projet : boîte aux lettres informative

PROJET :

Boîte aux lettres informative

Beccart GrégorySteimetz Jonathan Année 2004/2005

PLAN

1. Présentation du projet « boîte aux lettres informatives » p.3 2. Problématique p.4

3. Résumé du travail effectué l’année dernière p.5- Explications p.5- Anciens schémas p.6

4. Entretien avec M. T-Kint p.7 Président adjoint de l’association « Bretagne Mieux Vivre »

- Compte rendu p.7- Objectifs à atteindre p.7

5. Recensement des problèmes sur les travaux de l’année p.8dernière

6. Résumé du travail effectué cette année p.9

7. Chronologie des étapes d’avancement du projet p.10- Modifications et schémas p.10

8. Programmes et schémas p.31- Programme du PIC situé dans le boîtier de la boîte aux lettres p.31- Programme du PIC situé dans le boîtier situé dans le logement p.35- Schémas du boîtier à l’intérieur de la boîte aux lettres p.37- Schémas du boîtier situé dans le logement p.38

9. Futures réalisations p.39- Application CPL p.39- Objets communicants p.40

10. Bilan p.41

11. Annexes p.42

2

1. Présentation du projet

Ce projet a été proposé par l’association Bretagne Mieux Vivre. Son action principale estla gestion d’un centre d’information et de conseil sur les aides techniques destinées aux personnesà mobilité réduite. Ce sujet est la continuité d’un projet donné l’année dernière.

Son but est de réaliser un système qui détecte la présence d’un courrier dans la boîte auxlettres.

Techniquement, cette solution repose sur une détection IR (InfraRouge) placée dans laboîte, puis via une communication par liaison radio, la personne située dans son habitat peutvisualiser la présence de son courrier à l’aide d’un voyant lumineux ou d’un signal sonore.

3

2. Problématique

L’idée de ce projet est issue de l’association Bretagne Mieux Vivre, qui, après avoir constaté lesdifficultés de mobilités auxquelles peuvent être confrontées les personnes handicapés et âgées,l’association eue l’idée de créer une boîte aux lettres informative pour ainsi réduire leursdéplacements et donc améliorer leur quotidien.

Elle proposa donc aux étudiants en Master DRI (Domotique et Réseaux Intérieurs) deRennes d’étudier ce sujet. Pour cela elle leur a imposé d’utiliser la propriété industrielle pour fairevaloir ses droits d’auteur sur notre création.

Ce projet a donc pour objectif d’améliorer le quotidien des personnes handicapées ou âgées enleur évitant tout déplacement inutiles vers leur boite aux lettres.

Suite à l’étude faite par les étudiants de l’année passée, nous avons remarqué que ce projet peuts’appliquer à tout type de personnes.

Une brève étude a recensé 3 situations possibles :

1- Le cas des maisons où la boîte aux lettres se situe à un maximum de 100 mètres del’entrée.

2- Le cas des maisons en campagne où les boîtes aux lettres sont rassemblées à plus 500mètres de l’entrée.

3- Le cas des appartements où les boîtes aux lettres sont rassemblées à l’entrée del’immeuble.

Nous avons donc cherché dans un premier temps une solution unique, mais pour des raisonstechniques et financière celle-ci ne pouvait pas aboutir. Nous avons donc choisi de développer unde ces trois cas : le cas des maisons où la boîte aux lettres se situe à un maximum de 100 mètresde l’entrée.

Ce produit étant destiné à être commercialisé, il ne doit donc présenter aucune défaillance. Il sepose donc le problème suivant : comment rendre la transmission entre l’utilisateur, sa boîteaux lettres et le courrier de manière infaillible ?

4

3. Résumé du travail effectué l’année dernière

Commençons par résumer le travail effectué par les étudiants de l’année passé. Aurélie Le Quiniou

Morgan Beaubras

- Explications

Rappelons que la boîte aux lettres informative peut être séparée en 3 grandes parties :- la détection du courrier- la transmission de l’information- la visualisation

Ces 3 parties sont gérées par deux PIC 16F84 de Microship. Le premier commandait le boîtierplacé dans la boîte aux lettres, et le deuxième commandait celui placé dans l’habitat duparticulier.Par simplicité de programmation, le langage utilisé pour programmer les PICS 16F84 fut lelangage Assembleur.

Détection du courrier

Parmi les différentes possibilités existantes (détecteur de poids, capteur volumétrique, radar…),la détection infra rouge fût choisie. Elle semblait la meilleure solution pour sa simplicité de miseen œuvre et son faible coût.

Ainsi, un émetteur et un récepteur infra rouge étaient placés face à face à l’intérieur de la boîteaux lettres juste devant le clapet. Lors de l’introduction d’un courrier, la lettre coupe le faisceau infra rouge et le PIC 16F84 reçoitl’information de présence de courrier.Le PIC active donc la transmission de l’information.

5

Détection du courrier

Transmission de

l’informationVisualisation

Transmission de l’information

Pour faire simple, les étudiants ont opté pour une transmission radio.En choisissant le cas des maisons où la boîte aux lettres se situe à un maximum de 100 mètres del’entrée, le problème de la distance ne se posa pas et le coût resta raisonnable.

Suite à une étude sur des solutions différentes (courants porteurs, module GSM, bluetooth, wi-fi,etc…), la transmission radio fut la solution la plus adéquate.

Ainsi lors de la présence de courrier, l’émetteur radio envoie une trame d’information aurécepteur radio pour une distance maximale de 100 mètres.Le PIC 16F84 du second boîtier placé à l’intérieur de l’habitat, reçoit donc la trame du récepteurradio et active donc la signalisation pour informer le particulier.

