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NIIMERO 232 - JAN VIER 1999
DOMOTIQUE
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N° 232 -JANVIER 1999I.S.S.N. 0243 4911
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27 Domotique par laser46 Voltmetre de controle49 Testeur universe! de composants59 Serrure a cle optique63 Pourcent-metre capacitif
70 Thermometre pour CI de puissance75 Alimentation pour reseau ferroviaire80 Enceintes actives 2x70W88 Bolter de direct pour musicien
MONTAGES FLASH40 Repulsif de poche anti-moustiques41 Prolongateur de telecommande IR43 Champignon pour jeux de societe
23 INFOSOPPORTUNITESDIVERS
24 Internet Pratique56 Multimetre numerique 235 WAVETEK
DOMOTIQUE
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scalmear23 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
II y a quelques mois,nous vous propo-sions des sites pro-posant des toursd'electronique nu-mirique et analo-gique. Nous conti-nuons aujourd'huipar un site speciale-ment itudie pour lesdebutants. Nousnous dirigerons en -suite vers le serveurde Ia societe STMi-croelectronics.
Comme toutes les autres sciences,l'electronique demande un travailtheorique de base permettant debien comprendre les concepts ge-neraux avant de foncer tete baisseedans ('etude et Ia realisation de mon-tages. Le site que nous vous propo-sons dans cette premiere partie d'In-temet Pratique a pour vocation devous presenter les regles generalesde I'electronique analogique. II per-mettra au debutant de se faire unepremiere idee du fonctionnementdes differents composants et auxamateurs confirmes de se reme-morer les fondements mathema-tiques des regles qu'ils utilisent quo-tidiennement.Ce site, dont la premiere page estpresentee sur la figure 1, est dispo-nible a l'adresse http://webhome.idi-rect.com/-jadams/electronics/in-dex.html ou encore ahttp://www.basicelectronics.com.On voit tout de suite sur la page degarde qu'il a rte realise par un elec-tronicien ayant de fortes connais-sances en html. En effet, le site esttres bien presente et ('ergonomicparfaite. C'est assez rare avec ce typede serveur pour etre souligne. La co-lonne de gauche est constitute deliens vers les differentes parties du si-te. On peut ainsi se rendre en un seulclic a cel le qui nous interesse. La pre-miere presente tout simplement cequ'est un circuit au sens "electrique"du terme ainsi que les connexionsseries et paralleles des composants.La deuxieme partie du site est de-diee a ('explication des valeurs phy-siques elementaires a savoir, le Volt,('Ampere et ('Ohm. Pour permettreune comprehension plus aisle des
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7. Aparael thruithas two r mai:paths fornwr ent to flow, thrower."
This is self explanatory Simply rememberthat PARALLEL means two pnths up tothousands of paths. The flow of electricity Isdivided between each according to theresistance along each route_
^2. Voltage s Me soma racrossesekarqsaffeafilmmrslieldnarie
PARALLELRule 2 You may remember from the last section
that the voltage drops across a resistor inseries. Not so with o parallel circuit. Thevtitage wE be the same anywhere In theemit.
' 3. Me man olthe seernintrikragh each path I ippiebthmatarrentillettflows Pt. the we're?
one path is drawing 1 amp and dm other isdewing 1 amp then the total rs 2 amps atthe sources If there are 4 branches in thissame 2 arnp circuit then one path may drew1/4A (25A), the next I/4A (.25), the next1/LA ( SA) and the last IA Don't teeny, thenest rule will shiny you how to figure thisout Simply remember for now that thebranch currents must tally to Nilo' diesource current.
Yarscaarlioi TOTAL RESESTANCEItsParalisleisaar with the followingform*: 1/RI IIRt IIRI -Before we get Into the calculations, keep in mold what we said at the start of thatsection,' Thereto) resistance of a parallel circuit Is NOT6reto the sum at thestaters Alto. s eerie runnel Tat at sviel 1...t eke rho fnnwas
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24 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
RTIPWWWKST.COM
phenomenes, l'auteur s'aide des ce-lebres analogies hydrauliques.Avec la partie suivante, nous rentronsdans le vif du sujet avec ('explicationen long, en large et en travers de la loid'Ohm. Une fois encore, l'auteur apris soin d'accompagner ses expli-cations de schemes et graphiquesde grande qualite. Ce chapitre est lo-giquement suivi de la presentationdu code couleur des resistances. Lechapitre 6 explique comment calcu-ler les resistances equivalentes decircuit contenant des composantsmontes en serie et parallele (voir fi-gure 2).Les deux parties rubriques permet-tent aux neophytes d'apprendrereconnaitre les composants phy-siques sur une carte de circuit impri-me. Ceci peut paraitre evident pourles amateurs confirmes mais cela nelest pas lorsque l'on depute. Ceciest d'autant plus vrai pour lescondensateurs qui peuvent prendreplusieurs formes. Dans le memeordre d'idee, on decouvre ensuiteles representations schematiquesdes divers composants.Enfin, l'auteur presente le compa-gnon de tout electronicien : le multi -metre et ses diverses fonctions avantde presenter l'investissement neces-saire que tout debutant doit fairepour realiser ses premiers circuits.En conclusion, ce site nous a beau-
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coup plu pour sa presentation et sur-tout pour la clarte des explicationsfoumies. II se limite pour ('instant au Ba A de l'electronique mais d'autreschapitres devraient faire leur appari-tion dans les prochaines semaines.Comme nous vous l'annoncions dansnotre introduction, la deuxieme par -tie de notre rubrique sera consacree
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Description
a ('etude du site de STMicroelectro-nics disponible a l'adressehttp://www.st.com (voir figure 3).Commencons par un petithistorique : en 1987, Thomson Semi-conducteurs (France) et SGS Microe-lettronica (Italie) se sont regroupespour former SGS-THOMSON Mi-croelectronics. C'est en mai 98 quecette societe change de nom pourdevenir STMicroelectronics.Les activites de cette structure sonttres larges et les composants qu'elleproduit vont du simple transistor aumicroprocesseur complet compor-tant des millions de portes logiques.On retrouve ainsi des produits STdans tous les appareils electroniques(telephones mobiles, ordinateurs)mais aussi dans l'electromenager. Sesclients sont aussi prestigieux queMotorola, Philips, Nokia ou encoreFord et IBM. La premiere page du si-te ne propose aucune information etse limite en une liste d'images cli-quables permettant d'acceder auxdiverses parties du serveur. Ellecontient neanmoins une entree d'ac-ces au moteur de recherche ainsiqu'un bouton "Quick Links" permet-tant de se rendre directement a cer-taines pages predefinies.Le bouton "Company" renvoie sur larubrique dormant les informationsgenerales sur la societe (son histo-rique, son engagement dans la pro -
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tection de l'environnement, sa fawnde serer les problernes lies a Ian2000, ...). L'icone News permet,quant a elle, de se tenir au courantdes dernieres nouveautes. On peutainsi decouvrir les nouvelles versionsdes composants, les derniers logi-ciels disponibles ainsi que les ac-
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cords que STMicroelectronics pas -sent avec ses confreres. Pour les ama-teurs d'electronique, ces pages sonttoujours enrichissantes a lire car ellespermettent de decouvrir les der-nieres evolutions de l'electroniquemodeme. La rubrique des produits,accessible en cliquant sur Product,
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est certainement la plus visitee du si-te car elle contient ('ensemble de ladocumentation sur les composantsproposes par ST. Elle est elle-memesubdivisee en 5 parties. Ceci permetd'acceder a ('information de diffe-rentes fawns. On peut ainsi entrer di-rectement la reference du compo-sant ou bien rechercher parmi unclassement par fonctionnalite ou en-core par l'intermediaire de moteursde recherches. Pour chaque requete,le site de STMicroelectronics renvoieune liste de documents pertinents(voir figure 4). Chacun de ceux-ci estalors telechargeable au format PDFd'Adobe et les principales fonction-nalites sont souvent proposees enHTML. Ceci evite de telecharger unedocumentation complete (depas-sant souvent les 100ko) par erreur. Lesfichiers PDF (Portable Document For-mat) sont d'excellente qualite et peu-vent etre imprimes sans probleme(voir figure 5).Voila qui termine cette nouvelle edi-tion d'Internet Pratique. Nous vousdonnons rendez-vous le mois pro -chain pour de nouvelles decou-vertes.
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26 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
DOMOTIQUE
LA DOMOTIQUE PAR LASER
Lorsqu'iI s'agit d'ins-taller l'eclairagedans une piece nonequip& des canali-sations electriquesnecessaires ou, en-core, si l'on veutcommander unesonnette d'entriepartir d'un poteauexterieur non rendelectriquement, lefaisceau LASER peutresoudre efficace-ment le probleme.
Le principe
Un emetteur d'encombrement re-duit, alimente par pile, emet unrayon LASER si on sollicite le bouton-poussoir de commande. Ce rayonest code en frequence de maniere aconferer a la transmission un mini-mum de fiabilite.Le recepteur peut etre situe assezloin de ('emetteur (jusqu'a plusieursdizaines de metres). Le faisceau lu-mineux, par definition meme, restetres concentre et le diametre de latache circulaire observee a 10 m res-te nettement inferieur au centimetre.La transmission peut etre directe ouindirecte, par miroirs de renvoidangle interposes, suivant la topo-graphie des lieux. Le recepteur cormporte essentiellement une cellule
-0 0BP
+6V
.160,
Alov
LDR, une amplification, un controlede la frequence du signal et une uti-lisation determinee.Dans le present article, nous passe-rons en revue trois exemples demontages recepteurs :- une sonnette d'entree,- une minuterie,- un telerupteur
Le fonctionnement(figures 1 a 5)
Emetteur
La source d'energie necessaire pour('alimentation du montage est four-nie par deux piles au lithium de 3Vchacune, pour constituer une ali-mentation de 6V que I'appui sur le
o 0I2 Piles
3VLithium
3" 00
Cl 4'10/JF
IC I
CD4060 I
11 10 8
16
1408
01
C27:6pF
R1
10M R2
1k
32,768kHz
210 -
C3
T56PF
A100k
TBC108
R3010k
CI LASER
1-7)
bouton-poussoir BP met en service.Etant donne la faible consommationdu montage (quelques mA), l'auto-nomie est tres grande : des milliersde sollicitations ILa capacite C1 regularise le niveau dupotentiel d'alimentation etant don-ne le caractere impulsionnel defonctionnement de ('emetteur LA-SER. Le circuit integre repere IC estun CD4060. II s'agit d'un compteurbinaire de 14 etages dont la base detemps est pilot& par un quartz de32,768 kHz, pour d'evidentes rai-sons de stabilite de la frequence debase. Ainsi, au niveau de la sortieQ8, on enregistre un signal carredont la frequence se caracterise parla valeur :
10 32768F =-_ -128 Hz
28 256
Le transistor T est monte en suiveurde potentiel. Grace au curseur del'ajustable A, i! est possible de pre -lever sur la sortie Q8 de IC une frac-tion plus ou moins importante de('amplitude des creneaux delivres.II convient de regler le curseur demaniere a obtenir au niveau de('emetteur du transistor des cre-neaux dont la valeur maximale cor-respond au potentiel minimal d'ali-mentation du mini emetteur LASERque I'on se sera procure. II en exis-
SCHEMA DE PRINCIPEDE L'EMETTEUR.
27 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
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H
SCHEMA DE PRINCIPEDE LA SONNETTE.
to qui fonctionnent sous une ten-sion nominale de 3V ou de 4,5V.Nous reviendrons sur les modalites
pratiques de realisations de ce re-glage en fin d'article.
Recepteur CC sonnette
AlimentationL'energie necessaire au fonctionne-ment du recepteur est prelevee dusecteur de distribution 220V par l'in-termediaire d'un transformateurd'alimentation qui delivre au niveaude son enroulement secondaire unpotentiel alternatif de 12V. Un pontde diodes redresse les deux alter-nances, tandis que la capacite C1 ef-fectue un premier filtrage. Sur la sor-tie d'un regulateur 7805, on recueilleun potentiel continu, stabilise a 5V.Cette valeur est imposee par la pre-sence d'un circuit integre particulier,le LM567, dont nous parlerons ulte-rieurement. La capacite C9 realise uncomplement de filtrage, tandis queC3 decouple ''alimentation du mon-tage proprement dit.
Reception des signauxLe faisceau LASER vient frapper lasurface active d'une LDR qui est unephotoresistance. Rappelons qu'untel composant reagit a Ia lumiere vi-sible (donc egalement au LASER) enpresentant une resistance ohmiqued'autant plus faible que l'intensite lu-mineuse incidente est importante.Le circuit integre ICI est un tres clas-sique « 741 » monte en etage depreamplification. Les signaux issusdu point de jonction LDR/RI sontachemines sur 'entrée inverseuse viaC6 et R9. Grace au curseur de l'ajus-table A1, it est possible de regler legain de cet etage amplificateur. PlusIa resistance ohmique de l'ajustableainsi insere en guise de contre-reac-tion est grande, plus Ia valeur de gainaugmente. A l'etat de repos, on ob-serve au niveau de la sortie du 741un potentiel de 2,5V, valeur imposeepar le pont diviseur R9/R3 relie a ('en-tree directe.
Mise en forme des signauxLe transistor PNP T1 est monte enemetteur commun. La polarisationde sa base est telle qu'un l'absencede signaux, on observe au niveau ducollecteur de Ti un potentiel nul. Enrevanche, en cas de signaux LASERrecus par la LDR, on recueille sur lecollecteur de Ti des impulsions po-sitives qui sont aussitOt achemineessur l'entrée de la bascule mono -stable constitude par les portes NORI et II de IC2. Celle-ci, delivre sur sasortie une suite d'etats hauts d'uneduree de 3,3 ms. S'agissant de si-gnaux de 128 Hz, donc de periode7,8 ms, le signal ainsi genere est tres
28 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
voisin dune configuration carree.Les portes NOR III et IV de IC9, avecles resistances peripheriques R6 etR14, forment un trigger de Schmitt. IIdel ivre a sa sortie des creneaux dontles fronts ascendant et descendant
coCO3C
sont bien verticaux.Enfin, ('ensemble R1 /R constitue unpont diviseur. Sur la sortie de ce der-nier, on recueille des creneaux dont('amplitude est de I'ordre de310 mV, valeur imposee pour un
CC
0) 0 Uo
c."CC -
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O
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CC
110
+11
C.)
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lL
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0.1
bon fonctionnement du circuit inte-gre aval reference IC3.
Detection de la frequenceLe circuit IC3 est un LM567. II s'agitd'un filtre actif. Nous n'entrerons pas
co
CC 0
00cC
co
A
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LL
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SCHEMA DE PRINCIPE, DE LA MINUTERIE.
29 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
dans le detail du fonctionnement dece composant. A la fin de ('article,nous donnons un complement d'in-formation sur ce circuit integre treselabore. Pour le moment, retenonssimplement que si la frequence dusignal acheminee sur ('entree « IN »,
SCHEMA DE PRINCIPEDU TELERUPTEUR.
LL
0
U)
par l'intermediaire de Cio, est recon-nue correcte, la sortie « OUT », for-cee a l'etat haut par R7 en temps nor-mal, passe a l'etat bas. Elle reste danscet etat tant que la frequence du si-gnal analyse est reconnue conformepar IC3. Le reglage de cette frequen-
OCC
-/CO IL
Z.
CO
cI
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0
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CC
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LL
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-711"
ce d'accord se realise par l'interme-diaire du curseur de l'ajustable A9.Nous en reparlerons.
Signaux de sonnerieLe circuit reference IC4 est unCD4060. En situation de veille, son
CC -
CoCC r
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0-1 I-
LO -Y
CC °
CO
N. O
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co
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11
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Cp.)CC 0
30 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
LA MISE EN COFFRET. 1110
entree « RESET » etant soumise a unetat haut, le compteur est bloque.Toutes les sorties Qi presentent unetat bas. Des que l'entrée « RESETest reliee a un etat bas, le circuit in-tegre devient operationnel. En parti-culier, sur la broche QO (9) on ob-serve un creneau carre duneperiode de l'ordre de 48 us, ce quicorrespond a une frequence d'envi-ron 20,8 kHz. Sur la sortie Q4, la fre-quence du signal cage observableest de :
20800 1 300 Hz et sur Q5 cette
valeur passe a 650 Hz. II s'agit de deuxfrequences musicales separees parune octave.Au niveau de la sortie 012, le signalcarre delivre se caracterise par unefrequence de :
202800
-5 Hz.'2
Cela revient a dire que Ion observeune suite d'etats hauts suivis d'etatsbas dune duree de 100 ms chacun.Les portes NAND I et IV sont donc al-ternativement actives en presentantsur leurs sorties respectives un signalcarre de 650 Hz pour la porte I et de1300 Hz pour la porte IV Une portenon sollicitee presente sur sa sortieun etat haut de blocage. Au niveaude la sortie de la porte NAND III, onobtient alors un signal musical quichange de frequence toutes les 0,1s, ce qui lui confere une modulationcaracteristique dune sonnerieproche d'un telephone.
AmplificationLes transistors NPN T2 et T3 consti-tuent un Darlington. Rappelonsqu'un tel montage, suiveur de po-tentiel, realise un gain important encourant. Sur ('entree de T3, on re-cueille le courant destine a ('alimen-tation de ('equipage mobile de lamembrane d'un haut-parleur. Cedernier restitue la sonorite du signal
BROCHAG1S.
LM 741
evoque ci-dessus. Grace au curseurde I'ajustable A3, it est possibled'obtenir une intensite sonore plusou moms elevee.
Recepteur 4, minuterie
Alimentation, reception et trai-tement des signauxCes sous -ensembles sont identiquesa ceux qui ont ete explicites dans lechapitre precedent, relatif a la son-nette.
Armement de la minuterieLorsque le LM567 reference IC.4 re-connait la conformite du signal pre-sente sur son entree, la sortie de laporte NOR IV de IC3 passe a l'etathaut. Les portes NOR I et II de IC3 for-ment une bascule R/S (RESET/SET).Une telle bascule presente sur sasortie (porte II) un etat haut stabledes que ('entree 1 de la porte I a etesoumise, meme momentanement,un etat haut. Elle repasse a l'etat basstable de repos si on soumet ('entree6, meme brievement, a un etat haut.
Q10
Q8
Q9
Reset
01
00
Circuit d'utilisationDes que la sortie de la bascule R/Sest a l'etat haut, le transistor T2 se sa-ture. Dans son circuit collecteur, it
comporte le bobinage d'un relais12V/1RT. A noter que ce dernier estdirectement alimente par le poten-tiel de 12V disponible sur l'armaturepositive de Cl. Le relais se ferme etalimente directement le circuitd'eclairage pilote par la minuterie. Ladiode D1 protege le transistor T2 deseffets lies a la surtension de self quise manifestent surtout lors des ou-vertures du relais.
Fin de temporisationLe circuit IC5 est un CD4060. A l'etatde veille, son entree RESET etantsoumise a un eat haut permanent, ledispositif oscillateur est bloque ettoutes les sorties Qi presentent unetat bas. Mais aussitot que ('entreeRESET est relide a un etat bas du a('activation de la bascule R/S, lecompteur demarre. En particulier auniveau de la broche 9, on releve un
Q2
Q2
Clock 2
Reset 2
K2
J2
Set 2
Q1
51
Clock 1
Reset 1
K1
J1
Set 1
Ampli-op Compteur binaire 14 Stages
31 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
2 Bascules bistables
creneau de forme carree dont laperiode est reglable grace au cur-seur de l'ajustable A3. Si « tO est lavaleur de cette periode, celle quicaracterise la sortie Q14 se deter-mine au moyen de la relation T= 214 x tO. Plus precisement, le mo-ment exact oil l'on observe surQ14 un front montant corresponda une demie periode du signalcane disponible sur cette broche.II en resulte que ce front montantse produit au bout d'une dureeAT = 213 x tO. Suivant la positionangulaire du curseur de l'ajus-table A3, Ia temporisation est re-glable de 1 a 15 mn. Des qu'unfront montant se manifeste sur lasortie Q14, par l'intermediaire deD9, la bascule R/S revient sur sa po-sition de repos. II en resulte :- l'ouverture du relais d'utilisation,- Ia remise a zero du compteur ICs,- le blocage de ce demier.
