automatisme aller/retour · 2019. 7. 17. · la redaction d'electronique pratique decline...
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FEVRIER 2008 II www.electroniquepratique.com 115 00
FERROVIAIREAutomatisme
aller/retour
Sirene 2 tons
TelOcommandea transceiversTDL2A-433-9
L'amplificationen classe D
POUR PCMultiprise
secteurcommande USB
Generateura pont de Wien1 Hz a 110 kHzDHT < 0,1 % France : 5,00 @ DOM Avion : 6,40 DOM surface : 5,80 C TOM : 800 XPF Portugal continent : 5,60 Belgique : 5,50 @ Espagne : 5,60 e IP Greco : 5,60 e Suisse : 10,00 CHF Maroc : 60 MAD Tunisie : 5200 TND Canada : 6,60 S
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N° 324 Fevrier 2008
Initiation.Internet pratiqueAlimentations a decoupageL'amplification en classe D
Micro/Robot/DomotiqueTelecommande domotiqueBadge subliminalModelisme ferroviaire : Automatismealler/retour et sirene deux tonsMultiprise secteur a commande USBpour PCAcquisition de donnees sur carte SD
AudioEt si on parlait tubes (cours n°42) :
le preampli Conrad Johnson PV11Pont de WienGenerateur audio a faible distorsion
DiversBulletin d'abonnementVente au numbro Electronique PratiqueVente au numbro LedPetites annonces
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LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 6 MARS 2008
FINDER
Detecteursde mouvements
FIr!DER FRANCr presente sesnouveaux cletecteurs de mouve-ments series 1821 et 1831.D'une grande facilite de raccorde-ment, la detection est faite parcellule infrarouge equipee d'unelentille de Fresnel permettant deconcentrer le faisceau et d'amelio-rer l'efficacite de l'appareil.Lours dimensions reduites les ren-dent tits discrets a ('utilisation.Le contact est en materiau specialAgSnO2 pour commutation denombreux types de charges dontl'eclairage fluorescent. Ces detec-teurs trouvent leurs places en inte-rieur dans les couloirs d'hôtel,les halls d'acces, ascenseurs,toilettes, cages d'escalier...Ils sont pourvus d'un crepusculairedont Ia sensibilite est reglable de5 a 350Ix, ne permettant l'eclairageque si necessaire, ainsi que d'unetemporisation a Ia coupure,reglable de 10 s a 12 min,ce qui est interessant en matiered'economie d'energie.Leurs principales caracteristiquestechniques sont : un diametre de lazone de detection de 8 m a unehauteur de 2,8 m; un limiteur derayon de detection amovible; pourla serie 1821: 1 NO 10A 230Vacsaillie plafond; pour la serie 1831 :1 NO 10A 230Vac encastreplafond.
FINDER France, BP 40,73302 Saint Jean de Maurienne,
Tel. : 04 79 83 50 26, www.finder.fr
29e Mondial du Modelismeen mars a Paris -Le Bourget
OUELOUE 150 EXPOSAN1 (fabricants,importateurs, detaillants) repartis par sec-teurs (avion, auto, bateau, train, figurine,outillage...) auxquels s'ajouteront des fede-rations, clubs et associations, seront pre-sents au Mondial du Modelisme qui se tien-dra pendant neuf jours, du 22 au 30 mars2008, au parc des expositions de Paris LeBourget sur plus de 10 000 m2 de stands.Plus de 100 000 visiteurs, modelistes ouamateurs, sont attendus pour decouvrir lesdernieres nouveautes ou innovations et tes-ter non moins de huit cents modeles reduits,y compris les plus foes !Pour la premiere fois un programme deconferences, axees respectivement sur letrain, les maquettes ou figurines et la radio-commande, est propose a tous afin de repondre aux interrogations sur la pra-tique du modelisme.Autre nouveaute 2008, le Musee de l'Air et de l'Espace sera cette annee libred'acces aux visiteurs du salon.Dans le cadre du Festival du Mini Max, seront exposés des modeles grandeurnature (echelle 1) tels qu'un mirage Ill du Musee de l'Air et de I'Espace, unRiva, des voitures de course et de rallye, un char, etc.Enfin, entre modernite et tradition, le Village des Artisans sera la memoire vivedu modelisme d'antan. OrfAyres en outillage et pieces uniques, les artisans dechaque discipline se succederont tout au long de la semaine pour exposerleurs produits et savoir-faire. Et si on jouait ?
m..>t la Ninonir,11.61.41Math. 461
goo all OCR. 1.1.4 .
141% peitits riTso Ilmbonstir ax met/4,27V 707 mu.... et...
Mondial du moddlisme 2008, du 22 au 30 mars, Parc des Expositions de Paris Le Bourget(halls 1 et 2), 10h00 - 19h00, www.mondial-modelisme.com
Schumann fail sun entrée chez TSMUNE COMMUTATION A L'ARRIERF du tout nouvel amplificateur Schumann
d'Audiotube permet de selectionner des tubes de technologies differentes(triodes, pentodes, tetrodes) 300B-300BKR-KT90-KT88-KT66-6550-6B4G-
EL34-6L6-R120. Tous ces tubes ayant une impedance tits semblable, it suf-fit d'ajuster le courant pour chaque tube employe. Une molette aisement
accessible permet d'ajus-et de *ler le courant
liamperemetre en facade.cheque tube est inscrit
plificateur. Desions, le transforma-
4 kg et comprendsandwichees. Les
ter la polarisationvisible sur le mil -
Le courant dea l'arriere de l'am-
grandes dimen-teur de sortie pose
dix-huit couchesprincipales caracteris-
tiques de cet amplificateur a tubes sont un temps demontee de 4,5 ps, une bande passante comprise entre 20 Hz et
20 kHz ± 0,4 dB, un taux de distorsion de 0,4% a 5 W/1000 Hz et un rapportsignal/bruit de 96 dB. Cet amplificateur existe en deux versions mono : ('une
equipee d'un tube au choix, capot superieur en inox poli ou noir et I'autrepouvant utiliser tous les tubes enumeres equipe d'une 300B seulement.
Audiotube/TSM, 15 rue des onze arpents 95130 FranconvffleTel.: 01 34 66 60 94, www.audiotub.fr
4 re 32.4 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'electronique n'a de sensqu'au travers de ses interfacesavec le monde reel. En effet, aquoi pourrait bien servir unsuper-calculateur electroniques'il etait incapable de mesurerou capter des informations dumonde reel (clavier, souris,camera, microphone, capteursen tous genres), voire de pro-duire des signaux exploitables(ecran d'affichage, commandede moteur ou d'actionneurs) ?II est donc logique de trouversur le marche une offre tresriche en composants &dies aupilotage des actionneurs etdes capteurs de toutes sortes.
es capteurs a effet Hall fontpartie des composantstres repandus aujourd'huiparce qu'ils rendent de
precieux services pour detecter oumesurer le deplacement des ele-ments mecaniques d'un systeme.Si vous n'etes pas familier avec cettefamille de capteurs, nous vous invi-tons a les decouvrir avec nous gracea Internet.L'effet Hall a ete decouvert en 1879par Edwin Herbert Hall. Lequel aconstate que lorsqu'un courant elec-trique circule dans un materiau plon-ge dans un champ magnetique per-pendiculaire au sens du courant, it
apparait une tension sur les faceslaterales du barreau. Qui plus est.cette tension est proportionnelle auchamp magnetique.La theorie de I'effet Hall classique estassez simple a comprendre si Ion sesouvient qu'un champ magnetiqueagit sur les charges electriques lors-qu'elles sont en mouvement. Or, jus-tement, le courant qui traverse unmateriau conducteur est produit pardes charges (les electrons libres) quise deplacent plus ou moins vite.En presence d'un champ magne-tique, les electrons en mouvementsont soumis a la fameuse force deLorentz qui les devie de leur trajectoire.Si le courant est canalise dans unbarreau rectangulaire place perpendi-culairement par rapport au champmagnetique, on constate une concen-
intarbnatPR@TIQUE
111. D. 1-
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1 - ....ow R.
1 http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/hall.htm
tration des charges negatives sur l'undes cotes du barreau ainsi qu'un defi-cit des charges negatives du coteoppose. Ce desequilibre des chargesdonne naissance a un champ elec-trique qui est responsable de ('appa-rition de la tension de Hall.Si ces quelques lignes d'explicationsprecedentes vous semblent un peunebuleuses, vous n'aurez aucun mala comprendre le principe mis en illus-tration sur le site Internet suivant :
http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/hall.htm.Ce site presente en quelques figures
I'essentiel de l'effet hall ainsi quel'une de ses applications les pluscommunes.Bien entendu, nous allons tres vitepasser a un autre site Internet dontles explications seront plus fournies.Pour cela, nous vous proposons decharger la page suivante dans votrenavigateur : http://pagesperso-orange.fr/michel.hubin/capteurs/phys/chap_m1.htm.
Ce site rappelle quelques notionsgenerales sur le magnetisme, puis itexplique en detail ce qu'est l'effethall. Ce site est interessant a plu-
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Mbar uararonor. nra MI 10101101000 aftt,wrimirr. a.... ,00000000 na..
mod.m. 001111.010 .00...k .0 0,00 00,10,0
...I pr. ... P..
A...,11-
iKrr a.. y 11111!10.1 YU*
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2http://pagesperso-orange.fr/michel.hubin/capteurs/phys/chap_ml.htm
6 n" 324 wvvw.r_Iprrrnnigiienratique.rnm FIFC:TRONIQUE PRATIQL1F
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ma .4 pore...* maw
3 http://pagesperso-orange.fr/michel.hubin/capteurs/phys/chap m3.htm
sieurs titres car it offre egalement de nombreuses infor-mations sur les materiaux semi-conducteurs utilises denos jours dans la fabrication des capteurs a effet Hall.Cela peut etre utile pour comparer les performances descapteurs du marche et mieux faire son choix en fonctionde ['application visee.Ce site mentionne egalement quelques unes des appli-cations les plus repandues des capteurs a effet Hall al'adresse suivante : http://pagesperso-orange.fr/micheLhubin/capteurs/phys/chap_m3.htm.On y trouve, par exemple, le principe de realisation d'unwattmetre ou encore d'une alimentation a courantconstant qui font partie des classiques de ['utilisationd'un capteur a effet Hall.L'effet Hall est egalement illustre sur le site suivant quis'attache aussi a expliquer comment sont produits lesbarreaux semi-conducteurs necessaires a la fabricationdes capteurs a effet Hall : http://pagesperso-orange.fr/danieLrobert9/Semi_conducteurs2_Suite.html.Si vous aimez les sites Internet qui exploitent les « anima-tions Flash >, pour agrementer leurs explications, vousapprecierez certainement le site suivant : http://www.sciences.
univ-nantes.frIphysique/persolgtulloue/Meca/Charges/halLhtmL
Ce site propose une petite animation qui permet demontrer ('influence des differents parametres qui entrent
8. - .1. A.414 11
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left/1,4.mnd um. n.oveto :sst Aro s -s, vs row bit lsOrrerA Idravroslowt,}s
4 http://pagesperso-orange.fr/danierobert9/Semi conducteurs2 Suite.html
L'effet Hall
a.
r""
5 http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/persolgtulloue/Meca/Charges/hall.html
en jeu dans l'effet Hall : le courant, le champ magnetiqueet les dimensions du barreau.Notre visite sur la toile mondiale se termine ici mais vouspourrez continuer seul quelques instants encore en sui-vent les quelques liens supplementaires indiques enannexe.
R MORIN
http://stielec.ac-aix-marseilleir/cours/abati/hall.htmhttp://pagesperso-orangefr/michel.hubin/capteurs/phys/chap_m1.htmhttp://pagesperso-orange.fr/michel.hubin/capteurs/phys/chap_m3.htmhttp://pagesperso-orange.fr/daniel.robert9/Semi_conducteurs2_Suite.htmlhttp://www.stielec.ac-aix-marseilleir/cours/abati/hall.htmhttp://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/hall.htmlhttp://www.eudil.fr/eudil/bbsc/phys/sc440.htmhttp://etronics.free.fr/dossiers/analog/analog48/capthall.htmhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Hallhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Capteurs_de_courant_%C3%AO_Effet_Hallhttp://www.theo.phys.ulg.ac.be/-lansberg/imagesite/hall2cp/2701.htmhttp://www.ac-nantes.fr:8080/peda/disc/scphy/dochtml/prem_s/tesla/tesla.htmhttp://membres.lycos.fr/physicisss/labos/effet_hall.pdfhttp://ww3.ac-poitiers.fr/cmrp/gel/ressour/pdf/hall.pdfhttp://www.physique.usherbrooke.ca/-pfournie/Hall-PF.pdfhttp://www.emse.fr/-fortunier/cours/Physics_of_Solid_Materials/Case_Study_Hall/text.pdfhttp://www.Ipm.u-nancy.fr/webperso/montaigne.f/TD08_ Effet_ Hall. pdf
http://www.mesures.com/archives/764soleffetHall.pdf
Liens de ce dossier
re 32.4 www.plpEtruniquepratique.com ElECTRONIQUE PRATIQUE 7
Initiation
Alimentationsa decoupage
Les alimentations adecoupage sont de plusen plus presentes dansles electroniques. Ce sujetpouvant etre relativementcomplexe, peu d'articlesen abordent le principede fonctionnement.
n partant d'une regulationlineaire classique, nousexposerons r evolutionvers une version simple a
decoupage. Ceci permettra d'en ana-lyser le fonctionnement, sans passerpar les developpements theoriquesclassiques. Autrement dit, une vision
pratique » des choses. Vous pour-rez utiliser la realisation proposeepour augmenter considerablementl'autonomie d'un appareil alimentspar piles.
7805
2 418DX34
R1
470
Alimentation lineaire
Nous supposons que la majorite denos lecteurs a déjà utilise les regula-teurs de la serie 78xx dont nous rap-pelons le schema de base en figure 1.Avec un 7805, Ia sortie est, bien
entendu, fixee a un potentiel de 5 V,l'entrée devant recevoir un minimumde 7,5 V pour obtenir un fonctionne-ment correct. Les deux condensa-teurs Cd sont des decouplages quievitent une eventuelle entrée en oscil-lation du regulateur. Cf1 est le
condensateur « reservoir » qui filtre latension continue issue d'un redres-seur. On prevoit souvent un autre
Entrée
C2 C4
2 200 pF 100 nT
D1
1N5821
U1
7805
Vi VoGnd
2
Ll220 pH
3
C3TOO nF
0
C1Sortie
470 pF
condensateur « reservoir » en sortie(Cf2), mais de capacite moindre.Ce modele d'alimentation donnedepuis longtemps touts satisfaction,mais it a un defaut majeur : des queintensite fournie a Ia charge depasse
quelques dizaines de milliamperes,rechauffement du regulateur devientimportant. Si on souhaite delivrer lecourant maximum autorise de 1Apour un boitier TO220, on doit recou-rir a un dissipateur de taille respec-table. Cette chaleur dissipee en pureperte est un gaspillage d'energie queIon cherche aujourd'hui a limiter leplus possible, surtout lorsque Ion ali-mente une maquette par piles ouaccumulateurs et que Ion souhaiteobtenir une autonomic consequente.
Evolutionvers le decoupage
La solution est, bien sOr, ('alimenta-tion a decoupage. Pour y acceder,vous serez peut-titre etonne deconstater qu'il suffit d'ajouter seule-ment quatre composants au schemaprecedent. Vous trouverez cette evo-lution en figure 2.Ce schema laisse quelque peu per-plexe au premier abord, mais vous
n° 3E4 wwweleLtruniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Initiation
Transistor non passant
Diode nonpassante
L1
t 000'001D1
I < 30 mA
R17805
Tension < 1.4 Vdonc transistor
bloque
Tension = 1,4 Vdonc transistor
passant
Vi VoGnu
2
Transistcr non passant
Tension = 0 V carpas d'intensite
donc transistor bloque
Courant seulement par le regulateur
(a)
Charge
La self transmet etstocke de l'energie
I > 30 mA
Courant par le regulateur et le transistor
Diode passante
D1
7805
(b)
LI
Charge
Tension de sortie
3a
3b
Le transistor se bloque
Phase b
La self restitue de l'Onergie stockee(elle est temporairement source d'energie)
Le regulateur ne fournit pas de courantcar tension de sortie suffisamment haute
constaterez que le fonctionnementest simple. Deux conditions de fonc-tionnement sont a considerer :- un courant dans la charge inferieura une trentaine de milliamperes- un courant nettement plus important.Dans le premier cas, on se retrouveavec le regulateur effectuant seul letravail. Les composants complemen-taires sont inactifs. Le fonctionne-ment se fait donc en mode lineaire(figure 3a) et la sortie fournit une ten-sion de 5 V parfaitement continue.
ChargeCourant fourni seulement par la self
(C)
Tension de sortie
Second cas, la charge est telle quel'intensite consommee est superieurea 30 mA.Vous devez savoir qu'un transistorDarlington devient passant lorsque latension entre base et emetteur estd'environ 1,4 V. Les 30 mA dans lacharge traversent egalement la resis-tance R1, it appardit donc aux bornesde celle-ci une tension de 1,41 V(47 S2x 30 mA= V:U=Rx1).En consequence, le transistor entreen conduction et alimente en courant
Temps
3c
Le transistor conduitde nouveau
Phase c
Temps
la sortie par l'intermediaire de ('induc-tance L1. De l'energie est alors trans-mise vers la sortie, alimentant la char-ge. La tension de sortie va rapide-ment depasser 5 V (figure 3b).Le regulateur 7805 s'adapte a la
situation et ne fournit plus de couranta la charge. De ce fait, it n'y a plus decourant dans R1, donc plus de ten-sion aux bornes de R1 et le transistorn'est plus passant. C'est la fin de laphase (b) du chronogramme.Nous rappelons qu'une inductance
re 324 vvvvvv.ill t It II 111 ie.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE
Initiation
4 01 L1
BDX34 220 pH
00000 %-
JIR1
47 12
1N5821
U1
7805J2
D2 D31N5408 1N5408
Vi Vo3
OGnd0
9 V Sortie5V
Entreeenemata
D5 D41N5408 1N5408
C4
2Cs Cl
100 nF 470 pFC2 100 nF2 200 pZ
7,7
(appelee aussi « self ») s'opposetoute variation rapide du courant latraversant. Le transistor ne conduitplus mais, de par sa nature, la selfs'oppose a ['interruption brusque ducourant. Elle a emmagasine sousforme electromagnetique de l'energiequi dolt etre utilisee. On l'appelled'ailleurs « inductance » ou « self destockage ». Cette energie va pouvoircontinuer a circuler par un nouveauchemin, car la diode D1 qui n'avaitaucun role jusqu'a maintenant setrouve placee de telle fawn qu'elledevient automatiquement passante(figure 3c).L'inductance peut ainsi continuer afournir du courant a la charge, maisl'energie qu'elle peut restituer estfaible et la tension de sortie va rapi-dement decroitre.Au bout de quelques dizaines demicrosecondes, elle va passer endessous des 5 V. Le regulateur quisurveille toujours la sortie va donc« reprendre du service » et fournir lecourant necessaire.Et Ion se retrouve au debut du cycle,avec le transistor qui redevient pas-sant, alimentant Ia self, etc.Les variations de la sortie autour des5 V sont peu importantes, de l'ordrede 20 mV. Elles peuvent varier selonle fabricant du regulateur. La frequen-ce precise du cycle depend du cou-rant dans la charge, des caracteris-tiques du regulateur et de la valeur de['inductance. Elle avoisine 30 kHz.
Performances
Pour demontrer l'interet de cettetechnologie, nous avons releve ten-
sions et courants sur ['entree et lasortie de cette alimentation chargeepar une resistance de 2,35 Q (tableau I).
Le courant dans Ia charge est doncproche de 2 A.Vous pouvez constater que Ion resti-tue a la charge pres de 80 % del'energie fournie a ['entree. On perd« seulement » 20 % de l'energie.Si nous avions utilise une regulationclassique, le rendement aurait etecompris entre 19 % et 48 %. On perdcette fois entre 50 % et 80 % del'energie, le regulateur consommejusqu'a quatre fois plus de puissanceque Ia charge !Vous comprenez maintenant pour-quoi des alimentations a decoupagesont utilisees aujourd'hui dans la plu-part des appareils electroniques.Elles sont incontournables lorsqueIon souhaite reduire la consomma-tion d'un appareil.Remarquez la specificite de ce genred'alimentation : lorsque la tensiond'entree augmente, le courant fournia rent& diminue. C'est etonnant,mais tout a fait normal car la puissan-ce fournie a ('entree reste sensible-ment la merne (P = tension x intensite).Dans une regulation « lineaire », le
courant reste constant (le meme quedans la charge), la puissance fournie
est alors de plus en plus importante,ceci explique la difference de rende-ment.Cependant, une alimentation a decou-page n'a pas que des avantages. Ledecoupage genere des harmoniquesa des frequences elevees : it est pre-ferable de prevoir un boitier metal-lique relie a la terre pour ne pas per-turber les electroniques sensibles.II s'agit donc dune technologie maladaptee, par exemple pour un pre-amplificateur audio.
Realisation
Le schema definitif se trouve en figure 4.
