Interfacer un bâtiment avec un PC

Interfacer un bâtiment avec un PC

Les circuits électriques de signalisation et de contrôle utilisés dans les bâtiments ont quelques particularités. En les connaissant, il est facile de les piloter à l'aide de modules Yoctopuce connectés à un simple ordinateur. Cela permet de remplacer des automates obsolètes par des systèmes beaucoup plus souples à programmer, tout en offrant une solution beaucoup plus modulaire que les cartes d'interface PCI dédiées.



Lorsque les électriciens doivent transmettre une commande à travers un bâtiment sur une distance de plusieurs dizaines de mètres, ils ne s'encombrent (à de rares exceptions) pas de systèmes numériques et de checksums. La priorité est mise sur la simplicité, facilitant la maintenance: chaque commande est transférée sur une paire de fils différente.

Un tableau de contrôle d'électricien
Un tableau de contrôle d'électricien



Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas de logique "numérique", au contraire: chaque paire de fils va en général d'un boîtier électrique à un autre, où les signaux peuvent être combinés en utilisant des relais branchés en parallèle ou en série. Deux relais dont les sorties sont branchées en série effectuent un "et" logique, tandis que deux relais en parallèle effectuent un "ou" logique. L'utilisation de la sortie de travail ou de repos du relais permet quant à elle de faire la négation.

Un extrait du schéma de ce tableau
Un extrait du schéma de ce tableau



En plus d'être simple et facile à diagnostiquer (chaque relais dispose en général d'une LED témoin donnant son état), la logique par relais a l'avantage de régler le problème des phases électriques qui diffèrent. En effet, d'une place à l'autre d'un bâtiment, il y a toutes les chances que deux dispositifs électriques ne soient pas connectés à la même phase. Si on les connecte sans se méfier, la différence de potentiel de 380V entre les phases risque de griller instantanément l'électronique. Or les relais sont naturellement isolés, donc protégés contre ce risque.

Pour que la résistance des fils, qui peut atteindre 1 Ohm sur de telles distances, reste négligeable, les électriciens travaillent en général avec des tensions de 12V, 24V ou même 48V. Parfois il s'agit de courant continu (DC), parfois alternatif (AC). Chaque signal servant en général à actionner un relais, il véhicule typiquement entre 20 et 50mA.

Pour interfacer un PC avec ce genre d'installation, les deux modules Yoctopuce les plus utiles sont le Yocto-MaxiCoupler et le Yocto-Volt.

 
Les modules d'interface Yoctopuce appropriés


Le premier permet de piloter 8 relais indépendants, en utilisant l'alimentation fournie directement par le tableau électrique. Ces octocoupleurs permettent en effet de commuter aussi bien du courant alternatif que continu, en 12, 24 ou même 48V. Chaque paire de contact de sortie est électriquement isolée, comme cela se fait toujours pour ce genre d'installation.

Le Yocto-Volt permet lui de détecter un signal 12, 24 ou 48V, alternatif ou continu. Le module isole entièrement le PC du signal mesuré. Par contre, pour chaque signal à détecter, il vous faudra utiliser un Yocto-Volt séparé, car nous n'avons pas (encore) de module isolé permettant de lire plusieurs entrées.

Mise en pratique

Dans le cadre d'une mise à jour d'un système de surveillance de piscine publique (détection des noyades), nous devions remplacer une ancienne carte d'interface PCI obsolète ne fonctionnant pas sous Windows 7 par des modules Yoctopuce, qui eux ne nécessitent pas de driver et fonctionnent donc sur tous les systèmes.

Carte d'interface PCI, plus supportée sous Windows 7
Carte d'interface PCI, plus supportée sous Windows 7



Nous devions gérer 4 sorties d'alarme, 4 sorties de défaillance technique et une entrée de quittance. Tous ces signaux étaient en 24V. Nous avons donc utilisé... un Yocto-MaxiCoupler et un Yocto-Volt.
De par leur petite taille, les modules Yoctopuce peuvent facilement se loger à l'intérieur d'un boîtier standard de PC. Les cartes-mère de PC (ici une carte ASUS) disposent habituellement de plusieurs ports USB supplémentaires non connectés, auxquels on peut facilement raccorder les modules Yoctopuce sans que les câbles USB soient visibles à l'extérieur de la machine. Grâce à son aimant, le boîtier du module reste en place contre le boîtier du PC.

Branchement des modules Yoctopuce sur un port interne du PC
Branchement des modules Yoctopuce sur un port interne du PC



Il ne nous restait alors qu'à poser à l'arrière de la machine un connecteur unique regroupant tous les signaux à échanger avec le tableau de contrôle. Dans notre cas, nous avons utilisé une prise Canon 37 pôles câblée à l'identique de l'ancienne carte d'interface que nous remplacions. Et le tour est joué !

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