Projet Electronique Serrure Codéehushiqi.free.fr/downloads/RapportFinalSerrueCodee.pdfProjet...

Projet Electronique-2008 Fontanet-15

GROUPE PROJET : PUAGNOL Jean Paul AITOUAKLI Yazid HU Shiqi CHANVOEDOU Nathanaël

Projet Electronique Serrure Codée

Projet Electronique-2008 -1/13- Fontanet-15

SOMMAIRE

I. Présentation .................................................................................................................. 3

II. Diagramme sagittal ...................................................................................................... 3

III. Schéma fonctionnel de niveau 1 .................................................................................. 3

IV. Schéma fonctionnel de 1er degré ................................................................................ 4

V. Préparation et organisation du travail ....................................................................... 4 1. Préparation de l’étude..................................................................................................... 4

2. Organisation du groupe de travail .................................................................................. 4

VI. Etude de la solution technique .................................................................................... 5 1. Présentation du circuit intégré........................................................................................ 5

2. Définitions des composants et leurs valeurs .................................................................. 5

a) Le LS 7223 : ............................................................................................................... 5

b) Clavier : ...................................................................................................................... 5

c) Le CD4050 ................................................................................................................. 6

d) Les L.E.D ................................................................................................................... 6

e) Interfaçage de puissance............................................................................................. 7

3. Prototype ........................................................................................................................ 8

a) Principe de fonctionnement :...................................................................................... 8

b) Le mode programmation. ........................................................................................... 9

4. Réalisation et fabrication.............................................................................................. 10

a) La création du schéma :............................................................................................ 11

b) Voir Annexe (Dossier complet de la réalisation) ..................................................... 12

VII. Conclusion................................................................................................................... 13


INTRODUCTION

Afin de matérialiser les connaissances acquises en cours d’électronique, nous avons pour objectif de réaliser un projet.

Ce projet va nous donner l’occasion de se familiariser avec les outils instrumentations et informatiques (CAO, simulation, PCB, etc.) et surtout d’opérer à une étude détaillée et à une réalisation.

Le choix de notre projet s’est porté sur la réalisation d’une serrure codée qui est un choix aléatoire.


I. Présentation

Une serrure codée permet de mettre fin à l’utilisation de clefs et de copies multiples. Ça évite le changement de serrure dans certains cas, mais tout simplement de changer le code afin d’interdire l’accès. Toutes personnes ayant un code accès pourront procéder à l’ouverture de cette porte.

Si le code est correct le relais colle une led s’allume pendant un temps prédéfini. Dans le cas contraire où le code est erroné le système se réinitialise aussitôt.

II. Diagramme sagittal

III. Schéma fonctionnel de niveau 1 Fonction d’usage : la serrure codée commande la gâche électrique d’une porte pendant une durée prédéterminée et ainsi autorise l’accès aux usagers si le code secret entré est correct.

AUTORISATION

D’ACCES

Commande de la gâche électrique

Entrée du Code

SERRURE CODEE

Usager

Porte

Entrée du Code

Commande de la Gâche électrique

Accéder de l’autre

coté


IV. Schéma fonctionnel de 1er degré

V. Préparation et organisation du travail

1. Préparation de l’étude

Choix de la solution technique.

Compréhension du data sheet du composant.

Déterminations des valeurs des composants.

2. Organisation du groupe de travail Afin de bien mener cette étude, nous avons mis en place un carnet de bord projet (Annexe 1) pour que toutes les personnes du groupe puissent suivre l’avancement du projet d’une part, mais aussi se repérer dans le temps pour la rédaction du compte rendu. Au niveau de l’organisation, dans un premier temps le groupe de travail s’est plié à la compréhension du data sheet du composant, afin de mieux comprendre son fonctionnement dans son utilisation. Après avoir pris connaissance, nous avons réparti les tâches selon les documents se trouvant en Annexe 1 et 2 du dossier (rapport d’avancement du projet, carnet de bord projet).