Visualisation

Pour informer la personne chez soi, le boîtier peut soit s’allumer avec une petite diodeélectroluminescente ou soit activer un signal sonore.Le signal visuel fut choisit par défaut.

- Anciens schémas

6

Schéma interne du boîtier de la boîte aux lettres

Schéma interne du boîtier chez l’habitant

4. Entretien avec M. T-KintPrésident adjoint de l’association « Bretagne Mieux Vivre »

- Compte rendu

1, square du chêne Germain - 35510 Cesson-SévignéTél : 02 99 63 60 61 - Fax : 02 99 87 52 26 –

Présents : Aurélie LequiniouJonathan SteimetzAmaury t'KintGrégory Beccart

Aurélie a rencontré Jonathan et Grégory le 8 novembre 2004. Elle leur a présenté le sujetet le travail fait l'année passée durant le projet et son stage.

On cherche à finir ce travail durant l'année scolaire 2004-2005 afin de pouvoir présenterun prototype au salon en septembre 2005. A. t'Kint rappelle l'objectif : Pouvoir consulter àdistance le contenu d'une boîte fermée.

A distance : la transmission du message doit pouvoir se faire soit à l'intérieur d'unimmeuble, soit de l'entrée d'un pavillon à l'intérieur de celui-ci, soit à une distancebeaucoup plus grande au moyen d'un téléphone portable.

Contenu : présence d'un objet dans la boîte Réponse par Oui ou Non. La boîte : en effet pour l'instant on pense à une boîte aux lettres ou à paquets mais,

à la demande d'autres utilisateurs, la boîte pourrait être tout autre. A la fin de l'année scolaire, même peut-être avant, une enveloppe Soleau (voir INPI) doit

pouvoir être déposée

Le système électronique qui va à l'intérieur de la boîte doit pouvoir être vendu au grand publicentre 50 et 100 ∈ (voir avec M. Le Guern « Entreprise Estar System » le coût de fabricationpour arriver à ce prix de vente).

- Objectifs à atteindre

Prochaine réunion en janvier dans les locaux de BMVAvec l'ordre du jour suivant :

• Résultat des prises de contact en vue de déposer une enveloppe Soleau (contenu, prix,protection apportée etc)

• Présentation du prototype et action à prévoir pour le mois suivant.

C.R. rédigé par A t'Kint

7

Master Pro "domotique et réseaux intérieurs"

2004-2005 Compte rendu de la réunion du 9/11/2004

5. Recensement des problèmes sur les travaux del’année dernière

Après avoir étudié le travail et la maquette des étudiants de l’année passée, et après nous êtreentretenu avec M. T-Kint (président adjoint de l’association Bretagne Mieux Vivre ), nous avonsrecensé plusieurs défauts à la maquette réalisée.

Tout d’abord, en ouvrant la boîte aux lettres, nous avons constaté un grand nombre defils à l’intérieur de la boîte. Comme l’émetteur et le récepteur infrarouge étaient placésface à face à l’intérieur de la boîte, des fils les relier et donc rendaient le systèmeinstable. Une personne ou tout simplement un courrier pourrait les arracher facilement.Il était nécessaire d’enlever ces fils pour avoir une solution plus pratique.

Ensuite, nous remarquions que la maquette n’avait pas d’alimentation propre. Lesystème fonctionnant avec une tension continue de 5V, leur maquette était branchéeconstamment sur une alimentation stabilisée.Sachant qu’un boîtier sera placé dans la boîte aux lettres, une alimentation sur pile seraévidente.

Puis une fois la mise en marche des deux boîtiers (le premier à l’intérieur de la boîteaux lettres et le deuxième à l’intérieur du domicile), nous voulions tester la boîte auxlettres informative.Nous avons testé leur système et avons constaté que celui-ci fonctionné parintermittence. Il nous faudra donc réaliser un système plus fiable.

Finalement en regardant les composants utilisés sur leur maquette, nous avonsremarqué des composants obsolètes comme le PIC 16F84. Aujourd’hui il existe desPICS plus performants comme le 16F628.

Pour terminer, il nous a fallu revoir leurs montages dans le but de modifier leurstructure

Vu le travail qu’ils nous étaient demandés, nous nous organisions très rapidement pour travaillerde façon méthodique. Ainsi, nous vous présentons la chronologie de nos travaux pour aboutir aurésultat final qui sera la réalisation d’un prototype.

8

6. Résumé du travail effectué cette année

Après analyse de ce qu'avait fait les étudiants l’année dernière, nous avons donc proposéplusieurs solutions afin d’améliorer le projet.

Emetteur Infrarouge : Modification Technique Utilisation d’un transistor PNP

Ancien programme : Modification de celui-ci pour l’adapter au transistor PNP

Détection Infrarouge : Test sur longue distance Choix d’un dispositif provisoire

Transmission de l’information : Choix d’une transmission filaire pour les tests

(provisoire)

Ancien programme : Test non concluant Changement de PIC (remplacement par 16F628) Changement de langage (remplacement par le C)

Nouveau programme : Caractéristique du PIC 16F628 Configurations Vitesse de transmission

Transmission de l’information : Remise d’une transmission radio (module Aurel) Tests Changement d’émetteur et de récepteur radio (module Radiométrix) Programme Codage de l’information

Résolution des derniers problèmes : Solution pour détecter le courrier Programme de détection infrarouge Montage Alimentation

Visualisation

Prototype : Réalisation d’une maquette Liste des composants avec tarifs

Commande des composants

Adaptation au réseau EIB

9

7. Chronologie des étapes d’avancement du projet

- Modifications et schémas

1 ère étape : Emetteur Infrarouge : Modification Technique

Utilisation d’un transistor PNP

Le système fonctionnera sur pile donc pour consommer moins de courant (Vce sera plus faible),il est plus judicieux de prendre un transistor PNP. Le schéma est le suivant :

10

Voici le nouveau schéma à utiliser avec un transistor

PNP.