Recepteur tg telerupteur
Alimentation, reception et trai-tement des signauxComme pour les montages prece-dents, cette partie fonctionne de lameme maniere.
Commande de la bascule bistableDes que IC4 reconnait le signal LASERconforme, la sortie de la porte NORI de IC2 passe a l'etat haut. La bascu-le monostable formee par les portesNOR III et IV de IC3 devient alorsoperationnelle. En particulier, elledelivre sur sa sortie un etat hautd'une duree determinde par les va-leurs de R15 et de C10. Dans le caspresent, celle-ci est de l'ordre de70 ms. Le trigger de Schmitt consti-tue par les portes NOR I et II du me -me circuit integre confere a ce signaldes fronts ascendant et descendantbien verticaux.
Bascule bistableLe circuit integre ICs contient deuxbascules bistables dont l'une desdeux seulement exploitee. Pourchaque front montant presente sur('entree « CLOCK1 la sortie Q1change d'etat. Au moment de la mi-se sous tension du montage, la ca-pacite C19 se charge a travers Rs. Ce-la a pour consequence ('initialisationautomatique de la bascule. Sa sortieQ1 se place systematiquement surl'etat bas.
UtilisationLa sortie Q1 alimente la base du tran-sistor NPN 12 par l'intermediaire deR13. Ce transistor commande le relaisd'utilisation dans les memes condi-tions que celles qui ont ete evo-
quees lors de la description dumontage precedent.
Realisation
Circuits imprimes (figure 6)
Leur realisation n'appelle aucune re -marque particuliere. Comme d'habi-tude, tous les moyens de reproduc-tion peuvent etre mis en oeuvre :application directe des elements detransfert sur le cuivre de ('epoxy,confection d'un typon ou methodephotographique. Apres gravure descircuits dans un bain de perchlorurede fer, les modules seront a rincerabondamment a ('eau tiede. Ensuite,toutes les pastilles sont a perceravec un foret de 0,8 mm de dia-metre. Certains trous devront etreeventuellement agrandis a 1, voire a1,3 mm de diametre afin de lesadapter aux connexions des corn-posants davantage volumineux.
LE MODULE EMETTEUR.
Implantation des composants(figure 7)
Apres mise en place des straps, onimplantera les diodes, les resis-tances et les supports de circuits in-tegres. On soudera ensuite les capa-cites, les transistors, les ajustablespour finir avec les composants deplus forte epaisseur. Attention sur-tout a ('orientation des composantspolarises. Toute erreur a ce niveau necompromet pas seulement le fonc-tionnement du montage, mais peutegalement aboutir A la destructionde certains composants. L'emetteurLASER est directement colle sur('epoxy afin de ('immobiliser meca-
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
c\14-51
C1-)304°ThO
/arionhooMINUT .
32 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
niquement. II en est de meme en cequi conceme le haut-parleur.
Mises au point
Module « emetteurII s'agit de regler le curseur de l'ajus-table A de maniere a alimenterl'emetteur LASER sous sa tensionmaximale. On placera dans un pre-mier temps le curseur a fond dans lesens anti-horaire. Ainsi le potentieldelivre par l'emetteur du transistor Test nul. Ensuite on retirera le circuitintegre de son support et on relierales broches 14 et 16. A l'aide d'unmesureur et en tournant le curseurdans le sens horaire, on reglera lepotentiel disponible sur l'emetteurde T a la valeur nominale requise parle LASER.
Module « sonnetteL'ajustable Al sert a regler le gain del'etage amplificateur. Generalement laposition mediane du curseurconvient. Le gain augmente si on tour-ne le curseur dans le sens horaire.Concernant I'ajustable A2, it s'agitd'accorder la frequence de detec-tion du LM567. En partant de la po-sition mediane, on explorera leszones placees a gauche et a droitede cette position par des rotationslentes et legeres du curseur. Le butest d'obtenir un etat bas franc etstable sur la broche 8 lorsque Iondirige le faisceau LASER sur la LDR.Enfin, l'ajustable A3 regle la puissan-
11110111110 LE BOITIER MINUTERIE.
ce de la restitution sonore. Elle aug-mente lorsque Ion toume le curseurdans le sens horaire.
Module « minuterie »Les ajustables Al et As se reglentcomme pour le montage precedent.Quanta l'ajustable A3, it sert a fixer laduree de la temporisation. Celle-ciaugmente si on tourne le curseurdans le sens horaire. Rappelonsqu'elle est reglable de 1 a 15 mn.Pour augmenter cette temporisation,on peut remplacer la capacite C13par une valeur plus grande. Parexemple 0,47 pF. Dans ce cas, lestemporisations obtenues doublenten duree.
111:110- TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
220V
220V
TRANSFO
6V 6V
I I
0000R T
REL81 Be
InCC
III
R13R20
( C6 )
Illcc Cc
III
EM
S
REG
LDR
Al
R2RS
33 ELECTRONIGUE PRATIQUE 232
0-220i)
0-
220V
TRANSFO
6V 6V
cc
r
I I
I I
0,0R T
RELB1 B2
Pont -ill D
CS)
--t 55
CC CC
( C6 )Al
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
Module « teltrupteur »Seuls les ajustables Al et A2 sont re-gler suivant les memes principesque pour les montages déjà evo-ques.
0
Montages pratiquesLa figure 8 illustre des exemplesconcrets d'application. Beaucoupde possibilites existent grace a I'ex-traordinaire maintien de la concen-tration du faisceau LASER ainsi quedes distances importantes de saportee. L'important est de bienconcentrer le faisceau au centre dela LDR que Ion choisira d'un dia-metre suffisant.
R. KNOERR
INNOMONINEMENIMNomenclature
Module emetteur
R1: 10 MQ(marron, noir, bleu)R2: 1 kS2(marron, noir, rouge)R3: 10 k52(marron, noir, orange)A : ajustable 100 kS2miniatureQ : quartz 32,768 kHz1 emetteur LASER (voirtexte)C1: 10 pF/10V ilectrolytiqueC2, C3: 56 pF ciiramiquemulticouchesT : transistor NPN BC108,2N2222IC : CD4060 (compteurbinaire 14 titages)1 support 16 brochesBP : bouton-poussoir pourcircuit imprime, contacttravail2 piles LITHIUM CR2032(020 - 3,2)2 piles
Recepteur sonnerie
3 straps (2 horizontaux,1 vertical)R1: 2,2 kS2(rouge, rouge, rouge)R2 a Rs: 10 kS2(marron, noir, orange)R9 a R11: 1 kS2(marron, noir, rouge)Rig: 3,3 kS2(orange, orange, rouge)R13 a R15: 100 kQ(marron, noir, jaune)R16: 15 kQ(marron, vert, orange)R17: 22 k52(rouge, rouge, orange)A1: ajustable 10 kQminiature
34 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
22ZU 0 -
ALT. o--
0 0--(Rill- -1R16J---1 R7 I- HR141-
;;_L JL
TT (C9)
cc)
E
TTcu
cc
c5:1
QII
(C7) R3 I-R1 I-
-[ R9 ( CG )
LDR
Al
ECB
T30
4: IMPLANTATION DES ELEMENTS.
40110 TRACE DU CIRCUIT IMPRIME. IMPLANTATION DES ELEMENTS.
As, A3 : ajustables 100 kminiaturesLDR : photoresistancePont de diodes 500 mAREG : regulateur 5V 7805Cl: 2 200 pF/25Vtilectrolytique, sortiesradialesC2 : 47 pF/10V electrolytiqueC3 a C5 : 0,1 pF ceramiquemulticouchesC6 a Ca : 1 pF ceramiquemulticouchesC9, C10: 0,47 pF ceramiquemulticouches
: 2,2 pF ceramiquemulticouchesC12: 2,2 nF ceramiquemulticouchesC13: 0,22 pF ceramiquemulticouchesT1: transistor PNP 2N2907T2: transistor NPN BC108,2N2222T3 : transistor NPN BD135IC, : LM741 (Ampli-OP)IC2: CD4001 (4 portes NOR)IC3: LM567 (filtre actif)IC4: CD4060 (compteurbinaire 14 etages)IC5: CD4011 (4 portes NAND)2 supports 8 broches2 supports 14 broches1 support 16 broches1 transformateur220V/12V/2VAHP : haut-parleur 4 ou 8 W0501 bornier soudable 2 plots
Module « minuterie
3 straps (1 horizontal,2 verticaux)
: 2,2 kS2(rouge, rouge, rouge)
PILE AllLITHIUM
3 VOLTS
COUPLEURS
PILE AULITHIUM
3 VOLTS
35 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
: -se
112 a R4: 1 ItS2(marron, noir, rouge)R5 a 1113: 10 141.2(marron, noir, orange)R14, R15: 3,3 k!).(orange, orange, orange)R16, R17: 100 kS2(marron, noir, jaune)Rig: 15 k1.1(marron, vert, orange)R19: 22 It!)(rouge, rouge, orange)R20: 1 Mi2(marron, noir, vert)
: ajustable 10 kL.). miniatureA2: ajustable 100 1112 miniatureA3: ajustable 220 It 2 miniaturePont de diodes 500 mAREG : regulateur SV 7805LDR : photoresistanceD1 : diode 1N4004D2, D3: diodes signal 1N4148Cl: 2 200 pF/25V electrolyti-que, sorties radialesC2: 47 pF/10V electrolytiqueC3, C4, C15: 0,1 pF ceramiquemulticouchesC5 a C7: 1 pF ceramiquemulticouchesCB, C9: 0,47 pF ceramiquemulticouchesClo: 2,2 pF ceramiquemulticouchesC11: 1 nF ceramiquemulticouchesC12: 22 pF/20V electrolytiqueC13: 0,22 pF/400V polyesterC14: 0,22 pF ceramiquemulticouchesTl: transistor PNP 2N2907T2 transistor NPN BC108,2N2222IC, : LM741 (Ampli-OP)IC2, IC3: CD4001 (4 portesNOR)IC4: LM567 (filtre actif)IC5: CD4060 (compteurbinaire 14 etages)2 supports 8 broches2 supports 14 broches
EXEMPLES D'APPLICATIONS.
1 support 16 broches1 transformateur220Vi2x6V/1VAREL relais 12V/1RT NATIONAL1 bornier soudable 4 plots
Module ,( telerupteur
3 straps (1 horizontal,2 verticaux)Ri: 2,2 IC.2(rouge, rouge, rouge)R2 a R8: 10 kf).(marron, noir, orange)R9 a Ril : 1 kf.2(marron, noir, rouge)Ri2, R13: 3,3 Itt2(orange, orange, rouge)R14 a R16: 100 k!,2(marron, noir, jaune)R17: 15 I'S.?(marron, vert, orange)R18: 22 kf.).(rouge, rouge,orange)Al: ajustable10 110. miniatureA2: ajustable100 1(1.2miniaturePont de diodes500 mAREG : regulateur5V 7805LDR : photore-sistanceD : diode1N4004C1: 2 200 pF/-25V electroly-tique, sortiesradiales
Recepteur
(R)
Emetteur(E)
Plafond
Faisceaulaser
Sol
Filselectriques
LA SONNETTE.
C2: 47 pF/10V electrolytiqueC3, C4, C15: 0,1 pF ceramiquemulticouchesC5 a C7: 1 pF ceramiquemulticouchesCg, C9: 0,47 pF ceramiquemulticouchesC10: 1 pF ceramiquemulticouchesC11: 1 nF ceramiquemulticouchesC12 : 22 pF/10V electrolytiqueC13 : 2,2 pF ceramiquemulticouchesC14 : 0,22 pF/400V polyesterTl: transistor PNP 2N2907T2 transistor NPN BC108,2N2222IC, : LM741 (Ampli-OP)IC2, IC3: CD4001 (4 portesNOR)IC4: LM567 (filtre actif)IC5: CD4027 (double basculebistable)2 supports 8 broches2 supports 14 broches1 support 16 broches1 transformateur220V/2x6V/1VA1 relais 12V/1RT NATIONAL1 bornier soudable 4 plots
Miroira 45°
Emetteur(E)
LA MINUTERIE.
Plafond
Faisceaulaser
Sol
Recepteur(R)
36 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
POUR EN SAVOIR PLUS SUR LE LM567Le circuit LM567 est un filtre actif uti-lise le plus frequemment commedecodeur de frequence. II reagitune frequence donnee et predeter-minee par reglage. C'est un circuittres riche en applications diverses,notamment dans le domaine de latelecommande.
Generalites
Son potentiel nominal d'alimenta-tion est de 5V continus. II consom-me environ 7 mA. II s'agit d'un corn-posant extremement eleve qui necomporte pas moins de 62 transis-tors! A l'aide d'un minimum decomposants peripheriques, son uti-lisation est tres simple. En particuliera l'aide d'un ajustable, it est possiblede faire varier la plage de detectiondans un rapport de 1 a 20. Sa sortiepeut accepter un courant compa-tible avec la technologie TTL (jusqu'aplusieurs dizaines de mA). La bandepassante est reglable de 0 a 14 %.Bien entendu, le circuit est equiped'un efficace dispositif de rejectionet d'immunite aux bruits et aux si-gnaux parasites. II se caracterise parune grande stabilite de la valeur dereglage de la frequence. Celle-ci est,elle-meme, reglable dans de tresgrandes proportions : de 0,01 Hz a500 kHz.
Brochage (figure 1)
Le circuit se presente sous la formed'un boitier rectangulaire compor-tent 8 broches . Dual In Line » (2 ran -gees de 4). Le . plus » de ('alimenta-tion correspond a la broche 4 tandisque le moins » est a relier a labroche 7. Le signal d'entree est apresenter sur la broche 3 alors que lasortie est disponible sur la broche 8.Les broches 1 et 2 recoivent des ca-pacites de liaison avec le . moinsde ('alimentation. La premiere realisele filtrage du signal de sortie et la se-conde sert a determiner la largeur dela bande passante. Enfin, les
BROCHAGE.
Farede sortie
Filtrede boucle
Entree
Sortie
broches 5 et 6 sont relides respecti-vement a une capacite et a une re-sistance generalement reglable quisont les parametres determinant dela frequence de detection.
Fonctionnement (figures 2et 3)
Le signal presente sur rent& peut secaracteriser par une allure allant de laforme sinusoidale a la forme carree,symetrique ou non, mais le construc-teur recommande une valeur RPS (ef-ficace) comprise entre 50 et 200 mV.Rappelons que pour un signal sinu-soidal, cette valeur efficace se de-termine par la relation :Veff = 0,35 x C (C etant la valeur decrete a crete).S'iI s'agit d'un signal de forme carree,cette valeur se calcule par la relation :
C (C etant la difference2 de potentiel entre eats
haut et bas).
Veff
LE TELERUPTEUR.
CapaciteBase
Resistance de temps
Bien entendu, si le signal comporteune composante continue, ce quiest le cas le plus frequent, celle-cidoit etre bloquee par la mise enoeuvre d'une capacite de couplage.La broche 6 est a relier au . moinspar l'intermediaire d'une capacite
Les broches 5 et 6 sont reliees parune resistance (variable ou non) devaleur R. La frequence de detectionse determine alors par la relation :
FO -1,1 x1R x CI
(R en CA et CI enFarads).
Le montage interne fait intervenir leprincipe de la boucle de phase.Grace a la valeur d'une capacite C2montee entre la broche 2 et le
moins >>, on peut determiner la lar-geur de la bande passante, expri-mee en pourcentage par rapport aFO lVeffBande passante (%) = 1070
FO x Cy
(avec Veff exprimee en Volts, FO en
Detecteurde phase
Mise enforme
STRUCTURE
37 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
Hz et C2 en pF). La capacite C3 reliantla broche 1 au « moins permet dedeterminer le nombre de cycles dusignal d'entree, necessaires avant laconfirmation de la detection. Enchoisissant C3 proche de la valeurde C2, ce nombre de cycles varie ensens inverse de la largeur de la ban -de passante. Si cette derniere varie Detectionde 10 % 0 % le nombre de cyclesnecessaires au declenchement va-rie de 30 a 300. II s'agit en fait d'unepossibilite supplementaire d'elimi-nation de tout signal conforme. En -fin, lorsqu'il y a detection de FO, lasortie (broche 8) normalement for-cee a l'etat haut par une resistancede 10 ki2 a 100 kt2 reliee au . pluspasse a l'etat bas de maniere tresfranche.
Exemple d'utilisationLa figure 4 illustre une applicationparticuliere en telephonie. II s'agitde la detection dun LA » telepho-nique caracterise par une frequencede 440 Hz.
Ugne telephonique
0,47pF250V
1M 1}-11 3
RECEPTION SUR LDR.
A Banda passante>I 14(
SortieA
fo F
fo F
BANDE PASSANTE DE DETECTION.
APPLICATION EN TELEPHONIE.
+5V
LM567I
5 6
R1/470k ci .1= C3 I10nF 2,2priC21PFT
TRANSMISSIONNUMERIQUEMULTIMEDIALa transmission de ('informationsubit une mutation tres rapidequi aboutit aux transmissionsnumeriques multimedia, auconfluent de l'electronique, dela physique et l'informatique.L'ouvrage met en lumiere ce qui fait
Transmissionnumeriquemultimedia
le cceur de tous les systemes detransmission evolues : la modulation,la situation des differents processusphysiques dans la chain de com-munication. II explique le fonction-nement des systemes de transmis-sion hertzienne ou autres, bases surdes procedes souvent tres recentset hierarchise tout cet ensemble.La presentation originale, en blocsfonctionnels, joue un role pedago-gique important. Cette presenta-tion, proche de celle des normes,permet de se reperer aisement etrapidement dans ('interpenetration,de plus en plus complexe de cessystemes de transmission. L'auteurfait appel au modele OSI encouches et decrit ce qui se passereellement sur le plan numerique etphysique.Ouvrage pour tous les etudiants entelecommunications (BTS, IUT, la fi-liere EEA, grander ecoles en tele-communication). Les ingenieursdes bureaux d'etudes en tireront leplus grand profit.
E. RIVIER - MOUES344 pages - 215 F.
38 ELECTRONIC:WE PRATIQUE 232
o
Repulsif aectroniquede poche anti-
moustiques
A quoi ca Bert?
Les moustiques constituent unegene certaine pour vos nuitsd'ete, surtout lorsque l'humiditeregne. Les techniques electro-niques peuvent venir a votre se-cours pour rendre, nous l'espe-rons, votre sommei I moins agite.
Comment camarche?
Les moustiques, d'apres des spe-cial istes reconnus, n'aimeraientpas certaines frequences. Nousleur avons donc prepare un gene-rateur de son pas tres original it estvrai, mais simple et peu coOteux.II s'alimente par trois piles de 1,5Vde type bouton et se porte dansla poche. On pourra donc l'em-mener un peu partout, les scoutssouvent perturbes par ces in-sectes l'apprecieront particulie-rement.L'alimentation par piles de 1,5Vnous donne une tension de 4,5V,un condensateur de decoupla-ge filtre ('alimentation. II corn-pense la haute resistance internedes piles utilisees ici. L'oscilla-teur reprend un montage clas-sique, it utilise un trigger deSchmitt inverseur. La frequenceest reglable par le potentiometre
PI, la plage de variation offerte iciva de 2 kHz a 28 kHz. Le conden-sateur est un modele ceramiquecertes moins précis qu'un MKT, saprecision est suffisante pour cetteapplication.Nous avons utilise un circuit integreCMOS en oscillateur, circuit integreayant l'interet d'une consomma-tion tres basse, qualite importantedans un equipement portatif. Lasortie de l'oscillateur attaque unepaire de trigger montes en paralle-le, ce qui permet de doubler la ca-pacite en courant. La sortie est ega-lement inversee par un secondtrigger qui, a son tour, commandeune autre paire de trigger.Nous aurons donc en sortie deuxsignaux en opposition de phasequi seront envoyes sur le trans-ducteur piezo-electrique. Cette
technique dite du pont permetd'obtenir un signal de sortie d'am-plitude double . L'amplitude dusignal sera equivalente a celled'un circuit alimente par une seu-le pile de 9V. Nous avons ajouteici un potentiometre de reglagedu niveau envoye sur le trans-ducteur, ce demier est doue deresonance et sortira donc un si-gnal plus important sur cette fre-quence.La consommation du montagevarie entre 0,6 et 1,5 mA suivantla position du potentiometre.