Acquisition du

code

FP1

Analyse du code et gestion du mode de fonctionnement

FP2

Mémorisation de code

FP3

Interfaçage de puissance

FP4

Entrée du code INC

VAL RAZ

Commande de la gâche électrique

Code mémorisé

NORMAL

PROG


VI. Etude de la solution technique

1. Présentation du circuit intégré Le choix de la solution technique s’est porté sur le LS7223. Il nous donne la possibilité de remplacer toutes les bascules logiques nécessaires à la réalisation de la serrure codé par un seul et unique circuit intégré. Ce circuit peut être utilisé pour ouvrir une serrure de porte d’une part, et d’autre part enclenché et couper une alarme. Le code peut être changé n'importe quand après avoir rentré le bon code. Deux fonctions sont disponibles : - le relais se met en marche une fois le code tapé. - Le relais est activé et désactive à chaque fois que l’on rentre le code.

2. Définitions des composants et leurs valeurs

a) Le LS 7223 : Le constructeur nous impose la présence des suivants : Pin 1 : Masse Pin 20 : Alimentation 4V à 15V (12V pour le projet) Pin 2 : Filtre RC (R=1,5MΩet C=100pF) Pin 3 à 6 : Résistance de 10KΩ - Clavier matriciel. Pin 7 à 10 : Clavier matriciel.

b) Clavier : Le clavier est un ensemble de boutons, organisé en matrice xy. Il ressemble à ceci :

Y1 (pin 7) Y2 (pin 8) Y3 (pin 9) X1 (pin 3) 1 2 3 X2 (pin 4) 4 5 6 X3 (pin 5) 7 8 9 X4 (pin 6) * 0 #

Clavier utilisé


c) Le CD4050

Le constructeur nous impose la présence d’un suiveur en sortie de commande. Notre choix s’est porté sur le CD4050 qui répond parfaitement à nos attentes. Le but de ce circuit est d’amplifier le courant des sorties du LS7223.

d) Les L.E.D La définition de la couleur des LEDs s’est fait de la manière suivante :

- LED Rouge : Indique la présence de la tension d’alimentation. - LED Verte : Indique l’ouverture de la porte. - LED Jaune : Indique le passage en mode programmation. Calcul des valeurs des résistances :

On cherche le courant iL : Vdd = Vled + RiL R = (Vdd-Vled) / iL

Application numérique : R = (12-2,2) / 30.10-3 = 326 Ω

Le choix de résistance est pris de la série E12 soit une valeur

de 330 Ω.

Vdd VrVled

iLCaractéristique de la LED est : - tension : 2,2 V

- intensité : 30 mA


e) Interfaçage de puissance Nous avons décidé d’utiliser un relais de 12V pour commander la gâche électrique. Cette solution permet de dissocier l’alimentation du circuit électronique et la gâche électrique qui peut être alimenté des tensions supérieures (24V, 48V, 220V, etc.). Calcul des valeurs des résistances :

Calcul de la résistance R8 : Vlock = R8.ib + Vbe R8 = (Vlock – Vbe) / ib Application numérique : R = (12-0,6) / 20.10-6 = 570KΩ Le choix de résistance est pris de la série E12 soit une valeur de 560 KΩ. Rôle de la diode de roue libre :

Une diode de roue libre est une diode qui est mise en parallèle sur la bobine d'un relais et qui sert à évacuer les courants inverses qui se produisent lors de la coupure d'alimentation de la bobine de ce relais.

Caractéristique du transistor : -100 < β < 300 -Vbe : 0,6V - Ib : 20 μA -Vbe : 0,3V

Vlock

V8 Vbe

ib


3. Prototype N’ayant pas la possibilité de simuler le fonctionnement du LS7223 à l’aide de pspice. Nous avons procédé au câblage de celui-ci sur la plaque d’essai.

a) Principe de fonctionnement :

Le LS7223 peut être programmé pour reconnaître 3 codes différents. Chaqu’un des codes est composés de 4 chiffres (soit 38 416 combinaison possible). _Un code « Utilisation » permettant de générer une impulsion pour l'ouverture temporaire de la serrure, le même code permet d'activer le basculement vers l'ouverture ou la fermeture permanente de la serrure. _Un code « alarme » permettant d'activer ou de désactiver une sortie exploitable par une centrale d'alarme. (Cette fonction ne sera pas utilisée pour notre projet). _Un code « Programmation » permettant de saisir un nouveau code afin de modifier les codes existant par défaut.