Nous avons ajoute un pont redres-seur afin que vous puissiez utiliserdirectement la tension issue d'unsecondaire de transformateur.Vous trouverez le dessin des pistescuivrees en figure 5 et ('implantationdes composants en figure 6. Le cir-cuit est suffisamment simple pourque tous les types de gravures soientenvisageables. En cas de gravuredirecte, soyez attentif a la largeur despistes qui ne doivent surtout pas etretrop fines.L'inductance n'a pas une valeur cri-tique. Celle que nous avons em-ployee est une self de 220 pH donnee
Mesures pour un courant dans la charge = 2,05A
Tensiond'entreed'entree
Courantd'entree
Puissanced'entree
Tension desortie
Puissance
charge
Rendementalimentationdecoupage
Rendementsi regulation
lineaire10 V 1,27 A 12,7 W 4,82 V 9,88 W 78% 48 %12 V 1,05 A 12.6 W 4,83 V 9,9 W 79 % 40 %18 V 0.71 A 12.78 W 4,85 V 9,94 W 78 % 27 %20 V 0,64 A 12,8 W 4.85 V 9,94 W 78 % 24 %25 V 0,52A 13W 4,86 V 9,96W 77% 19%
Tableau I
re 324 vwwv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Initiation
NomenclatureResistance 1/4 WR1 : 47 Q (jaune, violet, noir)
Condensateurs: 470 pF/16 V
C2 : 2200 pF/25 VC3, C4 : 100 nF/63 VK
SemiconducteursU1 : 78L05 ou 7805 TO220Q1 : BDX34 (version A ou B ou C)
DiodesD1 : 1N5821 (diode Schottky)D2, D3, D4, D5 : 1N5408
DiversJ1, J2 : Bornier a vis 2 contactsL1 : inductance torique 220 pH/5 A(Electronique Diffusion ALTNC2205)Dissipateur 18°/W pour TO220,visserie 3 mm
pour un courant maximum de 5 A,provenant de chez Electronique Diffu-sion. Vous pouvez utiliser une valeurallant de 150 pH a 800 pH, seul lerendement risque d'être un peu diffe-rent. II est bien sur imperatif que letore et le fil emaille soient dimension-nes pour un courant de quelquesamperes.Le transistor doit imperativementetre un Darlington.Le BDX34A que nous avons choisiest fres courant. D1 est une diodeSchottky, caracterisee par une tresfaible chute de tension et d'excel-lentes caracteristiques en commuta-tion. Le montage fonctionnera si vousutilisez une simple diode de redresse-ment, mais rechauffement de celle-cisera important et le rendement biensur nettement degrade.Le 7805 peut etre une version 78L05en boitier plastique 1092, comme surnotre maquette, ou une version 7805en boitier 10220. Les performancesresteront les memes dans les deuxcas.Le petit dissipateur pour 10220 quenous avons utilise convient pour uncourant consomme circulant dans lacharge jusqu'a 2 A. Au-dela et pourun fonctionnement permanent, it est
GO 1 0 02 00../L DECOUPAGE
O O
5
necessaire de le redimensionner.Notez au passage qu'avec un dissi-pateur bien adapt& cette carte peutfournir un courant de 5 A.
Essa is
Alimentez votre carte avec une ten-sion alternative comprise entre 9 V et24 V efficaces et mesurez la tensionde sortie en ('absence de toute char-ge. Votre devez avoir entre 4,75 V et5,25 V. Si ce n'est pas le cas, verifiezbien le sens d'implantation du regula-teur, ainsi que la valeur de Rl.Vous pouvez alors connecter unecharge en sortie, par exemple unesimple resistance de 47 Q/1 W.L'intensite delivree sera alors suffi-sante pour que le decoupage soitactif. Si vous mesurez toujours la
meme tension de sortie qu'a vide,c'est que tout fonctionne correcte-ment. Dans le cas contraire, verifiez lesens d'implantation du transistor etde la diode Dl.Si vous disposez d'un oscilloscope,vous pouvez observer la tensionhachee sur le collecteur du transistor.Vous pouvez alors visualiser ('influen-ce du courant debite dans la chargesur la frequence du decoupage.
O 0 J1 0
0000 01
--I D1=L1
J2
O® ®
_L
ic.
6
Pour terminer
Cette alimentation a decoupage fressimple n'a pas la pretention d'egalerles performances de circuits speciali-ses qui permettent d'obtenir des ren-dements fres superieurs a 90 %.Le but est avant tout de montrerqu'un decoupage peut etre mis enceuvre avec du materiel fres courant.Ce circuit simple permet une analysesimple.Le principe de fonctionnement restele meme lorsque Ion utilise des cir-cuits specialises.Vous avez compris le principe, vouspouvez maintenant envisager d'obte-nir d'autres tensions que du 5 V, it suf-fit de changer le type de regulateur :7812 pour du 12 V, 7815 pour du 15 V,etc. Vous pouvez meme envisager unregulateur variable type LM317.Bonne experimentation !
BibliographieDatasheets ST MicroelectronicsL7805, NS LM317
n' 32.4 VVVVVV.PiF1 I rriniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
Initiation
L'amplificationen classe D
Nous vous proposons lapresentation de la classed'amplification appelee« D ». Laquelle se retrouvesouvent dans le domainedes amplificateurs audio.Le (( D » ne signifie pas
digital », comme on l'en-tend de temps en temps.II fallait simplement luitrouver un nom, a I'instar,par exemple, des classesA, AB, B, C, voire E et F.
ores avoir fixe les basesdu concept, nous abor-derons quelques pro -biomes de realisation,
puis un exemple d'amplificateur serapresente. En fin d'article, vous trou-verez en outre quelques liens interes-sants sur le sujet.
Concept
L'avantage de cette classe de fonc-tionnement reside dans son tres bonrendement.Un amplificateur fonctionnant enclasse D possede un etage de sortieen puissance fonctionnant en com-mutation (generalement deux transis-tors MOS). C'est la le principal avan-tage de la classe D.
Avec certaines precautions, la com-mutation ne « gaspille » pas d'energieinutilement, contrairement a la classeA qui dissipe en permanence rienqu'avec la polarisation des transis-tors de sortie.En classe D, quand un transistorn'est pas command& (on utiliserasouvent le terme transistor « OFF »),le courant de drain est nul, doncaucune puissance n'est dissipee.Quand le transistor conduit (« ON »),la tension drain -source (Vos) estfaible, idealement nulle, le courant dedrain existe (lo). La puissance dissi-pee est proportionnelle au produit
1
Comparateur
+V
Signal
MNTriangle
+V
T2-Pmos
C1 L1
C2
T1-Nmos
Vos x los (plus precisement a lamoyenne de l'integrale du produitVDS x IDS), donc faible egalement.Si le transistor est suffisamment« nerveux », les pertes de puissanceaux transitions ON/OFF seront egale-ment faibles.On souhaite globalement un bon ren-dement, cela tombe bien.
Fonctionnement
La figurel montre le schema de based'un amplificateur classe D.Le comparateur recoit, d'une part, lesignal a amplifier et, d'autre part, unetension triangulaire. On fabrique alorsen sortie un signal periodique com-pose d'impulsions de largeur varia-ble. C'est la tits celebre modulation
PWM
La figure 2 montre le signal PWMobtenu en sortie de comparateur(creneaux de largeur variable) enfonction des deux autres tensions.On retrouve ici le concept de base,('information a disparu de ('amplitudeet se retrouve dans la valeur moyen-ne du signal carre.
n* 324 vvvvvv.electroniqueprestique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
On attaque ensuite deux transistorstravaillant en interrupteur.Lorsque le signal en sortie du compa-rateur est a +V, le transistor T1 est
ON » et T2 est « OFF ». Quand lasortie du comparateur est a 0 V, le
transistor T1 est « OFF » et T2 estON ».
Nous venons simplement de realisera cet endroit un super comparateurdope aux MOS, capable de delivrerdu signal carre de forte amplitudedans une charge de faible valeur.Nous voulons des watts en sortie.Le signal en sortie des transistors T1et T2 est inverse par rapport a la sor-tie du comparateur.Maintenant, it nous Taut retrouver,dans notre signal carre enrichi d'har-moniques, la jolie voix de notre chan-teuse preferee.En regardant le spectre du signalPWM (figure 3), on s'aperpoit que Iadiva se cache dans la partie bassefrequence du spectre.Si on appelle « Ft » la frequence dutriangle et Fs » la frequence dusignal, le spectre PWM est composede Fs, Ft-2Fs, Ft, Ft+2Fs et d'unesuite d'harmoniques qui ne nous into-ressent pas franchement.Un bon filtre passe -bas, qui laissepasser Fs et coupe avec vigueurpartir de Ft-2Fs, va nous restituer lesmelodies tant attendues.
Contraintes
Les contraintes reposent essentielle-ment sur la commande des MOS.Le comparateur de la figure 1 « drive »deux MOS de puissance comple-mentaires. Comme pour tout MOS depuissance, une capacite parasited'entree globale vue de la « grille » vadevoir etre chargee et dechargeerapidement, ce que les comparateurs
normaux » ne peuvent pas effec-tuer. II y a alors risque de faire com-muter les MOS lentement, donc deles faire chauffer.On insere par consequent (figure 4),un stage « push-pull » compose de deux
transistors bipolaires complemen-taires (Q2,Q3). Lesquels vont injecterou decharger rapidement le courantde la capacite d'entree des MOS.D'autre part, le schema de la figure1est aliments en mono -tension.
PWM sortie de comparateur
do,
2
r
Fs
I i I
Ft - 2Fs
Ft
Ft + 2Fs
3
V alimentation forte
V alimentation faible4
Si nous voulons des watts en sortie, itva falloir posseder une alimentationde valeur relativement elevee.En prenant, par exemple, une sinu-sdide en sortie d'amplificateur devaleur crete Umax, la puissance dansune charge R est de :
U max2
2 x R
Notre alimentation doit fournir auminimum une tension de service de2 x Umax pour pouvoir generer Iasinusokle.En simplifiant, si R (haut parleur) vaut8 Q, 15 W en sortie imposent une
valeur de tension d'alimentation de31 V. Tous les comparateurs n'accep-tent pas cette tension d'alimentation,d'autant plus si on augmente encorela puissance de sortie.Nous allons donc etre obliges depiloter les MOS relies a une alimenta-tion elevee par l'intermediaire d'uncircuit d'interface a base d'un simpletransistor NPN (Q1) fonctionnant encommutation. De ce fait, on peutcommander n'importe quel MOS reliea une alimentation de forte valeur.Attention tout de merne a Ia puissan-ce dissipee dans la charge « collec-teur » du NPN. Une resistance R2 de
re 324 www.elertronlquepruttque.rom ELECT RONK-31.)F PRAIIQUF
Initiation
5 V alimentation faible
Signal utile
Triangle 2
Triangle 1
Comparateur2
V alimentation forte
Piloted'interface
"K7
V alimentation faible
Comparateur+
Noted'mterface
T2
C1
T1
T2 Ott
T1 On
--- Signal - V triangle 1- V comparateur 1 - V triangle 2- - - - V comparateur 2
Temps U
12 On
T1 Off
6
valeur trop faible va chauffer et unevaleur trop forte ralentira les commu-tations.Une autre importance de ce circuitest a signaler. Si le montage possededeux alimentations, de faible et fortevaleur, la sortie du comparateur n'au-ra pas une amplitude de tension suf-fisante pour rendre T2 (OFF). En effet,si le comparateur fournit une tensionmaximale inferieure a Valimentationforte- VGSth T2, les deux MOS vontconduire en meme temps (VGsth : ten-sion de commande des MOS), ce quiest prejudiciable a leur sante.Nous allons terminer le chapitre descontraintes par la plus repandue enclasse D : la conduction simultaneedes transistors MOS de sortie.Reprenons la figure 1. Que se passe-t-il si T1 tarde a passer (OFF), alorsqu'on lance le passage (ON) de T2 etsi les temps de transitions de niveaudu signal PWM ne sont pas infinimentcourts ?Les comparateurs ne sont pas par-faits, pas plus que les circuits d'inter-facages. Le passage de la tension
« mini » a la tension « maxi » du signalPWM attaquant les MOS n'est pasinstantane. La zone de transition atendance a faire conduire les deuxMOS en meme temps. De plus, lestransistors de puissance prennentleur temps pour commuter (ON/OFF)et (OFF/ON), avec un timing differentsuivant les transistors. Ce qui conjoin-tement amplifie notre probleme deconduction simultanee.Sachant que les MOS a l'etat « pas-sant » sont equivalents a leurs resis-tances Roson (quelques milliohmsquelques ohms), nous aurons vite uncourant destructeur traversant nosdeux transistors de puissance. Dansle meilleur des cas, si le courant nedepasse pas une valeur critique, nosdeux MOS chaufferont inutilement.Pour solutionner le probleme, nousallons piloter les transistors de puis-sance independamment, suivant leschema de la figure 5 et le chrono-gramme de la figure 6.Pour faire simple, quand T2 est (ON)et passe (OFF), on attend un temps 0que T2 soit vraiment (OFF) et on
lance le passage a (ON) de Ti.Reciproquement, quand T1 passe de(ON) a (OFF), on attend un temps 0que T1 soit stabilise a (OFF) pour lan-cer le passage a (ON) de T2.De cette fawn, les deux MOS neconduisent jamais en meme temps(c'est facile a dire I).Pour generer les deux trains d'impul-sions carrees en sortie desComparateur 1 et Comparateur 2, onapplique a ('entree de ces derniersdeux signaux triangulaires decales enamplitude, Triangle 1 et Triangle 2(figures 5 et 6).On suppose les pilotes d'interfacessans effet inverseur pour simplifier('explication de la figure 6.
Exemple de realisation
Le schema de la figure 7 montre uneetude complete d'un amplificateurclasse D dans lequel on retrouve lespoint evoques ci-dessus :- Deux transistors de puissance M1et M2 pilotes par un etage interface(Q1 et Q4)- La commande des grilles des tran-sistors de puissance assuree par Q3& Q7 et Q5 & 06, de facon a « char-ger » ou « vider » rapidement lescapacites d'entrees des MOS.- Les deux signaux PWM de « corn-mande » sont fournis par les deuxcomparateurs (LT 1365)- Les deux signaux triangulaires deca-les en amplitude sont produits par unsimple et tres célèbre NE555.La capacite C7 est chargee a cou-rant constant par Q2 et dechargee dememe a courant constant par Q8quand la sortie « discharge » duNE555 devient active a l'etat « basce qui rend Q8 actif. Q2 produit uncourant de 7,5 mA et Q8 un courantdouble de 15mA. C'est normal, pen-dant la decharge de la capacite, ii
faut que Q8 absorbe le courant de C7et celui de Q2. Le tout donne une ten-sion triangulaire.- Le triangle decale est obtenu (bruta-lement, j'en conviens) en recuperantla tension au bornes de C7 surl'emetteur de Q9. Ce montage « sui-veur » nous restitue le signal triangu-laire decale d'un seuil VBE. On peutfaire plus subtil et surtout plusreglable, mais notre objectif est de
re 324 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIOUE PRATIDIJF
Initiation
V faible
D21N4148
D1
1N4148
R11
10 k0
R1310 k0
08NPN
D3= R12
D4 y250
2
R10500
Q2PNP
1N4148
C73 nF
R1410 k0
U5NE555
Vcc Gnd
DIS TRIG
THRS OUT
CV RST
C61 nF
a
Q92N2219A
R91 kit
V1
Signal d'entree avec offset
U3LT1365
V faible0
V4
16
C4200 pF
-II
R31000 0
R6200 0
C3200 pF
II
R22500 0
R52500 0
U4 R4uri 365 1000 0_
V V
V fort
Q1
2N2219A
V fort
R7 .S2.200 0
Q42N2219A
072N2219A
Q32N2905A
Q52N2219A
Q62N2905A
M1IRF9Z24S_L
L1 L2C1 48 pH 16 pH
400 pF
IRF510
7
realiser un montage educatif.- Le filtre passe -bas de sortie a eteameliore par rapport a celui de lafigure 1. II attenue de 50 dB a la fre-quence de Ft - 2Fs, soit a 160 kHz(Ft = 200 kHz, Fs = 20 kHz). La capa-cite C1 de liaison en sortie grignote »un peu le spectre basse frequenceaudible. Soit on l'augmente, soit on Iasupprime et on passe a une structure
double alimentation » avec pointmilieu (voir nos liens).- La simulation de ce montage donneenviron 10 W en sortie (proportionnela Ia valeur de ('alimentation), pour unrendement de 80 %. Etant donne lasimplicite du montage, il s'agit d'unbon resultat.
Synthese
Avant d'aborder notre derniere partie,voici quelques points de synthese surla classe D :- Le dimensionnement des MOSdevra bien prendre en compte lescaracteristiques maximales du com-posant : tension VDS max, courantmax, puissance max.- Le rendement global va etre fonctionde Roson, la choisir relativement faible(quelques centaines de milliohms).- Le rendement est aussi fonction de
la charge accumulee dans la capaci-te d'entree du MOS. Choisir desMOS « nerveux » avec le parametreQg, decrivant la charge totale d'en-tree, inferieure a quelques dizainesde nano coulombs. Cette caracteris-tique est decrite dans les datasheets.De toute fawn, it faut charger et&charger cette quantite d'electricitele plus rapidement possible.- Le Taux de Distorsion Harmonique(THD) du signal de sortie est propor-tionnel au temps de retard 0 (figure 6)entre les deux signaux PWM de com-mandes.Le reglage de ce parametre est aoptimiser, on doit se rapprocherd'une valeur la plus faible possible.Plus 0 est petit, plus la THD est faible,mais inversement on risque de mettreles deux MOS en conduction simulta-née.
Le schema de la figure 7 n'est qu'unexemple simple de conception, il
existe des structures avec quatreMOS montes en « pont » et des struc-tures avec des MOS de meme type.Notre article visant a presenter leconcept de fonctionnement, nousavons passé volontairement soussilence des montages plus com-plexes. Les lecteurs passionnes parcette classe d'amplification trouve-
ront des renseignements supplemen-taires en consultant nos liens infor-matiques.
Au catalogueQuelques circuits constructeursmettant en oeuvre Ia classe D
Chez Analog DeviceAD1990 : 5 watts, 2 canauxAD1992 : 10 watts, 2 canauxAD1994 : 25 watts, 2 canauxAD1996 : 40 watts, 2 canaux Chez PhilipsTDA8922B : 50 watts, 2 canaux
En savoir plusLiens expliquant Ia classe D
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1071.pdf http://www.irf.com/product-info/audio/classdtutorial.pdf http://membres.Iycos.fr/eroussLa deuxierne adresse est une repliquede la premiere (toutes deux enanglais), version Power Point, avec,en outre, une realisation tres interes-sante. Le dernier lien correspond ausite de l'auteur consacre a SPICE(lequel comprend d'autres liens ettelechargements).
re° 324 www.electroniquepreitIque.corn LL COTRON101,1F PRAT1OLIF
TelecommJndedomotique simple
Les maisons individuelleset appartements sontsouvent equipes dedispositifs electroniquesautomatiques permettantIa commande desequipements electriques,tels que les voletsroulants, les appareilsde chauffage,les alarmes, etc.
ans pretendre rivaliseravec les produits tressophistiques du commer-ce, nous avons concu un
petit systerne qui permettra a noslecteurs la realisation d'une comman-de domotique simple.
Caracteristiquesgenerales
Notre telecommande se compose dedeux platines, chacune equipee d'untransceiver (emetteur/recepteur) afinde s'affranchir des liaisons filaires.Lune des platines est connectee au
port RS232 d'un ordinateur et trans -met les ordres a Ia seconde platinequi les execute (par l'intermediaired'un microcontroleur). Celle-ci envoie,a son tour, des accuses de reception
1
0 RF
a) Helical antenna
C3 C4
b) Loop antenna
16,4 cm
c) Whip antenna
RF GND
RF
o RF
0,5 mm enameled copper wireclose wound on 3,2 mm diameter former
433 MHz = 24 turns
Feed point 15 % to total loop lengthtrack width = 1 mm
4 to 10 cm' inside area
Wire, rod, PCB -track or a combinationof these three
433 MHz = 16,4 cm total from RF pin.
a ('ordinateur, lesquels comportentdes resultats de mesures ou d'etatsdes entrees/sorties numeriques.La quake de la transmission est pri-mordiale et des transceivers debonne qualite doivent etre utilises.Nous avons choisi les modulesTDL2A-433-9 de marque Radiometrix.Ces modules sont concus afin d'as-surer une transmission bidirectionnellede donnees numeriques « sone au
format RS232/niveaux logiques 0/5 V.La portee en terrain decouvert, avecde bonnes antennes, atteint troiscents metres en terrain degage et envue directe. En lieu clos (maison ouappartement et avec les memesantennes), la portee sera notable-ment recluite mais suffisante pour lesapplications envisagees.Des antennes, telles que celles repre-sentees en figure 1, peuvent etre uti-lisees pour des portees ne depassantpas quelques dizaines de metres.
ere 324 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
2TDL2A 433-9
Ceramic Ceramic
J1_10.7 M BPF 10,7 M BPF TK14570
GND 0
RF IN
GND 0
433 MHz
LC
MATCH
RF switch
LC LPF
LNA
LC
Match
433 MHz
PA
REswitch
.1.O-r
CeramicDiscriminator
AF LPF
(RC)
4,0 V VoltageREG
> RX Data
SYNTHESIZER
Divider
Divider
R
Char gepump
N
Phase Detector
23/433 M
Buffer LOOP FIL 14_
(RC)
VCO
Control
VCXO
J.O-r
-7--
CPU
20 48 MHz
TX Mod
AF LPF
(RC)4-
0 GND
+5 V IN
0 N CS
TEST
J-0 DATA IN
(No pin)
I-0 DATA OUT
0 RX BUSY
0 GND
3a
RF GND
ANTENNA
RF GND
4
5
6No pin
7
8
9
Side view (through can)
Top view (without can)
18
17
16
15
14
13
12
11
10
30,48 mm
33 mm
7 mm
GND
VCC
ENABLE
SETUP
TXD
NC
RXD
STATUS
GND
Pin description
Pin Name Function
18 GND Ground
17 VCC 5 V (regulated power supply)
16 ENABLE Enable or DTR (5 V C/mos logic level input)
15 SETUP Test/setup mode selection
14 TXD Transmit Data (inverted RS232 at 5 V C/mos logic level)
13 NC No Pin
12 RXD Receive Data (inverted RS232 at 5 V C/mos logic level)
11 STATUS Busy or CTS (5 V C/mos logic level output)
10 GND Ground
23 mm
3b
- T "y. .
