Vous envisagez d’installer un système de protection filaire de type BUS et vous avez de nombreuses questions concernant la mise en œuvre : l’intérêt, les topologies (point à point, cascade, étoile, anneau, mixte, etc), les résistances d’adaptations et bien d’autres aspects techniques ? Ne cherchez plus, vous êtes au bon endroit ! Suivez ce guide pratique qui vous accompagnera étape par étape dans votre projet d’installation.

Câblage BUS

Cet article traite uniquement du câblage de type BUS : transmission d’informations numériques via un lien filaire, généralement (en grande partie) constitué de 4 fils (2 fils de données et 2 fils d’alimentations), bien sûr, il existe des BUS 6 et 8 fils : comme je l’expliquerai plus bas. En revanche et pour information, il existe un article spécifiquement consacré à un autre type de câblage, le câblage conventionnel/traditionnel sur le site choisir-son-alarme.tech, une autre façon de câbler et d’utiliser son système d’alarme.

On câble quoi ?

Tout ! De manière simple : c’est toujours la même chose, avec le même nombre de fils, le même type de connectique, etc. Voici quelques exemples :

• Clavier,
• Détecteur d’ouverture,
• Détecteur de mouvement,
• Détecteur avec photo,
• Détecteur technique,
• Sirène,
• Module relais,
• Transmetteur,
• Module d’extension (BUS et CONVENTIONNEL),
• Module d’alimentation,
• Sirène,
• Isolateur¹,
• Prolongateur,
• etc.

Les types de BUS

Il existe de nombreux protocoles permettant la communication en BUS:

• I²C,
• SPI,
• RS232,
• RS422,
• RS485,
• CAN,
• USB,
• Ethernet,
• Etc.

Cet article n’a pas pour objectif de dresser une liste exhaustive des avantages et des inconvénients de chaque protocole. Au contraire, il vise à clarifier l’intégration et l’utilisation d’un BUS, afin de mieux comprendre les bénéfices qu’offre ce type de câblage dans un système d’alarme.

Je vous présente tout de même un tableau synthétique et non exhaustif des différences qu’il peut y avoir entre les protocoles listés ci-dessus.

Les BUS utilisés en alarme ?

Le tableau précédent fournissait une liste de protocoles pouvant être employés dans des systèmes BUS, chacun avec un niveau de complexité et d’adaptabilité variable. Cependant, les protocoles les plus couramment privilégiés restent le RS485 et le CAN. Leur intégration est non seulement simple et peu coûteuse, mais également particulièrement bien adaptée aux besoins des réseaux de type sécurité. Ces deux protocoles offrent les points suivants :

• Immunité aux bruits,
• Débit,
• Longueur de ligne,
• Nombre de périphérique.

Il existe quelques subtilités (topologie, résistance, etc) de câblage lorsque vous utilisez un protocole en BUS, je vous l’explique dans la suite de cet article.

Pourquoi utiliser un BUS ?

L’utilisation d’un BUS permet de simplifier fortement l’intégration d’élément filaire à votre système. Le BUS (seulement 2 fils dans 99% des cas !) permet de gérer :

• La détection (de type alarme) d’un périphérique,
• L’auto surveillance d’un périphérique,
• La configuration d’un périphérique.

En plus, le câblage d’un BUS permet :

• De gagner du temps,
• D’obtenir une souplesse et flexibilité de câblage grâce aux topologies,
• D’éviter les erreurs de câblage (polarité, etc).

Le seul inconvénient du câblage filaire BUS réside dans la dépendance (par marque). Bien que différentes marques utilisent des protocoles BUS similaires, les informations qui y circulent sont spécifiques à chaque fabricant. En d’autres termes, il est impossible de mélanger les systèmes : chaque marque possède son propre BUS et les messages qui y transitent sont uniques à son écosystème.

Les topologies

Quand on parle BUS, on évoque forcement des topologies comme par exemple : série, anneau, étoile, mixte, hybride, etc : je vous présente ici les topologies les plus couramment utilisées dans un système d’alarme.

Voici pour chaque topologie, un tableau qui résume quelques avantages et inconvénients en fonction du choix de topologie linéaire, topologie bus, topologie série, topologie anneau, etc.