Pour limiter la taille de la mémoire les 3 codes sont stockés sur 6 chiffres avec le format suivant : Code Utilisateur : [X X X X -- --] Formé par 4 premiers chiffres. Code Programmation : [X X X -- X --] Formé par les 3 premiers chiffres puis le 5ième. Code Alarme : [X X X -- -- X] Formé par les 3 premiers chiffres puis le 6ième.


Les combinaisons doivent être saisies saisi au clavier dans un ordre exact avant

l’expiration du délai imparti. L’utilisation des 3 codes est décrite ci-dessous :

1. La saisie du « Code Utilisateur » au clavier, provoque l’activation :

_de la sortie « Lock_1 » en mode bascule. Cette fonction permet de basculer en ouverture puis en fermeture à chaque entrée du code. (Solution retenue pour le projet) _de la sortie « Momentary ». Ce fonctionnement permet d’ouvrir un accès pendant un court instant. Ensuite l’accès est automatiquement refermé sans action extérieure. (Solution non retenue pour le projet) À la mise sous tension le circuit LS7223 réinitialise le code à la valeur par défaut 1254. Ce code peut être remplacé à tout moment en entrant dans le mode programme.

2. Le « Code Programmation », provoque le verrouillage de la sortie « Lock_2 » (non

exploité pour le projet). Ce code est composé des 3 premiers chiffres du « Code Utilisateur ». Le 4e chiffre doit être différent du 4ième chiffre du code Utilisateur car cela peut provoquer un conflit qui activation la sortie « Lock_1 et Lock_2 ». À la mise sous tension le code Programmation par défaut est le 1251. Ce code peut être modifié en entrant dans le mode programme.

3. L’entrée du « Code Alarme » à l'aide du clavier, provoque le basculement de la sortie

« Lock_1 », et dans le même temps la sortie « Alarm » et activé. Cette option permet éventuellement d’activer ou désactiver une centrale d’alarme (cette fonction n’est pas implémentée dans notre projet). Lors de la mise sous tension du LS7223, le code par défaut est le 1252. Ce code peut être modifié de la même manière que pour les deux autres codes précédents.

b) Le mode programmation. Le mode programmation permet de modifier les codes Utilisateur, Programmation et

Alarme. La manipulation se fait de la manière suivante : 1. L’entrer du code Programmation, suivi du symbole « * » taper 2 fois avant la fin du

délai impartie à la saisie du code. La LED jaune indique le passage en mode programmation.

2. La saisie de 6 chiffres permet de reprogrammer les 3 codes en une seule opération. Avant de taper le 6ième chiffre, la touche « # » permet de rectifier le code. Le temps de saisi des chiffres est illimité en mode programmation.


4. Réalisation et fabrication La réalisation du schéma structurel de la serrure codé s’est fait à l’aide du logiciel Eagle. Eagle est un logiciel de saisie de schéma et de création de typons. Lors de l’ouverture du logiciel, on doit créer un dossier projet. Une fois le dossier créé, on a généré un fichier schématique pour la réalisation du schéma structurel de la serrure codée. Arrivé dans ce fichier, en cliquant sur l’onglet « Edit et add » de cette fenêtre, on peut procéder à l’implantation des composants disponible dans la liste de librairie du logiciel.

Dans notre cas le circuit LS7223 ne figure pas dans la librairie. Afin d’opérer à la réalisation de ce schéma, on a pris un format de boitier de type Dil20 pour avoir l’esquisse du composant.


a) La création du schéma :

Après avoir implanté tous les composants qui constituent la serrure codée, nous avons procédé à l’implantation des composants sur deux cartes de dimension 80mm x 80mm : - la première carte (circuit 1) est destinée à implanter du clavier numérique et les voyants qui l’entourent; - la seconde carte (circuit 2) est composée des circuits intégrés et tous les composants passifs et actifs qui le constituent.