. - olD
."4
6..12cP71.-
c,{1 1,`N.1W i .0161.7. ;
Cri 1- . r or.C1 rle-1491?
La longueur de l'antenne est facile-ment calculable au moyen de la for -mule :
k = 300 000/foft (X) est la longueur d'onde, 300 000la vitesse de la lumiere et (f) la fre-quence en kHz.Pour une antenne fonctionnant enquart d'onde, it suffit de diviser leresultat par quatre.Ces transmissions s'effectuent demaniere totalement transparentepour l'utilisateur car le TDL2A-433-9genere les trames de preambule, lamise en « packets », ainsi que lecodage Manchester, tout en effec-tuant un « ckeksum . a l'arrivee de latrame transmise.C'est un microcontroleur interne quiest chargé de toute la « couche » logi-cielle du protocole radio et du syn-thetiseur de frequence.L'interfagage avec un microcontro-leur externe au module peut donc sefaire tres facilement au moyen d'une
n° 324 www.electroniquepratique.corri ELECTRONIQUE PRATIQUE
liaison trois fils TX/RX/masse, celasans gestion du flux de donnees.II convient alors de respecter unepause entre cheque emission car lebuffer interne du TDL2A-433-9 est de32 octets.II est cependant possible de gerer leflux de donnees en utilisant la brocheSTATUS qui, reliee a une broche d'in-terruption du microcontrOleur, pre-viendra ce dernier qu'une donneevalide est disponible en sortie dutransceiver.Deux autres broches peuvent egale-ment etre connectees au microcon-troleur externe (ce que nous n'avonspas realise sur notre maquette).II s'agit des broches ENABLE etSETUP qui permettent respective-ment la mise « en » ou « hors » fonc-tion du module et sa mise en pro-grammation afin de fixer la frequencede travail (1 parmi 5) ainsi quel'adresse utilisee (1 parmi 8).L'interfacage avec un ordinateur peutetre realise tits simplement a l'aided'un circuit de mise a niveau de typeMAX232.
Deux solutions sont alors envisa-geables :- une liaison trois fils (TX/RX/masse),donc sans gestion du flux de don-nees,- une liaison cinq fils (TX/RX/DTR/VTS-DSR-DCD/masse) avec gestion duflux de donnees.
Dans ce dernier cas, la brocheENABLE est reliee a la broche DTR etles broches VTS/DSR/DCD a la
broche STATUS (ce que nous avonseffectue sur notre maquette).Cette derniere solution permet, enrealisant deux maquettes identiques,la transmission de donnees entredeux ordinateurs au moyen du logi-ciel HyperTerminal ou tout autre logi-ciel permettant des liaisons « serie ».Les figures 2, 3a et 3b donnent leschema interne du TDL2A-433-9ainsi que son brochage et ses dimen-sions. De taille reduite, malgre sespossibilites, son integration dans unmontage existant est aisee.La configuration du module est d'unesimplicite enfantine. II suffit d'utiliserle logiciel HyperTerminal sous Windowsafin d'envoyer les commander deconfiguration qui ne sont qu'aunombre de huit :
Transmitter
Output power 10 dBm (10 mW) ± 1 dB
TX on switching time <4 ms
Modulation type 16 kbps bi-phase FSK
FM peak deviation ± 25 kHz
Adjacent channel TX power < - 37 dBm
TX spurious < - 45 dBm
Receiver
Sensitivity - 107 dBm for 1 % BER
Image - 50 dB
Spurious/adjacent channel - 65 dB
Blocking - 84 dB nominal, 75 dB worst case
LO re -radiation < - 60 dBm
Interface
Data rate 9 600 baud, half duplex
Format 1 start, 8 data, 1 stop, no parity
Levels 5 V C/mos (inverted RS232. Mark = 5 V = idle)
Buffers 32 byte FIFO
Flow control None ('RX busy' pin provided)
Addressing 1 of 8, user programmed
Data latency 14 ms (first byte into TX, to first byte out of RX)
4
ADDRO a ADDR8. Permet dedeterminer une adresse particuliereafin de creer des mini-reseaux decommunications. CHAN a CHAN4. Permet de fixerl'une des frequences de travail parmicinq. SETPROGRAM. Les parametresdes adresses et des frequencesdetermines par les instructionsADDRx et CHANx sont stockes enmemoire RAM. Cela implique que,lors de la coupure de ('alimentationdu module, a la mise sous tensionsuivante, les parametres « par defautde I'EEPROM interne sont recharges(parametres par defaut). La comman-de SETPROGRAM permet de sauve-garder les valeurs ecrites dans laRAM vers I'EEPROM. NOTONE. Destine a la realisationde tests, emission d'une trame nonmodulee. LFTONE. Destine a la realisation detests, emission d'une trame moduleepar un signal carre d'une frequencede 8 kHz. HFTONE. Destine a la realisationde tests, emission d'une tramemodulee par un signal came d'unefrequence de 16 kHz. #. Stoppe la transmission HF.
Caracteristiqueselectriques du TDL2-433-9Les caracteristiques electriques dutransceiver sont les suivantes : 5 canaux au choix aux frequences :433,285 MHz433,605 MHz433,925 MHz (frequence par defaut)434,245 MHz434,565 MHz
Stabilite en frequence : +/-10 kHz Largeur de bande d'un canal : 320 kHz
Alimentation :5 Vcc28 mA en emission22 mA en reception et en mode « idle »
(sommeil) Dimensions : 33 x 23 x 7 mmLe tableau represents en figure 4indique la sensibilite du recepteur, sapuissance d'emission, ainsi que leprotocole et les niveaux de tensionutilises pour ('interface serie.La fonction de chacune des brochesest dorm& ci-dessous : Broches (1) et (3), RF/GND. Cesdeux broches sont reliees en interneau blindage du module et auxbroches (8), (9), (10) et (18). Elles doi-vent etre connectees au plan demasse du circuit imprime.
n° 324 www.electroniquepratique.com LLECTHONIQUE PRAIIQUE
C1/1 pF+ 1
C3/1 pF3
4
C4/1 pF+
C5/1 pF
Bat 19V
UVCC
GND
IC2MAX232
Vs-
T2OUT T2IN
R2IN R2OUT
C2/10 pF16
15
14
13
12
ENABLELedl
R1
1 42
11
OHOS2
S3
C6= Cl '"m'220 pF1100 nT
C10100 nF
1 IC1
LM2931AZ-5
ModuleTDL2A-433-9
(vue de dessous)
GND
+5 V
ENABLE
SETUP
TXD
NC
RXD
STATUS
GND
GND
RF OUT
GND
STATUS R2
Led2
+ 1C92C8=10 pF 100 nF
'
*
0+5 V
00000
Dispositifsexternes S3
0
R1 15 kit15 k0
-41-1-113415 kit2.2 kf2
R5 122:2211
R6
C1
33 pF
T1
BC547
12BC547
T3BC547
0--
R7 Led1
470 LI
-- REL2,i
R8 Led2
470 SI
R9 Led3
470 0
0
0
7
5
ANTI
"77;
Broche (2), RF. C'est a cette brocheque l'antenne est connectee (impe-dance de 50 Q). Broche (11), STATUS. Cette brochepresente un etat « haut » lorsque desdonnees valides sont presentes dansle buffer de reception. Elle peut etreutilisee pour ('alimentation d'une ledou comme signal d'interruption. Broche (12), RXD. C'est la brochede sortie des donnees. Broche (14), TXD. C'est la broched'entree des donnees a emettre. Broche (15), SETUP. Active auniveau bas », elle permet la pro-grammation du module.
17> Schemes de principe
Le schema de principe du transceiverconnects a l'ordinateur est represen-ts en figure 5. Un circuit integre detype MAX232 assure la mise a niveaudes signaux issus de ('interfaceRS232 du PC.C'est au moyen de cette platine quel'on peut programmer les modulesTDL2-433-9. Pour cela, it suffit decommuter S2 a la masse et « d'en-
n° 324 www.electronlquepratique.corn ELECTRONIC)UE PRATIQUE
CON1
4
3
7
6
SUB -D9(F)
y
3
4
IC 1
CB220
7
8
9
10
11
12
24
23
22
21
20
19
18
17
16
TOO nF
R1
11(0
S.
ENABLE
Led1
S1 ModuleTDL2A-433-9
(vue de dessous)
0-1)S2
15
14
13
C2100 nT
GND
+5 V
ENABLE
SETUP
TXD
NC
RXD
STATUS
GND
GND
RF OUT
GND
STATUS R41 ki2
Led4
CON2 CON3
PO P13 0o P1 P12 0 /0 P2 P9 0 _/0 P3 P8 0 /0 P4 P14 0 /
-0 P5 P15 0
4,0
.1220 pF 1100 nF
C7 C8
D1
S3 1N4001
Dissipateurthermique
+
1FC3'-' C4220 p1 00 n
voyer » les commandes expliqueesprecedemment.L'alimentation est assuree par unepile 6F22 (9 V) pour les essais. Unebatterie 8,4 V (180 mAh) pourra etreutilisee pour un fonctionnement dequelques heures. Pour une utilisationcontinue, il est preferable de faireappel a un bloc secteur.L'alimentation de Ia platine est assu-roe par un regulateur a faible tensionde dechet de type LM2931AZ-5.Le schema de principe du transceiverrecepteur des ordres est donne enfigure 6. La, nous avons utilise unmicrocontroleur de type CB220 afind'interpreter les ordres envoy& parl'ordinateur. Un connecteur SUBD9 Fpermet de programmer le microcon-troleur au moyen du logiciel « Cubloc
IC2LM7805
1k i2Led5
Het
6
ANTI
O
YYY1 2 3
+=C5 C6
0 pF 1100 nF
Studio » (gratuit) disponible sur lessites http://cubloc.com/data/01.php ethttp://www.lextronic.fr/produit.php?id=10Deux connecteurs places sur la cartepermettent de recevoir deux petitescartes d'interfaces.Deux leds (Led2 et Led3), connecteessur les ports P6 et P7, permettent des'assurer du bon fonctionnement dulogiciel.L'une clignote en permanence, tandisque l'autre ne s'illumine que lors de lareception d'un ordre.La Led1 signale la validation duTDL2A-433-9, tandis que la Led4,connect& a la broche STATUS dumodule, avertit par une breve illumi-nation qu'une dorm& valide est pre-sente dans son buffer.
Un regulateur de tension de type7805 assure ('alimentation de la plati-ne. Un dissipateur thermique estnecessaire pour ce regulateur.Les deux transceivers sont equip&d'une antenne telescopique qui per -met leur reglage a Ia bonne longueurd'onde. Elles sont reliees aux platinesau moyen de connecteurs BNC/femellerespectant ainsi ('impedance de 50 52des sorties RF des emetteurs/recep-teurs.Les schemas de principe des deuxinterfaces sont dorm& aux figures 7et 8.L'interface 1 (figure 7) permet la com-mande de trois relais et la lecture detrois entrées numeriques (contacts deportes, de fenetres, detecteur de pre-sence, etc.).
re 324 vvvvvv.electroniquepratique.rom ELEC,TRONIQUE PRA11011E
DZ1 D1 DZ2 DZ3 D3 TT17;
4,7 V 1N4148 4,7 V31tD2
1N4148 4,7 V 1N4148
O+5 V
8
OOO
R4R6R7
R11 1 kS2
R2 , I 1 kS2
R3(1 1 kS2
2,2 kS2
0 0
T1
BC547
2.2 Id/2.2 kfl
C1
33 pF
T2BC547
T3BC547
L'interface 2 (figure 8) permet egale-rnent Ia commande de trois relais etIa lecture de trois tensions analo-gigues. Chaque entrée est protegeepar une diode zener de 4,7 V et parune diode 1N4148 contre les inver-sions de polarite.
NomenclatureINTERFACE 1
ResistancesR1, R2, R3 : 15 kQ (marron, vert, orange)R4, R5, R6 : 2,2 kQ (rouge, rouge. rouge)R7, R8, R9 : 470 0 (jaune, violet, marron)
CondensateurC1 : 33 pF/16 V
SemiconducteursLed1, Led2, Led3: diodes o 5 mmT1, T2, T3 : BC 547
Divers1 barrette seeable de connecteur malecoude au pas de 2,54 mm1 barrette seeable de connecteur maledroit au pas de 2,54 mm3 relais type CELDUC 031A3210
R8 Led2
470 0
Realisation
0
0
Les traces des quatre circuits irnpri-mes sont donnas en figures 9a et 9b.Les implantations des composantssont representees en figures 10a et10b.
INTERFACE 2
ResistancesR1, R2, R3 : 1 k52 (marron, noir, rouge)R4, R6, R7 : 2,2 kQ (rouge, rouge, rouge)R5, R8, R9 : 470 Q (jaune, violet, marron)CondensateurC1 : 33 pF/16 VSemiconducteursLed1, Led2, Led3 : diodes o 5 mmT1, T2, T3 : BC 547D1, D2, D3 : 1N4148DZ1, DZ2, DZ3 : diode zener 4,7 VDivers1 barrette seeable de connecteur malecoude au pas de 2,54 mm1 barrette seeable de connecteur maledroit au pas de 2,54 mm3 relais type CELDUC 031A3210
9a
1 Oa
INTERFACE 13 SORTIES RELAIS 13 ENTREES NUMERIOULS
li
ICO
LU
0O
LU
0O
CC
LED3 LED2 LED1
Cr fr.L .L .1
10 o o o 0 o 0 ol
0OO
00O
0 0 tf) o0 CI U7 u7 a a -
> > > as
INTERFACE 2
P9GNDP12GNDP13GND
3 SORTIES RELAIS / 3 ENTREES ANALOGIOUES
LED3 LED2
00
N N0 0 0 0 0
T1 l R1-f
it R3
R21E01 4
100000000001 0
0OO0O
te) /./)0 co co as Q. O0 0> > > >
aaa
P2AD2GNDPOADO
GNDP1AD1GND
re 324 NArvvvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUC PRATIOUL
Le cablage des platines ne presenteaucune difficulte. Les straps seront im-plantes avant tout autre composant.Les relais utilises sont de type DIL. Ilsne possedent pas un pouvoir de cou-pure tres eleve et seront donc utilisespour ('alimentation d'autres relais depuissance.Les modules TDL2A-433-9 sont inse-res dans des supports fabriques avecdes morceaux de barrettes « secable
NomenclatureEMETTEUR/RECEPTEUR 1
ResistancesR1, R2 : 1 k52 (marron, noir, rouge)CondensateursCl , C3, C4, C5 : 1 pF/16 VC2, C8 : 10 pF/16 VC6 : 220 pF/16 VC7, C9, C10 : 100 nFSemiconducteursLed1, Led2 : diodes electrolumines-centes o 5 mm101 : LM 2931 AZ5IC2 : MAX232Divers1 module TDL2A-433-9 (Lextronic)2 supports de pile a souder1 connecteur BNC femelle1 antenne 433 MHz (Lextronic)1 support pour CI 16 broches1 barrette secable de connecteurfemelle au pas de 2,54 mm1 barrette secable de picots avecdeux cavaliers1 connecteur SUBD 9 brochescoudees femelle pour circuit imprime1 interrupteur miniature pour CI
EMETTEUR/RECEPTEUR 2
ResistancesR1, R2, R3, R4, R5 : 1 kS2 (marron,noir, rouge)CondensateursC1, C2, C4, C6, C8 : 100 nFC3, C7 : 220 pF/16 VC5 : 10 pF/16 VSemiconducteursLed1, Led2, Led3, Led4 : diodes o 3 mmD1 : 1N4001101 : CB220 (Lextronic)IC2 : 7805Divers1 module TDL2A-433-9 (Lextronic)1 connecteur BNC femelle1 antenne 433 MHz (Lextronic)1 support pour CI 24 broches1 barrette secable de connecteurfemelle au pas de 2,54 mm1 barrette secable de picots avecdeux cavaliers1 connecteur SUBD 9 brochescoudees femelle pour circuit imprime1 interrupteur miniature pour CI1 connecteur d'alimentation pour CI
EMETTEURRECEPTEUR 1
O
CONNECTFUR BNC 4-rmLED)
ENABLE.--R2-+ (-
STATUS
SETUP ENABLES.,S2IoN oFFI
oRF GND GNDoo ANTENNE VCCooRF GND RI 0
SETUP 0ENABLE 1XD 0
RXDoSTATUS()
GND 0
LED2 MODULE TDL2A-433-9
PILE 9 VOLTS OU BATTERIE
O
EMETTEUR/RECEPTEUR 2
CONNECTEURBNC S2
ENABLELED
+0
SETUP ENABLEION orFI ION OFF
o RF GND
GNDo0 ANTENNE VCCoo RF GND
o
ENABLE %SETUP0TXDo
R4A )-
RXDSTATUS 0
GNDo0+ LEN MODULE TDL2A-433-9(') STATUS
1000000000 of
INTERFACE 1
(i) (4 co 0)
TEZFACE
0 0 07 C0 0. O.
CS, N.- 0000 0 (0 0) 0000(.0.nve,,N.-o< a> > > > Cl. 0. 0. 0. 0.
(0000000000(INTERFACE 2
QLED 5
CLI
ICI
I I I 53
DI
000- (75< >0_6_ a. o_ o. R3
SUEDE FEMELLE
11
=.]
LED2
LED3
IV 324 14AArvv.electronaquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Radiometrix =2;4
TDL2A-433-9Transparent Data Link
Module du transceiver connecte a l'ordinateur461111
I Onto et COW, O.
*Wm [00 01 54_1
* =.11111111111111111111111
Aft.,
j1 17:31:74 issmen
meneuel I Mee. run* Wee el 4041004.6 con* mann.sc_plan, Mu. Mt"
sem
*"4:1.:1......e.1ni
(Mea 0a .40.41.4
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[WM . ...-11........444144.=.4404.4
111/12120071117:3 :241
=II :':,
..,..
F'''.4 CM "1;"=SI to
OE OM OS 1 Z. =II T..*..'
e'... 1=11 "S"=111 =1. - I la :a 1 is
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I 111 , CIO
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NleCTS24
cno.
* icr. I0 5
'41
I 1.0.1 .110
S.wevide
[141.
Eli=1117=ZE111=1:11111211=
Tension 1 = 0,08 VecTension 2 = 0.03 VccTension 3 = 0.00 Vcc
COMIMININIIMIII4
ettn.144140.11114%
OM 01010
gam a a 0SCOW, ala
wows a a ,0.... a a .,.
M.F. C.A. cm...
11
Radiometrix
TDL2A-433-9Transparent Data Link
( E 08K9
Module du transceiver recepteur des ordres equipe du CB220
Essais
Avant toute chose, verifier ''alimenta-tion des platines. Pour cela, aucuncomposant n'est insert dans les sup-ports. Verifier, apres la mise sous ten-sion, que I'on obtient des tensions de+5 Vcc. En premier lieu, it convient detelecharger le programme " telecommande.cul » dans la memoire duCubloc CB220. Cela se fait au moyende 'Interface serie de l'ordinateur etdu logiciel « Cubloc Studio . Des lafin du chargement, la Led2 doit cli-gnoter rapidement, ce qui signifie quele programme «tourne » correctement.On peut deconnecter le montage dela RS232. L'autre platine doit etreconnect& au port serie de l'ordinateur.Pour les essais, nous avons ecrit unpetit programme, concu au moyen dePROFILAB EXPERT 4.0 distribue parLextronic, http://www.lextronic.ftiproduit.php?id=996 (figure 11).C'est un outil permettant la realisa-tion, au moyen d'une interface gra-phique, de logiciels de commande deprocessus. Tous les ports de lamachine sur laquelle est installeProfilab peuvent etre controles.Nous vous invitons vivement a vousconnecter sur le site precite afin detelecharger une version d'essai.Notre programme permet de fixer lemoment ou les relais seront comman-des. II suffit simplement d'entrer lesheures au format " 00:00:00 » ou ladate et les heures au format suivant
00/00/0000//00:00:00 ».D'autre part, des commandes manuel-les permettent egalement la mise « en »
ou <' hors » fonction des relais, ainsique la lecture des entrées.Cette derniere peut etre automatiseeau moyen d'un timer, par exempletoutes les cinq minutes, en mettantl'interrupteur sur (ON) et en entrant :
00:05:00:000 ».On peut verifier, sicela est necessaire, la bonne recep-tion des ordres par le Cubloc CB220en connectant la platine au port seried'un ordinateur sur lequel tourne lelogiciel « Cubloc Studio ». Nous avonsinsert dans le programme du micro-controleur une instruction permettantla lecture des donnees en provenan-ce de la platine envoyant les ordres.