L'autonomie du montage seradune cinquantaine d'heures ouplus suivant la position de ce po-tentiometre.
Realisation
Le circuit imprime revet une formespeciale, it est en effet destine aetre insta Ile dans un coffret DIPTAL961, coffret type jerrican a bouclede fixation. Les piles sont fixeespar des cavaliers soudes sur desbrides soudees sur le circuit im-prime. Le support de circuit inte-gre nest pas indispensable. Onsoudera le transducteur une fois lecoffret perce. Nous avons prevu
SCHEMA DE PRINCIPE.
40 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
m
COCO
Tr'ICI0-1°
00
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
pour les potentiometres une doubleimplantation permettant [installationde potentiometres ajustables deplus petite taille. La partie meca-nique de la realisation commencepar la decoupe de l'interrupteur.Ce demier etant encastre (on eviteun declenchement intempestif), oncreusera la matiere autour du trou(couteau, fraise) pour faciliter samanipulation. Ensuite, on installe lecircuit au fond du coffret pour re-perer le centre du transducteur. Si
A 1=1 M- FFIcn KITH
PTO
BUZZ
0
MISS EN PLACE DES PILES.
vous ne voulez pas vous lancerdans son encastrement,
vous vouscontenterez
d'un troude 4 a
5 mm dediametre
soigneuse-ment ebavu-
re. Sinon, vousferez un trou
plus grand, a lafraise et la miniperceuse par
exemple ou enutilisant unemeche a bois
' trots pointesde 17 mm de diametre manipuldeavec precaution. On realise un troude 2,5 mm de diametre avant determiner a la meche.En prime, nous avons ajoute un ex-terminateur. Nous n'avons pas de-couvert le moyen d'exterminer elec-troniquement ces animaux. Parcontre, l'anneau du boTtier peut etreutilise pour installer un elastique as-sez long, it servira a accrocher le re-pulsif ou eventuellement a extermi-ner la bestiole, le coffret servant de
Prolongateur detakointnandeinfrarouge
A quoi ca sert?Les telecommandes a infrarougesont omnipresentes dans nos habi-tations et sont de moins en moins re-servees aux seuls appareils audiovi-suels. On trouve en effet aujourd'huides interrupteurs ou gradateursd'eclairage, des climatiseurs, oubien encore des volets roulants
electriques quiexploitent cesupport.Malheureuse-ment, et malgreleur invisibilite, les infrarouges ne sontpas des ondes radio mais sont bel etbien des rayons lumineux avec toutesles contraintes que cela impose; laplus importante d'entre elles etant
10 IMPLANTATION DES ELEMENTS.
poignee. Vous retirez l'elastique etvous visez l'animal, vous lachezl'elastique et c'est fait... Le principeexploite ici est celui de la vitessed'arrivee du projectile et du faiblevolume vu par le moustique. II n'apas le temps de s'envoler...
E. LEMERY
Nomenclature
R1: 10 ki.2 1/4 W 5 %: 47 pF/6,3V chimique
radialC2: 4 700 pF ceramiqueCI, : Circuit integreSN74HC14 P2: Potentiometreajustable horizontal 100 IcS2B uzz : buzzer piezo-electrique 17 mmInt : Interrupteur a glissierepour circuit imprime sortiescoudiesP1 a P3: piles AG 12Coffret DIPTAL 961, Contactsa pile en etrier
quel'emetteur et le
recepteur doivent are envue optique » pour que les ordres
puissent etre correctement transm is.Comme ce n'est pas toujours le cas,surtout pour les applications non vi-suelles, nous vous proposons derealiser cette rallonge » de tele-commande infrarouge qui permet
41 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
AD
C1 4-
47µF -vi
D1 -8-TIL100
CD
031 nF T
14
11
IC1
TBA280012 4
2 5C,4 1 9 13
2,2 NF 7j1.' bmn;
d'augmenter la portee dunetelecommande ordinaire, maissurtout den tirer dans lescoins II suffit en effet de laplacer judicieusement ('angled'une piece ou dans I'encoi-gnure d'une porte pour que,de votre fauteuil, vous puissiezcommander le ou les appareilssitues dans la piece voisine.Comme it existe aujourd'huiune multitude de systemes decodage, surtout dans les do-maines autres que l'audiovi-suel, notre telecommande esttransparente vis-a-vis de cesderniers et reproduit fidele-ment en sortie ce qu'elle recoiten entrée.
Comment camarche?
Le schema reste extremementsimple grace a ('utilisation ducircuit integre specialise IC,, unTBA2800 de ITT. Les signaux dela telecommande a « ral longersont recus par la diode infra -rouge Dl. Ils subissent une pre-miere amplification dans IC,avant d'etre couples a l'etage
R1
1=1680
3 x CCIY89
R3
680
Tmim C2110 nF
R21,5 k
/*V /1 riv©D2 ©D3 D4
T1
BG547 147 147 147
T22N2219
suivant via Cy puis, apres une nouvel-le amplification, sont couples a l'am-plificateur de sortie via C3. Les valeursrelativement faibles de ces conden-sateurs permettent au circuit d'etrepeu pres insensible au 50 Hz du sec-teur dont it est inonde si vous utilisezvotre telecommande au voisinage delampes halogens ou a incandescen-ce par exemple.Le gain de ('ensemble des amplifica-teurs contenus dans IC, est tres im-portant puisqu'il atteint 80 dB envi-ron. Le courant de sortie que peutfournir le circuit est, par contre, in-suffisant pour piloter des LED; il estdonc amplifie par T1 et T2 avant decommander trois LED infrarouge D2,D3 et D.4.
Ces LED sont attaquees au travers deresistances de faibles valeurs qui as-surent un courant instantane de100 mA par LED afin de disposerd'une porteesuffisante. Malgre cela,les LED ne risquent rien car elles netransmettent que des impulsions decourte duree. Le courant moyen quiles traverse n'excede donc pas leurspossibilites.L'alimentation du montage peut etreconfiee a une pile de 9V car laconsommation au repos est faible etque, meme si elle croft en phase de
R6
+VSi
0
CS1000 pF
9V
transmission d'ordres, ces periodessont generalement tres breves.
La realisation
L'approvisionnement des compo-sants ne doit pas poser de proble-me particulier. Les references indi-quees pour les LED infrarouges, tentreceptrice qu'emettrices, n'ont riend'imperatif et tout modele du mar-che peut convenir.Le cablage ne presente aucune diffi-culte en utilisant le circuit imprimeque nous avons dessine. Seul le bro-chage de la LED receptrice peutvous causer quelques soucis; le re-pere sense etre present sur tous lesboitiers n'etant pas toujours tres vi-sible. Sachez donc qu'une telle LEDse teste avec un ohmmetre, commen'importe quelle diode, et qu'elleconduit lorsque la borne positive del'ohmmetre est sur son anode.Veillez ensuite a la connecter dans lebon sens au montage car, dans le cascontraire, it fonctionnerait quandmerne mais avec une sensibilite dereception desastreuse.Le fonctionnement est immediat etne necessite aucun reglage. Pour uneplus grande portee, les LED pourrontetre placees en arc de cercle oubien encore etre montees au foyerd'un reflecteur recupere sur unelampe de poche ou un phare de ye -lo. De merne, it est parfaitement en-visageable de mettre plusieurs ral-longes de ce type a la queue leuleu H afin d'atteindre plusieurspieces de votre domicile si neces-saire.
C. TAVERNIER
UTILISATION D'UN IBA 2800.
42 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
110 TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
NomenclatureIC, : TBA2800
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
M +V
T1: BC54772: 2N2219 AD1: TIL100, BPW50 ouequivalent (diode
receptrice infrarouge)D2, D3, D4: CQY89, LD271 ouequivalent (diodesemettrices infrarouge de5 mm)DE, : zener 4,7V 0,4 WR1, R3: 680 52 1/4 W 5 %(bleu, gris, marron)R2: 1,5 kI.2 1/4 W 5 %(marron, vert, rouge)R4, R5, R6: 47 1/4 W 5 %(jaune, violet, noir)Cl: 47 pF/25V chimiqueradialC2 : 10 nF ceramiqueC3: 1 nF ceramiqueC4: 2,2 pF/25V chimiqueradialC5: 1 000 pF/15V chimiqueaxialSi : commutateur 1 circuit2 positions1 support de CI 14 pattesReflecteur eventuel pour lesLED (voir texte)
« ChampUrionpour jeux de soci&te
A quoi ca sert?
Ce n'est pas du legume co-mestible (ou non) de nosforets dont nous allons vousparler maintenant mais plu-tot de ce gros poussoir, enforme de champignon juste-ment, que Von trouve danstous les jeux televises faisantintervenir la rapidite de repon-se du candidat. Meme si vousn'etes pas un passionne de cesjoutes televisuelles, vous savezsans doute que c'est celui quiappuie le plus rapidement pos-sible sur son champignon qui fait &-turner la lumiere correspondante etbeneficie ainsi du droit de re-pondre a la question posee. Nousvous proposons de realiser la me -me chose pour-animer vos jeux desociete personnels et, pour quenotre montage ne soit pas limiteun ou deux joueurs mais puisse ser-vir lors de reunions de famille oupour les anniversaires des enfantspar exemple, nous avons prevu jus-qu'a huit participants.
Malgrece nombre relative-
ment important, le montage restetres simple et ne fait appel qu'aquatre circuits integres tres peu coa-teux. II faut dire que huit est unchiffre tres utilise en micro-informa-tique et que les boitiers comportanthuit circuits identiques sont legionsur le marche, ce qui nous a bien ai-des.
Comment ca marche?
La seule difficulte d'un tel montageconsiste a verrouiller son etat desque le premier participant actionneson poussoir. Pour ce faire nous utili-sons huit bascules D contenues dansle circuit integre IC,. Tant qu'aucundes interrupteurs d'entree n'est ac-tionne, toutes les entrees sont au ni-veau haut et les sorties aussi car lesbascules sont en mode transparentcompte tenu du fait que LE est ra-mene au niveau haut. Des qu'un
43 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
0
8 u_
'6 Ic\JN0 di
+
U-
NC.) d
poussoir estactionne, ['en-tree correspon-dante passe au
4
niveau bas, la sortie aussi et, via unedes diodes D2 a D2, cet etat bas estramene sur LE (patte 11) qui ver-roui Ile alors le circuit. Toute action ul-
V V V
CO1:1
w
6-1
[ 11
0)
LO,
v
CO0CO
z-J0
o1
a M
Cr) ,cCC 0
j)
it
CC
co
IL r
(
0o 4110P SCHEMA DE PRINCIPE.
X 0Cr)
terieure, meme quelques dizainesde ns plus tard seulement sur lesautres poussoirs est donc sans effet.Pour ramener le montage dans sonetat initial, it suffit d'actionner lepoussoir de RAZ qui libere la ligneLE et replace donc IC, dans le modetransparent. Comme la sortie de IC,correspondant au poussoir activeest au niveau logique bas; nous in-versons son eat grace a IC2 qui corn-porte huit amplificateurs inverseurs,et nous amplifions le courant de sor-tie grace a IC3 qui contient huit Dar-lington de puissance. Ces demierssont surabondants ici pour com-mander de simples LED mais IC3coute moins cher que les transistorset les resistances qu'il remplacealors...L'affichage est confie a un barreau dedix LED en boitier DIL. La LED extre-me sert de temoin de mise enmarche via R18 et la suivante sert deseparateur par rapport aux huit LEDindicatrices du poussoir active. L'ali-mentation est confiee a un bloc sec-teur . prise de courant u delivrantenviron 9V sous 100 mA au moins.Elle est regulee a 5V grace a IC4 demaniere tres classique.
La realisation
Le trace du circuit imprime est fortsimple car nous avons choisi des cir-cuits integres dont le brochage est
intelligent H puisqu'entrees et sor-ties se font faces dans le boitier. L'ap-provisionnement des composantsne doit poser aucun probleme; pasplus d'ailleurs que le cablage a reali-ser dans l'ordre traditionnel.Les circuits integres sont montes sursupports pour permettre un echan-ge eventuel et Ion peut faire de me -me pour I'afficheura barreau de LED.Pour une mise en boite plus . visuel-le N, cet afficheur peut evidemmentetre remplace par neuf LED indivi-duelles montees en face avant duboitier recevant le montage. Aucunemodification du schema n'est a pre-voir pour cela.Les poussoirs destines aux joueurspeuvent etre de n'importe quelstypes pourvu qu'ils soient a contacttravail, c'est-a-dire en appuyant, tan-dis que le poussoir de RAZ est acontact repos, c'est-a-dire que soncontact s'ouvre quand on l'actionne.Le fonctionnement du montage estimmediat si aucune erreur de cabla-ge n'a ete commise. Remarquezque, compte tenu du principe utili-se, le montage autorise l'allumage deplus d'une LED a la fois dans le seulcas oil la vitesse d'action sur les
44 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
2345678
1.147N._
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
poussoirs a ete rigoureusementidentique aux quelques ns pres quicorrespondent en fait au temps detransfert de IC,. Nous n'avons pasconsiders ce phenomene commeTenant car deux joueurs actionnantleurs poussoirs a quelques ns d'in-tervalle seulement peuvent etreconsideres comme ayant agit simul-tanement a notre echelle. Une nano-seconde represente, rappelons-le,un milliardieme de seconde!
C. TAVERNIER
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
dNomenclature
09,4
IC1:74LS573 ou
74HC573IC9: 74LS540
ou 74HC540IC3: ULN2803
IC4: 7805D, : 1N4004
D2 a D9 1N914 ou1N4148LED1 a LED9: 10 LED en boitierDIL 20 panes ou 9 LEDindividuelles de 3 ou 5 mmR1 a R8: 2,2 1{12 1/4 W 5 %(rouge, rouge, rouge)R9: 10 1112 1/4 W 5 %
(marron, noir orange)P,0 Ris : 470 12 1/4 W 5 %(jaune, violet, marron)Cl: 470 pF/25V chimiqueradialC2 : 0,22 pF mylarC3: 10 pF/25V chimiqueradialC4, Cs: 10 nF ceramique oumylar3 supports de CI 20 pattes1 support de CI 18 pattesSi a Ss poussoirs1 contact travail (contact enappuyant)59 poussoir a 1 contactrepos (contact en relachant)
M +V
0 00 00 000 0000 00 0 _cZ
o
co cc TT
23456
8
PC ETCARTES A PUCEMime si vous savez deja lire etecrire dans les cartes a puce, celivre va vous expliquer commentaller beaucoup plus loin !
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45 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
MESURES
VOLTMETRE DE CONTROLEPOUR LES ALIMENTATIONSDES CIRCUITEn utilisant leLM3914 de chez
National Semicon-ductor » qui est uncircuit pilotant desafficheurs, associequelques resis-tances et des LED,un simple voltmetrea echelle etenduepeut etre realise. Deplus, it fonctionneavec la mime etunique alimentation+ 5V -1-10 % que cel-le qu'il controle etpeut fournir un aver-tissement contretoute surtension ousous -tension pourdes signaux compa-tibles TTL.
Etude du montage
Le LM3914 est un circuit integre mo-nolithique qui detecte les tensionsanalogiques et pilote 10 LED, four-nissant un affichage analogique li-neaire. Une simple broche de ce cir-cuit change I'affichage evoluant enun point qui se deplace vers un affi-chage de type bargraph. Le courantpilotant les LED est regule et pro-grammable, eliminant le besoin deresistances supplementaires. Cettecaracteristique est l'une de cellesqui permet une operation du syste-me complet a partir d'une tensioninferieure a + 3V.Le circuit contient sa propre referen-ce ajustable et son diviseur de ten -
0 STRUCTURE INTERNE DU LM3914.
RHI 6
LM3914
1k
1k
1k
1k
Fiefout 7 Reference 1k
This loaddetermines
ledbrightness
voltagesource 1,25V
0
1k
' Refadj 8 1k
1k
V+ I3 1kAID
1kHLO 4
Comparator1 of 10
Buffer
SigIn
15 20k
10
11
12
fromv+ Pin 11
Modeselect
amplifier
13
14
15
16
17
18
9
2v -
LedV+
Controlstype ofdisplay, baror singleLed
46 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
D111N4001J1
Vcc +5V 10%
J2
Gnd
4 SCHEMA DE PRINCIPEDU MONTAGE.
R120k
R2
10k
sion a dix niveaux tres précis. Le cir-cuit tampon d'entree a courant depolarisation tres faible accepte dessignaux descendant jusqu'a la mas-se, ou meme V-, ne demandant mal-gre tout aucune protection contredes entrees superieures a + 35V ouinferieures a la masse. Le circuit tam-pon pilote dix comparateurs indivi-duels references par rapport au divi-seur de precision. L'indication denon-linearite peut etre par conse-quent tenu pour 1/2 % en valeur ty-pique, meme sur une grande gam -me de temperature. La souplessed'utilisation fut etudiee dans leLM3914; ainsi, le controleur, l'alarmevisuelle et les fonctions d'echelleetendue ont facilement ete ajouteessur le systeme d'affichage. Le circuitpeut piloter des LED de differentescouleurs ou des lampes a incandes-cence possedant un faible courant.Plusieurs LM3914 peuvent etre chai-nes pour former des afficheurs allantde vingt a cent segments de lumie-re. Chaque fin de diviseur de tensionest accessible exterieurement sibien que deux pilotes d'afficheurssuccessifs peuvent etre associespour former un appareil de mesurezero central.Le LM3914 est tres facile a appliqueren tent que circuit de mesure analo-gique. Un appareil mesurant a pleineechelle 1,2V ne demande qu'uneseule resistance et une alimentationunique pouvant aller de + 3V a+ 15V en plus des dix LED. Si la re-sistance est un potentiometre, cedernier devient le controle de lumi-nosite des LED. Le schema bloc sim-piffle de la figure 1 illustre ce circuitexterieur extremement simple deconception.Lorsque le mode du point qui se&place sur la rampe des LED est se-lectionne, it y a une petite quantitede recouvrement ou « fade » (d'en-viron 1 my) entre les segments. Ce-ci assure qu'a aucun moment toutesles LED seront eteintes ou . OFF » etainsi tout affichage ambigu est ecar-te. De nombreux affichages origi-
270
Led441R3 7 RefOut 15
P1
100
R5820
H3
P2500
R4270
_. Mode V+ 1Lodi 0-5 18Sig Led2-
176eRid Led3
8Led514
-- RefAdj Led6Led?LeRid 12Led8 011Led9*--
10Led104,---
I U1I LM3914 I
naux sont possiblesavec ce circuit.
