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Dernière mise à jour : 28/10/2012

Présentation

Quoi de plus banal qu'une télécommande ? Elles ont envahi notre quotidien, pour changer la chaîne reçue sur un téléviseur, pour avancer ou reculer dans un film enregistré sur DVD, pour ouvrir la porte d'accès au garage, pour verrouiller les portières de voiture ou pour modifier la couleur de l'éclairage ambiant installé au salon. Mais comment fonctionne une télécommande, au juste ? C'est ce que nous allons voir ici, dans les grandes lignes.

Télécommande filaire

Les télécommandes à fils sont les plus simples à réaliser, tout du moins si on se contente de ne transmettre qu'une seule information. On peut en effet se contenter d'un simple interrupteur déporté. Si on veut transmettre d'un point à un autre une information variable (changement de volume par exemple) ou plusieurs ordres de télécommandes (changement de chaîne), il peut être nécessaire d'installer plusieurs fils. Ce qui en pratique peut encore convenir tant qu'on ne dépasse pas quatre fils car un banal câble deux paires téléphonique peut suffire. Mais ce type de solution ne convient bien que pour les besoins suivants :
- on n'a pas besoin d'une grande fiabilité, une commande perdue n'est pas critique et la réception d'un parasite est tolérée;
- on n'a pas besoin d'envoyer un nombre important d'ordres différents.
Les limitations d'un système aussi simple portent principalement sur les possibilités offertes (nombre d'ordres possibles) et sur la sensibilité élevée du système aux perturbations externes (parasites). Un fil de quelques mètre est suffisant pour récupérer un tas de cochonneries, surtout de nos jours où on est envahi par les rayonnements électromagnétiques des téléphones portables, des accès wifi et autres parasites divers provoqués par les équipements électroniques domestiques et industriels. On peut bien sûr utiliser un câble blindé (avec une tresse de masse), mais le coût n'est alors plus du tout le même, et la "sécurité" offerte par un tel type de câble reste relativement mauvaise au delà de quelques mètres de distance, à moins de travailler en différentiel, comme c'est le cas par exemple avec des liaison de type RS422 ou RS485. On peut dire qu'aujourd'hui ce type de télécommande est démodé, mais ce n'est pas une raison pour la rejeter systématiquement. Il faut dire qu'au-delà des capacités techniques propres d'un système de télécommande (nombres d'ordres qu'on peut gérer), vient se greffer le confort du sans fil. Il faut bien admettre qu'on a du mal à faire marche arrière.

Utilisation d'une porteuse

Le procédé décrit précédement convient bien pour deux appareils émetteur et récepteur reliés directement entre eux, si ces derniers ne sont pas trop distants (quelques mètres au maximum entre les deux). Si on veut parcourir de grandes distances (par exemple 300 m ou 2 km), ce procédé ne convient plus. Prenons l'exemple d'une lettre que vous voulez envoyer à votre voisin ou voisine. La distance est courte et vous allez déposer vous-même l'enveloppe dans sa boite aux lettre. Si le destinataire se trouve à plusieurs km, vous allez déposer l'enveloppe à La Poste, qui servira d'intermédiaire, de transporteur. Et bien pour les ordres de télécommande, on peut faire de même : quand le destinataire est loin, on se sert d'une porteuse qui transporte le message d'un bout à l'autre. Ce procédé est plus difficile à mettre en oeuvre et conduit à un coût de fabrication plus élevé, mais il est bien plus sûr (voir page Emission / réception pour détails supplémentaires). C'est d'ailleurs la seule façon de faire pour certaines applications, tel qu'interphones sans fils (AM ou FM) et courants porteurs pour liaisons informatiques (CPL) qui utilisent tous deux les fils du secteur pour véhiculer des informations analogiques ou numériques (voir plus loin sur cette même page). Notez que l'utilisation d'une porteuse pour véhiculer le message à transmettre est chose courante dans un tas d'applications de tous les jours, et qu'elle ne repose pas forcement sur un fil physique. Le téléphone portable, la radio FM, la télévision et les télécommandes infrarouge des postes TV et lecteurs DVD (pour ne citer qu'eux) font usage d'une porteuse dont la fréquence est plus ou moins élevée (38 kHz pour la télécommande IR, 100 MHz pour la radio FM, 900 MHz ou 1800 MHz pour le GSM). Mais pour ces dernier le support de transmission est les airs et non plus un simple fil.