1. Topologie linéaire, bus ou série

Dans le cas d’une topologie linéaire, en bus ou en série, le principe est relativement simple. Le câblage part d’un détecteur et permet de relier les différents détecteurs en série. Cette configuration peut nécessiter l’ajout d’une résistance de terminaison afin d’optimiser les débits et de minimiser les pertes de paquets. Bien que le protocole RS485 soit très tolérant, l’utilisation de cette résistance peut améliorer la fiabilité de la communication. Cette information et recommandation est précisées par le fabricant.

2. Topologie anneau

La topologie en anneau permet de sécuriser plusieurs périphériques en considérant une boucle fermée. En cas de rupture de l’anneau (de la boucle) à un endroit, aucun dispositif ne sera désactivé : deux lignes distinctes seront créées (sans résistance de terminaison), permettant de poursuivre un fonctionnement normal.

3. Topologie étoile

La topologie en étoile repose sur une ligne centrale à partir de laquelle chaque détecteur est connecté. Dans ce schéma, si un câble est endommagé ou si un appareil tombe en panne, cela n’impacte pas les autres éléments du réseau. Pour améliorer les communications (telles que le débit, la perte de paquets, la réflexion, etc.), il peut être nécessaire d’ajouter des isolateurs. L’utilisation d’isolateurs est conseillée lorsqu’un certain nombre de lignes provenant d’un même point est atteint, ce seuil étant déterminé par le fabricant.

4. Topologie arbre, mixte, arborescence

La topologie de type arbre, mixte, arborescence ou hybride est une extension de la topologie en étoile. Alors que les deux configurations comportent un concentrateur (une centrale ou un isolateur), dans une topologie en étoile, chaque appareil est relié directement à la centrale. En revanche, dans la topologie en arbre, le concentrateur (fortement recommandé) peut se connecter à d’autres concentrateurs ou nœuds, formant ainsi une structure plus complexe.

Exemple de BUS

En fonction des fabricants et des centrales, le nombre de ligne BUS varie. Il existe des centrales équipées d’une ligne simple ou alors de plusieurs lignes. Voici quelques exemples (Ajax, Vesta by Climax et Jablotron) :

Les trois images précédentes montrent les lignes disponibles sur diverses centrales du marché (à titre d’exemple). Le nombre de lignes détermine les topologies acceptées et le nombre de périphériques. Très souvent, pour ne pas dire tout le temps, le fabricant impose les paramètres suivants :

• Type de topologie,
  • Nombre et type,
  • Cas des isolateurs.

Une image vaut mille mots : prenons l’exemple d’un isolateur 1 BUS vers 2 BUS. Cet appareil est conçu pour étendre, filtrer, amplifier et, surtout, ajouter des lignes de BUS. Cependant, il est important de faire preuve de prudence lors de l’utilisation des isolateurs, car leur nombre est limité.

• Nombre de périphérique (limité par la puissance, débit, etc),
• Longueur de la ligne,
• Résistance de terminaison.

Câblage d’un BUS

Les connexions des appareils sont déterminées en fonction du type de réseau que l’on souhaite mettre en place : RS485, CAN ou autre réseau listés précédemment utilisable en alarme. Pour relier les bus de communication entre les différents dispositifs du réseau, il est nécessaire d’utiliser un câble à paire torsadée² CAT5 dédié BUS, en veillant à relier les bornes « communes » de tous les appareils du réseau. Le calibre minimal conseillé pour les conducteurs de communication est de 0,22 mm² (24 AWG) en cuivre à minima. Un élément important lors du choix de votre câble est qu’il est fortement déconseillé de prévoir des paires supplémentaires sur votre câble. En effet, Les conducteurs non utilisés peuvent résonner et coupler du bruit aux conducteurs de données. S’ils sont laissés ouverts, ils résonneront sur toutes sortes de fréquences.

Pour ce qui est de la pratique, lorsqu’il s’agit d’un BUS, il suffit de se conformer au code couleur (ou aux désignations) établit par le fabricant. Par la suite, l’ensemble des opérations est pris en charge de manière quasi automatique voir automatique par la centrale. Voici un exemple générique :

Les fabricants proposent souvent (pas tout le temps) une connectique extractible permettant de câbler hors périphérique les différents fils facilitant ainsi la réalisation. Une fois le connecteur complétement câblé, on peut le mettre en place à l’intérieur du périphérique.