Schéma d’implantation Circuit 2

Schéma d’implantation Circuit 1

Schéma structurel du circuit 1


Suite à l’implantation proposée nous avons procédé à un routage de la carte électronique. Le routage automatique ne s’est pas effectué en totalité, alors nous avons réalisé la suite du routage de manière manuelle à l’aide du logiciel. Pour la fabrication du circuit, le tirage des pistes s’est fait sur feuille calque afin que le support technique puisse procéder à la fabrication des cartes électriques.

b) Voir Annexe (Dossier complet de la réalisation)

Typon circuit 2 Typon circuit 1

Carte Electronique


VII. Conclusion

Ce genre de projet a pour objectif de faire découvrir l’électronique sous un nouvel angle, donc de concrétiser la pratique abordée en classe.

À travers de ce travail, nous avons eu l’occasion d’utiliser plusieurs outils informatiques

qui sont nécessaire pour la réalisation de cette tâche. Nous avons appris à réaliser des schémas électroniques et la réalisation de typon qui étaient nouveaux pour certaines personnes du groupe.

En réalisation le typon, nous nous sommes rendu compte que ce projet ne se limite pas

qu’à l’électronique, mais aussi à la conception sur l’organisation de l’implantation des composants.

Entre autres ce projet, nous a donné la possibilité de travailler en groupe, surtout de

s’organiser le mieux possible et dynamiser le travail pour arriver au but fixé. C’est pourquoi nous avons établi un rapport d’avancement pour que chacun puisse

observer le déroulement des tâches et aux respects des délais.

Organisation

Annexe 1

Journal de Bord du projet La première séance : - Choix du projet. - Détermination du circuit intégré pour la réalisation du système. - Compréhension du data sheet. - Réalisation du cahier des charges (Avant projet). Le 29/05/2008 : - Réalisation du circuit de puissance. - Détermination des valeurs des composants qui gravite autour du circuit. - Détermination de la tension utilisée pour la réalisation du circuit. Le 30/05/08 : - Réalisation de la plaque d’essai. - Définition des valeurs des composants sur la partie de puissance. - Réalisation de la nomenclature. - Mise en route. Le 05/06/08 : - Recherche sur la mise en route et la programmation du circuit intégré. - Mise au point et réalisation de croquis sur l’implantation des composants sur la carte électronique. - Début de réalisation de schématique sur pspice. - Découverte de l’utilisation d’Orcad pour la réalisation du PCB. Le 11/06/08 : - Répartion des tâches du groupe de travail. Le 14/06/08 : - Réalisation des schémas d’implantations et destypons. - Début de réalisation du compte rendu. Le 18/06/08 : - Perçage et début de soudure des composants. - Suite de la rédaction du compte rendu. Le 26/06/08 : - Finir les soudures - Début des réalisations des dipos - Test et dépannage de la carte

Date de la réunion 11/06/08

Fontanet 15 _ 2008-2010 Projet Electronique

Rapport d’avancement Serrure codée

Page 1/1

EMETTEUR : PUAGNOL Jean paul

DESTINATAIRES : AITOUAKLI Yazid HU Shiqi CHANVOEDOU Nathanaël

OBJECTIFS : Réaliser le typon et réaliser le début rapport

Prochaine réunion : Mercredi 18 juin 2008

QUI TACHES QUAND

COMPTE RENDU JPP Présentation 18/06/08 Diagramme pieuvre Schéma fonctionnel de 1er ordre, etc. Etude :

NC&SH

Explication en détaille sur la définition des composants qui se trouvent autour du LS7223 (data sheet, note de calcul, couleur des leds, tension d’alimentation, etc.) 17/06/08

YA

Réalisation sur pspice le schéma de puissance (data sheet, note de calcul, etc.) Expliquer pourquoi le circuit n’est pas utilisé mais remplacé par une Led (shéma de la led et note calcul). 17/06/08

NC&SH Explication en détaille sur la réalisation de la plaque d’éssai (matériel, documentation, etc.) 17/06/08

YA Explication du principe de fonctionnement (programmation, code et modification de code). 17/06/08

GROUPE

Conclusion de chaque personne, sur l’étude du projet jusqu’au aujourd’hui (positif et négatif). Exposé pour votre tâche dans le déroulement de l’étude. 17/06/08