Télécommande à courants porteurs

Ce type de télécommande permet de se servir d'un réseau de transport existant pour transporter des informations complémentaires non prévues à l'origine. Le réseau EDF est un exemple de support existant prévu en temps normal pour véhiculer la tension secteur à basse fréquence (50 Hz). Les câbles utilisés sont prévus pour transporter de la moyenne tension et forts courants à basse fréquence, mais on peut aussi y véhiculer des signaux haute fréquence très basse tension et très faible courant. De tels signaux, émis par exemple depuis une chambre pour être transporté au salon, ne peuvent guère aller plus loin que le reseau fermé de la maison, car ils ne passent pas le compteur EDF ou tout du moins sont très fortement atténués. C'est un peu la raison pour laquelle certaines choses sont autorisées de ce côté des ondes, désormais de façon un peu plus contrôlée. On a eu droit à une époque à une multitude d'appareils utilisant le secteur 230 V pour transmettre des télécommandes ou de la voix (interphones dits sans fil), et il faut reconnaitre que c'était un peu la pagaille, comme à chaque fois qu'aucune normalisation ou recommandation ne vient appuyer les orientations techniques des constructeurs. A l'écriture de ces lignes, on trouve encore des télécommandes véhiculant les ordres sur les fils du secteur, et des systèmes permettant de déployer un réseau informatique dans toute la maison (boitiers CPL Ethernet). Le principe repose sur l'emploi de filtres pour séparer les données utiles de la tension secteur utilisée pour la seule fonction de fourniture d'énergie. Pour que cela fonctionne bien et ne revienne pas trop cher à la fabrication, il faut que les données additionnelles soient véhiculées à une fréquence bien au-dessus de la fréquence du secteur. Fréquence qui détermine de surcroit la quantité de données pouvant être transmises dans une période de temps donnée. Placer des données additionnelles de fréquence 100 Hz n'est guère raisonnable. Par contre envoyer des données rythmées à 100 kHz est beaucoup plus facile et même moins dangeureux. Exemple en page Télécommande 007. Autre exemple d'application des courants porteurs : l'allumage d'ampoules électriques dans les wagons d'un réseau de chemin de fer en modèle réduit, même quand la locomotive est à l'arrêt. Ici les rails qui véhiculent une tension continue pour alimenter le moteur de la locomotive, se voient appliquer en parallèle un signal "haute fréquence" qui est filtrée ensuite au niveau du train : filtrage consistant à séparer la tension continue et le signal HF pour les faire aboutir là où ils sont utiles. Le signal HF est toujours transmis même quand aucune tension continue n'est appliquée aux rails, ce qui explique que les ampoules peuvent briller même quand la vitesse de la locomotive est faible ou nulle.

Télécommande à ultrasons (US)

Les télécommandes à ultrason ne sont plus guère utilisées de nos jours, à cause principalement de leur encombrement, consommation électrique, coût de fabrication, importante directivité et assez grande fragilité. Elles mettent en oeuvre des transducteurs ultrasonores chargés de transformer un signal électrique en déplacements d'air du côté émetteur (comme le font les HP de votre chaine hifi), et de transformer un déplacement d'air en un signal électrique, du côté récepteur (comme le font les microphones, quelque soit leur type).

Transducteurs ultrasons 40 KHz

La différence majeure par rapport aux transducteurs sonores utilisés pour la musique ou pour la parole est la bande passante, fort réduite et située dans une partie inaudible du spectre des fréquences. Un exemple de télécommande à ultrasons est proposé à la page Télécommande 001.