Un dernier point à souligner concernant le câblage : l’ajout de résistance de terminaison, comme illustré sur les derniers périphériques des deux lignes de la figure ci-dessus. Il peut s’agit de résistance physique à ajouter dans le périphérique sur les lignes A et B ou bien d’un jumper à câbler comme décrit ci-dessous.

L’impédance caractéristique d’une paire torsadée est d’environ 120 ohms, ce qui est une valeur appropriée pour la résistance de terminaison à installer (environ 100-120 ohms), je vous invite à continuer la lecture pour en apprendre d’avantage sur l’intérêt de cette résistance de terminaison.

Résistance de terminaison du BUS

La plupart des BUS « nécessitent » une résistance de part et d’autre de la liaison (suivant la technologie du composant réalisant le BUS). La résistance de terminaison de même valeur que l’impédance de ligne (résistance de 120 ohms en lien avec le type de câble utilisé) permet de supprimer au maximum les réflexions : la longueur d’onde du signal est plus courte que la ligne de transmission. Le signal formera une onde réfléchie à l’extrémité de la ligne de transmission, interférant avec le signal d’origine. Ce qui a pour effet de fausser les données transmises et brider la vitesse (le débit) de transmission versus la longueur.

Cette résistance de terminaison doit être placée à chaque extrémité du bus, elle peut selon les modèles, être directement intégrée dans l’interface comme précisé ci-dessus (via un cavalier ou un jumper) ou bien il peut s’agir d’une résistance câblée à ajouter dans le périphérique sur les lignes de données A et B par exemple pour un BUS RS485.

Cette résistance n’est pas forcément tout le temps bénéfique, en effet elle ajoute des contraintes qu’il faut considérer lorsque vous les ajouter :

1. Réduire l’amplitude du signal de conduite,
2. Augmentez la chute de tension sur la ligne de communication,
3. Augmenter la consommation d’énergie de l’émetteur-récepteur.

Une résistance de terminaison est nécessaire (suivant la topologie utilisée, voir section les topologies) mais pas forcément obligatoire ! En effet, pour des longueurs de BUS faibles (<150 m) et des vitesses de transmission modérées (<100 kbps), la résistance peut être optionnelle, mais au détriment de la vitesse et du nombre de périphérique présent sur la ligne. Même si, il est fortement recommandé de suivre les indications et recommandations du fabricant.

Calcul consommation du BUS

La méthode de calcul est identique à un câblage conventionnel, il faut considérer les points suivants :

• Le type de câble (CAT5 ou BUS)
  • Résistance linéique exprimée en Ohm/m (par exemple 0,09Ohm/m)
• La tension du BUS
  • Tension exprimée en V (par exemple 24VDC, 12VDC)
• Le courant absorbé par périphérique
  • Courant exprimée en mA (par exemple 1.5mA ou 136mA)
• La longueur du BUS
  • A multiplier par 2 pour aller et le retour

Ensuite, petite subtilité par rapport au câblage conventionnel, on ajoute le point suivant :

• Le type de topologie
  • Détermine la longueur admissible pour le dernier périphérique
  • Détermine la tension pour chaque périphérique

Dans la pratique, de nombreuses marques proposent leur propre calculateur, qu’il soit en ligne ou hors ligne, pour évaluer leur BUS en tenant compte de leurs périphériques et de vos câbles.

Dorénavant, vous en savez un peu plus, à vous de jouer ! Enfin à vous de câbler !

1. Les isolateurs remplissent deux fonctions essentielles : d’une part, ils régénèrent les signaux électriques du BUS, qui peuvent se dégrader sur des lignes étendues ou en présence de nombreux dispositifs connectés ; d’autre part, ils garantissent l’isolation galvanique du BUS, le protégeant ainsi des intrusions indésirables tout en permettant une gestion efficace des alimentations auxiliaires supplémentaires. ↩︎
2. Une paire torsadée est une ligne symétrique constituée de deux conducteurs enroulés en spirale autour de l’axe du câble, ce qui permet de réduire la sensibilité aux interférences et à la diaphonie dans les câbles comportant plusieurs paires. ↩︎

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