Une des causes principales de laflexibilite de ces afficheurs vient dufait que toutes les sorties sont indivi-duelles avec une regulation en cou-rant continu. Divers effets peuventetre atteints en modulant ces cou-rants. Les sorties individuelles peu-vent piloter un transistor aussi bienqu'une LED en meme temps; desfonctions de controle incluant feta-ge de controle peuvent ainsi etreremplies. Le LM3914 peut aussifonctionner en tant que program-meur ou encore sequenceur. Ce cir-cuit est considers comme pouvantoperer de +0 °C a +70 °C.Le schema bloc simplifie du LM3914represents a la figure 1 donne uneidee generale du mode operatoirede ce circuit. Un stage tampon d'en-tree a haute impedance travaille avecdes signaux al lant de la masse a + 12Vet est protégé contre les signaux in-verses et les signaux de surtension. Lesignal est ensuite applique a une se-rie de dix comparateurs; chacund'eux est polarise a un niveau decomparaison different grace a un re -
C1
10pF16V
seau de resistances. Dans l'exempleillustre dans le schema bloc, le reseaude resistances est connecte a une re-ference de tension interne de +1,25V.Dans ce cas, pour chaque augmenta-tion du signal d'entree egale a125 mV, un comparateur commuterasur une LED indiquant le nouveau ni-veau de tension. Ce diviseur de resis-tances peut etre connecte entre deuxtensions quelconques, en s'assurantqu'elles sont de +1,5V en dessous deV + et pas inferieures a V-. Si un ap-pareil de mesure a affichage et aechelle etendue est desire, le diviseurtotal de tension peur etre aussi petitque 200 mV. Les appareils de mesu-re a affichage et a echelle etenduesont plus précis et les segments s'al-lument uniformement seulement si lemode du point qui se &place surune rampe de LED est selectionnee.A 50 mV ou plus par echelon, le mo-de du point qui se &place sur unerampe de LED est utilisable.Le circuit de notre montage est re-presents a la figure 2; Les resis-tances Ri et R2 attenuent VCC par unfacteur de trois sur la broche d'entreedu LM3914 assurant une polarisation
47 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
correcte du circuit avec un VCC aus-si bas que + 4V. La reference intemedu circuit etablit la tension auxbomes de la serie de resistances R3,P1, R5 a 1,25V, etablissant une refe-rence de charge induisant un courantde 1 mA. Ce courant est reuni avec lefaible et constant courant provenantde la broche de reference ajustable(75 IAA en typique) et s'ecoule vers lamasse 6 travers P2 et R4, introduisantune chute de tension. L'ajustage de P2fait varier cette chute de tension et,par consequent, la tension sur labroche 7 qui est nominalement de1,803V (= 5,41V/3). La broche 7 estconnectee au sommet du diviseurde tension par palier interne duLM3914 par l'intermediaire de labroche 6. Le bas de ce diviseur(broche 4) est connecte au point mi-lieu du potentiometre P1. En faisantvarier ce potentiometre, on peut eta-blir une tension de 1,47V (= 4,41V/3)sans affecter de facon significative lepotentiel sur la broche 7. La diodeD11, qui est optionnelle, protege lecircuit contre une inversion des pole -rites lors du branchement de ('ali-mentation. En fonctionnement, lesdix comparateurs internes duLM3914 compare le signal d'entree,VCC/3, a la tension de reference surle diviseur, allumant chaque LED suc-cessive pour chaque augmentationde 100 mV pour VCC a partir de 4,5V.Le LM3914 regule les courants dansles LED 6 dix fois le courant de char-ge de reference, qui est ici d'environ10 mA; ainsi, aucune resistance exte-rieure de limitation de courant est re -guise. Avec la broche 9 non connec-tee, le circuit fonctionne en mode dupoint qui se deplace sur la rampe deLED (une seule LED s'al lume a la fois).Si on l'avait voulu, l'affichage en mo-de bargraph aurait pu etre obtenu sion avait connecte la broche 9 au
11011IP TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
VCC, mais ce mode semble moinsbien convenir pour notre applica-tion.
Realisation pratique
Le cablage ne pose pas de proble-me; it n'y a pas de strap a placer. IIest recommande de mettre un sup-port pour le LM3914 dans le cas (Duune " experience N destructrice sur-viendrait pour ce composant. La fi-gure 3 represente le circuit cotesoudures et la figure 4 le circuit co-te composants. Pour calibrer notrecircuit, mettre VCC a 5,41V et ajuster
P2 jusqu'b ce que les LED D9 et Dmsoient allumees de maniere egale(un systeme de depassement inter-ne d'environ 1 mV assure que toutesles LED ne depassent pas leur seuilpropre a chacune). Puis, deconnec-ter R1 de VCC et connecter cette re-sistance a une reference de tensionprecise. Puis, a 4,5V de tension dereference precise, ajuster P1 jusqu'ace que la LED DI commence juste as'eclairer. II y a une faible interactionentre ces deux reglages a cause dela resistance finie (de 10 ki-2) du di-viseur de tension du LM3914; aussi,it est conseille de repeter cette ope-ration une seconde fois.
VCC (en Volts) = 4,51 - 4,60 -- > LED eclairee :VCC (en Volts) = 4,61 - 4,70 -- > LED eclairee : D2VCC (en Volts) = 4,71 - 4,80 -- > LED eclairee : D3VCC (en Volts) = 4,81 - 4,90 -- > LED eclairee : D4VCC (en Volts) = 4,91 - 5,00 -- > LED eclairee : D5VCC (en Volts) = 5,01 - 5,10 -- > LED eclairee : D6VCC (en Volts) = 5,11 - 5,20 -- > LED eclairee :VCC (en Volts) = 5,21 - 5,30 -- > LED eclairee : D8VCC (en Volts) = 5,31 - 5,40 -- > LED eclairee : D9VCC (en Volts) = 5,41 - au-dessus > LED eclairee : Dm
Conclusion
Gr6ce au LM3914 associe a peu decomposants extemes, on peut reali-ser un appareil de mesure a affichagetres utile dans de nombreuses appli-cations de laboratoire. De meme, cecircuit peut aussi etre utilise en pre-nant les etages de sortie pilotant lesLED pour piloter directement une
Nomenclature
: LM3914DIA Dlo: diodes LEDD11: diode 1N4001
10 pF/16VR1: 20 kf.2 1/4 W(rouge, noir, jaune)R2 : 10 kt.2 1/4 W(marron, noir, jaune)
porte TTL; ainsi, les LED D1 et Di() peu-vent servir comme signal d'alarmecontre toute sous -tension ou toutesurtension. Ce procede peut etre uti-lise par exemple pour initialiser unechute d'alimentation programmeepar logiciel ou encore pour sommerun operateur.
M. LAURY
R3, R4: 270 t21/4 W(rouge, violet, marron)Rs: 820 1/4 W(grist rouge, marron)P1: potentiometre 100 QP2: potentiometre 500 O.1 support DIL 18 broches2 prises de test un point:31111 01=!13
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
--I R4 H
-011111-
J10 HJ20 R2
R5 H
P1
C1 +
P2
-III D1 H
-Ill D3 H
--11 04 F.
Al D5 1-
-fll DB I-
-111 D8 1-
-ifi D9 h-
-111D
43 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
MESURES
TESTEUR UNIVERSELDE CIRCUITS INTEGRES.Si vous etes unadepte de la recu-peration des circuitsintegres ou si vouspossidez des fondsde tiroirs bien rem-plis, it vous est sure-ment arrive d'avoirdes doutes a proposdu fonctionnementd'un circuit integreavant de ('utiliserdans un montage.C'est pour palierce probleme quenous vous propo-sons de realiser letesteur de compo-sants presentesdans ces pages.L'appareil est ca-pable de tester descircuits de 8 a 28broches. II est ac-compagne d'un pro-gramme prevu pourWindows qui vouspermettra de conce-voir vous-meme les`stimuli's imposer aucircuit sous test.
Schema
Les schemas de notre montage sontreproduit en figures 1 et 2. Le mi-crocontroleur retenu pour ce monta-ge est le modele habituel auquel itfaut associer une EPROM exteme etun latch. Le montage doit vous etrefamilier maintenant. L'oscillateur dumicrocontroleur est mis en ceuvre aumoyen du quartz QZ1 auquel sontassocies les condensateurs C1 et C2.Les signaux issus du port serie inte-gre dans le microcontroleur sont
transformes par le circuit U4 afin dedisposer des niveaux adequats pourpiloter une ligne RS232.Le montage sera alimente par unetension de 12VDC correctement fil-tree, sous un courant maximum de300 mA. La diode D1 permet de pro-teger le montage en cas d'inversiondu connecteur d'al imentation. Unediode LED est pilotee par le micro-controleur au moyen d'un simpletransistor NPN pour informer l'utilisa-teur que le circuit teste est bon. Laconnexion du microcontroleur avecle support de test se fera au moyende 4 bits du port P1 utilise en I/Ostandard et 2 bits utilises pour for-mer d'un bus 12C. Le microcontro-leur retenu pour ce montage etantdepourvu de logique 12C. La figure 2devoile les circuits qui pilotent lesbroches du support sur lequel se-ront installes les composants a tester.Tout le probleme de ce genre d'ap-pareil reside dans le role bidirec-tionnel que doivent assurer les cir-cuits d'interface. Car, a moins de'cibler'une famille de composantsdont le role des broches est relative-ment identique d'une reference aune autre, les broches du circuit atester pourront etre des entrées, dessorties, voire les deux a tour de role.Dans te cas dun circuit 74LS00, parexemple, le role des broches est re-lativement simple a serer. Mais dans
le cas d'une memoire, les lignes dedonnees peuvent etre tour a tourdes entrées puis des sorties, selonl'etat des signaux de selection ducomposant. En plus du role bidirec-tionnel que doivent assurer les cir-cuits d'interface, it convient de dis-tribuer les tensions d'alimentationspour faire fonctionner le circuit a tes-ter.Pour notre montage nous avons pre-fere separer les problemes, enconfiant a l'utilisateur le soin d'ali-menter lui-meme le circuit a tester aumoyen dun ou plusieurs straps misen place sur des connecteurs adja-cents au support. Pour vous aiderplacer correctement les straps, leprogramme qui accompagne cetterealisation affiche une representationdu composant a tester installe sur lesupport, avec les straps materialisesau cote des broches. Nous y revien-drons dans les paragrapher consa-cres a ('utilisation du montage.II nous reste donc a realiser une in-terface bidirectionnelle entre le mi-crocontroleur et le circuit a tester. Lesports du microcontroleur savent de-ja dans ce mode,puisque chaque port est equipedune sortie a collecteur ouvert etdune entrée reliee en permanence.Selon ('usage que l'on souhaite fairedu port, it suffit de programmer lasortie en haute impedance ou pas.
49 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
Vcc
R4
4,7k
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28
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27
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JP1
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6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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33pF
CN
2
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C2
9717
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6 7 8 4 9
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LM78
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C12
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10I IC
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0nF
i10pFV
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G4
T47
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D1
1N40
01
114
CN
1
2
15014e
U5PCF8574A
4SDA SDA PO
SCL P15
SCL6
13P2
INT 7P3
9
AOP4
10
2 P5Al 11
P6A2 P7
12
777;
I U6PCF8574A
15 4
14SDA 0
5SUL P1
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INT 713*P3
9P4
AO 10Vcc 0
28P5
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3.
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P7/7i77
U7PCF8574A I
1
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4
14SDA
5SCL P1
13
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INT 7P3
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AO 10
Vcc2
P5e Al 11
P6A2 12
P7
411100 SCHEMA DE PRINCIPE.
DIP8/
DIP6
DIP4/
DIP2/
DIP1/
DIP3/
DIPS/
DIP7
DIP15/
DIP9/
DIP11/
DIP13/
DIP14/
DIP12/
DIP10/
DIP16
DIP17/
DIP19/
DIP21/
DIP23/
DIP24/
DIP22/
DIP20/
DIP18/
DIP25/
DIP26
DIPP7
DIP28
Si l'on souhaite utiliser le port corn -me une entree, it faut demander aumicrocontroleur de programmer sasortie a 1. Dans ce cas le transistor dela sortie correspondante passe encollecteur ouvert, et seule une resis-tance de 'Pull-Up'maintient le port al'etat haut. Les resistances integreesdans le microcontroleur (dispo-nibles seulement sur certains ports)sont de valeur relativement forte (del'ordre de 100 IS2)ce qui permet depiloter la ligne tres facilement a ('ai-de d'un circuit externe. Le port secomporte alors comme une entreedont ('impedance d'entree est del'ordre de 100 ki-2, dont le micro-controleur sait relire l'etat.Pour utiliser le port en sortie c'estaussi simple. Si l'on veut que la sor-tie passe a zero, it suffit de program-mer le microcontroleur pour que letransistor de la sortie soit actif. Parcontre, si l'on souhaite que la sortiesoit au niveau haut, it suffit de pro-grammer le microcontroleur pourque le transistor de sortie au reste encollecteur rouvert. Dans ce cas, c'est
Vcc0 JP3
2
3
9
10
11
12
13
14
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4 25
5 24
6 23
7 22
8 21
9 20
10 19
11 18
12 17
13 16
14 15
9
10
11
12
13
14
la resistance de 'Pull-Up'qui permetde garantir l'etat haut. Bien entendu,pour que l'etat haut soit correct, 0faut que le circuit branche a l'extre-mite ne consomme pas un couranttrop important. Dans notre cas de fi-gure, les composants a piloter serontsoit de la famille TTL, soit de la famil-le CMOS. Une resistance de ' Pull-Up'de 100 k1 permet donc de tra-vailler avec ces circuits. En effet, lescomposants CMOS ont une impe-dance d'entree tres elevee de sorteque de la resistance de Pull -Up n'estabsolument pas une gene pour eux.En ce qui concerne les circuits de lafamille TTL, lorsque les entrees sontlaissees en l'air, l'etat correspondantest un niveau haut. Pour ce circuit, laresistance de 'Pull-Up'permet sim-plement de maintenir plus facile-ment l'etat haut.Tout ceci serait parfait si nous dis-posions de suffisamment de portsde libres pour notre application.Seulement voila, pour relier notreEPROM au microcontroleur, it nous afallu abandonner les deux ports POet P2. La solution la plus simple amettre en oeuvre dans ce cas de fi-gure consiste a utiliser des exten-sions de port, comme c'est le casdes circuits PCF8574A prevus pourle bus I2C. Pour nos besoins (28broches), nous avons fait appel a 3circuits PCF8574A, plus 4 bits duport P1. Les sorties des circuits U5 a
U7 sont raccordees aux broches dusupport dans un ordre un peu parti-culier afin de simplifier le trace ducircuit imprime. En contre partie, II
sera necessaire de remanier les don-nees a transmettre aux circuits Us aU, afin de tenir compte de ce bran-chement special.Par souci de facilite, cette tache a eteconfiee au programme qui gere lesechanges du cote du PC.
28
27
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DIP21
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Realisation
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26
25
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2
21
20
8
7
6
15
Le dessin du circuit imprime est vi-sible en figure 3. La vue d'implanta-tion associee est reproduite en figu-re 4. Avant de realise( le circuitimprime, it est preferable de vousprocurer les composants pour vousassurer qu'i Is s'implanteront correcte-ment. Cette remarque concerne par-ticulierement le support de test a for-ce d'insertion nulle. Notez que vousdevrez veiller a choisir un mociele desupport qui accepte des circuitsdont le pas entre les rangees varieentre 7,62 mm et 15,24 mm. Sinonvous ne pourrez tester que des cir-cuits 24 et 28 broches. Soyez doncvigilant au moment d'acheter le sup-port, car son tout est le poste le plusimportant du budget necessairecette realisation. Notez egalementque les circuits PCF8574A ne peuventpas etre remplaces par des circuitsPCF8574 car ils ne repondent pas auxmeme adresses sur le bus I2C.II y a 23 straps sur la carte, par les-quels it est preferable de debuter('implantation. Respectez bien la no-menclature et surtout respectezscrupuleusement le decouplagedes lignes d'alimentations, si vousvoulez eviter de mauvaises sur-prises. Veillez bien a choisir unconnecteur fernelle pour CN2, car unmodele male s'implante parfaite-ment mais les points de connexionsse retrouvent inverses par symetriepar rapport a ('axe vertical. Dans cecas, it n'y a aucune chance pour quevotre montage dialogue avec votrePC, 0 moins de fabriquer un cablespecial pour retablir l'ordre voulu. Leregulateur REG, sera monte sur un ra-diateur ayant une resistance ther-mique inferieure a 18 °C/W pour evi-ter d'atteindre une temperature dejonction trop elevee.
51 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
L'EPROM U3 sera programmee avecle contenu d'un fichier que vouspourrez vous procurer par telechar-gement sur notre site Internet. Le fi-chier 'TESTCOM. ROM'qui est le re-flet binaire du contenu de ('EPROMtandis que le fichier 'TESTCOM.HEX'qui correspond au formatHEXA INTEL. Si vous n'avez pas lapossibilite de telecharger les fichiersvous pourrez transmettre votre de-mande dans un courrier adresse a laredaction, accompagnee dune dis-quette format& et d'une enveloppeself-adressee convenablement af-franchie (tenez compte du poids dela disquette).Le programme implante dans('EPROM associee au microcontro-leur se contente d'imposer les eatsqui lui sont transmis par le port serieet de relire le resultat que produit lecircuit sous test. Le programme dumicrocontroleur est absolument in-capable de reconnoitre la fonctiondu circuit sous test. La partie 'intelli-gente' du programme qui s'occupede determiner si le circuit sous testreagit correctement est confiee auprogramme Windows associe aumontage.En raison du mode de raccorde-ment du montage au PC, le test decircuits complexes, tels que desboitiers memoire, risque de prendrebeaucoup de temps. Tout sera fonc-tion du nombre de stimuli neces-saires au test complet du circuit.Pour minimiser le temps de test,nous avons augmente la vitesse dedialogue du port serie qui s'etablit
38400 bauds (8 bits de donnees,1 bit de stop, pas de parite).Si vous souhaitez creer votre propreprogramme de test sur PC, la syntaxedes commandes que le montageaccepte est tres simple. Vous pou-vez d'ailleurs verifier le bon fonc-tionnement du montage a ('aide de('emulation de terminal qui accom-pagne Windows 95 ou Windows 98qui se nomme HYPERTERMINAL. A lamise sous tension, le montage emetun message d'accueil qui ne sertqu'a indiquer que le microcontro-leur fonctionne correctement. Apresla phase d'initialisation, toutes lesbroches du support doivent etre al'etat haut. Cet etat de repos peutsembler &range a premiere vue,mais c'est le seul qui permette d'evi-ter les degats si d'aventure un circuitest reste sur le support ou si le strapassocie a ('alimentation est mal pla-ce. En effet, si toutes les brochessont a l'etat haut, aucun courant nepourra circuler entre les broches dusupport. Si nous avions choisi demettre les broches a l'etat bas au re-pos, it y aurait eu un risque de court -circuit avec le strap du VCC.Revenons aux commandes que re-connait le montage. Si vous souhai-tez remettre le montage dans l'etatde repos initial (toutes les brochesdu support a l'etat haut et la diodeLED eteinte), it vous suffit d'envoyerle caractere 'R'au montage (Rest misici pour RAZ). Si vous souhaitez allu-mer la diode LED, envoyez le carac-tere 'A'. Pour eteindre la diode LED,it suffit d'envoyer le caractere 'E'.
Pour les deux derrieres commandesqui restent, ('utilisation d'un terminalest quasiment inexploitable car lesdonnees a transmettre doivent etreenvoyees en binaire et groupees enmoins de 200 ms, tandis que lesdonnees revues sont egalement enbinaire. Si vous envoyez le caractere
au montage, ce demier vous re-toume 4 octets qui decrivent l'etatdes broches du support. Le 1er oc-tet renvoye provient du circuit U5, ledeuxieme provient du circuit U6, letroisieme provient du circuit U7 etenfin le quatrieme provient du portP1 du microcontroleur (avec les 4bits de poids forts masques a 0puisqu'ils ne sont pas utilises pour lesupport). Pour imposer l'etat desbroches du support, it faut envoyerle caractere suivi de 4 octets quiont la meme signification que pourla lecture. Notez que, comme nousI'avons déjà souligne, le raccorde-ment des circuits U5 a U7 est desor-donne. Les donnees correspon-dantes sont lues et transmises a I'etat'brut'par le montage. En consequen-ce, les donnees devront etre remisesen forme par le programme du PC.Notez egalement un point tres im-portant qui conceme le synchronis-me des signaux qui sont appliquesau support. En raison du mode defonctionnement des circuits U56 U7et du port P1, it est impossible d'im-poser au meme instant un etat sur lesbroches du support. II s'ecoule
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
52 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
0
(C11)
CN2
0
II
JP3
CC
DL1 F2
33
JP2
II3
C 3II C
C CN3346-343.43 -3
C 3C
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( 010 )
(C12 )
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-4 H
3
--I 1- ( C13 )
Cs.