Côté émission
L'émetteur d'ultrasons est assez simple à réaliser, il est constitué d'un oscillateur dont la fréquence de fonctionnement est généralement de 36 kHz ou de 40 kHz, et dont le coeur peut n'être qu'un simple NE555 ou quelques portes logiques d'un circuit intégré du genre CD4011 ou CD4093. Cette fréquence de fonctionnement correspond à la fréquence de résonnance des transducteurs, qui ont une bande passante très étroite : un transducteur émetteur 40 kHz ne sort quasiment rien si on lui applique un signal de fréquence égale à 39 kHz, et un transducteur récepteur 40 kHz ne délivre quasiment aucun signal électrique s'il reçoit un signal de fréquence 39 kHz. La partie émetteur est la seule où un ajustage de la fréquence est nécessaire si on souhaite une portée maximale. Si une grande portée n'est pas nécessaire, on peut se contenter d'un oscillateur à quartz ou d'un PIC programmé pour délivrer un signal de fréquence fixe et stable de 36 kHz ou 40 kHz sans aucun réglage.

Côté réception
Le récepteur possède un étage d'entrée fort similaire à un préamplificateur pour microphone. On lui demande en effet d'amplifier le signal électrique délivré par le transducteur récepteur, qui peut être très faible si le transducteur émetteur n'est pas placé dans l'axe du transducteur récepteur. Cet étage d'entrée est suivi par un redresseur à diode que l'on peut aussi appeler démodulateur AM (modulation d'amplitude) dans le sens où l'amplitude du signal périodique reçu est transformé en une tension continue proportionnelle. Sauf que là on peut travailler en tout ou rien, puisqu'on ne module pas le signal émis (on ne cherche pas à en modifier l'amplitude avec un signal variable comme un signal audio). En résumé, le récepteur peut se contenter d'une unique sortie qui renseigne sur le niveau de réception des ultrasons : sortie active si ultrasons reçus avec assez de force, sortie inactive dans le cas contraire.

Transmission de données
La transmission de données au travers d'une liaison à ultrasons est possible, mais elle prend du temps car la fréquence de la "porteuse" (signal fixe qui sert de support de transmission) à une valeur faible. Le débit des informations à transmettre ne peut par conséquent qu'être faible, ce qui ne porte pas à conséquence si ces informations ne sont pas complexes. On peut tout à fait envisager d'envoyer un signal à 40 kHz pendant 100 ms pour transmettre l'information "1", envoyer un signal à 40 kHz pendant deux fois 100 ms avec un intervalle de 100 ms entre les deux pour transmettre l'information "2", et envoyer un signal à 40 kHz pendant trois fois 100 ms avec un intervalle de 100 ms entre chaque "session" pour transmettre l'information "3". On peut aussi jouer sur la durée de l'envoi du signal 40 kHz, tout comme on peut aussi envoyer des "0" et des "1" sur une longueur de 8 bits (ou plus) pour transmettre un code parmi 256 (ou plus).

Télécommande à infrarouges (IR)

En complément des télécommandes HF, les télécommandes à infrarouge sont de loin les plus répendues. Elles permettent d'atteindre des portées de plusieurs mètres en liaison directe ou après réflexion sur les murs. Elles ne peuvent par contre pas être utilisées pour télécommander un appareil situé dans une autre pièce, les infrarouges ne pouvant traverser les murs. Les émetteurs font usage d'une ou plusieurs LED infrarouge et les récepteurs font usage, la plupart du temps, d'un seul photodétecteur sensible aux infrarouges. L'usage généralisé des télécommandes à infrarouge a conduit à inventer un système de codage universel auquel se sont ralliés un grand nombre de constructeurs, il s'agit du code Philips RC5 (suivi du code étendu RC6). Ce dernier impose un certain nombre de règles quand aux données à transmettre, qui comportent des informations relatives au fabricant, à l'appareil concerné, et au type ou à la valeur des diverses commande (volume, chaine, avance rapide, etc). Tout ceci bien sûr pour limiter les risques de voir deux appareils différents réagir à une même (télé)commande. Le détails des données intimes que l'on peut trouver dans une trame RC5 est donné en page Télécommandes - IR - RC5 - Codes. Une mise en pratique de codes RC5 émis par une télécommande standard pour piloter des équipements divers est proposée à la page Télécommande 004.