Réalisation : JPP Schéma d’implantation 16/06/08 Réalisation du typon Nomenclature à jour NC & SH Perçage, test de continuté, soudures des composants Groupe Test, etc

Annexe 2

Dossier

de réalisation plan

VDD

VDD

Y3

Y2

Y1

X1

X2

X3

X4

NFNO

COM

Projet electronique Dessiner par :

Serrure codée

Fontanet 1- 2008

JP Puagnol

A0

Schéma ElectriqueA

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

1234

IC1

56789

10 11121314151617181920

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

23IC2A

45IC2B

67IC2C

C1

LED2

LED

1

C3

C2

R9

LED

3

Q1

A2A1

K112A14A

11A

K1

14B 12B

11B

D1

LS7223

330K4050N

4050N

4050N

2N2219A

RP7100121N40

04

GND GND

GND

GND

GNDGND

+12V

+12V

+12V

VD

DVSS

VSS

VS

S

Vdd

NF

NO

CO

M

Lock

indi

cato

r

Mod

e in

dica

tor

Voya

nt S

/Ten

sion

Alim

enta

tion

Cla

vier

Contact relais

Serrure codéeProjet electonique

A0

Dessiner par : JP Puagnol

Fontanet 1- 2008

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

1234

IC1

56789

10 11121314151617181920

R1

R2

R3

R4

R5

R8

23

IC2A

45

IC2B

67IC2C

C1

C3

C2

Q1

A2A1

K112A14A

11A

K1

14B 12B

11B

J11

J31

J41

J21

J51

D1

LS7223

4050

N

4050

N

4050N

2N2219A

RP710012

1N40

04

Projet Electronique

Fontanet 1 -2008


A0

Serrure Codée

IC1

R1

R2

R3

R4

R5

IC2

C1

C3

C2

Q1

K1

J1

J3 J4J2J5

D1

R8

LS7223

4050N

2N2219A

RP

7100

12

1N40

04

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

12V

0V

Projet Electronique

Fontanet 1 -2008


A0

Serrure Codée

Serrure Codée

Serrure Codée

Serrure Codée

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

12V

0V

Projet Electronique

Fontanet 1 -2008


A0

Serrure Codée

IC1

R1

R2

R3

R4

R5

IC2

C1

C3

C2

Q1

K1

J1

J3 J4J2J5

D1

R8

LS7223

4050N

2N2219A

RP

7100

12

1N40

04

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

VD

D

VSS

Bornier clavier

Mode indicateurLock indicateur

Sor

tie C

lavi

er

Projet ElectroniqueSerrure codée

Fontanet 1-2008


A0

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

J11

J31

J21

J41

LED

3

LED

2

LED

1

R9

R7

R6

Projet electroniqueSerrure Codée

Fontanet 1 -2008


A0

J1

J3 J2

J4

LED

3LE

D2

LED

1

R9

R7

R6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6


Fontanet 1 -2008


A0

Projet electronique

Serrure Codée

Serrure Codée

Serrure Codée

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

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1 2 3 4 5 6


Fontanet 1 -2008


A0

Projet electronique

Projet electronique

Projet electronique

Projet electronique

J1

J3 J2

J4

LED

3LE

D2

LED

1

R9

R7

R6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

1 2 3 4 5 6

ESIGELEC Serrure codée

Préfixe Nom Valeur FournisseurIC1 DIL-20 LS 7223 LSI/CSIIC2 DIL-16 4050

CLAVIER Keypad Matrice 4x3

R1 Résistance 1/4w 10KR2 Résistance 1/4w 10KR3 Résistance 1/4w 10KR4 Résistance 1/4w 10KR5 Résistance 1/4w 1,5MR6 Résistance 1/4w -R7 Résistance 1/4w -R8 Résistance 1/4w -R9 Résistance 1/4w -

C1 Condensateur 1µF-63vC2 Condensateur 100pFC3 Condensateur -

Q1 Transistor 2N2219A

D1 Diode 1N4004

K1 RP710012 12V TYCO

LED1 L.E.D JauneLED2 L.E.D VertLED3 L.E.D Rouge

Nomenclature

Fontanet 1 - 2008

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