CC
3
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C 3C 3CC 3
111 RR1
C 3
C 3
CC
C 33
C
C 3
-u0 REG I
C5
0
CH1
0
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
quelques millisecondes entre le mo-ment ou les circuits U5, U6 et U7 et leport P1 sont mis ajour. II faudra en te-nir compte au moment de concevoirles 'stimuli'de test. Par exemple,pour tester une bascule de type 'D',it faut prendre soin de demander ace que l'entrée D soit a l'etat vouluavant de generer le front d'horloge.Dans un tel cas de figure, it sera ne-cessaire de decomposer les opera-tions en plusieurs stimuli de faconne faire evoluer qu'un seul signal a lafois. Pour certains circuits com-plexes, cela peut aboutir a un tempsde test tres long. Par exemple, sivous jetez un coup d'oeil au fichier'6116.DEF'qui contient les 'stimu-li'necessaires au test complet d'unememoire RAM 6116 (le fichier voussera remis avec les fichiers des pro-grammes qui accompagnent cemontage), vous constaterez que lenombre de stimuli necessaires de -passe le nombre de 16000! Memeavec une vitesse de communicationde 38400 bauds, a raison de 5 octetstransmis pour une commande et 5octets recus pour une lecture, letemps d'un test complet dune RAM6116 prend quasiment 15 minutes.Le fichier source du programmeayant servi a generer le fichier de sti-muli vous sera remis egalement.Vous pourrez ('adapter facilementpour tester d'autres bditiers me -moires, quitte a supprimer certains
eats de test pour raccourcir letemps necessaire.Si vous souhaitez creer votre propreprogramme de test, soyez bien at-tentif au fait que le montage du mi-crocontroleur ne controle absolu-ment rien. Les etats que votreprogramme transmettra au montageseront appliques tels quels sur lesupport. Si vous demandez un ni-veau bas sur une broche qui est mi-se a VCC par un strap, le circuit quipilote la ligne en question risqued'etre endommage definitivement.Une amelioration du montage a ceniveau consisterait a produire l'ali-mentation du support (distribude auniveau de JP2 et JP3) au moyen d'unmontage limite en courant a 10 ou20 mA (par exemple au moyen d'untransistor monte en generateur decourant). Ce montage ayant ete de-veloppe un peu precipitamment,cette amelioration n'a pas pu e'treimplant& Ceci dit, avec un peu d'at-tention le montage nest pas tropdifficile a utiliser pour autant. Avec leprogramme Windows associe, it suf-fit de bien verifier la position dustrap avant de lancer les tests.Maintenant que vous etes conscientsdes difficultes qui vous attendent,vous apprecierez sOrement le pro-gramme 'TESTCOMP. EXE'qui voussera remis avec les fichiers qui ac-compagnent ce montage. Ce pro-gramme fonctionne sous Windows95/98 ou Windows NT4. A la pre-miere mise en service, le programmevous demande quel port serie vous
comptez utiliser pour dialoguer avecle montage. Par la suite, vous n'aurezplus a ressaisir cette information, carle programme l'enregistre pour vowsdans la base des registres. De meme,le nom du demier fichier ouvert seraegalement enregistre dans la basedes registres, ce qui vous evitera deparcourir toute l'arborescence devotre disque dur pour retrouver vosfichiers de definition des stimuli.Dans la fenetre principale du pro-gramme apparait la representationdu support 28 broches. Lorsquevous aurez chargé un fichier de de-finition (le fichier qui definit les sti-muli de test), en passant par le me-nu 'Fichier/Ouvrir', le nom desbroches utilisees apparaitra. Pourtoutes les broches nommees VCCou VDD, le programme afficheradeux signes moins mis entre cro-chets, pour vous indiquer ou vousdevrez placer les straps (sur JP9 etJP3). Soyez bien attentif a cette in-formation et assurez-vous que lesstraps sont bien places avant de lan-cer un test (revoir les explicationsdonnees plus haut a ce sujet).Abordons maintenant la creationdes fichiers de definition. L'ideal au-rait et& bien sur, que l'auteur four-nisse des fichiers de definitions pourtous les circuits des families CMOSet TTL. Si c'est la moindre des chosespour un produit commercial, l'au-teur espere que les lecteurs vou-dront bien etre indulgent a sonegard dans le cadre de leur revuepreferee. Car comme vous allez le
53 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
constater, meme si pour une referen-ce dorm& la tache est raisonnable,etant donne le nombre de compo-sants existants dans ces families, laconstitution dun ensemble de fi-chiers couvrant la majorite des corn-posants utiles est une tache treslongue et fastidieuse. L'auteur a doncjuge, en accord avec lui-meme, qu'ilserait preferable que les lecteursparticipent a la mise en oeuvre deleur montage en se constituant les fi-chiers dont ils ont besoin, au fur et amesure. Et quoi de plus didactiqueque de constituer soi-meme les fi-chiers de stimuli. Car, pour cela, it estnecessaire d'avoir bien compris lefonctionnement du composanttester, ce qui est tres formateur (surce coup 16, l'auteur s'en sort bien!).A titre d'exemple les fichiers'6116.DEF'et '74LS00.DEF'vous se-ront remis avec les programmes quiaccompagnent ce montage.Pour constituer un fichier de defini-tion, it vous suffit d'utiliser un editeurde texte ASCII, tels que NOTEPADfoumi avec Windows. La syntaxe re-tenue est relativement simple, corn -me vous pourrez le voir dans le fi-chier d'exemple qui se nomme'74LS00.DEF'. Un fichier de definitionse compose de plusieurs sectionsdefinies par un mot clef commen-cant par le caractere '#'. En dehorsde la section '# NBPIN'qui dolt ap-paraltre avant les sections '#PIN-DEF'et 'PATTERN', I'ordre d'appari-tion des sections n'a pasd'importance. Pour faciliter la relec-ture du contenu de ces fichiers vouspouvez placer des commentairesderriere le caractere point -virgulejusqu'a la fin de la ligne. Les ele-ments dune section sont definis parune ligne qui commence par le ca-ractere deux points.La section '#NAME' permet de defi-nir le nom du composant qui sera af-fiche par le programme. Le nom ducircuit ne doit pas comporter des -pace, sinon it sera tongue. La sec-tion '#NBPIN'permet d'indiquer auprogramme le nombre de brochesdu composant a tester. Cette infor-mation est tres importante carelle permet au programmed'ajuster les donnees defacon a toujours posi-tionner le circuit a tes-ter en bas du support.C'est ainsi, parexemple, qu'un circuitde 14 broches seraplace sur le supportde facon a ce que sa
UTILISATION D'UN SUPPORTDE TEST.
broche 7 (generalement GND) se re-trouve en correspondance de labroche 14 du support. Le program-me se chargera de traiter les don-nees pour que les stimuli apparais-sent sur les broches adequates.La section #PINDEF permet de defi-nir le nom des broches du circuit.Apres le caractere deux points vousdevez indiquer le numero de labroche. Puis vous indiquez le nomde la broche en le separant du nu-mero par un (ou plusieurs) caractereespace ou tabulation. Notez que lenom de la broche est tronque a 3 ca-racteres, pour des questions de re-presentation dans la fenetre princi-pale du programme. N'oubliez pasde citer les broches d'alimentations,en particulier les broches VCC ouVDD, afin que le programme puissevous rappeler la position des strapsd'alimentation (sur JP2 et JP3).Enfin la section la plus complexe estla section #PATTERN. Cette sectionvous permet de definir les stimulique vous souhaitez appliquer auxbroches du composant, et quelle re-ponse vous attendez de ce demier.Pour cela, les etats des differentesbroches du circuit sont representespar un caractere 'O'ou '1', en corn-mencant par l'etat de la broche nu-mero 1 a gauche du caractere :' pla-ce en debut de ligne. Vous pouvezseparer les '1'et les 'O'par autant decaracteres espace ou tabulation quevous le souhaitez afin de grouper vi-suellement les donnees. La seulechose qui compte c'est que vousavez autant de caracteres significatifs('1' ou '0') que de broches declareespour le composant. Notez tout dememe que les lignes sont limitees128 caracteres par le programme. Surla meme I igne vousdevez d'abordindiquer l'etatdu stimulusque voussouhai-t e zim-
poser au circuit, puis vous devez in-diquer le resultat attendu en lecture.Si vous ajoutez plus de caracteres si-gnificatifs que necessaires sur laligne, ils seront ignores.N'oubliez pas qu'en raison de lastructure des ports qui pilotent lesbroches du circuit, vous devrez im-poser un etat '1'pour placer uneligne en lecture. Pour chaque brochedu circuit a tester qui se comporteen sortie (soit de fawn fixe, soit enfonction de l'etat des autresbroches) n'oubliez pas d'imposerun '1'dans le stimulus, meme si vousvous attendez a relire un 0. Vous in-diquerez que vous vous attendez arelire un 0 au niveau des caracteressignificatifs associes a la reponse.Notez au passage une information in-teressante et importante. Vous devezinclure l'etat des broches d'alimenta-tions dans vos stimuli et vos reponses(aussi bien pour VCC qui doit etre a'1'que GND qui dolt etre a '0'). Lecourant d'alimentation du compo-sant a tester est foumi par le regula-teur du montage via les straps placessur JP2 et JP3, tandis que la mise a lamasse des broches GND ou VSS estassuree par les ports qui pilotent leslignes du support. Dans le cas descomposants CMOS et TTL-LS clas-siques, la consommation des circuitsreste limitee a quelques milliam-peres, ce que savent absorber lesports du microcontroleurs ou lesports des circuits PCF8574A. Maispour une consommation du circuiten test de I'ordre de 10 mA a 20 mA,ne soyez pas etonne si le potentielde sa broche GND augmente auxalentours de 800 mV ou plus, car lesports du montage presentent unetension VCEsat qui nest pas nulle.Cela se traduira par un decalage demasse qui pourrait empecher de tes-ter le circuit dans de bonnes condi-
tions. Ce point sera a surveilleressentiellement avec des
circuits de technolo-gie assez an-
ciennequi
54 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
MIIMPIEW4111111111111111111
consomment enormement, telle quela premiere famille de circuit TTL ouencore les families de composantsrapides TTL-FAST. Les families TTL-LS,HCT ou CMOS ne devraient pas etreconcemees par ce point.N'oubliez pas egalement ce quenous avons dit a propos du syn-chronisme du rafralchissement descircuits U5 a U7 et du port P1. L'etatdes ports est rafraichi dans l'ordresuivant : U5, puis U6, puis U7 et enfin
NomenclatureCN, : Bornier de connexion avis 2 plots au pas de5,08 mm a souder sur circuitimprime, profit basCNs : Connecteur SubD 9 points,femelle, sorties coudiessouder sur circuit imprime(par exemple referenceHARTING 09 66112 7601)CN3: Support de test28 brochesC1, C2: 33 pF ceramique aupas de 5,08 mmC3, Cs a C9: 10 pF/25V sortiesradialesC4: 470 pF/25V sorties radiates
P1, a quelques millisecondes d'in-tervalle. En cas de doute, vous serezoblige de decomposer les etatsappliquer aux circuits en stimuli nefaisant varier l'etat qu'une seulebroche a la fois.En cas d'erreur dans un fichier dedefinition, le programme afficheraune boite de dialogue vous indi-quant le numero de la premiereI igne fautive qu'il aura trouvee. Main -tenant vous savez tout, ou presque,
C10 a C13: 100 nF: Diode LED rouge 3 mm
D1: 1N4001 (diode deredressement 1A/100V)JP, : Jumper au pas de 2,54 mmJP2, JP3: Barrettes secablesdouble rangie 28 contacts,broches droites ou bienconnecteur sine HE10,28 contacts males, sortiesdroites a souder sur circuitimprimeQZ, : Quartz 12 MHz enboitier HC49/UREG,: Regulateur LM7805 (Si!)en boitier TO220 + Dissi-pateur thermique 18 °OW(par exemple SHAFFNERreference RAWA 400 9P)
a propos du fonctionnement de cemontage. Les fichiers sources desprogrammes qui accompagnent cemontage vous seront remis avec lesfichiers necessaires a la realisation,ce qui vous permettra d'approfon-dir le fonctionnement du systeme,et merne d'y apporter des amel iora-tions si vous le souhaitez.
P. MORIN
RR, : Reseau resistif 8x10 k12.en boitier SILR1: 10 le..1 1/4 W 5 %(marron, noir, orange)R2: 330 i2 1/4 W 5 %(orange, orange, marron)R3 a Rs : 4,7 1(1_1 1/4 W 5 %(jaune, violet, rouge)T, : 2N2222A111: Microcontroleur 80C32(12 MHz)U2: 74LS573 ou 74HC573U3: EPROM 27C64, tempsd'acces 200 nsU4 : Driver de lignes MAX232Us a U7: PCF8574A(Attention, un modelePCF8574 ne repond pas a lamime adresse)
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MULTIMETRE NUMERIQUE235 WAVETEKA SORTIE RS232La societe WAVETEKcommercialise unnouvel appareil : lemultimetre flume-rique modele 235.Outre les excel-lentes caracteris-tiques que presen-tent les appareils decette marque, unenouvelle fonctiontres appreciable y aete ajoutee quiconsiste en une sor-tie RS232. Ceconnecteur permetde relier le multi -metre a un ordina-teur de type PC.
WAVETEK nous a habitue a ('utilisationd'appareils simples d'emploi, ro-bustes et fiables. Le nouveau multi -metre modele 235, avec ses 11 fonc-tions et ses 45 gammes(automatiques), ne deroge pas a cet-te regle. Des ameliorations, comme leretro-eclairage Digi-Glo, font de cetappareil un produit unique sur le mar-che. La tres grande lisibilite de cet af-ficheur retro eclaire de forme en "T"offre la possibilite de lecture des me-sures sous n'importe quelles condi-tions d'eclairage. C'est la forme spe-cifique de l'appareil qui permet dedisposer de caracteres plus grands.De plus, un bargraph offre un afficha-ge analogique des valeurs mesurees.En appuyant sur de simples touchestres accessibles, on pourra selec-tionner des fonctions tres appre-ciables comme le maintien de la me -sure (memoire), la memorisation desvaleurs MAX/MIN, la mesure relativeou le verrouillage des gammes.Celles-ci sont, par ailleurs, automa-
4 US COMMANDES DE VAPPAREIL.
tiques, ce qui offre un confort d'uti-I isation supplementaire.Des indications visuelles et sonoresalertent l'utilisateur lors de la mesuredes tensions elevees dangereusespour l'utilisateur. Des fusibles pro-tegent les entrees de mesure descourants augmentant ainsi la se-curite d'utilisation. D'autrepart, une coupure automa-tique de ('alimentation del'appareil apres 30 se-condes de non -utilisationpermet de prolongerl'autonomie de l'apparei Ien cas d'oubli de raisehors tension. De plus, leretro-eclairage consommantbeaucoup de courant, ce qui dimi-
Menu Functions, see page 25
Menubalken - siehe litenUtunktionen", Seite 26
Barra de menu - ver "Funciones tie WOW', pVirla 26
Barre de menu - von "Functions de Menu', page 26
Low Battery
Ballow entlacien
Pita bap
Pile dechargee
FuncboryliangeSelector,
Funktions-/Bereichs-
Scheer
Selector de.
FtmciOn/Escala
Selecteur lonclions/calibres
Transistor Test Socket
Transistortest Eingang
ZOwlo de compro-bacren de transistores
Entrée de test de
transistors
nva/Cx Input
rnA/Cx Eingang
Entrada rnA/Cx
Entree rnA/Cx
10A Input
10A Eingang
Entrada 10A
Entree WA
Clint>DC AC
1,100:1E
RS -232 socket
RS -232 Schniltstelle
Salida RS -232
Borne RS -232
PrrIF
nF F
nIVA
101.12Hr
235
COM I iiout - common or low input for all measurements
COM Etagang - Relerentpunkt tar ark Messungen
COM- entrada comhn o 'bare pare Codas las medidas
Entree COM - commun ou bas pour butes mows
n u etres
sensi-b I e -
ment laduree de
vie de la pi-le, se coupe
apres une mi-nute d'utili-
sation.La figure 1represente la face
avant de l'appareil.
3-3/4 digit LCD
with bargraph
unit indicators
3-3/4 Digit LCD
mit Bargrat
Einheitsanzeigen
LCD de 3-3/4
digilos; barra
analdgica,
indicadores de
unidades
LCD 3-3/4
digits; bargraphe,
indicateurs
d'unites
Menu Buttons. (p. 25)
Meniitasten (S. 26)
Teclas de menu
IP. 26)
Boutons de menu
(p. 26)
Capacitor Jack
Kapazitatseingang
Conector Para
condensadores.
Entrée pour
condensateurs
my -r K Type Thermocouple
Jack
vn lyp K ThennokuPPe-
eingang
Conector pera
lermopar del lipo K
Entree pour Thermo-
couple de type K
High input for voltage and resistance
V -f2 Eingang Plus fur Spannung and
Widerstand
Entrada 'NW Para tensiOn y resistencia
Entree V.0 Heidi pour tension et resistance
56 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
Specificationsgenerales
Afficheur LCD 3 3/4 digits, 4 000 points avec bargraph41 segments et indicateurs d'unites et de fonctionsIndication de polarite : automatiqueIndication de depassement de calibre : ''OL"Indication de pile dechargee : lorsqu'un sigle represen-tent une batterie apparait sur l'afficheur, i I reste une auto-nomie de 50 heures a l'appareil. Cependant, la precisionn'est plus garantieVitesse de mesure : 2 par seconde nominal et 20 par se-conde pour le bargraphTemperature de fonctionnement : 0 °C a +50 °C sous unehumidite relative sans condensation comprise entre 0 %et 80 %Coefficient de temperature : < 0,1X (prec. specif.) par °C(0 °C 6 18 °C et 28 °C 6 50 °C)Fusibles : 0,5A/500V-pouv. coup. 10 kA 15A/600V-pouv.coup. 100 kA, 0,1A/250VAlimentation de l'appareil : pile 9 V standard, NEDA1604, JIS 006P, IEC 6F22Coupure automatique apres 30 secondes d'inactivite;cette mise hors tension peut, par ailleurs etre desactiveeAutonomie avec une pile de type alcaline : 300 heuresPort sale : opto isolee par LED infrarougeDimensions : 183X84X47 en mm; avec gaine et exten-sions : 197X90X55Poids avec pile : 505 gAccessoires : paire de cordons de mesure, fusible demesure (0,5A/500V), pile, cable thermocouple perle detype K, 2 manuels d'utilisation, cable serie et logiciel PCavec manuelMateriau du boltier : thermoplastiqueaux chocsSecurite : conforme a 61010-1 : 1993 + A2 : 1995. Cat II- 1000V; Cat III - 600VDegre de pollution 2EMC : selon EN55011 : 1993 et EN500082 -2 : 199589/336/EEC (compatibilite electromagnetique) et73//23/EEC (basse tension), mod ifiee par 93/68EEC (mar-quage CE)II est bien evident que des bruits electriques ou deschamps electromagnetiques intenses pourront influen-cer le circuit de mesure. Des signaux parasites pourrontegalement perturber le circuit mesure. II faudra donc quel'utilisateur prennent les precautions necessaires poureviter des resultats crones lorsque les mesures serontprises en presence d'interferences electromagnetiques.
LES ACCESSOIRES
ET LE LOGICIEL.
Specificationselectriques
Precision a 23 °C ±5 °C, < 80 % d'humidite relative (sanscondensation), garantie pour un an
Tension continue
Gammes : 400 mV, 4, 40, 400, 1000VPrecision, toutes gammes : ±0,25 % lect. +2 digitsResolution gamme 400 mV : 100µVImpedance d'entree 400 mV : > 100 M,S1Impedance d'entree 4V : 10 MS2Impedance d'entree 40V -1000V : 9,1 MQNMMR (50 Hz - 60 Hz) : > 60 dBCMMR (jusqu'6 1000 Vcc) : > 120 dBProtection de surcharge : 1000 Vcc/750 Veff.