26 n° 324 www.eiectroniquepratique.com EL EC RONOUE PRATIQUE
Badge subliminalVoici un montage dontles effets visuels sontpour le moins curieux etsurprenants. Le presentbadge comporteune rangee de sept leds,allumees et placeesverticalement. II peut etreagrafe au revers de votreveston pour attirer ('at-tention. Jusque-15, riend'original, mais...
a surprise deviendra totalelorsque vos amis verrontapparaItre un cceur, uncame, un cercle ou tout
autre symbole que vous aurez preala-blement programme... Quelle estdonc la cle du mystere a l'origine decette apparition subliminale ?
Principe
L'explication de cette vision quelquepeu irreelle repose tout simplementsur une caracteristique bien connuede l'ceil humain : la persistance reti-nienne. En realite, les leds ne sontpas allumees en permanence, maissuivant un programme preetabli etbase sur la repetition continue d'uncycle comportant sept etapes.La figure 1 represente l'exemple dela vision subliminale d'une croix deSaint -Andre. Pour un cycle completdonne, seules les leds rouges seront
1
Led 1
Led 2
Led 3
Led 4
Led 5
Led 6
Led 7
v -
a)
0)
vCll
3 N(,)
43 ao
to
ca
U)
a)
Lo(/)000000.000.000.0.00000.0000000 0000.000.000000
allumees. Le rythme du defilement descycles est de l'ordre de la milliseconde.Etant donne la frequence de fonc-tionnement retenue, lorsqu'un obser-vateur, place a deux ou trois metres,regardera directement la colonne deleds, it ne verra qu'un allumage conti-nu de celles-ci. Mais en faisant ba-layer son regard de Ia gauche vers ladroite (et vice -versa), it verra distinc-tement la croix de Saint -Andre, program-
rnee dans le cadre de cet exemple.La conjugaison de la succession descycles et du mouvement des yeux apour consequence d'imprimer sur larefine une suite fugitive de septcolonnes, ce qui permet au cerveaud'interpreter ('image.L'originalite de cette observation resi-de dans le fait qu'il n'est pas neces-saire d'expliquer prealablement auxpersonnes presentes comment ellesdoivent observer le badge.En effet, it arrivera fatalement unmoment dans la conversation,qu'avec les evolutions de celles-ci
dans Ia piece, ('image suggeree appa-raitra a l'une ou a I'autre.
Fonctionnement
AlimentationC'est a une pile de 9 V qu'il incombede fournir l'energie necessaire aufonctionnement du montage (figure 2).L'interrupteur (I) permet sa mise enservice. La capacite C1 decouple lemontage de ('alimentation. La ledrouge L8, dont Ie courant est limitspar R9, signalise la mise sous tensiondu module dont la consommationmoyenne est de l'ordre d'une dizainede milliamperes.
Base de tempsLe circuit integre IC1 est un compteurcomportant quatorze stages binairesmontes en cascade. Au niveau de lasortie 00 (broche n° 9), on releve unsignal de forme carree dont la perio-de s'exprime par la relation :t= 2,2 x A x C2.
Ire 324 wyvvv.electroniquepratique.com LLLC MONIQUE PRATIQL JF
C1
0,1 ;X
42
R.92 MI
L8rouge
S7 R
16
IC1/CD4060 7 Q4 C
16
14
15
IC2/CD4017
11 10 9 12 8 13 10 7
0 1 001 00 R R SO S6 S1 S5 S2 S4 S3
R8100 kil A
22 ki2
9717.9777! 717, 97,712 13
28
1 0
2
30405060
11
C22,2 nF
I I I
10 11
IC3CD4071
If 01 II 0, I 11 11 iI L
2
' 1
x1N4148YYTYYTYD1
R1
'd id 44 'd od id ''rzd`dD8
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YYYYYYYD15
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R2I I
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I
IR6
I IR7
Badge
L1 a L7 Leds blanches HL
8
D28
Dans le cas present, lorsque le cur-seur de l'ajustable A est place enposition mediane, cette periode estd'environ 50 ps, soit 0,05 ms.Sur les differentes sorties Qi de IC1,Ia periode du signal came s'obtientpar le biais de ('expression :T = 2' x t.
En particulier, sur Ia sortie Q4, la
periode du signal, toujours pour uneposition mediane du curseur deI'ajustable, est de :0,05 ms x 16 = 0,8 ms.Nous verrons ulterieurement com-ment regler cette periode a sa valeuroptimale.
Distribution sequentielleAssurer la commande de Ia repetitioncyclique de l'affichage, tel est le roleassigne a IC2, qui est un compteurdecimal a sorties decodees. Ce der-nier recoit les signaux carres en pro-venance de IC1 sur son entrée« Clock » (broche n° 14). Le compteur
n° 324 www.electmniritiPpratiqtrP.1:0111 ELECTRC)NIQUE PRATIQUE
L
1)15D16D17D18D19D20D21
co
=MI IC1
=MIIP2 IP1
C=MCNII
IC27=MI CCM
OlIP4
O11=TM
IP3
IC3 =MIC=Mf=1.1 1:7M
11
avance d'une position pour chequefront positif du signal recu. L'etat« haut » apparait ainsi successive-ment sur les sorties SO, S1... S6,pour se repositionner a nouveau surSO, grace a la liaison S7 et RAZ. Lecycle se poursuit ainsi indefiniment.
Adoptiond'une image symetriquePour des raisons de simplification dela realisation et de la programmation,nous avons adopte le principe d'unerepresentation symetrique de l'ima-
ge, l'axe de synnetrie etant vertical.Ainsi, it sera seulement necessaire deprogrammer les stades correspon-dant aux quatre premieres colonnes,etant donne requivalence des pro-grammations des stades 1 et 7, 2 et 5puis 3 et 6. Cate realisation, cette dis-position revient a utiliser quatre portesOR (OU) dont les deux entrées sontreliees aux sorties :
SO et S6 pour la porte OR (III)S1 et S5 pour la porte (IV)S2 et S4 pour la porte (I)S3 pour la porte (II)
LI
17
L3
I4
Ci L6
7
3 2 1
4b
ProgrammationCheque sortie de porte OR est relieea l'un des quatre groupes de septinterrupteurs de programmation (IP1a IP4). Par exemple, pour obtenir('image de la croix de Saint -Andredéjà evoquee (figure 1), on fermerales interrupteurs :1 et 7 de IP12 et 6 de IP23 et 5 de IP34 de IP4Le lecteur verifiera aisement que lesleds L1 a L7 du badge s'allumeront
re 324 vvvvvv.electronlquepratIque.rom ELECTRONIQUE PRATIQUE
NomenclatureResistances16 straps (4 horizontaux, 12 verticaux)R1 a R7 : 1,5 kit (marron, vert, rouge)R8 : 100 k52 (marron, noir, jaune)R9 : 2,2 kit (rouge, rouge, rouge)A : Ajustable 22 kQ
SemiconducteursD1 a D28 : 1N 4148L1 a L7 : Leds blanches hauteluminosite o 3 mmLB : Led rouge o 3 mmIC1 : CD 4060IC2 : CD 4017IC3 : CD 4071
DiversC1 : 0,1 pFC2 : 2,2 nF2 supports 16 broches1 support 14 brochesIP1 a IP4 : interrupteurs DILI : Interrupteur DILPile 9 voltsCoupleur pressionNappe de 8 conducteurs
alors cycliquement pour contribuer al'obtention de ('image de la croix deSaint -Andre.Les resistances R1 a R7 limitent lecourant dans les leds. Ces dernieressont blanches et du type a « hauteluminosite » afin de renforcer l'effetvisuel produit. Mais it est egalementpossible d'utiliser des leds rouges oude toute autre couleur.
Realisation
Circuits imprimesLa realisation des circuits imprimesn'appelle pas de remarque particulie-re (figures 3a et 3b). Apres gravure etrincage, toutes les pastilles sontpercer avec un foret de 0,8 mm dediametre. Le circuit imprime dubadge est de taille relativementmodeste pour d'evidentes raisonsd'utilisation.
Implantation des composantsApres la mise en place des straps deliaisons, on implante d'abord lesdiodes et les resistances, pour termi-ner par les composants de plus gran -de hauteur (figures 4a et 4b).Dans un premier temps, le curseur del'ajustable est place en positionnnediane. Attention au respect de('orientation des composants polari-ses : circuits integres et diodes.La pile a directement ete collee sur lemodule. Les liaisons filaires entre lemodule principal et le badge peuventetre realisees en ayant recours a unenappe de fils. II convient de faire tresattention au respect des correspon-dances.Afin de consolider les raccordementspar soudures, les extremites isoleesdes nappes ont ete collees sur lemodule et sur le badge a l'aide d'unecolle de type epoxy. Ainsi, it n'y aurapas de contrainte mecanique sur lesconnexions proprement dites. Enfin,sur le badge lui-merne, une epinglenourrice a ete soudee cote cuivrepour faciliter sa fixation sur un vetement.
II
A
AON 4EGf-
11111111230567
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,;11/1111 11111111'234567 1234567
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5Coeur Carre Arbre
0000000 0000000 0000000000000 0000000 00000000000000 04100000 00000000000000 000000 00000410000000 0000000 0000004100004100 00410000 00000000000000 0000000 0000000
Exemplesde programmationsA titre d'exemples, nous publionstrois possibilites de programmations(figure 5). Bien entendu, beaucoupd'autres images peuvent etre obte-nues et nos lecteurs a ('esprit creatifne manqueront certainement pasd'enrichir le repertoire.Le tableau 1 permet de selectionnerles interrupteurs des blocs IP1 a IP4de facon a obtenir un coeur (photo A).Le tableau 2 visualisera un carre endiagonale et le tableau 3 un arbre.
R. KNOERR
IP1 IP2 IP3 IP4
1 X X
2 X X
3 X4 X5 X
6 X7 X
Tableau 1
IP1 IP2 IP3 IP4
1 X
2 x3 X4 X5 X
6 X
7 X
Tableau 2
IP1 IP2 IP3 IP4
1 X
2 X X3 X X X
4X X X X5X X X X
6 X7 X
Tableau 3
n' 324 www.electrorequepratique.com ELFCTRONIQUE PHAlIQUE
MODELISME FERROVIAIREAutomatisme A/R
et sirensA ('intention de nos amismodelistes ferroviaireset en continuite avec lapublication, dans le n°323d'Electronique Pratique,d'une realisation consacreeau bloc automatique,nous proposons deuxmontages destines aapporter davantaged'animation et derealisme a leur reseau.
orsqu'une partie du reseaucomporte une vole non fer-rnee sur elle-merne, it estnecessaire de commander
manuellement l'arret suivi de la
marche retour, une fois que le train aatteint une extremite du circuit. Celapeut se reveler rapidement lassant.Le premier montage propose resoutce probleme.Une fois arrive dans une zone prochede la fin de la voie, le train se trouved'abord ralenti, puis emote.Au bout d'une temporisation reglablea volonte, it repart dans le sens oppo-se apres avoir effectue un demarrageprogressif.Dans la realite, lorsqu'un engin detraction passe devant un signal <, S »
(S comme Sifflez » - c'est unheritage du temps de la vapeur), leconducteur est tenu d'actionner latrompe deux tons equipant sa loco-motive.Le deuxieme montage decrit transpo-se cette action grace a un moduleque l'on cache derriere un decor. Desque le train passe sur l'un desendroits prealablement determine dela voie, on entend retentir le son sicaracteristique de la sirene d'unelocomotive.
La detectionde la locomotivePour les deux montages, it est neces-saire de detecter le passage de la
1
ewe mim wry
A/Aimant permanent
tolls sous la locomotive
IL S cone sui traverses
Rail
Traverses
locomotive sur un point donne de lavoie. Une solution simple consistefaire appel au couple aimant perma-nent/ILS (Interrupteur a lames souples).
Un tel composant se presente sous laforme d'une petite ampoule fermeeen verre, d'une vingtaine de milli-metres de longueur et de deux a troismillimetres de diametre. A l'interieur,se trouvent deux lames montees en
tete-beche ». A l'etat de repos, ceslames ne se touchent pas et necreent donc pas de contact elec-trique. En revanche, lorsque l'ILS estplace a proximite d'un aimant perma-nent, sous l'effet du champ magne-tique, les lames entrent en contact.Une continuite electrique est alorsetablie.L'ampoule ILS peut ainsi etre colleesur trois ou quatre traverses conse-cutives, dans l'axe central de la voie(figure 1). Quant l'aimant perma-nent, it est a colter sous le chassis dela locomotive. La distance devantseparer l'ILS de l'aimant n'est abso-lument pas critique. L'ILS reagitlorsque l'eloignement entre les deuxelements devient inferieur a vingt mil-limetres.Grace a ce dispositif, lorsque la loco-motive passe, merle a grande vites-
re 324 ~AN. Plec t raniquenrot iqup .com LLECTRONIQUE PRATIQUE
se, sur la zone comportant l'ILS, lecontact electrique de duree tresbreve qui en decoule peut etreexploits pour devenir le point dedepart de toutes sortes d'applica-tions.
Automatisme aller/retour
Principe d'alimentationde Ia voleA chaque extremite de la vole, ondelimite une section isolee sur l'undes deux rails. Ces sections definis-sent les zones de ralentissement/de-marrage et d'arret. Elles sont reliees ala zone « pleine voie » par deux resis-tances de 3 W d'une valeur de 20 a30 52 (figure 2).En fait, la valeur dolt etre determineeexperimentalement de maniere aobtenir un ralentissement lorsque lalocomotive penetre dans Ia zone. Elledolt egalement permettre un rede-marrage du train. Ces resistancespeuvent etre soudees directement auniveau de la vole.Lorsque la locomotive entre dans unezone d'extremite, le convoi ralentit,puis s'arrete des que la locomotivepasse sur l'ILS place vers la fin decette zone. Apres une temporisationreglable, les polarites d'alimentationde la voie s'inversent et le train redo-marre en sens inverse, d'abord avitesse reduite, puis a sa vitesse nor -male une fois entre dans la zone« pleine vole ».Le meme deroulement a lieu quand le
train arrive a l'autre extremite et ainside suite.
AlimentationUn transformateur abaisse a 12 V latension issue du secteur 230 V. Unpont de diodes redresse les deuxalternances, tandis que C4 realise unpremier filtrage. Sur la sortie d'unregulateur 7812, on recueille une ten-sion continue et stabilisee a 12 V. Lacapacite C5 effectue un filtrage corn-plementaire, alors que C6 fait officede condensateur de decouplageavec le circuit aval. L'allumage de laled verte L4, dont le courant est limi-ts par R12, signalise la mise soustension de ('alimentation.
Detection du passagede Ia locomotiveLes portes NOR (Ill) et (IV) de IC1 for-ment une bascule bistable a deuxentrées.Si on presente, meme brievement, unetat « haut » sur l'entrée de comman-de de celle dont la sortie est a l'etat
haut », cette derniere passe aussitota l'etat « bas ».En revanche, la commande estinoperante si la sortie de la porte pre-sente déjà un etat « bas ».A titre d'exemple, placons-nous dansle cas oil la sortie de la porte NOR (IV)presente un etat « haut ». ce qui impli-que que celle de la porte NOR (III) esta l'etat « bas ». Nous verrons ulterieu-rement que cette situation corres-pond a la fermeture du relais REL1.
Les polarites d'alimentation de Ia volesont alors telles que la locomotive sedirige vers l'ILS2Lorsque l'aimant permanent fixe sousla locomotive passe sur l'ILS2, l'en-tree (13) de la porte NOR (IV) de IC1est passagerement soumise a un etat« haut », par l'intermediaire de R2.Sa sortie passe donc a l'etat « bas ».Notons que cet etat « bas » est ega-lement transmis sur l'entree (9) de laporte NOR (III), mais cela ne changerien pour ce qui est du niveau logiquede sa sortie, qui reste a l'etat « bas ».
Commande des relais d'inver-sion des polarites des railsAinsi que nous le verrons ulterieure-ment, les entrées reunies (2) et (5) desportes NOR (I) et (II) de IC1, sontgeneralennent soumises a un etat« bas ». Ces portes realisent alors uneinversion de l'etat presente sur lesautres entrées. En particulier et dansla continuite de Ia situation amorceeau paragraphe precedent, la sortie dela porte NOR (II) passe a l'etat
haut », tandis que celle de la porteNOR (I) presente maintenant un etat« bas ».
Le transistor T2 est alors en situationde saturation. La bobine du relais,inseree dans le circuit collecteur, estsoumise a un potentiel de 12 V.Le relais se ferme et la led rouge L2s'allume en attestant, de ce fait, la
fermeture du relais REL2.La diode D2 protege le transistor deseffets lies a la surtension de self, lorsdes blocages de T2.
Inversion des polaritesd'alimentation des railsEn examinant les positions descontacts des relais REL 1 et REL2, onfait les constatations suivantes :- Suivant que l'un ou I'autre des deuxrelais est ferme, les polarites auniveau des rails sont inversees- Pour que les rails soient alimentes,it est necessaire qu'au moins l'un desrelais soit ferme- Si les deux relais sont ouverts, lesrails ne sont pas alimentes- II en est de meme dans le cas d'unefermeture simultanee des deux relais(mais ce cas tout a fait theorique nepeut se produire dans la presenteapplication)
n° 324 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUI
Zone d'arretR
I
Zone « pleine vole »
+12 V ILS1
8
R1
10 kit
R7100 ki2
RZone d'arret
O
10
9
(41.)
10 1/2 IC2CD4011
if*l6L1
rouge
_t+12 V
R92.2 Id/ D1
401N4004
T1
BC547
IC1
CD4001
REL1
R310 kit
I I-
11
REL2
R410 kit
H I
12 R210 kit
13
ILS2 I +12 V
C21
R8100 kit
13
NF
+12 V12
R10D2 2.2 kit 1/2 IC2 11
1N4004 CD4011
L2rouge
111:
T2BC547
10
+12 V
Transfo
220 V2 x 6 V2,5 VA
Notons egalement, que grace a Iapresence de l'inverseur I », it esttoujours possible de supprimer Iagestion automatisee des aller/retouret de commander manuellement Iamarche des trains.
+12 V
R11
2.2 Id/
R610 kit
L3jaune
T3BC547
Temporisation d'arret du trainReprenons la situation decrite audebut de ces explications, c'est-A-dire celle oil la locomotive se dirigevers l'ILS2 et pour laquelle la sortiede la porte NOR (IV) de IC1 presente
AutomatiqueA
Manuel
2
un etat « haut ».L'etat « haut » issu de Ia fermeture del'ILS2 est egalement presente surl'entrée (13) de la porte NAND (IV) deIC2.
Cela a pour consequence ('apparition
ra° 324 MAIV1/.1 I rt it p II II I I im Fl FCTRONIQUE PRA11QUE
R71 kit
A210 Ict2
ILS
R91,51(12
L2
rouge
+ 6 V R510 IcS2
8 4
IC4
LM555 6
2
5
Ref
D2
D3
R1633
C4 C70,1 pF T22 nF
C6
0.22 pFT1
D5 BC5471N4148
+6 V
HP
R610 kL2
IC2CD4011
R410
R310 IcS1
C52.2 pF
+6 V
S6
6©-R11
100 kit
R
16
7
5 15
IC3CD4017 14
10 13
S2 S3 S5
D17 02 D3
4 x 1N4148R1275 kit
R1339 kit
S4
T2BD237
Transfo
220 V2 x 6 V2,5 VA
R1468 kit
R1510 kit
3
CB1 nF
d'un etat « haut » sur la sortie de laporte NAND (I). Cet etat . haut » secaracterise par une duree tres courtepour deux raisons :- La fermeture de I'ILS2 n'est quepassagere- Au moment de cette fermeture, lasortie de Ia porte NOR (IV) de ICIpasse a l'etat « bas », ce qui neutrali-se ('ensemble NAND (I) et (IV) de IC2Bien entendu, si la locomotive se diri-ge vers l'ILS1, on observe de Iameme maniere un bref etat « haut »sur la sortie de Ia porte NAND (II) deIC2.
En definitive et dans les deux cas, ce
fugitif etat « haut » est aussi dispo-nible sur la sortie de la porte NOR (II)de IC3. Quant aux portes NOR (I) et(IV) de ce meme boitier, elles formentune bascule monostable.Toute impulsion positive presenteesur son entrée a pour consequence('apparition d'un etat « haut » dont Iaduree est reglable, grace au curseurde l'ajustable A, de quelques secon-des a un maximum d'environ trente-cinq secondes.Pendant cet etat « haut », les entrées(2) et (5) des portes NOR (I) et (II) deICI sont soumises a un etat « hautce qui les neutralise.
Leurs sorties passent a l'etat « bas »et le relais commands est provisoire-ment non operationnel. Le circuit devoie n'est plus aliments pendantcette temporisation.La realisation de la temporisation estsignalisee par I'allumage de la ledjaune L3 inseree dans le circuit col-lecteur de T3.