Télécommande à lumière visible

Les infrarouges ne se voient pas et cela est pratique ou cela n'est pas pratique, tout dépend de ce que vous voulez faire ou vérifier. Il est possible d'envoyer des ordres simple avec de la lumière visible émanant d'une lampe de poche par exemple. Un tel exemple est visible en page Télécommande 003.

Télécommande à haute fréquence (HF)

Ce type d'appareil permet de transmettre des informations même à travers des cloisons, les hautes fréquences pouvant traverser les murs. Point besoin d'être en liaison (vue) directe entre émetteur et récepteur. C'est le cas des télécommandes de garage, de voiture et de la majorité des alarmes antivol. Beaucoup de télécommandes HF s'appuyent sur des modules HF fonctionnant à 433 MHz ou 866 MHz, devenus courants et bon marché (quelques modèles sont présentés à la page Modules d'émission et de réception HF).

Codage des informations

La sécurité des commandes peut être grandement améliorée si on utilise un codage pour les ordres transmis, que le récepteur peut décoder en sens inverse. Par exemple, au lieu d'envoyer un ordre simple de type marche / arrêt (circuit ouvert ou fermé par un interrupteur), on peut décider d'envoyer un nombre pour la mise en marche et un autre nombre pour l'arrêt. Par exemple envoi du nombre 14 pour la mise en route et envoi du nombre 15 pour l'arrêt. Comme un nombre ne peut pas être envoyé "en un seul bout" sur un fil unique ou via une transmission lumineuse ou haute fréquence (HF), on doit le traduire en une suite d'impulsions qui sont envoyées les unes après les autres. Le procédé le plus simple consiste à envoyer un nombre d'impulsions égal à la valeur du nombre à transmettre (procédé décimal, un procédé binaire conviendrait mieux pour des nombres supérieurs à 16) . A la réception, le récepteur compte les impulsions reçues et en déduit que tel ou tel ordre a été envoyé. Cette façon de faire diminue le risque de mauvaise interprétation par le récepteur mais n'est pas infaillible. Dans l'exemple présent, il suffit qu'une impulsion se soit perdue ou qu'un parasite se soit inséré dans la séquence pour que les deux ordres reçus soient inversés. Pour augmenter la fiabilité d'un tel procédé, on peut répeter trois fois de suite la même commande. Si le récepteur ne reçoit pas trois fois de suite la même chose, il considère qu'il y a eu erreur de transmission et ne fait rien. Un exemple de télécommande capable de transmettre dix commandes différentes (ou de piloter dix appareils différents) est proposée à la page Télécommande 002. Une autre méthode consiste à enchaîner plusieurs trains d'impulsions dont la fréquence et le rapport cyclique sont tous deux ajustables. Cela permet de disposer de plusieurs canaux avec pour chacun d'eux la possibilité de véhiculer une valeur propre. C'est une méthode dite "proportionnelle" qui était utilisée il y a quelques dizaines d'années dans les radiocommandes multi-canaux. Elle faisait usage de composants traditionnels (transistors et circuits intégrés courants) et on peut sans problème imaginer mettre en oeuvre une telle méthode avec un simple PIC "de base" tel qu'un 16F628A. Ce dernier permet en effet très aisément de produire un signal périodique carré dont la fréquence et le rapport cyclique peuvent être définis assez précisement. Ainsi, avec un clavier 16 touches (câblé en matrice 4 x 4), on pourrait envisager la production de 8 fréquences indépendantes pour 8 canaux, deux touches assurant alors les fonctions marche et arrêt. Ou alors 16 fréquences indépendantes pour 16 canaux sur le principe 1 coup ça allume, coup suivant ça éteint. Et cerise sur le gateau, on pourrait en fonction du temps d'appui sur chaque poussoir, décider si on à affaire à une mise en fonction ou à un arrêt... ou à un réglage de type "continu" (il suffit d'utiliser un filtre passe-bas pour intégrer le signal reçu et développer une tension continue proportionnelle au rapport cyclique). Je suis sûr que tout ça va vous donner d'autres idées encore...