Tension alternative
Gammes : 400 mV, 4, 40, 400, 750VPrecision (% lect., + digit) :gamme 400 mV, 45 - 100 Hz : ±1,5 %, +15gamme 4V, 45 - 900 Hz : ±1,0 %, +8gamme 40, 400V, 45 - 500 Hz : ±1 %, +4gamme 4 - 40V : 500 Hz -5 kHz, ±2 %, +5gamme 400V, 500 Hz -2 kHz : ±2 %, +5gamme 750V, 45 - 60 Hz : ±1 %, +4gamme 750V, 60 - 500 Hz : ±2 %, +5Impedance d'entree : voir les caracteristiques des ten-sions continuesProtection de surcharge : 1000Vcc./750V eff.II est a remarquer que le retro-eclairage ne doit pas areutilise fors de mesures dans les gammes 400 mV et 4V carla precision pourrait 'etre diminuee.
Courant continu
Gammes : 400 µA, 4 mA 40 mA, 10APrecision :gamme 400 pA, 40 mA ±0,8 % lect., +2 digitsgamme 10A : ±2 % lect., +3 digitsResolution gamme 400 µA 100nAChute de tension gammes 400 µA, 40 mA : 300mVDC,gammes4mA, 40 mA : 2VDC, gamme 10A : 300mVDCProtection de surcharge entree mA : fusible ceramique ra-pide 0,5A/500V; puissance de coupure 10 kA; entrée 10A :fusible rapide 15A/600V, puissance de coupure 100 kA
Courant alternatif
Gammes : 400 PA, 4, 40, 400, 10APrecision :gamme 400 µA-400 mA, 45 Hz -500 Hz : ±1,2 % lect., 5 di-gitsgamme 400 µA-400 mA, 500 Hz -1 kHz : ±1,2 % lect.,+7 digits
57 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
LE COMMUTATEUR DE FONC-TIONS.
gamme 10A : ±2,5 % lect., 7 digits 45 Hz -1 kHzResolution gamme 400 pA : 100nAChute de tension :gamme 400 pA-40 mA : 300 mV RMSgammes 4 mA-400 mA : 2V RMSgamme 10 A : 300 mV RMSProtection de surcharge : voir courant cc
Resistance
Gammes : 400 S-2, 4, 40, 400 kS2, 4, 40 MS2Precision :
gamme 400 S2 : ± 0,8 % lect., +4 digitsgamme 4 kS2-400 kS2 : ±0,7 %, +2 digitsgamme 4 MS2 : ±1 % lect., +4 digitsgamme 40 MS2 : ±2 % lect., +4 digits
Resolution gamme 400 S2 : 100 MS2Protection de surcharge toutes gammes : 500 Vcc (ou ca) eff.Tension maximum en circuit ouvert-1,2Vcc en gamme400 S2 et -0,45V cc dans les autres gammes
Test de continuite
Indication sonore dans la gamme 400 SISeuil de declenchement : < 40 S2Temps de reponse : < 100 msTension en circuit ouvert : -1,2Vcc (typique)Protection de surcharge : 500Vcc (ou ca) eff.
Test de diodes
Courant de test : 1mAcc typiqueTension de test : 3,2VDC typiquePrecision :±1,5 % lect., +2 digitsProtection de surcharge : 500Vcc (ou ca) eff.
Mesure de frequence
Gammes : 4, 40, 400 kHz, 4, 400 MHzPrecision : ±0,1 % lect., +2 digitsResolution : 1 Hz en gamme 4 kHzSensibilite : 4 Hz -4 MHz, > 1Vrms; 4 - 40 MHz,> 2Vrms < 5VmisRapport cyclique : > 30 % et < 70 %Protection de surcharge : 500Vcc (ou ca) eff.
Mesure de capacite
Gammes, bomes Cx : 4, 40, 400 nF, 4, 40 pFEntrees mA/Cx-COM : 400, 4000 pF, 40 MFPrecision :gammes 4 nF-4 pF : ±2 % lect., 4 digitsgammes 40 pF-4000 pF : ±3 % lect., +4 digitsgamme 40 MF : ±3 % lect., +15 digitsResolution : 1 pF en gamme 4 nFFrequence de test/temps de reponsegammes 4 nF-40 pF : 1,3 Hz/2s
Le logiciel foumi avec le multimetremodele 235 permet d'allier sa preci-sion 6 la puissance de l'ordinateur PC.II donne la possibilite de traiter, d'af-ficher et d'enregistrer les donnees demesures de differentes manieres. Uneduree de temps determinee peutetre par exemple utilisee afin desuivre une mesure, ou bien encoredeclencher une alarme quand unemesure depasse une limite etablie.Toutes les mesures peuvent etre enre-gistrees pour un traitement ou une uti-lisation ulterieure.
gammes400 pF-4000 pF : 7,8 Hz/10sgamme 40 MF : 7,8s/30sProtection de surcharge :gammes 400 pF-40mF (entrées mA/Cx/COM) fusible0,1A/250V 5X20 mmgamme 4 nF-40 pF (bomes Cx) N/A
Temperature
Gammes mode °C -20 °C a 1300°C et mode °F -4°F a2372°FPrecision mode °C-20 °C a 400 °C : ±2 % lect., +2 °C400 °C a 1300°C :±3 % lect., +2 °CPrecision mode °F :-4 °F a 400 °F : ±2 % lect., +2 °F400 °F a 2372°F : ±3 % lect., +4 °FResolution : 1 °C/1 °FProtection d'entree : 60Vcc et 24 Vca
Transistor BETA
Type de transistors : NPN et PNPGamme hFE 0-1 000Courant de base hFE : 10 pA ccTension C -E : 30Vcc
L'ordinateur necessaire pour ('installa-tion du logiciel est un IBM ou compa-tible de type 486 ou mieux, dispo-sant de 8 Mb d'espace sur le disquedur, 2 Mb de RAM et bien sur d'unport serie pour la reception des don-nees. Le programme necessite WIN-DOWS 95, WINDOWS NT ou WIN-DOWS 98. L'interface utilisateur esttres fonctionnelle et agreable d'em-ploi puisqu'el le permet I'affichage decourbes ainsi que la mesure sur unbargraph des tensions ou courantspresents a l'entrée de l'appareil.
Nous avons beaucoup apprecie leconfort d'utilisation de l'appareilsurtout du a I'affichage retro-eclaire,aux gammes automatiques et a laconnexion au PC. Les accessoires li-vres avec le multimetre en font uninstrument de mesure complet quipermet d'effectuer les principauxtests necessaires au controle d'uncircuit electronique.
P. OGUIC
58 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
La protection desbiens et des per-sonnes passe sou -vent par Ia pose de_,nombreuses ser-rures, verrous ou ca-denas avec, pourconsequence, untrousseau de ciesimpressionnant etlourd. Nous vousproposons d'en rea-liser une autre ver-sion plus originalequi fait appel a la lu-miere visible modu-lee en guise de cle.Elle ne necessiteque quelques com-posants ordinaireset Ia cid electro-nique n'a mime pasbesoin d'une ali-mentation pour deli-vrer son sesame. IIne s'agit pourtantpas de construireune serrure invio-lable, mais plutotd'agrandir la collec-tion déjà importantedes serrures diteselectroniques.
Chi et serrure
La serrure traditionnelle conserve sesadeptes car elle a fait ses preuvesdepuis des siecles deja. Ce meca-nisme, plus ou moins complexe, ne-cessite une cle mobile dont le pane -ton est la piece principale,parfaitement adapts a la serrure qu'ildolt ouvrir. Les modeles de Iles sontvaries, de la benarde a gorges a la clede sOrete cannelee, a pompe ou pa-racentrique, sans oublier le crochetou rossignol en guise de fausse cle.On trove de nos jours des serrureselectriques a electro-aimant, elec-troniques avec clavier code ou a car-
UNE SERRUREA CLE OPTIQUE
to magnetique pour acces restreintou payant. C'est ainsi par exempleque la barriere du parking autorise lasortie du vehicule qui se presente.L'originalite d'une serrure electro-nique passe souvent par le fait qu'el-le utilise un moyen inhabituel pourl'ouverture d'une porte ou l'accesun lieu. Notre realisation, si elle nemerite pas le label A2P attribue auxproduits testes en laboratoire pourleur resistance a l'effraction et doncpreconise par les compagnies d'as-surance, n'en constitue pas moinsune solution valable pour remplacerla cle traditionnelle. Elle exploite une
Outputfilter
Low passLoop filter
Input
+Vcc
NE 567 N
AMP
propriete opto-electronique, a savoir la
reception et ('emission de lumierecodee.
Principe du montage
Dans notre realisation, la cle et la ser-rure qui lui convient sont remplacesrespectivement par un emetteur delumiere visible et par un recepteuroptique capable d'activer le relaisde sortie si le code detects estconsiders comme valide. En som-me, c'est exactement ce qui se pas-
Mise enforme
Quadraturephase detector
Phase lockedloop (PLL)
Alimentation9 Volts
Decodeurde
frequence
Output
Ground
Monostable
Interface
Relais6 Volts
Timing resistor and capacitor
SYNOPTIQUE.
59 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
se avec votre boltier de telecom -monde du televiseur qui, lui, travail leen lumiere infrarouge invisible selonun processus de codage complexedit code RC5. Nous a lions doncmettre en oeuvre fort peu demoyens, et un simple circuit integrea 8 broches va nous permettre degenerer une frequence quelconqueen guise d'emetteur qu'il suffira delui appliquer a nouveau en entreepour activer sa sortie. L'astuceconsiste a associer une simple dio-de electroluminescente a l'emissionavec un phototransistor a la recep-
tion, mais de bien dis-socier la
LED en l'eloignant du circuit princi-pal pour lui faire jouer le role de lacle. C'est simple, efficace et suffi-samment dissuasif pour derouter lescurieux eventuels qui ne pourrontpas, bien entendu, faire usage deleur passe ou outils divers pour for-cer votre serrure new look.L'alimentation electrique de la cleemetteur sera prelevee au moyend'un simple connecteur a deuxbroches qu'il suffira de choisir par-mi les nombreux modeles male etfemelle du commerce. Nous avonsopte pour un ensemble de ficheset prises normaliseespour haut-par-1 e u r ,
offrantun petitespacelibre
pour y
SCHEMA DE PRINCIPE.
T1BC327
Cie
R1
6,8kR41k
RaftR2 11 11 R3
150 2,2k
AO
D --
-to
D1 Led Di>rouge 0 3mm B
R839k
B
14
azt_c
2 A
6
C2100pF
inserer la LED et le phototransistorplaces face a face. La lumiere dujour ne perturbe pas notre serrurequi ne repond qu'en presence de lafrequence qu'elle genere, mais re-transmise par la cle opto. Vouscomprendrez que le reglage est nul,ce qui devrait vous inciter aconstruire ce module original.
Analyse du schemaelectronique (figure 2)
On retrouve sur le schema synop-tique de la figure 1 les principales
fonctions de notre serrure op-tique. Le cceur du dispositif faitappel au petit circuit IC2, un de-codeur de frequence a PLL por-
tant la reference NE567N. Cecomposant possede un oscillateur
interne qu'il suffit de completer parun couple R -C, en ('occurrence R5 etC6 sur notre schema. La frequenceproduite n'a guere d'importance etsera de l'ordre de quelques kHz(Frequence = 1/R5 x Co). Lorsque lafrequence du signal d'entree appli-que sur la broche 2 de IC2 est iden-tique ou du moins tres proche de lafrequence de base, la sortie 8 du cir-cuit decodeur transite du niveauhaut vers un niveau bas. La largeur debande toleree est reglable egale-
ics nR62,2nF 5,6k
11.51.11..
C1 I
C/Mos 4011 jI
oc
OED
II
C1
5
"12k
47nF
T2 PhototransistorTIL 78
C633nF
1 IC2
In3
7
NE567N I
+21
C72,2pF
R7
+9V
iRagulateur IL 7805 I D3
E +12V
C
1,2M
.e810pF
'f1
C5+100nF
ZiZener
T100pF0 4,7VD-
13
12
+9V
1 IC3 1
P1 C/Mos 400114 1M
DILI +
C910pF
10
T32N1711
R91k
R1015k
D21N4148
Liverte
Relais Dil6V
0 +9V
Contact utilisation
60 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
11111:101 TRACE DU CIRCUIT IMPRIME. IA CARTE PRINCIPAL&
ment et depend en grande partie dela valeur du condensateur C7 relie surla broche 2. Le signal rectangulairegenre par IC2 est disponible sur sabroche 5 et applique a travers unepremiere porte NAND A qui formeavec l'autre porte B une classiqueporte AND. On retrouve sur labroche 3 de cette derniere le si-gnal du depart, pilotant la base dutransistor T1 a travers la resistanceR4. L'espace collecteur/emetteurde T1 alimente a travers R2 la diodeelectroluminescente d'emission,notre cle lorsqu'elle est insereedans le corps d'une fiche HP. Lafrequence de modulation en lu-miere visible estappliquee neznez sur la base duphototransistor T2place, lui, dans lesupport femellefixe jouant le rolede serrure. Un si-gnal certes tres atte-nue, mail parfaite-ment conforme enfrequence (et pour
cause!) est disponible au point C etimmediatement appliqué a travers lecondensateur C1 sur l'entree decomparaison du circuit IC9.La coherence des signaux aller et re -tour est forcement parfaite et c'estainsi que le decodeur de frequen-
ce pourra valider sa sortie 8 norma-lement forcee au niveau haut a tra-vers la resistance R6. Une inversiondu front negatif est operee grace ala porte NAND C, de maniere a ob-tenir un front montant capable dedeclencher une bascule mono -stable en aval. Elle exploite deuxportes NOR selon un schema de-sormais bien connu. L'impulsion desortie est reglable par I'ajustable P1.Le relais d'utilisation, pilote par letransistor T3, est mis sous tensionlors que la diode L3 s'illumine. II nereste plus qu'a faire bon usage descontacts du relais choisi, parexemple pour alimenter une gacheelectrique. L'alimentation de cet en-semble est confide a un regulateurintegre, aide sur sa broche de mas-se par une diode zener de 4,7V. Ladiode D3 evitera les degats d'uneeventuelle inversion de polarite dela source de 12V a prevoir enamont.
Realisation pratique
Nous proposons a la figure 3 le tra-ce a l'echelle 1/1 des pistes decuivre. La plaquette imprimee re-groupe tous les composants (figu-re 4), hormis la cle incluse dans unefiche de HP (voir photo). Nous vousconseillons de monter tous les cir-cuits integres sur des supports debonne qualite, a broches tulipe depreference. La confection de la ser-rure opto exige un parfait aligne-ment de la LED rouge D1 face auphototransistor T2. On veillera a nepas inverser les polarites descondensateurs chimiques et autres
0 IMPLANTATION DES ELEMENTS.
REG.
T
B
C -D -
E M S
--I R2 I-
C5 I
TrN C8 C7
T
CLE + SERRURE OPTO
C6
trm
T
H R5 I-
-I R3 I--
FI10
Cucu
C9
P1
H R9 I-
RELAIS RU
e e
0L
T R C
CONTACTS UTILISATION
61 ELECTRONIQUE PRATIQUE 23Z
semi-conducteurs, ainsi que pourles points A, B, C et D.Le reglage du monostable par l'ajus-table P1 permettra de valider le petitrelais pendant une duree plus oumoins longue. II est possible de fai-re suivre le dispositif dune basculebistable pour obtenir un fonctionne-ment similaire a celui du telerupteurbien connu en eclairage.
G. ISABEL
Nomenclature: quadruple NAND CMOS
4011IC2: decodeur de frequencea PLL NE567N boitier DIL 8IC3: quadruple NOR CMOS4001 regulateur integre 5Vpositif, boitier TO 220T1: transistor PNP BC 327T2 phototransistor TIL78 ouequivalentT3: transistor NPN 2N1711D t: diode ilectrolumines-cente 3 mm rougeD2 : diode commutation1N4148D3: diode redressement1N4001L1: diode electrolumines-cente 5 mm verteZ1: diode miner 4,71 : 6,8 kS2 1/4 WR2: 150 S2 1/4 WR3: 2,2 Id2 1/4 WR4, R9: 1 ki2 1/4 WRs : 12 1(12 1/4 WR6: 5,6 kS2 1/4 WR7: 1,2 MQ 1/4 WR8: 39 IcS2 1/4 WRio: 15 kS2 1/4 W
: ajustable horizontal 1 MQCl: 47 nF/63V plastiqueC2, C4: 100 pF/25V chimiqueverticalC3: 2,2 nF/63V plastiqueCs plastique 100 nF/63VC6: 33 nF/63VC7: chimique vertical2,2 pF/ou tantale 25VCar C9: 10 pF/25V chimiquevertical2 supports a souder14 broches1 support a souder8 broches tuliperelais DIL16, bobine 6V3 blocs de 3 bornes visse-soude, pas de 5 mmcable souple 4 filsprise et fiche plastique pour HP
ANALYSE ETCONCEPTIONDE CIRCUITSELECTRON IQU ESAVEC PSPICE/DESIGNLAB
ANALYSE ET CONCEPTION
DE CIRCUITS
ELECTRONIOUES
AVEC PSpice/Designlab
Ammilrei
E.Eyrolles,
-1J.
MicroSim/Designiab est un logi-del de CAO qui integre differentsoutils necessaires a ['elaborationd'un circuit electronique : saisiede schemas (Schematics), simula-tion du circuit (PSpice AD) routa-ge du circuit imprime (PCBoards)pour la version devaluation livreeavec l'ouvrage, et, dans la versioncomplete, des outils pour la syn-these des composants logiquesprogrammables (PLSyn et Micro -Sim FPGA). La simulation de cir-cuits non seulement perrnet la va-lidation de ces demiers, mais estun reel outil pedagogique.L'objectif de cet ouvrage est double :- donner des elements et des me-thodes pour developper une reellecompetence dans la conduitedune etude de simulation,- etudier un grand nombre de struc-tures ou fonctions electroniquesclassiques par la simulation.La premiere partie de l'ouvrage don-ne une description de l'environne-ment de developpement des appli-cations. Toutes les etapes de laconduite dune simulation sont de-couvertes. Creation d'un projet, sai-sie d'un schema, simulation et ex-ploitation graphique des resultats.La deuxieme partie presente ungrand nombre d'applications decomplexite graduelle. Chaquestructure est analysee de fawntheorique et son fonctionnementvalide. Des applications originalesmettent en oeuvre une demarche demodelisation. Les annexes contien-
nent un guide de reference pour['utilisation des composants stan-dard.Ce livre est destine aux etudiants detous niveaux, aux enseignants, aux in-genieurs interesses par ce domaine.
M.BOUGEANT / T.ROYANT - EY-ROLLES336 pages + CD Rom - 185 F.(CD -Rom contenant la version deva-luation de PSpice/DesignLab V8(Version Win 95 et NT de MicroSim)et toutes les applications du livre).
AIDE-MEMOIRED'ELECTRONIQUEPRATIQUECOMPOSANTS - RADIO -TELEVISION - VIDEO -SONORISATION
- \..."
i Rely Beason
Aide-memoired'electronique
pratiqueCom ntsRadioTelevisIon
VideoSonorisation
INTO
Toutes les connaissances indis-pensables aux techniciens, itu-diants ou amateurs qui s'inte-ressent a l'electronique et auxdernieres evolutions tech-niques de ce domaine, ont eterassemblees dans cet ouvrage :- le rappel de toutes les formules debase de l'electronique,- la description des caracteristiquestechnologiques des composantsactifs,- ['etude des principes de base dela radio, de la television (jusqu'a lahaute definition au format 16/9), de['audio et de la video (magneto -scopes, camescopes), de l'acous-tique, de la sonorisation et de lahaute-fidelite.