Securite de fonctionnementde Ia bascule bistableLorsque le passage de la locomotiveactionne la fermeture de I'ILS2 (pourgarder ce cas de figure), la sortie dela porte NOR (IV) de IC1 passe ins -
110 32.4 www.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRA -11011F
tantanement a l'etat « basAu merne moment, l'etat « haut » issude la fermeture de I'ILS2 se trouvepresents sur l'entrée (13) de la porteNAND (IV) de IC2.On pourrait donc craindre que si letemps de reaction de la porte NOR(IV) etait plus court que celui de laporte NAND (IV), l'etat . haut », queIon attend sur la sortie de la porteNAND (I) ne se produise pas, etantdonne que ['entree (12) est soumisetrop rapidement a l'etat « bas » issude la sortie de Ia porte NOR (IV).La temporisation prevue ne se pro-duirait donc pas.Pour pallier ce risque, ('action de bas-culement de la porte NOR (IV) setrouve intentionnellement retardsgrace a la charge de C2 a travers R2.De plus, au moment du passage de lalocomotive sur l'ILS2, ('alimentationdes rails est coupee.Mais la locomotive, de par son iner-tie, parcourt encore quelques centi-metres.Apres la temporisation, elle repasse,mais en sens inverse, sur l'ILS2, enprovoquant encore sa fermeture.Nous avons déjà vu que cela nechangeait rien quant au niveau de Iasortie de la porte NOR (IV).Mais sans precaution particuliere,une seconde commande de tempori-sation se produirait alors.Cet inconvenient est evite etantdonne que dans le sens retour dutrain, ('entree (12) de Ia porte NAND(IV) est soumise a un kat « bas », cequi la neutralise.
Sirene 2 tons
Commande de Ia sireneComme pour le montage precedent,it est possible de placer sur la voleautant d'ILS que necessaire. Ces der-niers sont simplement a monter enparallele.
De plus, en installant egalement unbouton-poussoir, toujours monte enparallele, it est possible d'actionner lasirene manuellement et ceci a toutmoment.
AlimentationElle est identique a celle du montageconsacre a I'automatisme aller/retour(figure 3).
Commandede l'oscillateur cycliqueLes portes NOR (III) et (IV) de ICI for-ment une bascule R/S (Reset/Set)dont le fonctionnement est tressimple. Tout &at « haut », merne fugi-tif, presents sur son entrée (8), a pourconsequence le passage a l'etat
haut » de la sortie (11) de la bascule.De meme, toute impulsion positivesur ('entree d'effacement (13), est sui-vie du passage a l'etat « bas » de lasortie de la bascule.L'ensemble R1/C1/R2 constitue undispositif derivateur. Lorsque l'ILS seferme, Ia charge de CI a travers R2se traduit par ('apparition d'un bref&at « haut » sur ('entree de la bascu-le R/S dont la sortie passe immedia-tement a l'etat « haut ».Cet etat « haut » active l'oscillateurastable forme par les portes NAND (III)et (IV) de 102. Sur sa sortie, on obser-ve alors des creneaux de forme car-ree, caracterises par une periodereglable suivant la position angulairedu curseur de l'ajustable A1. Nousverrons ulterieurement que cetteperiode doit etre d'environ une demi-seconde.Les portes NAND (I) et (II), quantelles, sont montees en trigger deSchmitt. Ce dernier confere aux cre-
neaux precedemment evoques desfronts montant et descendant, d'uneallure davantage verticale, grace a lareaction positive introduite par R11lors des basculements.
Deroulement d'un cycleLe circuit integre reference 103 est uncompteur/decodeur decimal. II avan-ce d'un pas a ('occasion des frontsmontants presentes sur son entrée
Clock » (broche 14).Des que l'oscillateur cyclique prendson depart, l'etat « haut » qui carac-terisait la sortie SO au repos, sedeplace sur S1, puis sur S2 et ainside suite. Lorsqu'il atteint S6, le
compteur se trouve remis a zerograce a la liaison S6 - RAZ.A ce moment, le front positif qui seforme sur SO est pris en compte parle dispositif derivateur R6/C2/R5.II en resulte une breve impulsionpositive sur l'entrée d'effacement dela bascule R/S, dont la sortie passesur son etat « bas » de veille. L'oscil-lateur astable cesse alors de produireses creneaux et le cycle s'arrete.L'ensemble est pret pour repondre aune eventuelle sollicitation ulterieurede la part de I'ILS. Pendant la perioded'activite du cycle, la led rouge designalisation L2 s'allume.
n" 324 VVINVV.Plectroniquepratique.com ELECTRONIQUF PRATIOUF
EP
(111:5.1311 Crji(7)9
7.1 %
D ILS 2 ILS 1
r-A-mAAAA r-A-1 +
230 V Traction RailsAlt.
reAAAAAAA
0000-4 R2 I- -L RI
-L_L
IC1-it rt
3i
1R43
R
IC2
IC3
II®
0 L4
0I3
- 220 V -
TRANSFO
Pont
cs
DII
REGSMEI
03
000000
T1 T2
R1 R2
C1 C2
81 82
-III 02 1-
-111 D1 I-
I_O
-r
u (T2)L2
T1 T2
R1 R2
C1 1E2 C2
B1 B2,
,+(1-1)
L1
Mafia
Auto
Generationdes frequences musicalesLe circuit integre IC4 est un « 555 »fonctionnant en oscillateur. La Ono -de des creneaux emis au niveau de lasortie (3) depend essentiellement desvaleurs de C7, R16 et des resistancesinserees en aval : R12 + R13 ou R14+ R15. Par exemple, lorsque le
compteur IC3 occupe les positionsS2, S3 ou S5, la periode obtenue estdeterminee par Ia relation :
T = 0,7 (R12 + R13 + 2 R16) x C7
Pour Ia position S4, on obtient unsignal d'une autre periode (plus peti-te etant donne les valeurs de R14 etR15).
L'objectif est d'aboutir aux deux tonscorrespondants au DO et au MI de('octave, dans le but de generer dessons musicalement coherents entreeux. Par exemple, la frequence du DOde la quatrieme octave est de 528 Hz.Celle du MI de Ia meme octave est de660 Hz. II est surtout important derespecter le rapport de 1,25 entre ces
NomenclatureAUTOMATISME ALLER/RETOUR
Resistances10 straps (8 horizontaux, 2 verticaux)R1 a R6 : 10 l<52 (marron, noir, orange)R7, R8 : 100 k52 (marron, noir, jaune)R9 a R12 : 2,2 k52 (rouge, rouge, rouge)A : Ajustable 470 kS1
Sem iconducteursD1, D2 : 1N 4004LI, L2 : Led rouge o 3 mmL3 : Led jaune o 3 mmL4 : Led verte o 3 mmT1, T2, T3 : BC 547ICI : CD 4001IC2: CD 4011IC3: CD 4001Pont de diodesREG : 7812
CondensateursCl. C2 : 1 pFC3 : 100 pF/25 VC4 : 2200 pF/25 VC5 : 47 pFC6 : 0,1 pF
Divers3 supports 14 broches2 supports 16 brochesTransformateur 220 V/2 x 6 V/2,5 VAmoule pour circuit imprime5 borniers soudables de 2 plotsI : Inverseur bipolaire a glissiereREL1, REL2 : Relais 12 V/2 RT(FINDER 3022)ILS1, ILS2 : Interrupteur a lamessouples (hors module - voir texte)Aimants permanents (hors module -voir texte)
deux frequences. Cela revient a inse-rer des groupes de resistances pre-sentant des rapports inverses entreeux, dans le circuit du « 555 ».
Fear 660= 1.25 =
Foo 528
R12 + R13 + 2R16 75 + 39 + 66 180
R14+ R15 + 2R16 68 + 10 + 66 144
En respectant ce rapport, le cyclegenere les valeurs des frequencessuivantes (a un coefficient « k » deproportionnalite pres) :- Positions S2 et S3 de IC3 :
528 Hz x k DO
- Position S4 :660 Hz x k MI
- Position S5 :528 Hz x k DO
Le son ainsi genere se traduit par Ianote DO longue suivie des notes MIet DO mais courtes.
1-1° 324 www.electroniquepratique.com ELECTIRONIQUE PRATIQUE
NomenclatureSIRENE POUR LOCOMOTIVE
Resistances1 strapR1 a R6 : 10 kS2 (marron, noir, orange)R7 : 1 kg2 (marron, noir, rouge)R8 : 1 MS2 (marron, noir, vent)R9, R10 : 1,5 kit (marron, vert, rouge)R11 : 100 kt2 (marron, noir, jaune)R12 : 75 I<S2 (violet, vent, orange)R13 : 39 kit (orange, blanc, orange)R14 : 68 Id2 (bleu, gris, orange)R15 : 10 IcS2 (marron, noir, orange)R16 : 33 MI (orange, orange, orange)Al : Ajustable 470 l<52A2 : Ajustable 10 kt2
SemiconducteursDi a D5 : 1N 4148Ll : Led verte o 3 mmL2 : Led rouge o 3 mmT1 : BC 547T2 : BD 237IC1 : CD 4001IC2 : CD 4011IC3 : CD 4017IC4 : LM 555Pont de diodesREG : 7806
CondensateursCl a C4 : 0,1 pFC5 : 2,2 pFC6 : 0,22 pFC7 : 22 nFC8 : 1 nFC9 : 2200 pF/25 VC10 : 47 pF/25 V
Divers1 support 8 broches2 supports 14 broches1 support 16 brochesTransformateur 220 V/2 x 6 V/2,5 VAmoule pour circuit imprime2 borniers soudables de 2 plotsHP : Haut-parleur (o 50 - impedance16 52)
ILS : Interrupteur a lames souples(hors module - voir texte)Aimants permanents (hors module -voir texte)
AmplificationGrace a l'ajustable A2, it est possiblede prelever une fraction plus oumoins importante des signaux ernispar IC4 avant de les acheminer sur labase de T1 par l'intermediaire de C6.Les transistors T1 et T2 forment unDarlington, c'est-à-dire un montagesuiveur et amplificateur de courant.En fin de parcours, l'emetteur de T2alimente directement le haut-parleurchargé de la restitution du son musi-cal correspondant a un cycle.
4bILS
r-A-ThA A
230 VAlt
r-A-ThA A 5b
c.)
1C4
0 0
04
220 V -
TRANSFO
6V 6V
REG
FA S
Pont
F. C
Realisation pratique
Circuits imprimesLes circuits imprimes sont represen-tes aux figures 4a et 4b. Pour lemodule « Automatisme aller/retour
les pistes destinees a vehiculer lecourant de traction ont ete prevuesplus larges.Avant de graver les circuits imprimes,it est toujours preferable de se procu-rer les differents composants. Cette
1
n 324 wwvv.electmniqueprat lque corn ELECTRONIQUE PRATIQUL 39
precaution permet d'eventuellesmodifications du trace des pistes,adaptees au brochage ou au dimen-sionnement de certains composants.
Implantation des composantsLes figures 5a et 5b font .tat de l'in-sertion des composants.On debutera par la mise en place desstraps, des resistances, des diodeset des supports des circuits integres,pour terminer par les composants lesplus volumineux. Attention surtout('orientation des composants polari-ses. Dans un premier temps, les cur-seurs des ajustables sont places enposition mediane. Le haut-parleurpeut etre cone directement sur le cir-cuit imprime (photo ci-contre).
Mises au point
Les reglages sont simples et peunombreux.
Automatisme « aller/retour »L'ajustable A permet le reglage de laduree de la temporisation des arrets.Cette derniere augmente si on tourne
le curseur dans le sens horaire.En position mediane, la temporisationobtenue se situe entre quinze et vingtsecondes.
Sirene DO/MIL'ajustable Al est reserve au reglagedu rythme de la succession des tons.En position mediane, ce rythme estd'environ une seconde. La frequencedu rythme augmente si on tourne lecurseur dans le sens horaire.
Quant a l'ajustable A2, it sert a doserla puissance du signal sonore. Cettederniere augmente si on tourne lecurseur dans le sens horaire.Un haut-parleur d'impeclance 16 Qdonne de meilleurs resultats qu'unmodele caracterise par une impedan-ce inferieure. En cas d'utilisation d'unHP de 8 Q, it est conseille d'insererdans le circuit d'alimentation du HPune resistance de 10 Q.
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Ne vous est-il jamaisarrive de jongler avec lesprises et les commuta-teurs pour alimenter leboitier Internet (box),l'ordinateur, le televiseurfaisant eventuellementoffice de moniteur,l'imprimante, le disquedur externe, etc. ?En effet, le televiseur,comme Ia fameuse « box »qui Ore egalement letelephone, doivent etrealimentes en permanence,alors que le PC et sesaccessoires doiventpouvoir etre deconnectesdu secteur. Que faire ?
a solution ideale consistemettre sous tension l'ordi-nateur qui, a son tour, eta-blit automatiquement ('ali-
mentation de ses peripheriques.II existe des montages assez com-plexes analysant le courant consom-mé sur une prise afin d'asservir les
autres. Ces realisations mettent enoeuvre d'encombrantes inductancesa bobiner soi-merne, d'imposantsrelais et une mise au point pas tou-jours evidente.Nous vous proposons un montagetits simple, petit (pas de self), silen-cieux (sans relais), peu onereux etcapable de remplir efficacement cettefonction.Toute l'astuce consiste a mettreprofit la basse tension disponible surle port USB de tout ordinateur, memeassez ancien. Une isolation galva-nique protege parfaitement l'ordina-teur de la tension du secteur.Pour parvenir a nos fins en toutesecurite et avec un minimum delabeur, nous utilisons une multiprisedu commerce demontable et pourvued'une protection contre la foudre.
Etude du projetPour servir de base a cette realisa-tion, nous avons opte pour une multi -
prise disponible sur le cataloguegeneral de la societe Lextronic sousIa reference ELMULTIFRSO8KB.Elle comporte huit prises secteureclisses (securite indispensable)commandoes par un interrupteurbipolaire a voyant et protegees par uncircuit parafoudre (detaille un peuplus loin), ainsi qu'un disjoncteurthermique.La figure 1 donne son cablage d'ori-gine. II est Clair que ('interrupteurcommande simultanement toutes lesprises. Notre objectif est de modifierce schema selon celui de Ia figure 2afin de separer la gestion des appa-reils raccordes sur les prises.Du cote des protections, nous nechangeons rien.Nous aurons par la suite deux prisesalimentees de maniere permanente,quatre interruptibles et les deux der-nieres commandoes aussi par l'inter-rupteur, mais egalement par un circuitelectronique chargé de controler Iamise en route de l'ordinateur par la
Disjoncteur Interrupteur
Ph 0-1_4(thermiquePh
O-
NO
8 Prises
Parafoudre
_J_
n° 324 www.electroniquepratique.Lorn ELECTRONIQUE PRATIQUF
2 Disjoncteur
Ph thermique
Terre --Parafoudre
InterrupteurO
USBInterrupteureIectronique
Vers prises
2 Prises directes
4 Prises interrompues
du secteur4
presence de Ia tension de + 5 V surles connecteurs USB.Voyons plus en details le schema deces circuits.
Schema de principe
Circuit du parafoudreLe schema du parafoudre est donnea la figure 3. Celui-ci est vendu toutmonte, dans la multiprise. Par securi-te, tl va de soi qu'il convient de ne pasintervenir sur les composants decette platine. Pour cette raison et parsouci de protection industrielle, nousne donnons pas Ia valeur des diverscomposants.Nous avons juge opportun de mon-trer le fonctionnement de ce circuitquelque peu particulier. II emploie, eneffet, des composants plus rares : desvaristances, un eclateur a gaz, des fusi-bles thermiques et un voyant au neon.
2 Prises interrompuescommande electronique
4
Ph 0
Terre
Correct
Parafoudre
Vers prises
Ph
Terre
Incorrect
Vers prises
L'eclateur a gaz est une protectioncapable d'absorber de forts courantsmais reagissant lentement (ionisationdu gaz), les varistances supportentdes courants moyens mais reagis-sent plus rapidement. Ces dernieresont une duree de vie limitee, entrai-nant une elevation excessive de leurtemperature allant jusqu'a ['explo-sion. De ce fait, il est preferable de lesentourer d'un morceau de gaine ther-mo retractable limitant ainsi les
degats et les risques d'incendie.Les fusibles thermiques ouvrent lecircuit de maniere irreversible lors-qu'ils atteignent leur temperaturemaximale. Le fabricant de la multipri-se les a jumeles, dans Ia gaine ther-mo retractable, avec les varistances,pour detecter a temps ['elevationexageree de la temperature.Le fonctionnement de ce circuit estassez simple. En situation normale,
les varistances et l'eclateur sont iso-lants, le voyant detecte la tension dusecteur et s'allume. En cas de surten-sion, ['impedance des varistancesdiminue, it se produit un courant defuite au sein de l'eclateur s'apparen-tant a un court -circuit ou a un &tautde terre. II en resulte l'ouverture dudisjoncteur differentiel ou d'un autreorgane de protection en amont.Pour qu'un circuit parafoudre rem -plisse sa tache, it convient de respec-ter une regle de cablage bien precise.En figure 4, le schema de gauchedonne le montage correct, les filsacheminent obligatoirement la ten-sion sur le parafoudre. Le schema dedroite montre une derivation possiblesur laquelle la surtension peut etreconduite vers les prises sans passerpar le circuit de detection. Le fabri-cant de la multiprise a evidemmenttenu compte de cet imperatif.
n° 324 wwvv.piectrnnuquepratuque.corn LLLGFF-iONIQUE PRATIQUE
5+5 V du PC3 0
Del IIIPC
USB a4 R1
Masse du PC 1 100 SI
OP1MOC3041
R2
470 SI
TriacrE
Vers prises7--____
R3 -(5) ,"--.1-1 1
. ®470 SI Du secteur
Circuit de l'interrupteurelectroniqueLe schema donne a Ia figure 5 devoileune grande simplicite : six composantscourants suffisent a realiser ce mon-tage, tout en protegeant I'ordinateur.La prise USB d'un PC sous tensionfournit une tension de + 5 V. Parsecurite, le courant maximal ne doitpas exceder 100 mA. Le pole positifest disponible sur la broche (1) del'embase, la masse correspondantla (4). Sous cette tension, nous ali-mentons la Del de visualisation enserie avec celle de l'optotriac. La ten-sion de claquage de ce composantest de plusieurs milliers de volts, it n'ya donc aucun risque de retrouver Iatension du secteur sur le port USB.L'intensite de ce circuit est limitee parla resistance R1 a 15 mA environ(selon le modele de Del).Nous sommes donc loin du courantmaximum !La liaison entre le PC et le secteur seproduit sous forme d'un rayon lumi-neux au sein de l'optotriac. Ce der-nier alimente la gachefte du triac pourle rendre conducteur et alimenter lesdeux prises secteur. Les resistancesR2 et R3 servent a faire detecter auMOC3041 le passage par zero de l'al-ternance.
Realisation
Cablage de la platineLe montage tient sur un tout petit cir-cuit imprime simple face. Le dessindu typon est donne en figure 6 envue de son transfert selon la methodephotographique. Apres Ia gravure auperchlorure de fer, convient de per-cer tous les trous a l'aide d'un foretde 0,8 mm. II faut ensuite aleser cer-tains trous a un diametre superieur,notamment pour les fixations.L'implantation des composants re -pond au plan de la figure 7. Malgre la
simplicite du montage, it convientd'accorder le plus grand soin a sarealisation compte tenu de la presen-ce de la tension du secteur a proximi-te de celle du port USB. Souder lescomposants par ordres de taillespour un travail plus simple. Com-mencer par les trois resistances, l'op-totriac monte de preference sur unsupport, l'embase USB, le triac vissesur son dissipateur thermique et,enfin, la Del ne depassant pas la hau-teur des autres pieces.