Voici le schéma utilisé à l’origine avec un transistor

NPN.

2e étape : Ancien programme : Modification de celui-ci pour l’adapter au transistor PNP

A l’origine, la diode infrarouge fonctionnait déjà en régime impulsionnel, ce qui permettaitd’augmenter le courant dans la diode et donc la puissance d’émission.

Le régime impulsionnel consiste à appliquer un courant supérieur à la valeur limite supporté parla diode, sous forme d’impulsions à temps très courts pour ne pas l’endommager.

Pour notre cas nous devions augmenter la puissance d’émission de l’émetteur infrarouge pourpouvoir émettre beaucoup plus loin. Pour l’augmenter, nous nous sommes servis de la courbefournie par le constructeur de la diode : SEP87053 d’Honeywell.

Courbe constructeur :

Nous avons choisi donc un rapport cyclique de 5%, c'est-à-dire que la largeur de l’impulsion estde 5 microsecondes et que le courant nominale (50mA) est multiplié par 7.Ces impulsions sont gérées par le microcontrôleur 16F84 en code assembleur. N’oublions pas quele transistor à des temps de montée et de descente de 1 microseconde. Donc notre programme doitcréer des impulsions de 3 microsecondes pour avoir au final une impulsion de 5 microsecondes àla diode infrarouge.

Ici, nous devons avoir des impulsions à l’état bas de 5 microsecondes puis des états hauts de 95microsecondes minimum (dans notre programme final nous avons pris 2,5 secondes) pourrespecter le temps cyclique. La diode conduit à l’état bas car nous avons un transistor PNP reliépar sa base à une sortie du PIC16F84.

Chronogrammes :

11

3e étape : Détection Infrarouge : Test sur longue distance Choix d’un dispositif provisoire

Test sur longue distance

Après avoir modifié le montage appliqué à l’émission infrarouge ainsi que son programme enassembleur, nous voulions tester le système de détection.

Rappelons qu’à l’origine, l’émetteur et le récepteur infrarouge étaient placés face à face àl’intérieur de la boîte aux lettres. Ainsi, nous observions de multiples fils les reliant ensemble. Cesfils rendaient le système fragile et difficile à mettre en place.

C’est pour cela qu’il nous fallait trouver un système avec moins de fils et il fallait donc avoir lesémetteurs et récepteurs infrarouges d’un même côté de la boîte. N’oublions pas que le système àinsérer dans la boîte aux lettres doit être simple à mettre en place pour le particulier.

Résumons :

Les nombreux fils rendent le système fragile Trouver une solution avec moins de fils Rendre le système facile à monter à l’intérieur de la boîte

Grâce au travail de Mlle Aurélie Lequiniou durant son stage à Bretagne Mieux Vivre, nous avonspu imaginer une autre solution. Elle rencontra le Groupe Estar System qui est une entrepriseassurant la conduite de projets électroniques pour des clients professionnels.

La solution proposée par Estar System est la suivante :Pour éviter les nombreux fils, il faut regrouper les composants au fond de la boîte dans un boîtierunique. Il faut utiliser des récepteurs infrarouges, judicieusement positionnés, qui quadrillent lefond de cette boîte afin de détecter le plus petit courrier autorisé par la poste.

Cette solution répondu à autre problème que nous n’imaginions pas, qui consiste à détecter leplus petit courrier : une carte de visite de dimension 12.8 x 8 cm.

Un des récepteurs est remplacé par l’émetteur infrarouge. Tous les composants sont donc dumême côté. La réflexion s’effectuera sur la partie supérieure de la boîte qui sera recouvert d’unesurface réfléchissante. Ainsi les récepteurs qui ne recevront pas de signal infrarouge serontlogiquement recouverts de courrier.(Voir schéma)

12

Schéma :

Pour imaginer cette solution, l’émetteur infrarouge doit émettre deux fois plus loin qu’à l’origine.

Après plusieurs essais, nous avons provisoirement mis de côté cette solution pour installer unsystème provisoire. Les tests effectués étaient non concluants car nous avions du mal à nousmettre totalement dans le noir. Nous avions du mal à cerner si le problème venait des fils, duprogramme ou des composants. Nous avons mis en place un système minimal pour nouspermettre d’avancer dans le projet et de pouvoir nous intéresser aux deux autres modules :transmission radio et visualisation. Nous reviendrons par la suite sur ce problème d’émissioninfrarouge.

13

Système àl’origine Nouvelle

solution

Choix d’un dispositif provisoire

Mise en place d’un système minimal (provisoire).Emetteur et Récepteur Infrarouge placé à 1cm l’un de l’autre.

Effectivement, placé à 1 cm l’un de l’autre, l’émetteur et le récepteur détectait dans tout les cas lecourrier. A l’aide d’un oscilloscope, nous visualisons nos signaux attendus.

4e étape : Transmission de l’information : Choix d’une transmission filaire pour les tests

(provisoire)

Afin de simplifier notre étude, nous avons directement relié les deux PICS par une liaison filaire.

Ainsi, notre système se résuma comme ceci :

- détection de courrier par coupure de faisceau infrarouge entre émetteur et récepteur placé à1 centimètre l’un de l’autre.

- Liaison filaire communicant entre les deux boîtiers (celui placé dans la boîte aux lettres etcelui dans le domicile) de notre projet.

Nous éliminions donc, les problèmes de détection infrarouge et de transmission radio. Et aprèsdes essais, le système ne fonctionnait toujours pas à 100%. Nous décidions donc de nous penchersur le dernier problème possible : le programme en assembleur dans les PICS.