R. BESSON - DUNOD360 pages - 128 F.
62 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
MESURES
POURCENT METRECAPACITIF, APPARIEURDE CAPACITESCertains montageselectroniques, corn -me les filtres de pre-cision, requierentparfois des conden-sateurs de valeurs ri-goureusement iden-tiques pour que leurfonctionnement soitsatisfaisant. La tole-rance des condensa-teurs pouvant at-teindre 20 % suivantIa technologie utili-see pour leur reali-sation, on ne peuten aucun cas se Fiera leur marquage.Quand Ia precisionrequise pour cescomposants est ca-pitale pour le bonfonctionnementd'un montage ouquand on veut ap-pairer deux ele-ments d'un lot, le triau capacimetre de-vient une etape in-contournable.
Pour ce qui est de l'appairage, it fautde la rigueur et de la patience, carapres chaque mesure, le composanten cours de test doit 'etre classe et savaleur not& avec soin sur une feuillede papier, jusqu'a ce qu'on en trou-ve deux de valeurs identiques outout au moins tres proches.Le mon-tage propose offre une solution dif-ferente pour l'appairage, qui donnele meme resultat, sans qu'il soit ne-cessaire de connaitre la valeur exac-
te des composants testes puisquecelle-ci ne fait pas appel a un capa-cimetre. Le principe retenu reposesur la mesure de l'ecart relatif existantentre les valeurs de 2 condensateurs.Le montage est par consequent unpour -cent metre capacitif que l'onpeut utiliser en tant qu'apparieur decapacites. Ajoutons pour terminercette presentation, que moyennantquelques condensateurs de valeurdeja connue, cet instrument fonc-tionne aussi en capacimetre.
Rappelssur les tolerances
Puisque ('application envisageeconcerne les condensateurs, nousbaserons nos exemples sur cescomposants. Si la mesure d'uncondensateur Co marque 100nFdonne Cm=104nF, nous dirons quece condensateur presente une tole-rance absolue AC=ICm-Col=4nF parrapport a ('indication du fabricant.Pour obtenir la tolerance relative, it
faut comparer la tolerance absolueDC a la valeur theorique Co du corn-posant, et exprimer le resultat en %.La formule de la tolerance relativeest : T=100x1C/Co, soit ici 4%. Le
calcul ne presente aucune difficulted'autant que la valeur de 100nF pri-se en exemple simplifie les calculs.Pour comparer la valeur de 2 com-posants C1 et C2 et exprimer l'ecartrelatif existant entre ces 2 compo-sants, on utilise la meme formule queci-dessus, en precisant lequel des2 composants est pris comme refe-rence. Avec C1=102nF comme refe-rence, si C2 vaut 96nF, la tolerance deC2 par rapport a C1 est ega le a :
100x1C1-C21/C1=600/102=5,88%.Notons que la tolerance de C1 relati-vement a C2 donne un resultat supe-rieur (100IC2-Cil/C2=6,25%) puisqueC2 est plus petit que C1. Les &artsnumeriques observes sur ces deuxexemples montrent que l'on a toutinter& a bien definir la reference dela comparaison.
Principede fonctionnementdu pour -cent metre
capacitif
Les 2 condensateurs a comparer C1(=50nF) et C2 (.51nF) sont successi-vement places dans un convertis-seur "capacite-tension". On introduiten premier celui qui sert de referen-
63 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
ce (Ci par exemple) et on adapte lecoefficient de conversion de fawna ce que le resultat de la conversion"capacite-tension" soit ramene a unevaleur unitaire (par exemple U1=1Vsoit un coefficient de conversionk=20mV/nF pour cet exemple). Onintroduit ensuite le 2° condensateurdans le convertisseur, en conser-vant le meme coefficient deconversion. Le resultat pour Cc. estU2=kC2=1,02V. Les tensions imagesdes 2 condensateurs sont alorssoustraites (U2 -U1=20 mV). Poureviter tout calcul fastidieux a rope-rateur, un soustracteur se charged'effectuer ('operation (U2 -U1), latension U1 etant remplacee pour cecalcul par une tension de referencede 1V. En faisant suivre le soustrac-teur par un amplificateur de gain100, les 20mV sont convertis en unetension de 2V qui, si l'on fait abs-traction de ('unite, represente la to-lerance de C9, par rapport a Cl, ex -prim& en %. En effet 100AC/C1donne bien 2% avec les valeurs denotre exemple.Le principe retenu correspond auschema synoptique de la figure 1.Le nombre recluit de sous -en-sembles prouve, de toute evidence,que le montage peut rester fortsimple. Le multimetre, que tout ama-teur possede pour ses mesures cou-rantes, est utilise comme instrumentde mesure associe a cet appareil.
Caracteristiquesdu module
Le montage permet d'appairer en3 gammes, des condensateurs devaleurs comprises entre 47pf et470nF. Le voltmetre analogique (a ai-guille ou numerique) qu'ilconvient de lui adjoindre, doltposseder au moins un calibre 10ou 20V et, pour desmesures plus pre-cises, un 2° calibrede 1 ou 2V.
Si Vondispo-se deconden-sateurs devaleurs
connues, cet appareil peut servir decapacimetre, car it est tres facile depasser de la tolerance T (exprimeeen %) a la valeur du composant in-connu, en inversant la formuleconduisant a celle-ci (soitC2=C1±C1x0,01T). II est evident quele signe de la tolerance que nousavions elude jusque la, en travaillantsur la valeur absolue des ecarts (C1 -C2), doit etre connu si l'on veut acce-der a la valeur exacte du condensa-teur C2. Qu'on se rassure, le montagepropose donne le signe de T.L'alimentation du module sera assu-ree par 2 piles 12V (du meme typeque celles utilisees dans de nom-breuses telecommandes) ou parune alimentation symetrique de me -me valeur, en cas d'utilisation inten-sive.
Schema structure!(figure 2)
Le convertisseur capacite-tensionfait intervenir le monostable bati au -tour de IC2. Ce circuit est un clas-sique 555, de meme que IC1, qui lui,fonctionne en astable et assure ledeclenchement de IC2 a une ca-
dence dependant dela valeur
U-Vref
0 SCHEMA SYNOPTIQUE.
du condensateur selectionne parChacun des 3 condensateurs C4
a C6 est associe a une gamme de me -sure (C4 pour les capacites allant de10 a 470 nF, Cs pour la fourchette 1 a47 nF, et enfin C6 pour les valeurs al-lant de 47 pF a 4,7 nF). En doublantla valeur de C4 on peut, si necessai-re, etendre la premiere gamme demesure jusqu'a 1 pF. Le recouvre-ment des differentes gammes estbien assure comme le montrent lesdonnees ci-dessus. La precision del'appareil n'etant plus assuree endessous d'une cinquantaine de pi-cofarads, cette valeur constitue la li-mite inferieure de fonctionnementdu module. Le declenchement deIC2 s'effectuant sur fronts descen-dants, le signal carre present sur lapatte 3 de IC1 subit une derivationgrace aux elements R3 et C7. Les sur-tensions qui risqueraient d'endom-maser IC9 au moment des fronts po-sitifs sont eliminees par la diode DI(voir les chronogrammes de la figu-re 3). Les deux condensateurs queIon souhaite comparer sont notesCref et Cx.La duree T1 pendant laquelle la sor-tie 3 de IC2 passe a l'etat haut (8V),depend du condensateur selection-ne par Kea et de la valeur totale de laresistance (R=P1+P2+P3+R4). La du-ree T1 est donnee par la formuleT1=1,1RC. R et C representent lescomposants precites. En notant T laperiode de ('astable IC1, la valeur
moyenne du signal de sortie de IC2(pin 3) vaut Vmoy=8xT1/T. Cette
tension est donc proportion-nelle soit a Cref soit a Cx. Lavaleur moyenne du signal
de sortie de IC2 est extraite dece signal par l'intermediaire du
filtre passe bas du 2° ordre, bati au -tour de IC3b. Precisons au passageque ce filtre est un exemple demontage pour lequel it peut etre ne-
UN SUPPORT CI COMME ELEMENTDE CONNEXION.
64 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
cessaire d'appairer les capacitts C8et C9, lorsque la frequence de cou-pure et le coefficient d'amortisse-ment du circuit doivent posstderdes valeurs bien determintes. Laprecision du filtrage assure par cet&age n'ttant pas capitale, on secontentera de travailler avec des
CO
O C8
,8C.) Fol
N
condensateurs marques 100 nF.Lorsque K2 est en position "1", lesAOP IC3c et d fonctionnent respec-tivement en inverseur et en suiveur.Le multimetre relit aux bornes J1 et J2mesure la valeur moyenne de la ten-sion image de Cref. L'inversion designe lite a l'amplificateur ICk n'est
I=1N2
0 gi181_1_1
-.3 0
00CC ,-
CC ° CC0) I]r
U) Y N
C.)
CO .3
sorban Pitman.
38LL
CO I 'I'
142 8cr
-1=1-
o- rl
+
CCID 0 0
LNI
11-
14
CO LLo'O
CC 0110 .
CO
0---1=1-4-1=1-CC CI
L__J
it
absolument pas genante et pourraetre ignorte. C'est grace aux 3 po-tentiometres PI, P2, P3 que Ion peutamener cette tension a prendreexactement la valeur de referenceque nous avons fix& a 5V. Pour bt-neficier d'une precision de rtglageidentique en tout point de l'etenduede chacune des 3 gammes de me-sures, afin que la precision globalede ('instrument terming soit excel-lente, l'auteur a adopte un mode dereglage faisant intervenir 3 potentio-metres au lieu d'un seul. La conse-quence de cette solution est unesouplesse d'ttalonnage parfaite,pendant la phase de "mesure" deCref.Quand K2 bascule en position 2, ICkfonctionne en soustracteur et IC3d enamplificateur (A=1 +Rua d/R18)). Latension de reference de 5V que l'ondolt soustraire a la tension image deCx, est prtlevee sur le curseur deAJ9. Cette tension n'est appliquee ausoustracteur qu'apres tamponnagepar IC3<,. La precision du montagedepend de la tension de referencede 5V, de la valeur des 4 resistancesqui entrent dans la realisation dusoustracteur mais aussi du rapportA=R14/(R17//R18) qui definit ('amplifi-cation de IC3d. Pour minimiser lessources d'erreur a bas niveau, oncompense ('offset de IC3d en agis-sant sur Aui. Les elements a et b del'inverseur Ki servent d'interrupteurd'alimentation. Les condensateursC1 et C2 dtcouplent les alimenta-tions positive et negative. Pour queles fluctuations de la tension d'ali-mentation n'induisent aucune erreurde mesure, la tension d'alimentationcommune au monostable et a ('as-table est prelevee a la sortie du re-gulateur IC4.
Roialisation pratiqueet reglages
Le dessin du circuit imprime quisupporte la totalitt des compo-sants est presentt a la figure 4. Unefois le circuit grave et perct, on im-plante les composants en respec-tant les indications de la figure 5.Apres avoir dispose les 5 straps,que nous n'avons pu eviter en ef-fectuant le routage de cette carte,on place et on soude dans l'ordre,les resistances (voir les remarquesci-dessous), les diodes, les sup-ports de circuits integres et pourterminer les condensateurs, lesconnecteurs de piles, les commu-tateurs et les bornes de liaison aumultimetre. Cet ordre a priori arbi-traire, facilite le cablage car les
65 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
Pin 3 de IC1
+8V 1
0 17T
Pin 2 de IC2A.
+8V
0
Pin 3 de IC2
1-1Impulsions eliminees par D1
>t
t
+8V
0
Sortie
0
A
t
Tf<T1
IC3b
1
Tension moyenne
U1
U2
t
Mesure de Cl > C2
111:0k CHRONOGRAMMES.
composants de meme epaisseursont tous places en meme tempspuis soudes apres retoumement ducircuit imprime sur le plan de tra-vail. En adoptant cette technique,les composants sont toujours pla-ques contre le circuit imprime aumoment de la soudure. II en resulteune fiabilite bien superieure a Celled'un circuit dont recartement entreles composants et le circuit impri-me suit une loi aleatoire. Sur le plan
4FrinSE
EN PLACEDES POTENTIOMETRES.
==> U1 > U2
esthetique, les deux techniquesn'ont aucun point de comparaisonpossible comme vous pouvez vousen douter.
RemarquesLes 4 resistances R76 Rio devant avoirdes valeurs identiques, it est recom-monde de prendre des composantsa 1%, ou de trier un lot de resis-tances de 10 k..Q (5%) avec un ohm -metre a 4 digits minimum (calibre20 l<Q).La reference de tension du montage,image de la valeur du condensateurpris comme reference (Cref) etantegale a 5V, ['amplification de l'etagede sortie doit etre rigoureusementegale 6 20, pour que la correspon-dance 1V=1% soit assuree. Cette
condition impose R14/(1217//Ri8)=19.Pour parvenir a ce resultat, on com-mence par mesurer R14 a l'ohmmetre(calibre 20 kil) et on determine lavaleur de ['equivalent paralleleR'=R17//R18=R14/19. En supposant parexemple que R14=151200, on endeduit que R'=15120/19=795,852.On prend pour Ri8 une resistance devaleur normalisee superieure a R',soit ici 82052, et on cherche la valeurde R17 qui, placee en parallele surRio, donne un equivalent R' de795,8Q. Le calcul donne R17=27 k.Q.Le tri a l'ohmmetre est encore indis-pensable pour R17 et R18. D'autres tri-plets de valeurs pouvant convenir,vous pouvez modifier ces valeurs dumoment que ['amplification du der-nier etage est egale a 20.Sur notre prototype, nous utilisonsun support tulipe pour circuit inte-gre a 8 pattes (dual in line) commeelement de connexion pour lescondensateurs Cref et Cx. Cette solu-tion donnant toute satisfaction nousvous recommandons son adoption.
Pour pouvoir fixer l'inverseur K9 di-rectement sur le circuit imprime, itconvient de souder un fil de cabla-ge de 0,6 mm de diametre (queuede composant par exemple) surchacune de ses 9 pattes. Apresavoir forme une boucle passantdans le trou de chaque patte (figu-re 6), on soude le fil sur celle-ci, enlaissant depasser environ 1 cm defil. Ce sont les 9 fils (beaucoupmoins volumineux que les pattes del'inverseur) qui seront inseres dansles pastilles cuivrees. Cette solutionoffre en outre la possibi lite d'adap-ter la hauteur de l'inverseur a celledes bomes J1, J2, ou a la taille dubditier, si on en a prevu un pour cemontage.Dans la version proposee, les corpsdes 3 potentiometres sont disposescote cuivre du circuit imprime. Sicette solution ne convient pas a lamise en coffret, on pourra prevoirdes liaisons filaires.Une fois que le cablage est terminget verifie, on insere les circuits inte-gres dans leurs supports en respec-tant ['orientation rappelde figure 5(meme remarque pour les piles ou['alimentation stabilisee). Pour que lemontage soit operationnel, it faut en-core proceder au reglage des ajus-tables A..11 et AJ2.Pour AJ2 : on place un voltmetrecontinu (calibre 10 ou 20V) entre lamasse et la sortie de IC.30et on modi-fie le reglage jusqu'a ce que le volt -metre indique exactement 5V (K1peut occuper ['une quelconque despositions 2, 3 ou 4 pour ce reglage).
66 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME. IMPLANTATION DES ELEMENTS.
PILE 12V
w
CxAPPCAPA 11 /97
I- R18R16
I- R17 1 rR14
CrefK2
@D
0-o0
Cr.&
Cref
J2
OUT +
OUT -
Patte
TRAVAIL A EFFECTUER SURLES PATTES DE K2.
Bouclesouder
RI rigidade 0,6 mm
Pour rester AJ, : on dispose le multi -metre entre les bornes Ji et J2 (ca-libre 200mV continus). On ate IC2,on etablit une liaison entre la masseet la patte 3 de IC2 puis on basculeK2 en position 2. II ne reste plus qu'aagir sur AJ, pour annuler la tensiond'offset mesuree par le multimetre.
Utilisation
Le montage etant regle, si Ion veutappairer deux condensateurs, on in -sere ceux-ci (verticalement) dans lesupport prevu a cet effet entre lepoint le plus bas du support de cir-cuits integres (masse) et l'un quel-conque des 3 points restants. Lesupport utilise permet la mesure descondensateurs dont les connexionssont ecartees de 2,5mm, 5 ou
VOLTMETRE
7,5mm. C'est le condensateur situele plus a droite qui est considerscomme reference. Apres avoir se-lectionne le calibre approprie par
place le multimetre (calibre 10 ou20V) dans les bornes J1 et .12, on bas-cule K2 en position "1".1°) En partant de la position initiatedans laquelle les potentiometres[32, P3 sont tous en butte a droitedans le sens horaire, on modifie cerestage (en commencant par P3 (re-stage grossier) et en affinant avec P2et Pi) pour que le multimetre in-dique exactement 5,00V. C'est laque Ion apprecie la finesse du re-stage procure par P2 et P1 pour arri-ver exactement a 5,00V.2°) En prenant soin de ne pas modi-fier ce restage, on bascule K2 en po-sition "2". L'indication du multimetreen volts correspond a la tolerance
67 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
relative de Cx par rapport a Cref enpour -cent (une tension de 1,25Vcorrespond a 1,25%).On notera que si la tension releveeest positive, cela traduit le fait queCx possede une valeur inferieure aCref (Tension negative -> Cx >Cref).Si Ion dispose de condensateursde valeur connue, en utilisant ceux-
Nomenclature
Resistances 1/4W 5%
R1, R11, R13 : 10 kS2(marron, noir, orange)R2 : 4,7 kK2.(jaune, violet, rouge)R31 R14 : 15 kQ(marron, vert, orange)R4 :1 k!..2(marron, noir, rouge)Rs, R6 : 120 kS2(marron, rouge, jaune)R7 a Rio : 10 kS2/1%(marron, noir, noir, rouge)R12 : 1 tk.2(marron, noir, vert)R15 : 18 kJ).(marron, gris, orange)R16 : 39 kS2(orange, blanc, orange)
ci en tant qu'element de reference(Cref), et en s'appuyant sur la tole-rance (signe compris), relevee pourdes composants inconnus "Cx" onpeut determiner Ia valeur de cescondensateurs en appliquant la for -mule citee plus avant dans ('article.Ce n'est certes pas la destinationpremiere de ce montage, essentiel-
Ri 7 : 27 kS2(rouge, violet, orange)R18 : 820 Q(gris, rouge, marron)P1 : 2,2 kf.2 potentiometrerotatif axe 6mm lindairePs : 47 ki2 potentiometrerotatif axe 6mm liniaireP3 : 470 kS2 potentiometrerotatif axe 6mm liniaireA.11: 10 hi?. ajustablehorizontal pas 5,08 PIHERA.I2: 22 kQ ajustablehorizontal pas 5,08 PIHERC1 : 47 pF/25V chimiqueradialCs, C3, C8 a C11MKTC4 : 470 nF/63V MKTCs : 47 nF/63V MKTC6: 4,7 nF/63V MKT
: 100 nF/63V
lement destine a des appairages,mais c'est un mode d'uti lisation a nepas negliger si Ion ne dispose pasd'un capacimetre.
F. JONGBLOET
C7 : 220 pF ceramiquedisqueIC1, IC2: UA555TCIC3 : TL084IC4: 78L08
: 1N4148DI : BZX55c 6,2V : commutateur rotatif3 circuits 4 positionsK2 inverseur a bascule (axe6mm) 3 circuits 2 positionsJ1, 12 : douilles bananefemelle 2mm pour chassis3 supports pour CI 8 pattesdual in line dont un supporttulipe1 support pour CI 14 pattesdual in line2 connecteurs pour pilebaton 12V.
IE if PI A PI G EHypnotiseur Electronique Le systeme met rapidementsujet sous contrdle Pht : 799 frsGlobe Plasma Pht : 1299 frs Sphere Diametre 200 mntree des effets spectaculaires
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68 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
Les composants depuissance sont sou -vent traverses pardes intensites im-portantes, ces der-nieres se traduisentpar une elevationde temperature qui,si elle n'est pas cor-rectement meth -see, entrainera ladestruction de('element. Le mon-tage propose per -met de mesurer latemperature du boi-tier du composantet, grace a cela, dese faire une id&precise du regimede fonctionnementde la jonction dusemi-conducteur.