Cablage de Ia multipriseLa multiprise se demonte facilement.II peut etre necessaire, pour cela, demodifier un petit tournevis plat enpratiquant une encoche a l'aide d'unelime fine, au centre de la lame.Bien reperer ('emplacement de chaqueelement lors du demontage. Devisserles quatre vis de l'extremite opposeeau cable d'alimentation et tirer delica-tement le tout sur les glissieres. Lesprises se demontent aisement, veillersimplement a ne pas faire sauter lesressorts des eclisses de securite. II
faut deplacer le disjoncteur ther-mique, afin de liberer un empla-cement et le rapprocher de l'interrup-teur, sur Ia meme plaque, apres avoirperce un trou au bon diametre. Lemaintenir avec de la colle, de prefe-rence celle d'un pistolet chauffant.Decouper dans un materiau isolant(plexiglas, plastique ou chute d'epoxysans cuivre), une plaque de dimen-sions identiques a celle liberee prece-demment, penser aux glissieres.Visser la platine de I'interrupteur elec-tronique a triac a l'aide d'entretoisesfiletees et de vis. Prendre des mesu-res precises et menager un trou desection carree dans le boitier, sur lecote de la multiprise pour le passagede le prise USB.A l'origine, les fits sont sertis auniveau des prises. II convient de rem -
"I IPtPRISES SECTEUR USE
Orel 11!!,
DEL PC-USB
==..1=
oPrises
0220 V
0
NomenclatureResistances 5 %R1 : 100 Q (marron, noir, marron)R2, R3 : 470 Q (jaune, violet, marron)Semi-conducteursOP1 : MOC3041DEL : Led 5 mmTRIAC : BTA10-400DiversUne multiprise demontable (8 prises)Ref. Lextronic : ELMULTIFRSO8KB1 Embase USB femelle 90° type » B »pour circuit imprime1 Support de circuit integre large asix broches1 Dissipateur thermique pour TO220type ML26Fils souples section 1,5 mm'(verUjaune, bleu, rouge ou marron)Visserie et entretoises filetees o 3 mm
placer ces sertissages par de bonnessoudures. Dans ce but et par precau-tion, il est necessaire de demonter lesprises en plastique trop sensibles a latemperature elevee du fer a souder.Refaire le cablage integral de la mul-tiprise en conformite avec le schemaelectrique de la figure 2 et en respec-tant les positions donnees sur le plande la figure 8. Utiliser pour cela du filsouple de 1,5 mm2 de section en res-pectant le code des couleurs : vert-jaune pour la terre, bleu pour leneutre et rouge ou marron pour laphase. Bien controler son travail horstension a l'aide d'un multimetrenumerique commute en sonnette ouen ohmmetre.
n° 324 vwvvv.elecrronicp_repratique.com ELECTRONIQUF PRAT1QUE
8
CABLE
UCTEUR
9
DISJONCTSURPARAFOUORM TISRMIQUE
2 PINES PERSIANENTES
CABLE USB
IPITBRRUPTISUR 1/-1-INTEItitUPTEUR, 2 MIMS A COMRADE USB
4 PRISES COMMANDIES PAR LINTIBIRUPTSURIMIUM.
UJ
Avant les premiers essais, attention :le circuit imprime et le cablage pre -
sentent un grand danger car ils vehi-culent la tension du secteur. Nousavons dessine une petite facade, acolter sur la plaque de l'interrupteurelectronique, pour donner a cetappareil une meilleure finition. La
figure 9 donne son dessin a l'echelle1:1. Nous avons utilise le logiciel
FrontDesigner » que commercialiseLextronic a un prix tres abordable.Cette multiprise tres speciale doitfonctionner immediatement apres
remontage et vous rendre de grandsservices. Vos peripheriques se met-tront automatiquement sous tension,des que le PC fonctionnera.Seule petite precaution, ne pasdepasser l'intensite maximale, parconsequent garder a ('esprit qu'elleest prevue pour un ordinateur et uneinstallation multimedia et non pouralimenter un fer a repasser ou unappareil de chauffage !
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Catalogue
14
Ptlicneurs.
Alinientations.
Garneas.
Capteurs.
Cartes
pucesCircuits
irnpitne.
Circuitsintegre.
Goitres.
Cndensateurs.
Connectiqe.
iodes.Fes
Gellolessolaires.
solider.Interupteurs.
Kits.
LEDs.1..E0s
Luxeon.
IsAiciocontroleurs,
lOultirne-
tres.Oscilloscopes.
Outillage.
PrOgrac0f0a100.
Ouartz.Ftelais.
flesistances.
Transiorrnateurs.
'Transis
tors.Visserie.
commandersurwww.arquie.fr
=
BON pour CATALOGUE papier ,ANCE: GRATUIT MePa°UM ECU UE
rA
Nom Prenom.Adresse.
I Code Postal. Ville.Le
Acquisition de donneessur carte SD
Le present montagevous permettrad'enregistrer, a desheures precises,('acquisition de differentsparametres qui serontsauvegardes sur unecarte memoire de typeSD, memoire tresrepandue aujourd'huiet dont le prix resteabordable.
es memoires de toutessortes et de toutes capa-cites ont envahi notrequotidien. Desormais,
vous trouvez sans probleme aucun,pour quelques euros, une memoirede 1 Giga Octet, capacite amplementsuffisante pour sauvegarder desinformations provenant d'un micro-controleur.
Presentation
Nous vous proposons de realiser uneapplication a base d'une de cesmemoires, la carte SD (Secure DigitalCard). Commercialisee depuis 2000,la carte SD est une memoire de typeflash. Cette carte, tres repandueaujourd'hui, est generalement utiliseedans les appareils photo-numeriques.Les modeles les plus courants vontde 1 Go a 4 Go. II est a noter que leformatage de la carte SD, si besoinest, se fera en FAT16, puisque le lec-teur de notre montage ne supporteque ce format avec une capacitemaximale de 2 Go.La carte SD dispose d'un interrupteurpermettant d'interdire toute ecritureou modification d'un fichier sur elle.Le montage propose permet de memo -
riser, a differents creneaux horaires,une temperature, quatre entrées ana-logiques et autant d'entrees logiques.
Schema
Principe de fonctionnementLe schema est donne en figure 1.Le cceur du montage est a base d'unPIC 18F452.Le lecteur de carte SD (SD COM 5commercialise par Lextronic) estinterface avec le microcontroleur viaune liaison serie issue des brochesRB6 et RB7.Attention, la reference pour le lecteurde carte SD doit imperativementetre « SD COM 5 ». Ce modele pos-sede un regulateur 3,3 V integre, ainsiqu'un convertisseur de niveaulogique permettant le fonctionnementsous 5 V (figure 2). Le dialogue entreces deux circuits s'effectue via desordres simples qui ne vont pas sansrappeler des commandes de type
DOS (DIR, OPEN, CD, RD).Le microcontroleur cadence a 20 MHzest interface avec le port serie d'unPC. Lequel permet la programmationdes enregistrements des entréeslogiques et analogiques.Le circuit MAX 232 remet en formeles signaux issus du PC vers le PIC etinversement. La liaison serie estparametree cote PC et microcontro-leur en 9 600 bauds/8 bits de don -flees, aucune parite et 1 bit de stop.L'alimentation du montage est assu-ree par un regulateur de type 7805.La consommation du montage,Iorsque la carte SD est en enregistre-ment, tourne aux alentours de 70 mAsous 9 V Une pile de 9 V peut egale-ment etre mise en double alimenta-tion, celle-ci prenant le relais en casde coupure secteur.
re 324 vvvvvv. eipctroniquepratique . COM 1_ LFC II iONIQUE PRATIQUE
T Pile+ 9V
D1
1N4007
Alim9 V
947
D2
1N4007
MIA0 Regulateur
7805S +5 V
M
C21 ='100 00 nF
5777
C11 Q C103.9 pF 20 MHz 3.9 pF
13 14
12
31
2311
32
';1L6 +5 V
SUB D9 points male
Q 0 /A
T0
0
116121713, 8 4
7
C4
+5 V
+5V
C1+ C1
R lout
IC4
RTC BOARD
DS1302 12
C5R121 kit
R31 MI
4,7 pF R4220
Switch 2RST I/O CLK T
C31100 pFI68nF
R131 kit
Switch 1
"gr"--0-
7 6 18 19 20 1
8
C8
9
4,7 pF
13 4
5
5
' C74,7 pF
6
T2out R2n1 R u1 C2I V
IC2MAX 232
T21n R2out Vcc V- GI ,C1
10
0
25
9
26
16
O
+5 V
2 15
+ 717C9
T,7 pF
Oscl Osc2 Vss Vdd
RD2 RAO RA1 RA2
RA5 RA4 RC3 RD0 RDI
RA3
IC1
PIC 18F 452
RBI RB2 RB3
MCLR TX RX
RB4 RB5 RB6 RBI RC5
21
+5 V9 2
3
DO
DS1520
2
R1
4 7 kit
+5 V9771;
3
P4 P3
4
100 kit Y 100 kit
R8 I I R9100 MI 100 kit
0 1?
,771;
Entree EntreeANA 1 ANA 20-10V 0-10V
Schema de principe
5
P2 P1
100 k0 100 kit
34
R10 R11 R21001(12 I I 1001(0 I I 22012
Noter tout de merne que la program-mation des evenements est mernori-see en EEPROM, ceci permettant aureset du microcontroleur de repren-dre une sequence d'enregistrement.Deux diodes de protections de type1N4007 permettent d'eviter les inver-sions d'alimentation du montage etisolent les deux sources eventuelles.Le circuit IC4 est une horloge " tempsreel » (Real Time Clock) composeed'une memoire type DALLAS DS1302
0 0
7,7 +EntreeANA 3
0 - 10 V
2
47:EntreeANA 4
0 - 10 V
GOUT
SIN
SND
DNLD
35
R5220 0
36
R7220 0
37
R6220 0
1977,7T 141+111+1 1971n; +
Entree Entree Entrée Entreelogique 1 logique 2 logique 3 logique 40-5V 0-5V 0 -5V 0-5V
Vue du lecteur de carte SD
(photo A) dont la logique interne per -met d'obtenir, selon les oscillationsd'un quartz de 32,768 kHz, une datecomposee de l'annee, du mois, dujour, du jour de la semaine, de l'heu-re, des minutes et, enfin, des secon-des.
38
WLLii
39 40
Gnd Rst RAD TY.D
CarteSD
max 2 Go
IC3SD COM 5tLextronici
Vcc
+5 V
241,
R14470 0
Ledrouge
CI" YID
RID
GND
SD IN
VCC
RST
Ce circuit tient compte des anneesbissextiles.Une capacite permet de garder enmemoire la date et l'heure courantependant environ 1000 heures.Cette platine est egalennent commer-cialisee par Lextronic.
ire 324 www.t,Ipr t n )1 Orli Rglrar ELECTRONIQUE PRATIQUE
3
SynoptiqueDS 1820
4.7 kQ
+5 V
DO
Gnd
Vdd
Parasite powercircuit
Internal VDD
Powersupplysense
- -
64 -Bit ROMand
Ow Memory controllogic DS18S20
Temperature sensor
1 -wire Port
SCRATCHPAD Alarm high trigger (TH)Register (EEPROM)
s-Alarm low trigger (TL)Register (EEPROM)
-4 Ir. 8 -Bit CRC Generator
Fonctionnement
Depuis un logiciel PC, vous transfe-rez des horaires d'enclenchements etla periode des acquisitions, le tout viale port serie.Le microcontroleur memorise, dansun premier temps, ces horaires d'en-clenchements en EEPROM pourrepartir avec ces informations en casde coupure secteur, puis les comparepar rapport au temps de reference del'horloge temps reel.Si les deux horaires coincident, le
microcontroleur realise l'acquisitionde quatre entrées analogiques (RAO aRA4), ainsi que l'acquisition de quatreentrées logiques (RB1 a RB4) et,
enf in, l'acquisition de la temperatureambiante donnee par un circuit DallasDS1802. Lequel n'est autre qu'unesonde de temperature intelligente,puisque ce circuit delivre sur unebroche une valeur numerique corres-pondant a des temperatures situeesentre - 55 °C et +125 °C (figure 3).Une fois les acquisitions effectuees,le PIC 18F452 va ecrire dans unfichier (mesure.txt) de la carte SD.L'horaire et la *lode d'acquisitionsont renseignes sur le fichier . mesu-re.txt ,) a chaque nouveau creneauhoraire.La periode d'acquisition est compriseentre deux secondes et deuxminutes.
4a Circuit imprime
NomenclatureSemiconducteursIC1 : PIC 18F452IC2 : MAX 232IC3 : SD COM 5 (Lextronic)IC4 : DS1302/RTC Board(Lextronic)DO : Sonde de temperatureDS1820DEL : Diode led a 5 mm (rouge)D1, D2 : 1N4007 ou equivalentRegulateur 5 V : 7805110220
CondensateursC1 : 100 pF/63 VC3 : 100 pF/10 VC5 a C9 : 4,7 pF/10 VC2: 100 nFC4 : 68 nFC10, C11: 3,9 pF ceramique
ResistancesR1 : 4,7 k12 (jaune, violet, rouge)R8 a R11 : 100 kQ (marron, noir,jaune)R3, R12, R13 : 1 k12 (marron,noir, rouge)R2, R4 a R7 : 2200 (rouge, rouge,marron)
R14 : 470 Q (jaune violet marron)P1 a P4 : Potentiometre multi -tours 100 Id2
DiversQuartz : 20 MHz1 support DIL tulipe 40 broches1 support DIL tulipe 16 broches1 micro switch deux contacts1 radiateur pour le 78051 prise SUB -D 9 points malepour circuit imprime1 jack alimentation femelle cou-dee pour CI (5,5 x 2,1)1 cordon serie femelle-femelle(cf. texte)9 borniers doubles a vis pour CI1 inter miniature pour CI1 connecteur pression pour pile 9 V
n° 324 www.electronlquepratique.corn ELECTRONIQUE PRA11QUE
Entree LOG 10 - 5 V
Entree LOG 20 - 5 V
Entree LOG 40 - 5 V
Entrée LOG 30 - 5 V
--I R2 F
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
IC3SD-COM 5
J_
0
G G
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
_I D2 Il}-
REG 7805
U
LED
-111 m F
zO
-I R1 H
-I R3
C.4
IC2_L
crcr
-r
0 0
,S)cr
-r
Inter Marche/Arret
Realisation
La figure 4a montre le dessin despistes cuivrees du circuit imprime.Le pergage des pastilles se fera engrande partie a 0.8 mm et 1 mm pourle passage des pattes epaisses descomposants tels que les borniers, parexemple.La figure 4b presente ('implantationdes composants.Souder, dans un premier temps et parordre de tailles, les resistances, lesstraps, les supports DIL, les conden-sateurs, le quartz.Terminer par les borniers, la led, lasonde DS1802, la prise DB9, le
connecteur « jack >, de ('alimentation,les switchs, la platine RTC Board et laplatine SD COM 5.
PC
DB9F
5
DB9M
Mode normal
Bloc secteur9V
500 mA
Platine
DB9F
Connexion PC - Platine
Le cordon « serie >, reliant la platineau PC peut titre realise avec des filsen nappe et deux DB9, suivant lebranchement precise en figure 5(mode normal si utilisation bootloaderou test). Dans le cas ou vous achete-
Entrée ANA 40 - 10 V
Entrée ANA 30 - 10 V
Entrée ANA 20 - 10 V
Entrée ANA 10 - 10 V
4bImplantation des composants
Mode testPC
DB9F
Platine
DB9F
riez ce cable, les fils ne doivent pasetre croises (2 avec 2 et 3 avec 3).La platine est capable de traiter uneprogrammation en bootloader (la
broche 4 de la DB9 permettant derealiser un reset de la carte).
re 324 WVVVV. I t rrinirtull tr.iLique. corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
On
Off
Normal
001 2
Mise a l'heure Programmation Envoi heurevers PC
00 001 2
6 Configuration des deux switchs
Configuration du port serie 7
Changement du port de communication
Pod de communcatonOK
Annuler
VIE
t Mise en service
Reglage des potentiometrespour les entrees analogiquesApres avoir verifie ('absence decourt -circuit entre pistes du circuitimprime, que les valeurs des compo-sants et le sens d'insertion ont eterespectes, positionner les switchs en
normal >, (figure 6) et alimenter lemontage avec un bloc secteur de 9 V(200 mA ou plus).Pour le reglage des potentiornetres(photo B), ne pas inserer le micro-contrOleur PIC 18F452 dans son sup-port.Une fois le montage aliment& bascu-ler l'interrupteur de mise en service.Un pont diviseur est inseire surchaque entrée analogique pour per-mettre les acquisitions de tensionssituees entre 0 et 10 V.Appliquer Ia tension maximalemesurer sur chaque entrée, puisregler chaque potentiometre afin dene pas depasser 5 V sur chaqueentrée du PIC, le 5 V correspondant('amplitude maximale. Si Ia tensiond'entree est de 5 V, regler Ie potentio-metre afin d'avoir 2,5 V sur ('entreecorrespondante.
Asci. ,wtdei...
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174
D1/11511
Oro
,to1,01,,YM
8 Vue des differents ecrans de contrale
Une fois ces reglages effectues,rebasculer l'interrupteur marche/arret.
Essal de Ia platineen mode TESTApres avoir programme le PIC
18F452 avec le programme de testtelecharge sur le site de la revue(PIC_test.HEX) et insere celui-cidans son support, Ia led doit clignoterindiquant le bon fonctionnement duprogramme.Connecter le PC avec le cable, telque defini en figure 3 (mode test :
broches 2, 3 et 5 uniquement) et lan-cer un logiciel de gestion de portserie, tel que . Hyperterminal » deWindows, en respectant le protocols(9 600 bauds, 8 bits de donnees,aucune pante, 1 bit de stop) ou bienlancer le fichier « essai.ht » déjà confi-gure, fourni dans le zip telecharge etpermettant de lancer Hyperterminalautomatiquement.Le PIC doit renvoyer la valeur de Iatemperature des quatre entrées ana-logiques et des quatre entréeslogiques sur le port serie connect&Vous pouvez alors verifier les acquisi-tions renvoyees selon l'ordre d'enre-gistrement suivant : temperature,ANA1, ANA2, ANA3, ANA4, Log1 ,Log2, Log3, Log4.Une fois cette verification effectuee,reprogrammer le PIC avec le deuxie-me programme telecharge (PIC.HEX).
Mise a I'heure du montagePour mettre le montage a l'heure et ala date du jour, connecter Ia platineau PC et lancer le logiciel que vous
avez telecharge (acquisition_sd.exe).Verifier dans un premier temps quevous etes connecte sur le bon portserie en cliquant dans le menu Parametrage », puis « Port COM »et configurer si besoin est. Pardefaut, c'est le COM1 qui est choisi(figure 7).Cliquer ensuite dans le menu. Parametrage puis . Mise a l'heu-re platine » (figure 8). Cliquer sur lebouton « Heure PC » qui permettra derafraichir les champs » indiquantl'heure et la date par rapport a l'heu-re et la date courante du PC. Vouspouvez egalement indiquer la date etl'heure que vous desirez en entrantdirectement les valeurs dans les« champs » textes correspondants.Positionner ensuite les switchs enconfiguration « mise a l'heure » (figu-re 6). La led s'allume en fixe indiquantle mode attente d'une trame par le PIC.Cliquer maintenant sur le bouton Programmation » afin d'envoyerI'heure et la date vers le PIC. Une foisles parametres receptionnes par lePIC, celui-ci renvoie un message
Modifications enregistrees » quis'inscrit dans la zone texte, au -des -sus du bouton « Programmation ».La platine est maintenant a I'heure,vous pouvez rebasculer les switchsdans la position « Normal » et cliquersur le bouton « Quitter ».Pour toute remise a l'heure, procedera I'identique.
Controle de I'heure de la platinePour controler l'heure de la platine,positionner les switchs sur la position
ni° 324 vvwvv.c.inrtror-uqur_pratigue.com ELFCTRONIQUE PRATKX.IE
Envoi heure vers PC ». Ensuite, surle logiciel, cliquer dans le menu
Parametrage », puis . Affichageheure platine ». Cliquer alors sur lebouton « Ouverture port » afin d'eta-blir la liaison avec le PIC. La dateainsi que l'heure sont renvoyees dansla zone texte, au-dessus des boutons.Une fois l'heure et le jour controles,cliquer sur le bouton « Fermeture port »et « Quitter » (figure 8).
Mode programmationdes enclenchementsdes acquisitionsLes horaires d'acquisitions peuventetre definis un jour de la semaine tel :
- Un jour précis dans Ia semaine- Tous les jours- Du lundi au vendredi- Les samedis et dimanchesSur trois plages d'enclenchements d'acqui-
sitions (heure de debut - heure de fin).
EXEMPLE 1° plage horaireDebut a 01h20tous les jours de la semaineFin a 02h00tous les jours de la semaine 2° plage horaireDebut a 10h20tous les jours de la semaineFin a 12h10tous les jours de la semaine 3° plage horaireDebut a 23h20tous les jours de la semaineFin a 23h50tous les jours de la semaine
Mise en oeuvre du modeprogrammation des horairesDepuis le logiciel de commande, cli-quer sur le menu « Programmation ».Une fenetre de saisie (figure 8) vouspermet alors de configurer les cre-neaux horaires d'acquisitions.Un click sur le bouton .Heure PC» per -met de renseigner tous les champs avec
la valeur courante de l'heure et dujour du PC. Le logiciel ne tient comp-te que des heures et des minutes. Laperiode d'acquisition se situe entredeux secondes et deux minutes, elledoit etre renseignee dans le champ
Periode d'acquisition ».Une fois les differents parametrageseffectues, positionner les switchs sur
Programmation », la led s'allume en
fixe indiquant le mode programma-tion. Cliquer ensuite sur le bouton" Programmer », une trame contenantles informations est alors envoyeevers le PIC.Une fois le message receptionne,celui-ci renvoie vers le PC ('informa-tion . Programmation enregistree »,message qui s'inscrit dans la zonetexte correspondante. Le PIC enre-gistre les informations recues dansun tableau dynamique servant auprogramme et dans sa memoireEEPROM afin de permettre deconserver Ia programmation, memeen cas de coupure secteur.La programmation est transferee,vous pouvez repositionner les switchsen mode normal.Le logiciel enregistre les programma-tions horaires dans le fichier« param.ini ». Ainsi, a la prochaineouverture de ('executable, vous lesretrouverez.
Vous pouvez egalement, a toutmoment, enregistrer les programma-tions dans un autre fichier depuis lemenu « Fichier », puis « Enregistrersous ce qui permet d'avoir plu-sieurs configurations horaires.Pour ouvrir un fichier de programma-tion, cliquer dans le menu « Fichier »,puis << Ouvrir ». Les nouvelles pro-grammations issues du fichier rem-placent les programmations exis-tantes.IMPORTANT :Ajout du fichier » mesure » sur Iacarte SDUne fois les programmations effec-tuees, ajouter via votre PC (depuis legestionnaire de fichier de Windows)
le fichier « MESURE.txt » (fourni dansle fichier zip que vous avez telechar-go) sur la racine de la carte SD, puisinserer celle-ci dans le lecteur decarte SD du montage.Le montage est maintenant fonction-nel. Des que l'heure programmee estatteinte, le PIC sauvegarde les acqui-sitions sur Ia carte SD, la led clignotealors rapidement pour indiquer lemode acquisition - sauvegarde.