14

1 cm

5e étape : Ancien programme : Test non concluantChangement de PIC (remplacement par 16F628)Changement de langage (remplacement par le C)

Test non concluant

A cette étape de notre avancement, nous étions avec des PICS 16F84.L’un est placé dans la boîte aux lettres commandant la détection du courrier ainsi que l’envoi

d’une trame indiquant la présence de courrier.Le deuxième est placé chez le particulier, il reçoit la trame provenant du PIC précédent et indique

par voyant lumineux que le facteur est passé.

Le problème est qu’avec ce composant, il faut calculer les temps des bits envoyés et reçus de latrame. Sachant qu’une instruction en assembleur dure 1 microseconde, nous devions calculer ladurée de la trame et gérer son envoi. C’est le fait de gérer nous même, l’envoi de la trame quirendait notre système peu fiable.

Changement de PIC (remplacement par 16F628)

Ainsi, nous décidions de changer le PIC 16F84 par un PIC 16F628. Celui-ci a la particularité degérer l’envoi en série des données, ce qui permet d’envoyer les trames sans calcul préalable.

Changement de langage (remplacement par le C)

Sachant que pour une personne qui viendrait opérer à l’avenir sur ce code « assembleur », il luiserait difficile de comprendre rapidement le programme.

Aujourd’hui il existe d’autres langages plus clair rendant ainsi notre code plus structuré etbeaucoup plus lisible. Le langage choisit fût le langage C, langage courant de nos jours, quipermet de structurer notre programme clairement pour une meilleure lecture ce celui-ci.

15

Assembleur C

16F62816F84

6e étape : Nouveaux programmes : Caractéristique du PIC 16F628 Configurations Vitesse de transmission

Caractéristique du PIC 16F628

Le microcontrôleur 16F628 est identique au niveau brochage du PIC 16F84. Il a une capacitémémoire doublée de 2kmots. Il est doté d’une horloge interne qui pourra par la suite nous servirpour le mettre en veille.

Le microcontrôleur PIC 16F628 apporte de nombreuses améliorations présentes dans le tableauci-dessous, où sont comparées les caractéristiques du PIC 16F84 et du PIC 16F628 :

Les améliorations du PIC 16F628 les plus importantes que nous remarquons sont :

Augmentation de la mémoire programme Augmentation du nombre de registre La présence d’une USART intégrée 3 broches d’entrées-sorties supplémentaires Sources d’interruptions supplémentaires

16

Configurations

La principale amélioration qui nous intéresseici est la présence d’une USART intégrée ( Universal Synchronous Asynchronous Receiver): iln’y a plus besoin d’écrire de programme d’émission et de réception de données comme dans leprogramme de l’an dernier.

Le module USART, aussi connu sous le nom de SCI (Serial Communications Interface) permetau PIC d’établir facilement une communication série pour dialoguer avec des périphériques,comme dans notre cas, le boîtier situé dans l’habitat du particulier.

Ce module a besoin d’être configuré. Ainsi pour paramétrer l’USART, il faut régler 2 registres :émission et réception. Ce sont les registres TXSTA et RCSTA. Pour accéder à un registre, il fautpréalablement préciser sa page : ici l’accès aux pages est déterminé par les 2 bits RP0 et RP1.

Revenons à nos 2 registres de transmission série : USART.

Pour utiliser ce module :

le bit SPEN du registre RCSTA doit être à 1 le bit du port B1 doit être à 1 (réception de données) le bit du port B2 doit être à 0 (émission de données)

Les configurations suivantes sont programmées dans le PIC situé dans la boîte aux lettres :

Registre de contrôle et d’émission (TXSTA) en page 1 :

TX9 = 0 : émission de données de 8 bits.TXEN = 1 : transmission activéeSYNC = 0 : mode asynchroneBRGH = 0 : basse vitesseTRMT = 1 : TSR plein

17

Partie du programme se trouvant dans le PIC de la boîte aux lettres :

//**************************************************************************

void init(){#asm

clrwdt

clrf _PORTBbsf _STATUS,5

// RP0 sélection page 1bcf _STATUS,6

// RP1 sélection page 1

bsf _TRISB,RX

bcf _TRISB,TX // B2:mode USART:transmission des données

bsf _TRISB,0 // B0:PORTB en sortie bcf _TRISB,5

// B5:PORTB en sortie bcf _TRISB,6 // B6:PORTB en sortie

bcf _TRISB,7 // B7:PORTB en sortie

clrf _PORTA bcf _TRISA,2 bcf _STATUS,5

clrf _PIR1bsf _RCSTA,7 bcf _RCSTA,6bsf _RCSTA,4

bsf _STATUS,5

movlw 0x33movwf _SPBRG

// vitesse de transmission 1200 bauds

bcf _TXSTA,6 // B6:8bit transmis

bcf _TXSTA,4 // B4:mode asynchrone

18

bcf _TXSTA,2 // B2:transmission basse vitesse

bsf _TXSTA,1 // B1:TSR vide

bsf _TXSTA,5 // B5:transmission activée

bcf _STATUS,5 // RP0 sélection page 0

#endasm}//**************************************************************************

19

Les configurations suivantes sont programmées dans le PIC situé dans le domicile :

Registre de contrôle et de réception (RCSTA) en page 0:

SPEN = 1 : validation du port sérieRX9 = 0 : réception des données sur 8 bitsCREN = 1 : réception continue autorisée

Partie du programme se trouvant dans le PIC du boîtier situé dans l’habitat :

//**************************************************************************void init(){#asm

clrwdt

clrf _PORTBbsf _STATUS,5

//RP0 sélection page 1bcf _STATUS,6

//RP1 sélection page 1bsf _TRISB,RX

//B1:mode USART:réception desdonnées

bcf _TRISB,TX

clrf _PORTA bcf _TRISA,2

//A2 en sortie

bcf _STATUS,5

clrf _PIR1bsf _RCSTA,7

//B7:spen: configuration du port sériebcf _RCSTA,6

//B6: 8 bits reçus

20

bsf _RCSTA,4

//B4:cren: réception continue autorisébsf _STATUS,5

//RP0 sélection page 0

movlw 0x33movwf _SPBRG

bcf _TXSTA,6bcf _TXSTA,4

bcf _TXSTA,2

bsf _TXSTA,1bsf _TXSTA,5

bcf _STATUS,5#endasm}//**************************************************************************

Dans chaque PIC, nous avons l’ensemble des initialisations. Dans le premier nous nous servonsque de l’émission de données en série (TXSTA) et dans le deuxième nous nous servons que de laréception en série (RCSTA).

