expérimentation et comparaison des résultats » présente la réalisation du récepteur, les tests et le guide d'utilisation.

.

Cette partie est une synthèse des moyens et techniques mis en oeuvre lors de la commande par infrarouge et par ordinateur. Nous y verrons successivement, la commande par infrarouge et ses principes, les notions de base à savoir pour réaliser une commande par infrarouge ; les domaines d'utilisations et quelques travaux déjà réalisés dans le domaine. Nous parlerons ensuite de la commande par ordinateur, son principe, les notions importantes à savoir pour une commande via le port série et pour terminer nous présenterons quelques exemples de montages réalisés dans le domaine de la commande par ordinateur via le port série.

INTRODUCTION 

         Très tôt, dès le début du 20ème siècle, les scientifiques se sont intéressés à la commande à distance. Tout d'abord, c'est dans la marine française que l'on a utilisé cette technologie pour un navire-cible télécommandé par radio.

En effet, la commande à distance évolue tous les jours avec les techniques. Elle peut être mise en oeuvre par un signal lumineux, un courant électrique ou par une onde. Ce sont ses trois principales techniques qui sont les plus utilisées dans la commande à distance des processus. Toutefois, nous ne nous attarderons que sur la commande par infrarouge qui fait l'objet de notre étude.

I.1 L'INFRAROUGE

I.1.1Principe

Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible. L'émission d'un signal est réalisée à l'aide d'une diode infrarouge, petit composant électronique qui transforme un signal électrique en un signal lumineux. La réception est assurée par une cellule infrarouge. Les télécommandes des téléviseurs et autres équipements audiovisuels utilisent cette technique depuis des décennies. Elle est très bien adaptée à cet usage, car les vitesses nécessaires sont réduites et le volume d'informations à transmettre est limité à quelques caractères pour chaque commande. De plus, cette communication est unidirectionnelle (de la télécommande vers le récepteur). Enfin, l'infrarouge présente l'avantage par rapport aux radiofréquences de ne pas interférer avec les autres signaux électromagnétiques comme les signaux de télévision.

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9Impact, le film from Onalukusu Luambo on Vimeo.