Reprise sur coupure secteurDans le cas d'une coupure secteurqui aurait une duree inferieure a Iacapacite de sauvegarde de memori-sation de l'horloge HTR (1 000 heures),le microcontrOleur PIC, lors du reset,va lire le contenu de sa proprememoire EEPROM afin de retranscri-re les valeurs enregistrees lors de laprogrammation dans le tableau dyna-mique utilise dans ('executable.II est egalement possible d'adjoindreune pile de 9 V afin de palier les cou-pures intempestives du secteur.
Lecture de Ia carte SDLes acquisitions sont maintenantsauvegardees sur la carte SD.Couper ('alimentation du montage etinserer la carte SD dans un lecteur deSD Card pour PC (photo C), lecteurdisponible chez de nombreux reven-deurs de materiel informatique.Vous pouvez visionner les acquisi-tions realisees (figures 9 a 12) depuisle logiciel « acquisition_sd.exe ». Pourcela, cliquer dans un premier tempsdans le menu « Graphique ». Un nou-vel ecran apparait, cliquer sur le bou-ton « Ouvrir fichier )), puis selection -
re 324 yvvvvv.t .114 t r i u ric p u. L writique. [Ayn i FL ECTRONIQUE PRATIQUE
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11 Visualisation logique
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13 Selection du fichier texteF
ner le fichier « MESURE.txt » presentsur la carte SD. Cliquer ensuite sur lebouton « Tracer ». Pour ne pas vision-ner une trace, cliquer sur le boutoncorrespondant « ANA1 a ANA4 ».Pour des mesures analogiques effec-tuees en 0 -10 V, cliquer au prealablesur le bouton « 0-10 V » puis « TracerPour visionner Ia temperature, cliquersur le bouton « Temp », puis « Tracer ».Enfin, pour visionner les entrées
12 Visualisation temperature
1:Assistant Texts a determine clue vos &noes sort de type ON." Ttxe
S to thax rous canard, ctmbassx Stmarat, anon chamois M typo d. &tram cps .flat t. Mac ma camas.
Type do donnees &NoeChoisssea le type de lever co dale Is new vas donnees:
6-00i4i1 Des [rect.. Mk qua des vsgales ce, des tabdebons sewn* Chg. damp.C Vegas kce Les chows sans elunds en clones et pipecis par des esoces.
ccnreencer hvortation d Ione:Weep, Q. hdeer H.04P1. TXT.
gore a fxhiet: vindord (ANSO
JUPerloda 1 decande(a)to -heave 16/ 11/2007 -
.1.21 515 . 26 . S07 . 321515 . 25 ; S07 . 321
1 515 25 507 321t sts 25 607 121
22 Se 00. 1 1 0
1 . 1 . 01 . 1 , 0 01 1 0 0
14 Mode delimite
logiques, selectionner le boutond'option « Entrées logiques », puis« Tracer ». Le nombre d'acquisitionsvisionner peut etre defini avec le cur-seur « Nbre Acquisitions ». II est pos-sible de generer des valeurs alea-toires depuis le bouton m0. Aleatoire ».
Lecture depuis ExcelLe format du fichier « MESURE.txtetant de type .CSV, it est possible de
visionner celui-ci et de tracer descourbes depuis le tableur Excel.Pour cela, ouvrir Excel puis, depuis lemenu « Fichier », selectionner « Ouvrir
en indiquant le type de fichier (fichiertexte) selon Ia figure 13.Selectionner le mode « Delimits(figure 14), puis, sur l'ecran suivant,preciser le separateur qui dolt etre unpoint virgule (;) selon la figure 15.Cliquer ensuite sur le bouton « Fin ».
n° 324 vwwv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE
Assistant Importation de texte 1tape I ,or 3
Cette Rape vous cornet de dvai les separators centenus dm yin donnfes Vous pave: oar ks&moments . wire text. dans rapers,, 0-de,o0s
Separators
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Identiitatei,r de test. l
Perlode 1 ceconde(o)Date-Heure 16, 11,2007 - 22 54 0021 S1S 26 507 32121 515 25 507 321212, 51S
5152525
507507
321121
.1
Amid I cEnicklent Sutrert Flt
Vous vous retrouverez alors avec descolonnes correspondant aux acquisi-tions. La premiere colonne corres-pond a la temperature et les colonnesdeux a cinq aux acquisitions analo-giques (attention 5 V represente unevaleur de 512 et 10 V une valeur de1024 puisque les convertisseurs sonten 10 bits). Les colonnes de six aneuf sont les representations desacquisitions logiques. Selectionnerune zone de donnees (par exempleles dix premieres acquisitions analo-giques) et lancer ('assistant gra-phique qui vous guidera jusqu'augraphique final (figure 16).
16
600
SOO
400
300
200
100
0
- SNA1 AN - A3 AN A4
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
Le logiciel de commandeLe logiciel est realise en Visual Basic 5,
lequel pourra, bien sur, etre lancedepuis une cle USB. Ce logiciel fonc-tionne avec les versions 9x et XP deWindows.Comme d'habitude, vous pouveztelecharger gratuitement le logicielsur le site de la revue (www.electronique
pratique.com)
ConclusionLe lecteur de carte SD employe per -met d'avoir un stockage impression-
nant de donnees pour un prix tresabordable.L'idee d'adjoindre ce stockage demasse dans un montage n'est doncplus une contrainte. L'horloge tempsreel du montage permet de rendreautonome ('application afin de declen-cher des actions a des horaires précis.Les applications sont nombreuses,par exemple dans le domaine de larobotique ou it suffirait de stocker unchemin a parcourir dans la carte SD.
P. Mayeuxhttp://perso.libertysurf.fr/p.may
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Port !awes de I a 4 10.000 6SN7 EH 29,00 C
de 5 a 10 : 12.00C EL84 EH 26,00 C
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146150
147-148.188
149.158
152
157 160
161 162 163
172173
163
166 170
167 169
EP 299
EP 305
EP HS 11106
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Preampli tubes circuits "C" 2 x 220V - 2 v 6.3V
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2 x 300V2 x 8.3V
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Prim. 220V12300 Ecran 2 x 330V 6.3V en cove
Sec. 2 x 12V
Eiltre actif 2 x 2400 + 12V
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103,00 E
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57,00 E
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110,00 E
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140 170 175
145
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50000
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66000
4180
804180
4180
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Single 40W
50W
55,00 E
85,50 C
110,00 E
110,00 E
152 2,312,813,5K0 4181160 30W circuit C en cove 227,00
157 160 169 38000 4181160 80W 110,00 C
159 171 173 35000 4180 15W Circuit C en cove 150,50
161 162 Single 845 . 80000 4180 60 W Circuit C en cove 264,00
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CUNDENSA [WKSNovel ou octal chassis 4,60 C 1500pF 350V 27,40 C
Novel CI 3,30 C 2200pF 450V 53,40 C
Octal CI 4,60 C 470pF 450V 16,00
4 cusses "3008" 9,90 C 470pF 500V 30,00 C
Jumbo 845 aro 18,00 C 15000UpF 16V 33,50 C
Noval CI 7 broches 3,30 C 47000pF 16V 15,00 C
[. liansto 6.00C par transit) supplernentaire
Minimum de facturation 50E TTC smon Irais de tranement 6 50C
Et si on parlait tubes
ANALYSE DES MONTAGES EPROUVESConrad JohnsonPreamplificateur PV1
1, Iogaesslad-Joiarusigu C
De nombreux lecteurs attendent le schema d'unpreamplificateur de « ligne », facile a reproduire, robuste,
economique, au son « parfait », pouvant attaquer sans soucitous les amplificateurs de puissance du marche, tant a
tubes qu'a transistors. Nous avons cherche... et selectionnele PV11 de Conrad Johnson a la reputation incontestable.
Plus simple pour un tel resultat ? Inutile de chercher ailleurs !
vent d'analyser ce circuitcélèbre, ii convient depreciser que vous pou-vez le reproduire, mais
uniquement pour un usage person-nel. Le PV11 est, en effet, protégé pardes brevets.La structure etudiee ici se retrouve,quelques details pres, dans les PV6,PV10, PV12, etc.C'est la une des caracteristiques desmontages Conrad Johnson, aussibien en matiere de preamplificateursque d'amplificateurs.Une fois le circuit mis au point, inutilede chercher a faire mieux, la reputa-tion de ces appareils tient a la conti-nuite des structures eprouvees aucours des trente dernieres annees.
L'etage « ligne »
A premiere vue, l'etage « ligne » duPV11 (figure 1) semble hyper simple.C'est effectivement le cas, mais n'ou-blions pas que ce qui fait la qualited'un circuit, ce ne sont pas les« bidouilles » esoteriques, mais bienla parfaite optimisation et compre-
hension des phenomenes mis en jeua travers les composants actifs.Ici, les composants actifs sont deuxtubes (en stereo) plutot modestes,des classiques 12AU7/ECC82, sou -vent critiques a tort !La haute tension est de 340 volts.Dans le PV11, cette tension est regu-lee, mais vous pouvez vous contenter
d'une alimentation classique. Le cir-cuit est parfaitement insensible a latension grace a sa structure particu-here.
Reportez-vous a la figure 1 et entrezle signal en « A ». Un potentiornetrede 100 kQ log precede cet stage.La polarisation automatique du tube,a travers R3 de 3,32 kQ, est de7,5 volts. Ainsi, vous ne risquez pasde saturer l'etage d'entree !La resistance R9 de 47,5 Q protege lecircuit des perturbations haute fre-quence (radio, telephone portable)qui sont acheminees vers la massepar C1 (10 pF) et C2 (47 pF).La resistance de polarisation automa-tique n'est pas decouplee par uncondensateur de forte valeur, ce quiva lineariser (contre-reaction, lirecours precedents) la premiere demi-12 AU7, tout en limitant le gain del'etage.Premiere astuce du montage, lesresistances de charge R1, R2 de162 kg2 en parallele qui representeune charge effective de 81 kQ.Pourquoi, vous demanderez-vous, nepas avoir utilise une resistance de81 kQ en lieu et place de R1, R2 ?Le courant de repos de cet stage estde 2,3 mA.
Entree
100 kitlog
R1
162 kit
P1 R947,5 U-I I
-0C1:
777.! 10 pF
+340 V
2.3 mA
_L
T
R33.32 kit
R2162 kit (81 kit)
+156 V
+7.5 V
C247 pF
4, 4 mA
(17+164 V
C40.01 pr
R4
T T
V1N2 12AU7
I
R847,5 12
C3R5 R6 2 pF
- 3 x 121 kit R7
5777;
(40 33 kit) 1 MU
Sortie
re 324 wwvv.electruniqueprattque cum CLECTRONIQUE PRAlIQUE
2 +340 V
IR3
221 ku R4215 S2
Entree
9777!
R1
47,5 kit
R2845 52
1/2 12AX7
_c,L2600 pF
R6150 kit
C30.15 pF
R539.2 kit
C21000 pF
7:97,
1
R7
1/2 12AX7
± C4T150 pF
1/2 12AT7
C5 47.552
TR8 R9
TR10 1 Mil
3 x 121 kr!
Sortie
En valeur absolue, it faudrait uneresistance d'un demi-watt. Toutefois,compte tenu de la composante alter-native traversant la charge, au mini-mum 1 W voire, par securite, 2 Wseraient necessaires afin d'eviter lebruit de fond inevitable.Ainsi, une resistance de 81 k52 de 2 Wserait enviseageable.Afin de limiter le souffle, il faudrait uti-liser une resistance de precisionbobinee non inductive, alors quedeux resistances de 162 kg2, 1 W, acouche metallique, sont facilestrouver. Ce probleme est bien sou -vent ignore des concepteurs, d'ou lenombre important d'amplificateurs etpreamplificateurs bruyants !...Autre atout du montage, le courantde repos est de 2,3 mA, ce qui garan-tit une duree de vie du tube de l'ordrede 15 000 heures !La seconde moitie de la 12AU7 estmontee en « cathodyne » afin d'obte-nir une impedance de sortie basse.Vous vous souvenez, si vous avez lunos precedents cours, que !Impe-dance de sortie d'un tube, quel qu'ilsoit, est ('inverse de la pente en mAN.Pour une 12AU7, alimentee par unehaute tension de 340 volts, a laquelleon retranche la tension de 164 voltssur la cathode, it reste 186 volts.S = 2 mANZ = 1/S = 1/0,002 = 500 QCe qui est proche de la valeur norma-lisee de 600 Q et permet d'utiliser uncable de liaison avec l'amplificateurde 1 m a 10 m sans perte (cable stan-dard normalise de 50 pF a 100 pF aumetre).
La liaison entre V1 et V2 est directe.
La tension en « B » etant de 156 volts,elle se retrouve sur la grille de V2. Afinque la polarisation sur la grille de cetube soit normale, it faut donc porterla cathode a un potentiel eleve. C'estle role des trois resistances de 1211(52 (1 W) montees en parallele pour la
mame raison que R1 et R2 (voir plushaut).
La resistance equivalente est de40,33 kQ. Le courant traversant letube etant de 4 mA, la tension en
C » est de 164 Vet la polarisation degrille de 156 V - 164 V= -8 V.Ceci assure une tension entre anodeet cathode de 176 V (340 V -164 V).Le tube est donc loin de ses capaci-tes maximales, ce qui lui procure unelongue duree de vie.Le condensateur de sortie de 2 pF vaassurer une transmission des bassesfrequences correcte, quelle que soit('impedance d'entree de l'amplifica-teur de puissance que vous utiliserez.La resistance R7 de 1 MQ sertdecharger le condensateur C3 afind'eviter les impulsions basse fre-quence » particulierement genanteslorsque l'on arrete l'appareil.
Inconvenient majeurde ces preamplificateursAvec si peu de composants, avouezque l'on ne peut guere (ever plussimple ! L'inconvenient majeur etclassique pour tous les preamplifica-teurs n'employant qu'un seul tube :!Wage est inverseur. II ne respectedonc pas la phase absolue.II faudra penser a inverser les
connexions des haut-parleurs en sor-
tie de l'amplificateur de puissanceafin de respecter le sens absolu de lamodulation (V1 sortie anodique inver-se la phase du signal, V2 sortiecathodyne n'inverse pas la phase, laphase totale est donc bien inversee !).Ajoutons un etage phono/correcteurRIAA (figure 2).Sur le PV11 Conrad Johnson, l'etagephono est optionnel. C'est un etagecorrection passive parfaitementoptimisee. II utilise en tube d'entreeune 12AX7/ECC83 et une sortiecathodyne pour V3 (12AT7/ECC81)Impedance d'entree 47 k52 standard.Le correcteur passif (indissociable dela charge R3 de la 12 AX7) inclut R4,R5, C1, C2.
L'alimentationLe PV11 utilise une alimentation sta-bilisee a semiconducteurs.Les filaments des tubes sont alimen-tes en 12 volts continus. L'etagephono optionnel est aliments inde-pendamment.Si vous realisez une alimentationclassique delivrant 340 V sous uneintensite faible (maximum 10 mA pourl'etage ligne), vous obtiendrez de par-faits resultats. Si vous realisez encomplement l'etage phono, separezpar des decouplages serieux la
seconde alimentation de 340 V.N'oubliez pas de redresser, filtrer etreguler l'alimentation des filaments,en n'oubliant pas de les polariserenviron +180 V afin d'eviter les ronfle-ments (lire cours precedents).
Bon amusementR. BASSI
Iry 324 vwyvv.electraniquepratique.com ELECTRONIQUF PRATIQUE
LE PONT DE WIENGenerateur audioa faible distorsion
Avec le multimetre et ('os-cilloscope, le generateurfait partie des premierselements qui constituentun equipement de mesureen audio. Cette realisationcouvre la gamme de 1 Hz a119 kHz et propose unesortie commutable, sinusou cwt.& La distorsionharmonique totale (DHT)est inf6rieure a 0,1%dans la gamme audio.
e generateur est propo-se en deux versions :
l'une avec le registrecomplet de frequences
et d'amplitudes, l'autre avec douzefrequences fixes couvrant la seule
gamme audio. II s'inspire du mythiqueAG -9A de Heathkit !
Le pont de Wien
Le circuit propose utilise ('oscillateura pont de Wien. Ce type de genera-teur peut delivrer un signal dont laDHT n'excede pas 0,003%. La carac-teristique du pont de Wien (figure 1)compose d'elements de meme valeurest de presenter, en son point milieu,en exacte phase, le tiers de la tensiond'excitation a la frequence definie parla relation :
ft). 1
2nRC
L'oscillateur
En placant ce reseau dans le circuitde contre-reaction positive d'un
- - -
cFrequene (Hz)
50 60 70 3/.0
1 80 2
10 30 0
00 2000 1° 0
4111111/1".-
GenerateurAudLo__
Sr(' Nov01-c)ne
amplificateur d'un gain superieurtrois, on obtient un oscillateur. Leschema de principe de cet oscillateura pont de Wien est donne en figure 2.Toutefois, la mise en ceuvre de cetype d'oscillateur sur toute la gammeaudio presente bien des embachesdont la principale est la stabilite enamplitude. En effet, en ('absence
d'element regulateur, ('oscillation atendance a s'emballer ou a s'arretersuivant que le gain de l'amplificateurest trop important ou trop faible. Pourstabiliser ('amplitude avant ecretage,it convient d'introduire un elementnon-lineaire dans la boucle « inver-seuse » qui fixe le gain. Cet elementregulateur est une ampoule a filament.
Uin
1
F=2xPixRxC
UOut=1 /3 Uin
d .0.
F-2 xPixRxC
C
Uin = 1/3 Uoutd =0°
C R
A=3
500 S-2
2
1K
I
re 324 vvww.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
dl
E
0
4
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
30
R3 R4
S1-1S2-1
S6
>,
63mALent
2
S3-1
C1
I
TR15VA2x22Vac
S1-2S2-2 S3-2 cji S3-3
706
100nF
+24V
OPA604
-24VR7
470
LP124-28V20-24mA
+35Vdc
10T
R10
10 2 5
-24V
IC4
AC2
-35Vdc
7824
IC6
78L12
PI
R35
10K
+12V
2,2K
1N4148
C7 C9
1µF T 470µF50V
C8 C10
1µF 470µF50V
IC5
7924
C11
1µF
C17 C18
TltIF 22µF
C13 1C15
1µF T 1µF 22µF25V
C12 C14 I C16.111 11MI
-4- R AmpouleR Lin
0 2 4 6 8Volts
10 12 14
C20
1a22
F
0 -0N7
Out
La stabilisation de ('amplitudeLa figure 3 montre la variation de laresistance d'une ampoule de24V/20mA en fonction de la tension alaquelle elle est soumise. Si la tensionest faible, la resistance du filamentest egalement faible et augmente enfonction de la tension appliquee.Ainsi « a froid ('ampoule fait 120 Q.Sous une tension efficace de 8 V, ellemonte a 760 Q, alors qu'une resistan-ce pure mesurera toujours 500 Q,quelle que snit la tension a sesbornes.En introduisant cette ampoule dans le
pied » du circuit de contre-reaction,on obtient un controle automatiquedu gain.Si ('oscillation s'emballe, la tensionappliquee a ('ampoule s'accroff, saresistance augmente avec comme
re 324 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAlIQUE
S3-3
1V
IC1
6
do
1K10T
2
IC4
C7
lpF
C9
7824
470 F
+24V0 OPA604 3,6K
IC2 28Vpp R10
0
10 Y 5
--0R11
+12V0
0 2,2K
IC385
+12V0
14IC3A
13
4011 p
R13
10
R14O10
IC3D R15
12Vpp
R16
+12V
KI
Sin/Sqr
17Came10Vpp
10 100
Sinus28Vpp
P2
0(NI
-24V R35 1N4148
Sync10K 1,2Vpp
-0
C8
1pF
C10
50VIC5
7924
IC6
78L12
C11=
1pF
C12=
1pF
C13=
1pF
C17 C187lpF
122pF
U15 iC191pF 22pF
25V
4
C14= =
1pF
C16
1pF C20
22pF25V
> 4
ZS
La stabilisation de ('amplitudepule La figure 3 montre la variation de la
resistance d'une ampoule de24V/20mA en fonction de la tension alaquelle elle est soumise. Si la tensionest faible, la resistance du filamentest egalement faible et augmente enfonction de la tension appliquee.Ainsi froid », l'ampoule fait 120 Q.Sous une tension efficace de 8 V, ellemonte a 760 Q, alors qu'une resistan-ce pure mesurera toujours 500 Q,quelle que soft Ia tension a sesbornes.En introduisant cette ampoule dans le
pied » du circuit de contre-reaction,on obtient un controle automatiquedu gain.Si ('oscillation s'emballe, la tensionappliquee a ['ampoule s'accroit, saresistance augmente avec comme
13 10 12 14
Out
100pF
0
OMV 30mV 0,1V
S5
0,3V
C5
470pF
consequence de recluire le gain del'amplificateur et de le stabiliser.Ce circuit a ate mis au point en 1938par deux jeunes dipkimes de l'univer-site de Stanford Park en Californie,William Hewlett et David Packard, etdepose le 6 janvier 1942 sous le USPatent Nr 2.268.872.La premiere commande fut huit
Audio Oscillator 200 » destines auxStudios Walt Disney.La constante de temps de Ia regula-tion - de l'ampoule - doit etre assezgrande pour pouvoir stabiliser unesinusolde de quelques Hertz sans(trop) la distordre. Mais en presenced'une constante de temps trop faible,un phenomene de sur-oscillation peutsurvenir et moduler en amplitude lesignal de sortie.Le choix de l'ampoule est critique et
1V
C
P2
1KLin
3V 10V
de nombreux essais
conduits a adopter une28V/24mA.La stabilisation de Parrprecision des composEsont les facteurs pri
garantissent le faible tosion.