Vitesse de transmission

Parlons maintenant de la vitesse de transmission qui est réglé par le Baud Rate Generator ,àpartir d’un nombre X mémorisé dans le registre SPBRG à la page 1 (adresse 99h).

D’après, le constructeur nous avons formules suivantes :

21

Rappel : Nous sommes en Basse Vitesse (BRGH =0) et en mode Asynchrone (SYNC =0)

F _

F : 4Mhz (fréquence d’oscillation de l’horloge du PIC) 64 * vitesse

vitesse : 1200 bauds

Nous choisissons une vitesse de 1200 bauds car cela correspond à la vitesse maximal detransmission des modules radio que nous avons choisit par la suite.

Le calcul nous donne : X = 51En hexadécimal, X = 33h cela servira au code C.

Donc, SPBRG = 33h = 0x33.

22

1X =

7e étape : Transmission de l’information : Remise d’une transmission radio (module Aurel) Tests

Changement d’émetteur et de récepteur radio (module Radiométrix)

Programmes Codage de l’information

Remise d’une transmission radio (module Aurel)

Après avoir fait un programme clair et fiable, nous avons réintégré des modules radio (AUREL).Ces modules fonctionnent à 868.3Mhz (modulation d’Amplitude). Aux premiers essais, lesystème ne fonctionnait pas.Afin de vérifier si le disfonctionnement ne provenait pas des modules AUREL, nous décidions de

les tester avec un analyseur de spectre.

Tests

Observations : Les tests étaient concluants. L’émetteur fonctionnait bien. Nous avons pu observerune raie à 868.3Mhz.

23

Analyseur de spectre

Antenne réceptrice émettrice

Antenne émettrice

Maquette émettrice

Maquette réceptrice

Antenne émettrice

Générateur de fréquenceRaie à 868.3Mhz

Oscilloscope

Observations : Aucun signal à l’oscilloscope. Après lecture plus approfondie de la documentation, nous avons remarquer qu’il était nécessairede mettre en place une « pull up » sur la sortie DATA et un condensateur de découplage entre lesbornes de l’alimentation.Ceci ne nous a rien donné de plus. Nous en concluons donc que le récepteur était défectueux.

Changement d’émetteur et de récepteur radio(Module Radiométrix : voire annexe p.41 à p.49)

Ayant en réserve un autre module radio (Radiométrix fonctionnant à 433.92Mhz Modulation enfréquence) nous avons décidé de le mettre en place.

Le module à une portée de 200m en ligne direct. Pour pouvoir l’intégrer à notre maquette d’essai,nous avons dû modifier les pistes de notre carte. Mais préalablement, nous avons gardé l’ancienneempreinte du montage radio AUREL pour pouvoir le remplacer sans problèmes par la suite sinous recommandions ce composant. Ainsi, nous pourrons utiliser la modulation d’amplitude ou lamodulation en fréquence.

24

Programmes

Programme d’émission radio :

//**************************************************************************void emission_car(){#asm

clrwdt movf _tx_data,W

movwf _TXREG

//Met le contenu recu par UART dans Wboucle bsf _STATUS,5

//RP0 selection page 1 car on modifie le

registre TXSTA btfss _TXSTA,1

//B1:trmt: test si le registre d'état de

transmission est plein

goto boucle bcf _STATUS,5

bsf DEL_5

#endasm} //**************************************************************************

Programme de réception radio :

//**************************************************************************void reception_car(){#asm

recept btfss _PIR1,5 //la memoire de l'USART est pleine(rcif)

goto recept

25

btfsc _RCSTA,1

bcf_RCSTA,4

movf _RCREG,W //on met dans W ce que l'on a recu par

USARTbcf

_PIR1,5 //on remet rcif a 0: memoireusart vide

movwf _rx_data

#endasm}//**************************************************************************

26

Codage de l’information

Lorsqu’un courrier est détecté, l’information est alors communiquée au PIC qui génère plusieurstrames synonymes de présence de courrier. La structure de cette trame est définie comme ceci :

Envoie des caractères : c:courrier et p:boite pleineIndique la présence de courrier.

Envoie des caractères : c:courrier et v:boite vide Indique que le courrier a été relevé.

Grâce à l’USART du PIC 16F628, quand nous envoyons le caractère souhaité à la sortie série, lecomposant gère seul la transmission série de la donnée.

Pour sécuriser d’avantage la transmission radio de la trame, il faut envoyer plusieurs caractères àla suite pour ne pas que le récepteur radio capte des bruits.

//**************************************************************************do { detection_IR();

if (lettre == 'a')//Envoie des caractères c:courrier et p:boite

pleine

{

RB6=1;

delay();

tx_data='c';

emission_car();

tx_data='p';

emission_car();

};

if (lettre != 'a')//Envoie des caractères c:courrier et v:boite

vide

{

27

tx_data='c';

emission_car();

tx_data='v';

emission_car();

}; delay(); ……….//**************************************************************************

28

8e étape : Résolution des derniers problèmes : Solution pour détecter le courrier Programme de détection infrarouge

Montage Alimentation

Solution pour détecter le courrier

Nous avons testé la solution de Mlle Lequiniou, où la réflexion s’effectuait sur la partiesupérieure de la boîte. Compte tenu des angles faibles d’émission des émetteurs infrarouge, ladétection ne se faisait pas. Cette solution a été abandonnée. Ainsi, le choix d’une solutiond’émetteurs et récepteurs infrarouge placés comme sur le schéma ci-dessous a été retenu.

Programme de détection infrarouge

//**************************************************************************detection_IR(){ #asm

bcf DEL_7 //Visualisation de la détection IR par allumage d'une diode movlw 0x00 movwf _lettre bcf DEL_emet

nop nop btfsc DEL_detect //Si il y a un courrier on passe a l'instruction suivante sinon on //saute l’instruction movlw 0x61 //Si il y a un courrier on metlettre='0x61' bsf DEL_emet //Si il n'y a pas de courrier on laisse lettre='0x00' movwf _lettre #endasm}//**************************************************************************

29

récepteurémetteur

Nous avons utilisé des portes OU à diodes. Lorsqu’un seul récepteur infrarouge ne reçoit pas designal provenant des émetteurs infrarouge, le PIC analyse l’information comme une présence decourrier.

Montage

Alimentation

Il nous restait à alimenter notre système. Nous options rapidement pour le choix de piles LR6sachant que nos composants étaient alimentés en 5V. Il nous fallait donc 4 piles rechargeables de1.2V, ce qui nous fournirait une alimention de 4.8V. Alimentation suffisante au fonctionnementdu système. Les personnes pourront à l’avenir aisément remplacer les piles de leur installation.Ainsi, cela leur évitera de raccorder leur boîte aux lettres au secteur.

30

+ Vcc

R R R R R R R R R

R2

Vers le PIC

Vue de dessus du bornier alimentation

8e étape : Visualisation

Pour que la personne soit avertie de la présence de courrier, nous choisissons de l’avertir par unvoyant lumineux.

Dans le cas d’une transmission radio fréquence utilisant le module Radiométrix c’est une LEDqui s’allume. Dans le cas d’une transmission radio utilisant le système Tébis (expliquéultérieurement), un relais est activé et une ampoule s’allume.

//**************************************************************************void affichage()

{ do{ reception_car();}

while(rx_data =='c');

réception_car(); if (rx_data =='p')

// présence de courrier (p:pleine) { RA2=1;};

// Allume une diode et active un relais pour lesystème

TEBIS (expliqué ultérieurement) if (rx_data =='v')

// absence de courrier (v:vide) { RA2=0;};

// Eteint une diode et désactive un relais pour le système

TEBIS(expliqué ultérieurement)}

//**************************************************************************

31

9e étape : Prototype : Réalisation d’une plaquette fixe

Planche de détection de courrier avec émetteur et récepteur infrarouge

32

Prototype

Boîte aux lettres avec le dispositifdétectant un courrier

Boîtier situé dans l’habitatpour prévenir le particulier de

la présence d’un courrier

Composants constituant lemontage électronique

L’ensemble des éléments constituant notresystème fonctionnent excepté l’émission infrarouge. Nous pouvons conclure cela, car lorsque nousremplaçons ces émetteurs infrarouge par une source de lumière plus puissante (une ampoule) lesystème fonctionne correctement.

10e étape : Commande composants pour la boîte aux lettres

Le tableau ci-dessous représente un ordre deprix de revient des composants constituant la boîte aux lettres informative (sans la boîte auxlettres) :

Produits Prix unitaire

(Euro)Quantité Total

(Euro)Emetteur Radiométrix 21,9 1 21,90Récepteur Radiométrix 45,5 1 45,50Emetteur IR 1,75 3 5,25Récepteur IR 1,49 12 17,88Transistor 2N2905A 0,75 3 2,25Diodes 0,65 12 7,80D.E.L. 0,20 1 0,20Résistances en réseau de 10k 0,25 2 0,50Résistance de 1k 0,025 7 0,175PIC16F628 8 2 16Relais 5V 6,95 1 6,95Borniers 0,45 2 0,90Bouton-poussoir 0,90 1 0,90Support pour piles 1,75 2 3,25Connecteurs pour piles 1,45 2 3

TOTAL COMMANDE : 132,455 €

Le total s’élève à 132.455 € alors que lors de l’entretien avec M. T-Kint (vice-président del’association Bretagne Mieux Vivre) il avait été convenu que le système complet devait pouvoirêtre vendu au grand public entre 50 et 100 €. Le prix pourrait être revu à la baisse si le produitétait vendu à plus grande échelle.

33

11e étape : Adaptation au réseau EIB

Nous avons adapté notre système au réseau Tébis déjà mis en place par d’autres collègues.Rappelons que le réseau Tébis est un ensemble de « câbles » où circulent des informations dansl'ensemble du système. Le bus EIB (European Installation Bus) développé par l'EIBA (EIBAssociation) est un bus utilisant la norme EIB, celle-ci à l'avantage d'être compatible avec ungrand nombre de marques constructeur (plus de 120).(Ecron, Pronto,Interrupteur Berker,Interrupteur Jurg (détection de passage,...)

Nous utilisons un relais, qui, lorsqu’il s’active permet à l’émetteur radio EIB de signaler laprésence de courrier. L’émetteur EIB envoie cette information au réseau EIB via son récepteurradio EIB. Nous nous sommes adapté à leur configuration et avons donc simuler la présence d’uncourrier par allumage d’une ampoule.