La precision des codu pontUn autre ecueil est la prpensable pour les corpont. Une difference deles deux resistancescondensateurs provoqution du gain, lequel est sregulation mais affecteniveau de sortie.L'utilisation d'un potent(re double est a proscrire,
DNIQUE PRA11QUE n° 324 wv
8
9---
13
+12V0
14
IC3A R13
3 010
R1410
10
IC3D R1511
10
4011 .7
12Vpp
R16O100
+12V
K1
Sin/Sqr
Carnt 1710Vpp
Sinus28Vpp
Sync
12Vpp
1,6K
1,1K u, 1,1K
ccR27 R25
10mV 30mV 0,1V 0,3V
S5
C5
470pF
R23cc
R21 ¢ R19
1V
consequence de recluire le gain deI'amplificateur et de le stabiliser.Ce circuit a ete mis au point en 1938par deux jeunes diplomes de l'univer-site de Stanford Park en Californie,William Hewlett et David Packard, etdepose le 6 janvier 1942 sous le USPatent Nr 2.268.872.La premiere commande fut huit« Audio Oscillator 200 » destines auxStudios Walt Disney.La constante de temps de Ia regula-tion - de ('ampoule - doit etre assezgrande pour pouvoir stabiliser unesinusdide de quelques Hertz sans(trop) la distordre. Mais en presenced'une constante de temps trop faible,un phenomene de sur-oscillation peutsurvenir et moduler en amplitude lesignal de sortie.Le choix de ('ampoule est critique et
3V
560
10,/
de nombreux essais nous ontconduits a adopter une ampoule de28V/24mA.La stabilisation de ('amplitude et laprecision des composants du pontsont les facteurs principaux quigarantissent le faible taux de distor-sion.
La precision des composantsdu pontUn autre ecueil est la precision indis-pensable pour les composants dupont. Une difference de valeur entreles deux resistances ou celle descondensateurs provoque une varia-tion du gain, lequel est stabilise par laregulation mais affecte neanmoins leniveau de sortie.L'utilisation d'un potentiornetre lineal -re double est a proscrire, la difference
entre les deux resistances des deuxpistes pouvant atteindre 10%.Nous nous sommes rappels le
concept utilise pour le generateurHeathkit AG -9A qui mettait en circuitun double jeu de resistances fixes.II suffit alors de combiner des pairesde condensateurs de precision et dereporter le choix de la frequence surles paires de resistances.Les condensateurs de precisionrepresentent un autre ecueil. Ils doi-vent etre appaires avec une precisionde 1 %.Afin d'eviter les deconvenues, l'au-teur propose, pour chaque version,un kit comprenant : les condensa-teurs de precision, les differents corn-mutateurs, ('ampoule regulatrice et lecircuit imprime.Les autres composants sont dispo-nibles chez les distributeurs habi-tuels.
Le schema
Le schema est presents en figure 4.Les resistances et condensateurs quicomposent le pont sont mis en circuitpar les commutateurs S1, S2 et S3.La version complete est equipee dequatre commutateurs :- Ia gamme . x1000 » qui meten circuit les condensateurs,- Ia frequence en pas de 1 et de 10- ['attenuation : de 0 a 60 dB.Les valeurs des resistances reprisesen figure 5 couvrent une gamme de1 Hz a 119 kHz.L'OPA604 s'imposait comme choixpour l'ampli operationnel, d'abordparce qu'il peut etre aliments en 24Vdc symetrique et que cette tensiond'alimentation de 48 Vdc permet defournir un signal sinusoidal de plus de14 Vac d'amplitude avant ecretage.De plus, l'OPA604 presente un pro-duit « gain x bande » de 20 MHz, uneDHT propre garantie a 0,0003% etune impedance d'entree qui s'elevea 1012 Q. Sa sortie peut debiter uncourant de 35 mA, ce qui est indis-pensable pour pouvoir piloter l'am-poule ou sortir un signal sous uneimpedance de 600 Q.L'amplitude du signal est stabiliseepar le reglage de l'ajustable P1 a10 Vac en sortie.Le signal est ensuite « route » vers un
re 324 www.RIF4-trnniquepratiqup.corn LLECTRONIQUE PRAT1QUE
x1 1pF x10 0,1pF x100 10nF) x1000 (980pF)
0 0 0 0
1 Hz 10 Hz 100 Hz 1 KHz2 Hz 20 Hz 200 Hz 2 KHz3 Hz 30 Hz 300 Hz 3 KHz4 Hz 40 Hz 400 Hz 4 KHz5 Hz 50 Hz 500 Hz 5 KHz6 Hz 60 Hz 600 Hz 6 KHz7 Hz 70 Hz 700 Hz 7 KHz8 Hz 80 Hz 800 Hz 8 KHz9 Hz 90 Hz 900 Hz 9 KHz
0 0 0 0
10 Hz 100 Hz 1 KHz 10 KHz20 Hz 200 Hz 2 KHz 20 KHz30 Hz 300 Hz 3 KHz 30 KHz40 Hz 400 Hz 4 KHz 40 KHz50 Hz 500 Hz 5 KHz 50 KHz60 Hz 600 Hz 6 KHz 60 KHz70 Hz 700 Hz 7 KHz 70 KHz80 Hz 800 Hz 8 KHz 80 KHz90 Hz 900 Hz 9 KHz 90 KHz
100 Hz 1000 Hz 10 KHz 100 KHz110 Hz 1100 Hz 11 KHz 110 KHz
Position R calcul R1 -R3 R2 -R4 R total Diff (%)
0
1 159,2 KS2 150 KS2 9,1 KS2 159,1 KS2 0,032 79,6 KS2 75 K.Q. 4,7 KO. 79,7 K.12 -0,153 53,1 KS2 51 KS2 2,0 KS2 53,0 KS2 0,104 39,8 KC/ 39 KC/ 820 Q 39,8 KS2 -0,085 31,8 KS2 30 KS2 1,8 KS/ 31,8 KS). 0,106 26,5 KS2 25.5 KS2 1,0 KS2 26,5 K.12 0,107 22,7 KS2 20 K11 2,7 KS2 22,7 K12 0,168 19,9 KS2 16 KS2 3,9 KS2 19,9 KS2 -0,039 17,7 KS/ 15 KO 2,7 KS2 17,7 KS2 -0,09
0
10 15,9 KS2 15 KS/ 910 Q 15,91 KS/ 0,0320 7,96 KS -2 7,5 K12 470 sz 7,97 KC/ -0,1530 5,31 KS2 5,1 KS/ 200 12 5,30 KS2 0,1040 3,98 KS2 3,9 KS2 82 12 3,98 KS2 -0,0850 3,18 KS2 3,0 K.Q. 180 12 3,18 KS2 0,1060 2,65 KS2 2 55 KO. 100 12 2,65 K.Q. 0,1070 2,27 KS2 2,0 KO. 270 12 2,27 KS2 0,1680 1,99 KS2 1,6 KS2 390 12 1,99 KS2 -0,0390 1,77 K12 1.5 KO, 270 12 1,77 KS2 -0,09
100 1,59 KS2 1,5 KS2 91 Q. 1,59 K12 0,03110 1,45 Ka 1,3 KS2 150 SI 1,45 Ks/ -0,22
osition
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C = 3,3nF R calcul Al -R3 R2 -R4 R total Dill %
16 Hz 3014,3 KS2 2,2 WI 820 K11 3020 KS2 -0,1920 Hz 2411,4 KS2 2.2 MS2 220 KS2 2420 KS2 -0,3550 Hz 964,6 KS2 820 Ks/ 150 KS2 970 KQ -0,56
100 Hz 482,3 KS2 470 KS2 10 KS2 480 KQ 0,47200 Hz 241,1 KQ 220 KS/ 22 KS2 242 KQ -0,35500 Hz 96,46 K.11 82 KS2 15 KQ 97 KS/ -0,56
1 KHz 48,23 KS2 47 KS2 1 KO. 48 KS2 0,472 KHz 24,11 KS2 22 KS2 2,2 KS2 24,2 KS2 -0,355 KHz 9,65 KS2 8,2 K12 1,5 KS2 9,7 KS2 -0,56
10 KHz 4,82 K12 4,7 KS2 100 c 4,8 KS/ 0,4720 KHz 2411 12 2,2 K12 220 Q 2420 12 -0,3532 KHz 1507 12 1,5 K.12 0 s2 1500 Si/ 0,47
Tr ansf
0 0
Circuit Imprime Profile Alu160x100mm 10x10x1x195mm
deuxierne OPA604 qui agit commetampon » pour piloter l'attenuateur
de sortie en 600 12.Le relais K1 met en circuit une qua-druple porte NAND pour obtenir lesignal carre.A noter qu'en position « Sinus le
4011 est bloque pour ne pas risquerd'induire des parasites dans le signalsinusoidal.Remarquer egalement qu'il n'y aaucun couplage capacitif afin de per-mettre de descendre jusqu'a une fre-guence de 1 Hz en sinus ou en Gaffetout en maintenant l'amplitude.De plus, le couplage continu dusignal carre permettra d'exciterdirectement un montage numerigueen + 12 Vdc ou + 5 Vdc.Pour la visualisation a ('oscilloscope,un signal de synchronisation de 1,2 Vppest present en face avant.Votre attenuateur est la copie de celuidu Heathkit AG -9A.A partir de la position 3V, it conserveson impedance de 600 S2.Le potentiornetre P2 regle l'amplitudede sortie.L'alimentation symetrique est fourniepar deux regulateurs 7824 et 7924.Un petit regulateur 78L12 comple-mentaire fournit le + 12 Vdc pour lageneration du signal carre.L'ondulation des trois tensions nedepasse pas 300 pVac.Comme les OPA604 ont un facteur
60 re 324 vvvvw.electroniquepratlque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Frequence (Hz) Volts
Sinus50
1 40 \/ 10 30 \
60/ 70
/ 80 2
4 4\
/5 6
/, 70,1
30m
0,3
I
1
3On
."- 10020/ \ 90 1 / 810m- - 10
Carre 1000 100
100110100
0 9 Amplitude Off
SyncNovoTone - Generateur Audio / \ Out
Face Avant - Version complete
Sinus
Carre
Sync
Frequence (Hz)500 1K
200 \ / 2K
Amplitude
100 \ i / 5K
50 // \ 10K / \20 20K
16 32K
NovoTone - Generateur Audio
10V On
1V Off
Out
Face Avant - Version simple
JIM.
Frequence (Hz) Volts
Sinus 1 4050 60
70
10 30 80o'S 100 90
Card 1000
Sync
A
43
562 7
1
0
NovoTone - Generateur Audio
0.1 a 3 1
!Lida
1m30m63
0 10
no
rejecteur de ('alimentation de I'ordrede 100 dB, on a elimine toute influen-ce du bruit de ('alimentation.La version simple met en service unepaire de condensateurs de 3,3 nF etun seul commutateur qui selectionnedouze frequences audio (figure 6)s'echelonnant de 16 Hz a 32 kHz.Un inverseur selectionne ('amplitudede 10 Vac ou 1 Vac.Au niveau de l'attenuateur, les resis-tances R22 a R29 sont supprimees etle curseur du potentiometre est rac-corde a R18 et R19.
Mise en oeuvre
Sinus
Cm! 4
iync
L'unique circuit imprime regroupetous les elements actifs.Alimente en 2 x 22 Vac, it est directe-ment fonctionnel.L'ensemble du projet est place dans unboitier de dimensions 203 x 178 x 62 mm,
disponible chez Radiospares sous lareference 222-020. En cas de difficul-te d'approvisionnement (pour les par-ticuliers) aupres de ce fournisseur,I'auteur se propose de fournir le be --tier. Cette carte s'integre facilement
AID
Frequence (Hz)sco
2X
50 9K
200
20 20K
9<
16 32K
Amplitude
NovoTone - Generateur A u deo
dans tout autre coffret et les plansmecaniques ne sont donnes quecomme exemple de realisation. Elleest fixee par quatre entretoises surdeux profiles en aluminium (figure 7).Les trous de passages des quatrecommutateurs sont pointes avec pre-cision sur la face avant. Les cotesdes autres pergages sont laissees('appreciation de chacun. Les deuxversions de la face avant (photos A etB et figure 8) ont ete dessinees avecle logiciel telechargeable de Schaefferet fabriquees par cette societe.
al° 324 www.electronlquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE 61
D
Le transformateur d'alimentation detype « torique » a faible rayonnementest fixe contre la face arriere (photosC et D).
Le circuit imprimeLe circuit imprime, typon en figure 9,est au format eurocarte (100 x 160 mm).,
II est le meme pour les deux versions.On commence par enficher les qua-torze picots de 1,3 mm suivis descinq straps (figure 10 et photo C).
Les commutateurs et galettes sontinstalles en dernier lieu. Veiller a blo-quer la course des commutateurs a('aide de Ia bague fournie en fonctiondu nombre de plots utilises.La version « allegee » ne comprendqu'un seul commutateur.Les condensateurs C1 -C2 de 3,3 nFsont soudes suivant les indicationsdes figure 11 et photo D.Trois pontages assurent Ia liaisonavec le banc de resistances.
NomenclatureResistances 1/4 W - 1 %R1, R2, R3, R4 : voir figures 5 et 6R7 : 470 QR10, R13, R14, R15 : 10 QR11 : 3,6 kQR12 : 2,2 kQR16 : 100 QR17 : 750 DR18 : 560 DR19, R21, R23, R25, R27, R29 : 1,61(52R20, R22, R24, R26, R28 :1,1 kDR35 : 10 Id/
CondensateursC1, C2 : voir figures 5 et 6C3 : 100 pF/100 V radialC5 : 470 pF/100 V radialC6 : 100 nF/100 V radialC7, 08, C11, C17 : 1 pF/50 V radialC9, C10 : 470 pF/50 V radialC18, C19, C20 : 22 pF/25 V radial
SemiconducteursD1, D2 : 1N4148B1 : Pont 40 V/1 A101, IC2 : OPA604IC3 : 4011IC4 : 7824IC5 : 7924IC6 : 78L12
DiversF1 : Fusible 63 mA/lentK1 : Relais DPDT/12 VLP1 : Ampoule 28 V/24 mAP1 : Ajustable 1 I<D/10 tours verticalP2 : Potentiometre 1 kQ lineaireTR1 : Transfo. Talema 2 x 22 V/5 VA1 Chassis 203 x 178 x 65 mm4/1 Mecanique de commutateur Lorlin
12 contacts11/3 Galettes de commutateur Lorlin
12 contacts4/1 Allonges pour commutateur4/1 Boutons a pointeur lateral1 Bouton « Amplitude » avec cache
ecrou2 Profiles en alu en forme de « U
10 x 10 x 1 x 195 mm4 Entretoises 10 mm M-F/M34 Entretoises 5 mm M-F/M32 Supports DIL 81 Support DIL 14F1 : Porte fusible chassis (20 mm)2/3 Interrupteurs SPDT (S4, S6)2 BNC isolees1 Socle 230 V/1 A pour chassis15 Picots 1,3 mm15 Cosses 1,3 mm
L'attenuateur n'est pas equipe desresistances R22 a R29 et deux pon-tages relient le point « P2 >, a R18 -R19.
Les deux picots proposent les ten-sions de 10 Vac et 1 Vac.Comme la carte est autonome, elle
re 324 vwvw.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAIIQUE
Onegavonamr/.0.0
0..ommOmm0°'0 ./rpc07-00S1)"888t888888 888888/888888 LkArsi
r b as 888 888888 888888 888888\ 80--,
1)
°
NovoTon L116
888 888888 888888 888888
4:111 CM)
lisr/00000000000 000000
L.° 0
'0
9 10
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2
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U
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C 1 0
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C7
C8 I C 5
1 1 1
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1 1 1
12
000000-ocncor,..o
0000000
0MCON.VMS14-
0 0
S CO
o
OK1
C I 4
0[1C3gut. 0 0
peut etre testee en dehors du boitier.II suffit de raccorder une seule ten-sion alternative de 20 Vac a 24 Vacentre la masse et un des picots « acet de verifier la presence des alimen-
tations + et - 24 Vdc et du + 12 Vdc.Selectionner « 1 kHz >, en placant lestrois commutateurs comme suit :
1 0 - 1 00 -0 ;>.L'oscillation dernarre immediatement.
Ajuster le potentiometre P1 pour unetension de 10 Vac au point <, P2 » adroite du relais.La carte est operationnelle et peutetre installee dans le boitier.
ri° 324 vvvvvv.electroniqueprattque.com LLLC; I HONIQUL Pi-IA(10UL
0
C2
n
to
)IC1LP1
C1
0
ac C6
000 1:1
ac C I 0
1 1 1 1 1
1
MIN fififNUQ)ODI\ \oLoNt-coN.-.
0 0
7
28
R4
R3
P2
P1
N
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12
S C0
6
O
K1
is
C 1 4
P 20
0
0 0
1112
Mesures
Les figures 12 a 15 resument aumieux les mesures prises sur notrerealisation.La mesure sur un analyseur despectre a 1 kHz et 10 kHz nous mon-tre que les harmoniques 2 et 3 sont
bien inferieurs a 80 dB et ce pour unsignal de sortie de 10 Vac (28 Vpp).Bien que Ia programmation du gene-rateur descende a 1 Hz, le signalsinusoidal n'est exploitable qu'au-dessus de 5 Hz. En effet, aux fit-quences fres basses (< 3 Hz), ons'approche du temps de reaction de
('ampoule LP1 qui ne reagit plus surIa moyenne mais sur les pointes dusignal.A 100 Hz, la DHT est de 0,05 % et, a20 Hz, elle monte a 0,3 %.La mesure du « ronflement et bruitest inferieure a 100 dBV (10 NV). Cecinous donne un rapport signal/bruit de120 dB lineaire en sortie.Le signal care issu du 4011, malgredeux cellules de filtrage C3 et C5 pre-sente un temps de montee de 500 ns.Comme le couplage est continu, lesignal came descend a 1 Hz sansalteration (figure 13). Le signal desynchronisation bascule au momentdu passage par zero de la sinusdide.L'amplitude du signal est de 1,2 V pp(figure 14 - signal a 10 kHz).Au sein d'une merne gamme, la linea-rite de ['amplitude est de l'ordre de0,1 dB. Entre deux gammes, elle peutatteindre 0,3 dB. Cela est dO a I'ap-pairage des condensateurs du pontde Wien.
Conclusion
Voici un generateur qui n'est petit quepar la place qu'iI occupe dans le labo.La version simple qui propose douzefrequences reparties entre 16 Hz et
n° 324 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Carre10 Hz -10 V
NOW1111111M110111,11,111
Ca LJsic 100 L/ rkfla_ I e cpnT lumen . OV V nmgc
13
Gamnrle x 1 1-110 Hz
Gamme x 10 10 - 1100 HzGamme x 100 100 - 11,1 KHz
Gamme x 1000 1000 - 111 KHzTaux de distorsion (100 Hz 4 32KHz) < 0,1% a 10 VacTaux de distorsion (20 Hz 4 100 Hz) < 0,3% a 10 VacTaux de distorsion (10 Hz 4 20 Hz) < 1% a 10 VacTaux de distorsion a 1 kHz < 0,01% a 10 Vac (Typ 0,005%)Reponse en amplitude (dans une gamme) +/- 0,1 dBReponse en amplitude (entre gamines) < 0,5 dBPrecision en frequence < 2%Impedance de sortie 600 Q
Amplitude Sinus 3 mV 4 10 VacAmplitude Carre 100 mV 4 10 V peakRonflement en sortie 50 & 100 Hz < 120 dBV
Bruit en sortie < 10 OfRapport S/N > 120 dBAmplitude Synchro 1 Vpp
Consommation 230 Vac - 11 mA - 2,5 VADimensions 203 x 177 x 100 mmPoids 1,4 Kg
15 Caracteristiques techniques
14
32 kHz en sinusoidal ou carre vouspermettra d'effectuer la plupart desmesures audio classiques.Sa mise en oeuvre est grandementfacilitee par le circuit imprime qui ras-semble tous les composants, excep-tes le transformateur et le potentio-metre d'amplitude.La version complete qui comprendquatre commutateurs Lorlin est doncplus onereuse, mais elle offre unecouverture en frequences completeet une gamme d'amplitudes plusetendue.
J -L VANDERSLEYEN
Pour les donnees de fabrication de la faceavant chez Schaeffer - envoi du fichier sursimple demande, des cartes imprimees ouquelque probleme d'approvisionnement,n'hesitez pas a contacter l'auteur parcourriel a l'adresse : [email protected] ou via son site www.novotone.be/fr
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