34

Emetteur radio EIB

Relais

Récepteur radio EIB

Réseau EIBInterrupteur de configuration du réseau EIB

Signalisation de présence de courrier par allumage de

lampes électroluminescentes

8. Programmes et schémas

- Programme du PIC situé dans le boîtier de la boîte aux lettres

#include<pic.h>#include<stdio.h>#include<ctype.h>#include<pic16f6x.h>#define bit_k2 500

//Sert au délai#define DEL_emet _PORTA,2 //B2:sert a l'émission IR#define DEL_detect _PORTB,0 //B0:sert a la réception IR#define RX 1#define TX 2#define DEL_5 _PORTB,5 //Sert pour visualiser lesétapes du

programme

#define DEL_6 _PORTB,6 //Sert pour visualiser lesétapes du

programme #define DEL_7 _PORTB,7 //Sert pour visualiser les étapes du

programme unsigned char tx_data;unsigned char delay_cntr,delay_cntr2,lettre;//*************************************************************************void init(){#asm

clrwdtclrf

_PORTB

bsf _STATUS,5

//RP0 selection page 1bcf

_STATUS,6//RP1 selection page 1

bsf_TRISB,RX

bcf_TRISB,TX

//B2:mode USART:transmission des

//données bsf _TRISB,0

//B0:PORTB en sortie35

bcf _TRISB,5//B5:PORTB en sortie

bcf _TRISB,6//B6:PORTB en sortie

bcf _TRISB,7

//B7:PORTB en sortieclrf

_PORTA bcf _TRISA,2

bcf_STATUS,5

clrf _PIR1

bsf _RCSTA,7

bcf _RCSTA,6

bsf _RCSTA,4

bsf _STATUS,5

movlw 0x33movwf

_SPBRG//vitesse de transmission 1200

baudsbcf

_TXSTA,6//B6:8bit transmis

bcf _TXSTA,4

//B4:mode synchronebcf _TXSTA,2

//B2:transmission basse vitessebsf

_TXSTA,1//B1:TSR vide

bsf _TXSTA,5

//B5:transmission activee

bcf _STATUS,5

//RP0 selection page 0#endasm}//*************************************************************************

36

detection_IR(){ #asm bcf DEL_7

//Visualisation de la détection IR

par allumage d'une diode movlw 0x00 movwf _lettre bcf DEL_emet nop nop btfsc DEL_detect

//Si il y a un courrier on passe a

l'instruction suivante sinon on

saute l'instruction. movlw 0x61

//Si il y a un courrier on met

lettre='0x61' bsf DEL_emet

//Si il n'y a pas de courrier on

laisse lettre='0x00' movwf _lettre #endasm}//*************************************************************************void emission_car(){#asm

clrwdtmovf _tx_data,W

movwf _TXREG//Met le contenu reçu par

UART dans Wboucle bsf _STATUS,5

//RP0 sélection page 1 car on

modifie le registre TXSTAbtfss _TXSTA,1

//B1:trmt:test si le registre

37

d'état de transmission est plein goto boucle bcf _STATUS,5

bsf DEL_5#endasm} //*************************************************************************

/*mise en veille()

//*************************************************************************void delay(){ //Nous utilisons un délai de 2,5secondes afin de visualiser

//les différentes étapes: détection,émission#asm

movlw bit_k2 movwf _delay_cntr

loop2 nop movlw bit_k2 movwf _delay_cntr2

decfsz _delay_cntr,f goto loop3 return loop3 nop decfsz _delay_cntr2,f

goto loop3 movlw bit_k2 movwf _delay_cntr2 goto loop4loop4 nop decfsz _delay_cntr2,f



goto loop6 goto loop2#endasm}

38

//*************************************************************************

39

void main(){ init();do { detection_IR();

if (lettre == 'a')//Envoie des caractères c:courrier

et p:boite pleine { RB6=1; delay(); tx_data='c'; emission_car();

tx_data='p'; emission_car(); }; if (lettre != 'a')

//Envoie des caractères c:courrier

et p:boite vide{

tx_data='c'; emission_car();

tx_data='v'; emission_car(); }; delay(); RB5=0;

//Test visuel à l'aide d'une diode RB6=0;

//Test visuel à l'aide d'une diode RB7=1;

//Test visuel à l'aide d'une diode delay(); // mise en veille();

//Servira a endormir le pic pour

éviter d'émettre en continu }

while(1);}

40

- Programme du PIC situé dans le boîtier situé dans le logement

#include<pic.h> #include<ctype.h>#include<pic16f6x.h>#define RX 1#define TX 2unsigned char rx_data;//*************************************************************************void init(){#asm

clrwdt

clrf _PORTB

bsf _STATUS,5

//RP0 selection page 1bcf

_STATUS,6//RP1 selection page 1

bsf_TRISB,RX

//B1:mode USART:réception des

données bcf

_TRISB,TX

clrf _PORTA

bcf _TRISA,2

//A2 en sortie

bcf_STATUS,5

clrf _PIR1

bsf _RCSTA,7

//B7:spen: configuration du port

sériebcf

_RCSTA,6//B6: 8 bits reçus

41

bsf _RCSTA,4

//B4:cren: réception continue

autorisebsf

_STATUS,5//RP0 sélection page 0

movlw 0x33movwf

_SPBRG

bcf_TXSTA,6

bcf _TXSTA,4

bcf _TXSTA,2bsf

_TXSTA,1bsf

_TXSTA,5bcf

_STATUS,5#endasm}//*************************************************************************

42

void reception_car(){#asmrecept btfss _PIR1,5

//la mémoire de l'USART est pleine(rcif)goto recept

btfsc _RCSTA,1bcf

_RCSTA,4movf _RCREG,W

//on met dans W ce que l'on a reçupar USART

bcf_PIR1,5

//on remet rcif a 0: mémoire usart videmovwf _rx_data

#endasm}//*************************************************************************void affichage(){do{ reception_car();}while(rx_data =='c'); reception_car(); if (rx_data =='p') // présence de courrier (p:pleine) {RA2=1;}; // Allume une diode et active unrelais pour le

système TEBIS if (rx_data =='v') // absence de courrier (v:vide) {RA2=0;}; // Eteins une diode et désactiveun relais pour

le système TEBIS}//*************************************************************************void main(){init();do{ affichage(); }while(1);}//*************************************************************************

43

- Schémas du boîtier à l’intérieur de la boîte aux lettres

Nomenclature :

R = 10 KΩR2 = 1 KΩC1 = C2 = 22pfXTAL = Quartz à 4Mhz

44

+ Vcc

A2

Vss+ Vcc

R R R R R R R R R

R2

+ Vcc

B2

B6

A7

A6

C1

C2

XTAL

+Vcc

Emetteur radio Radiométrix

Antenne

Relais Emetteur EIB

B0

MCLR/+ Vcc

1 2 3 4 5

R R R

- Schémas du boîtier situé dans le logement

Nomenclature :

R = 1 KΩC1 = C2 = 22pfXTAL = Quartz à 4Mhz

45

C1

C2

XTAL

+ VccVss

A2

+ VccMCLR/

A7

A6

R

B1Récepteur radio

Radiométrix

Antenne

+Vcc

1 2 3 4 5 6 7

9. Futures réalisations

- Application CPL

A cette étape de notre projet, nous pourrions envisager d’adapter notre système en utilisant lecourant porteur. Ainsi dans les immeubles, les personnes désirant utiliser « la boîte aux lettresinformative », le pourront. Nous rappelons que la transmission radio ne peut pas traverser lesmurs et les différentes dalles constituant le bâtiment. La solution CPL serait à envisager pour lecas des immeubles, il serait donc intéressant d’en faire une étude théorique.

CPL : Courant Porteur Ligne. Les transmissions par courants porteurs sont des communicationsutilisant pour support le réseau électrique, véhiculant la puissance électrique, sous une tension de230 V efficace pour la France. Le nouveau signal émis sera alors superposé au signal 230 Vefficace, 50 Hertz.

L’avantage d’un tel système apparaît avecévidence pour la gratuité du support de communication et les nombreux accès au réseau prévu quipermet une implantation modifiable. Cependant, un grand problème se pose : pouvoir traverser lecompteur électrique

D’après M. Collet, représentant de la société LEA, voici ce que l'on peut dire concernant latraversée de plusieurs compteurs dans un environnement résidentiel :

Les points d'atténuation identifiés sont généralement les différentiels au niveau des tableauxélectrique de l'appartement. De par leur caractère inductif, ils ont tendance à filtrer les signaux HFCPL (BP 4-22MHz). Il y a donc peu de chance de retrouver trace d'un signal CPL d'un appart àl'autre car le signal CPL devra travers une première fois un premier différentiel dans l'appartement1, puis ceux de l'étage puis ceux de l'appartement 2.

Une autre possibilité peut être d'avoir du couplage des fils électriques de deux appartements siceux ci sont dans la même gaine mais cela doit être rares (vieilles installations?).Même au cas ou un signal résiduel existe, il est de toute façon préférable de personnaliser la clé dechiffrement. Au cas ou d'autres produits CPL intéropérables seraient installés dans un appartvoisin, les produits ne se verraient pas entre eux d'un appart à l'autre avec des clés de chiffrementdifférentes.

Le CPL est donc une solution difficile à mettre en place, du fait des remarques précédentes. Celademande une étude beaucoup plus approfondie.

46

- Objets communicants

Nous avons imaginé que notre boîte aux lettrespuisse communiquer avec tout types d’appareils de notre environnement de tous les jours.

Par exemple, lors du passage du facteur, le mobile à message de France Télécom pourraitindiquer l’évènement suivant : Présence de courrier. Ou alors la boîte aux lettres serait reliée à unmodem GSM qui nous enverrait, sur le mobile, un texto pour nous avertir.

47

Mobile àmessage

Téléphoneportable

10. Bilan

Le projet proposé par l’association « Bretagne Mieux Vivre », consistait à concevoir un produitafin d’améliorer le quotidien des personnes handicapées ou âgées en leur évitant tousdéplacements inutiles vers leur boite aux lettres.

Suite aux travaux effectués l’année dernière et aux modifications apportées, nous avons puréaliser un prototype. Grâce à celui-ci nous avons pu valider un grand nombre de points qui sontles suivants :

- gestion des récepteurs infrarouge (porte OU)- réception infrarouge (à l’aide d’une ampoule)- les programmes (en langage C)- transmission radio (Radiométrix et Tébis)- visualisation de la présence de courrier

Cependant il reste deux points importants qui n’ont pas été validés :

- l’émission infrarouge- l’envoi de plusieurs caractères pour sécuriser le système

Il faudra par la suite envisager de mettre le système en veille pour économiser de l’énergieafin que celui-ci fonctionne le plus longtemps possible sans changer les piles.

La boîte aux lettres informative étant un objet communicant, il serait intéressant par lasuite de l’adapter aux autres objets de notre environnement, comme par exemple le téléphoneportable, le mobile à messages, carte java embarquée…

Ce projet fût intéressant, car il nous permis de nous rendre compte de l’importance de lapropriété industriel. En effet, ce projet était à protéger, il nous a donc fallu remplir une enveloppeSoleau. Cette expérience nous sera sûrement bénéfique pendant notre parcours professionnel. Ceprojet fût enrichissant, car il nous a fallu travailler en équipe, mais aussi faire des choixtechniques importants.

48

11. Annexes

49

Note : L’ensemble des documentations techniques étant trop volumineuses, elle est disponible sur un cédérom fourni avec le rapport.

56

projet : boîte aux lettres informative

Documents