Rappels sur lesechanges thermiques
Tout composant electronique estsoumis a l'effet joule, c'est a direqu'une partie de la puissanceelectrique est transformee en cha-leur. Cela induit deux pheno-menes : d'une part, ('elevation dela temperature de ('element et,d'autre part, un transfert ther-mique avec le milieu exterieur. Cetransfert ne peut s'effectuer de quede trois facons : la conduction(transfert de chaleur sans deplace-ment de matiere), la convection(transfert de chaleur par fluide inter-mediaire), le rayonnement (echangede chaleur sans contact materiel, nimouvement de matiere). L'un oul'autre de ces trois moyens de trans-ferts peut etre preponderant parrapport aux autres.Dans le cas de la conduction, laquantite d'energie cedee est pro-portionnelle a la difference de tem-perature entre ('element chaud et lemilieu exterieur. Cela a permis d'in-troduire la notion de resistance ther-mique. La resistance thermique est laresistance qu'oppose un materiau
MESURES
THERMOMETREPOUR COMPOSANTSDE PUISSANCE
au passage de la chaleur, elle s'ex-prime en "degres Celcius par Watt"et indiquetion de temperature engendree parune puissance developpee de 1 W.II existe une forte analogie entre lesechanges thermiques par conduc-tion et les lois de l'electricite. Le ta-bleau de la figure 1 resume cetteequivalence :
Cela permet de representer un cir-cuit thermique de maniere similaire
exemple soit un transistor de puis-sance en boitier TO3 monte sur undissipateur, le circuit thermique estcelui de la figure 2, ou nous avons :Ainsi la connaissance de la puissan-ce dissipee par le composant, cellede la temperature maximale que
Echange thermique
Temperature en °CDebit thermique en joules/seconde ou WattsDifference de temperature en °CResistance thermique en °OW ou S2 thermique
bectrocinetique
Potentiel en VoltsIntensite en ampereDifference de potentiel en VoltsResistance en V/A ou S2 electrique
Rth(-b) Tb Rth(b-d) Td
TABLEAU D'EQUIVALENCE.
CIRCUIT THERMIQUE.
Wth : puissance thermiqueT°j : temperature de la jonctionT°b : temperature du boitierT°d : temperature du dissipateurRth (j -b) : resistance thermique jonction-boitierRth (b -d) : resistance thermique boitier-dissipateurRth (d -a) : resistance thermique dissipateur ambiance.La loi d'Ohm thermique nous permet d'ecrire :Wth = T°j - T°a / Rth (j -b) + Rth (b -d) + Rth (d -a)
70 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
R9 R11
+15 V
71 R1
100 1C3
12 MPQ2907
R2100
10
T1
14
R1
4,7 k
T2
B
D1 Aj1
1N4148 220
0R5
100
SCHEMA DE PRINCIPE.
Vd
105TL071
Vref
1C4T1-071
1C7TL071
220 k
R712k
R10220k
Ai3100k
Aj4100k
IV R15 R16 R14+15 V -C=F -0-1=-6-=--i=1-- 15 V
100 k 4,7 k 4,7 k 100 k77,7;
peut supporter la jonction ainsi quecelle de la resistance thermique j -bpermet de determiner la valeur de laresistance thermique apparente dudissipateur qui dolt etre associe aucomposant (pour un T° ambiante etune resistance therm ique boitier-dissipateur donnees).La relationdorm& ci-dessus nest valablequ'en regime continu et lorsqueI'equilibre thermique de ('ensembleest atteint, le composant cede alorsautant d'energie qu'il n'en recoit, deplus elle est approximative : sesechanges thermiques par convec-tion et rayonnement du boitier sontnegliges, la resistance thermiqueboitier-dissipateur est souvent defi-nie de maniere approximative, tan-dis que celle du dissipateur n'obeitpas reellement a des lois lindaires.Cela fait qu'il est souvent utile deconnaitre la temperature reelle de lajonction afin de savoir si un compo-sant donne est utilise correctement.La temperature de la jonction estdonnee parla relation suivante :T°j = Wth . [Rth (j -b)) T°bSupposons que le transistor dont lecircuit thermique est decrit a la figu-re 2 dissipe une puissance de 20 W.Le fabricant indique une temperatu-re de jonction de 200°C et une resis-tance thermique jonction-boitier de1,5°C/W, la temperature de la jonc-tion vaut alors :
= 20. 1,5 + 75 = 105°CLe transistor n'est donc pas en dan-ger. On remarque qu'il est necessai-re de connaitre la T° du boitier pour
pouvoir calculer celle de la jonction.Le montage propose permet de me -surer avec une bonne precision latemperature du boitier d'un compo-sant et celle du dissipateur associe.
Schema de principe
Le capteur
Plusieurs possibilites s'offraient anous quant au choix du capteur. Lefameux LM35 possede bon nombrede qualites telles que : facilite de mi-se en oeuvre, sensibilite elevee, ex -
220 k
Vss
cellente linearite et gamme de tem-perature assez etendue.Malheureusement, ce capteur seprete mal a ('application envisageeen particulier pour des temperatureselevees. Un autre capteur possibleetait la classique thermistance. En ef-fet, cette demiere est de petite di-mension et possede une faible iner-tie thermique. Par contre, saresistance en fonction de la tempe-rature nest pas lindaire. Finalement,nous avons opte pour une diode detype 1N4148 qui est de faible di-mension. La sensibilite thermiqued'une diode est definie par la rela-tion S = du / dT, sa valeur est voisinede 2 mV/°C, mais elle n'est pas stric-tement independante de la tempe-rature. Neanmoins, pour ('applica-tion envisagee, cela nousconviendra.
.EMPLOI D'AMPLIS OPCLASSIQUES
71 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
cr. cp- C
0 MPQ2907FYO9747
41: 414 4; 4:1 4:14 4111 451tfi
8d
!IA '21
' riir NALit 071cN
48701
GROS PLAN SUR LE MPQ 2907.
On remarquera egalement que lasensibilite depend du courant inver-se transitant dans la diode : celui-cipouvant varier de fawn importantedun composant a un autre l'inter-changeabilite n'est pas directementassuree. Nous verrons comment pal-lier cet inconvenient.Notre thermometre embrasse unegamme de temperature allant de 0 a100°C. Toute variation de temperatu-re engendre une variation proportion-nelle de tension. A 0°C correspondOV, tandis qu'a 100°C correspondune tension de 10V. Notre dispositifpresente donc une sensibilite de100mV/°C. La lecture se fera a ('aided'un voltmetre. II suffira de multiplierla valeur lue par 10 pour obtenir latemperature en degres Celcius.
Fu
220 V
T1
SCHEMA DE PRINCIPEDE L'ALIMENTATION.
Le miroir de courant
Les transistors T1, T9 et T3, avec leurscomposants associes, constituentun miroir de courant. Le principe defonctionnement est celui de la figu-re 5.RP constitue la resistance de pro-grammation de ('ensemble. Le cou-rant collecteur du transistor T1 vautIC1 = E + (-Vbe1) / RP soit ici environ3 mA. On remarque egalement queles tensions Vbe des transistors sontegales ce qui implique aussi uneegalite des trois courants collec-teurs.En realite, le montage de la figure 5ne fonctionne pas correctement.D'une part, parce qu'il est tres sen-sible aux variations de temperatureet, d'autre part, parce que le courantcollecteur vane en fonction de Vcepour une tension base-emetteurdonnee.
78L05
20 pF 330 nFC1 C3
i2
Broche 7 Broche 7 Broche 7IC7 IC6 IC5
+15V
C5
Broche 7IC4
+15 V
C13 C11 C9 C7100 tiF 100 nF I100nF I100nF
OV
C14 C12 C10 C8TOO nF 100 nF TOO nF TOO nF
15 VBroche 4 Broche 4 Broche 4 Broche 4
IC7 IC6 IC5 104
79L05
C2 C4720 pF 1330 nF
-15 V
C8pF
4 PRINCIPE DU MIROIRDE COURANT.
Afin de limiter ces inconvenients,nous avons utilise un circuit denom-me MPQ2907 dont le brochage estdonne figure 6 et qui contientquatre transistors de type PNP fabri-gilds sur une meme puce de sili-cium. Les composants sont ainsisoumis aux meme variations de tem-perature. Les resistances d'emet-teurs R1 a R3 introduisent une contre-reaction locale qui nous permetd'obtenir des courants collecteurssensiblement egaux (figure 3).
L'amplificateur differentiel
Les amplificateurs operationnels IC4 aIC6 associes a IC7 constituent un am-plificateur differentiel. La tension dereference issue du collecteur de T3est appliquee a l'entree non-in-verseuse de IC4, tandis que rd, ten-sion image de la temperature mesu-ree, est reliee a ('entreenon-inverseuse de ICs. La tension desortie du dispositif est : Vs = (Vref .Vd) ((127 + Ro / A.j9 + Rs) + 1), le gainsera donc compris entre 31 et 74. Cetype de montage presente l'enormeavantage de posseder des resis-tances apparentes d'entrees ne de-pendant que du type d'Ampli-OPutilise. Les resistances R6, R7 et R9 a
R11 devront avoir une tolerance de1%. On pourra egalement, comme
BROCHAGE DU MPQ 2907.
72 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
220 V
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
Di DIODE CAPTEUR -<-1 Strap A
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
T1
I Cg I C4 I
T
0 0
R5 I-
--I Rig E- --I R15 E- -A R13 E-
I C9
I C8
IC7I
CCCC
Strap S
_L
cc
CU
I C12 I
CC
T
[ C11 J
00
l'a fait l'auteur, trier ces composantsdans un lot de resistances a 5%. IC,permet d'annuler la tension de de-calage de l'amplificateur differentielet permet egalement d'ajuster aumieux le TRMC de ('ensemble.
Alimentation (figure 4)
L'energie necessaire a la maquetteest fournie par le secteur 220V parI 'intermed ia i re d'un transformateurqui delivre sur son enroulement se-condaire un potentiel altematif de30V RMS. Un pont de diodes re-dresse les deux altemances tandisque C, et C2 assurent le filtrage de('ensemble. Les condensateurs C3 etC4 evitent toute entree en oscillationsdes regulateurs de tension 78L15 et78L19. Ala sortie de IC1 et IC2, on re-leve respectivement +15V et -15Vpar rapport au potentiel de referen-ce. Les condensateurs C7 a C14constituent de classiques conden-sateurs de decouplage.
Realisation pratique(figures 7 et 8)
La realisation du circuit imprime nepose aucune difficulte particuliere.Les moyens habituels de reproduc-tion peuvent etre utilises : elementsde transfert direct ou methode pho-tographique.Apres la gravure dans un bain deperchlorure de fer, le circuit sera soi-gneusement rince puis on verifiera lacontinuite des pistes. On procederaalors au percage des pistes de laplaquette a ('aide de forets de 0,8 a1,2 mm de diametre. L'implantationcommencera par les straps, saufceux notes A et B qui seront installesplus tard, les resistances, les sup-ports de circuit integre, puis on fini-ra par les condensateurs, les ajus-tables multitours, les regulateurs, lesupport de fusible et le transforma-teur. On veillera a ('orientation cor-recte des composants polarises.La diode capteur D1 sera inseree
dans un cops de stylo. On isolerasoigneusement les connexions ducomposant. La liaison sera assureepar un cable type telephone donton utilisera seulement deuxconducteurs. De la gaine thermore-tractable fixera le cable au corps ducrayon.
La mise au point
Releves des caracteristiquesdu capteur
Apres une ultime verification, onpourra mettre la maquette sous ten-sion, mais sans inserer encore les cir-cuits integres dans les supports.Apres chaque essai, it conviendrade couper ('alimentation avant depasser a retape suivante. On com-mence par verifier la presence desdifferentes tensions d'alimentationaux broches 7 et 4 des supports desCI TL071. On met en place le circuit
SORTIE
73 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
MPQ2907 puis on connecte la dio-de Di, installee dans son support, aubomier prevu a cet effet.II s'agit maintenant de relever les ca-racteristiques de la diode capteur.Pour ce faire, it est tres commode dese munir dun thermometre nume-rique. Tout d'abord, on plonge lecapteur dans un recipient conte-nant de la glace fondante et, a l'ai-de dun multimetre, on releve latension presente entre le point Aet la masse.On note soigneusement la valeurmesuree. Ensuite, on porteebullition une grande casserolepleine d'eau, on y trempe le ther-mometre et la diode capteur, on re-leve la temperature de l'eau (prochede 100°C) et de nouveau la tensionentre le point A et la masse. Le toutsera soigneusement note. Si,d'aventure, vous deviez changer dediode, toute la procedure est a re-prendre. Chaque diode possededes caracteristiques electriquespropres.
Etalonnage de Pamplificateurdifferentiel
On debranche la diode du bornieret on 'ate IC3 de son support. Onsoude alors les straps A et B uni-quement du cote du CI IC5 et IC4, lesdeux extremites libres sont relieesensemble. On installe IC4 a IC, surleurs supports respectifs et onconnecte un multimetre au bornierde sortie. On agit alors sur ('ajustableAj3 de maniere a obtenir la tension,en valeur absolue, la plus faible pos-sible. Les deux extremites des strapssont ensuite reliees a la masse.On regle Aj4 de facon a obtenir a lasortie, la tension la proche possiblede zero. On renouvelle au besoinles deux reglages puis on soude de-finitivement les straps A et B sur lecircuit imprime. On installe de nou-veau IC3 sur son support, puis onconnecte un potentiometre de200Q cable en resistance variableen serie avec une resistance de100 L2. On branche ('ensemble aubornier dedie au capteur (figure 9).On ajuste le potentiometre de ma-niere a obtenir au point A du sche-ma de principe, la tension releveeaux bomes de la diode lorsque cel-
200 100
Bomler capteur
ETALONNAGE.
le-ci etait dans une ambiance de0°C (glace fondante). De la mememaniere, on regle Ajl afin d'obtenir
au point B la tension auxbornes de DI lorsque
celle-ci etait plongeedans l'eau bouillante.
II ne reste plusq u
agir sur Aj2afin d'obtenir en sortie latension image de la temperature del'eau chaude dans laquelle etaitplongee la diode, en n'oubliant pasque la sensibilite de notre thermo-metre est de 100 mV/°C. La mise aupoint etant achevee, la diode cap-teur pourra etre connectee a sonbornier.
Utilisation
Le petit thermometre permet un bonnombre d'experimentations interes-santes. II est possible, par exemple,le calculer la resistance thermiqueboTtier-dissipateur. La relation est lasuivanteRth (b -d) = T°b - T°d / WthOn pourra calculer cette resistancethermique avec le composant mon-
Nomenclature
a R3, Rs: 100 S2(marron, noir, marron)R4, Ris, Ri6 : 4,7 kQ.(jaune, violet, rouge)R6, R7: 12 ItS2 (voir texte)(marron, rouge, orange)R9 : 330 Q(orange, orange, marron)R9 a R11 : 220 ici2 (voir texte)(rouge, rouge, jaune)R12 : 150 1(12
(marron, verl, jaune)R13, Ri4 : 100 kS2(marron, noir, jaune)Aj1 : ajustable multitours220 S2142 : ajustable multitours470 S2
to a sec, puis avec de la graisse sili-cone, enfin avec une pastille isolan-te en mica. Les resultats sont elo-quents. On peut egalement calculerla resistance thermique apparentedu dissipateur avec la !elation ap-proximative suivante :Rth (d -a) = T°d - T°a / WthOn remarquera que plus la puissan-ce dissipee par le composant est
elevee plus la resistancethermique appa-
rente dudissipa-teur dimi-nue.Releverune tem-peraturen'est pasaussi aise
que l'on pourrait le croire.II conviendra, tout d'abord, d'assu-rer un bon contact thermique entreIe capteur et le corps dont on veutmesurer la temperature. A cet effeton enduira la diode de graisse sili-cone. Le positionnement du cap-teur a aussi beaucoup d'influencesur la valeur mesuree.Enfin, nous signalons que les corn-posants de puissance ont souventune electrode relide au boTtier et, dece fait, ces derniers peuvent etreportes 6 des potentiels eleves. Laplus grande prudence s'imposedonc lors de la mesure.
TH. PIOU
Aj3, Aj4 : ajustablemultitours 100 ki2Cl, C2 : 220 pF/25V chimiqueC3, C4 : 330 nF milfeuilCs, C6 : 1 pF milfeuilC7 a C14 : 100 nF ceramiqueDi : 1N4148 (voir texte)P1 : pont de diodes moule1,5A/600VIC, : 78L05IC2 : 79L05IC3 : MPQ2907(SELECTRONIC)IC4 a IC7 : TL0714 supports tulipe 8 broches1 support tulipe 14 broches1 porte fusible pour CI5x201 fusible 50 mA temporise3 borniers 2 plots pour CI
74 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
MODELISME
ALIMENTATION POURRESEAU FERROVIAIREA COMMANDE UNIQUEL'electronique appli-quee au modelismeferroviaire dolt suivrecertaines regles :un coat reduit, unesimplicite de mise enoeuvre et une relati-ve standardisationdu materiel (ten-sions, intensites, po-larites, protections).L'alimentation decri-te dans cet articlerepond a ces exi-gences tout en pre-sentant de nom-breux avantages.Un seul potentio-metre permet depasser, en douceur,de la marche avanten pleine vitesse a lamarche arriere, me -me en manipulantbrutalement le bou-ton. Les accelera-tions et les freinagessont reglables aumoyen d'un simplepotentiometre en fa-ce avant. II est pos-sible de prevoir unevitesse max. enmarche arriere plusreduite qu'en marcheavant. Elle est prote-gee contre lescourts -circuits acci-dentels, comme its'en produit imman-quablement sur unreseau ferroviaire.
Synoptique
La figure 1 presente les 5 grandesparties de ce montage :- La premiere est chargee de la re-duction de la tension du secteur en2 tensions continues, filtrees de 26Vchacune,- Les deux &ages suivants protegentet stabilisent les deux tensions, posi-tive et negative, a 17V environ,- Viennent ensuite les commander;c'est le role de la partie suivante quiselectionne le sens, la vitesse, ('ac-celeration, et le freinage du train,- Le demier bloc renferme ('amplifi-cation en tension et en courant ne-cessaire au bon fonctionnement desmoteurs de locomotives.
Schema de principe
II est donne a la figure 2. Le trans-formateur delivre 2 tensions de 18Vet 2 amperes chacune; elles sont re-dressees par les 4 diodes D1 a D4pour donner naissance a deux ten-sions continues symetriques. Lescondensateurs C1 et C2 eVitent lesperturbations dues aux frequenceselevees, alors que C3 et C4 filtrent ef-ficacement les ronflements du sec-teur. Les deux regulateurs ajustablesCI, et Cls ont un double role : ils sta-bilisent les tensions a une valeur cor-recte pour le reste du circuit et pro-tegent le montage contre lescourts -circuits. Les resistances Ri etR2 fixent la tension de reference dechaque regulateur; R3 et R4 determi-nent les deux tensions symetriques a+ et -17V environ. C5 et C6 effectuent
75 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
TransformationRedressement
Filtrage
-N-
Stabilisationprotection
positive
Stabilisationprotectionnegative
un dernier filtrage. Les diodes D5 etDo protegent CI, et Cl2 contre les ten-sions inverses provoquees par descharges capacitives.Nous avons ensuite affaire a un divi-seur de tension un peu particulier.Les resistances R5 et R6 font chuter lestensions pour obtenir deux poten-tiels de reference symetriques parrapport a la masse, fixes par lesdiodes D7 et D8. Les resistances R7 etR8 servent de buttes aux ajustablesAli et AJ9 qui permettent le reglagedu neutre (train a l'arret) et eventuel-lement le maximum des tensions desorties. Le potentiometre P1 permet,a lui seul, de choisir la vitesse et lesens du convoi selon sa position parrapport au neutre. L'information esttransmise a l'entree non-inverseusedu premier amplificateur operation-nel (AOP) monte en comparateur. Lasortie de CI3 charge, ou decharge, atravers R11 et P2 les condensateurs C7et Cg connectes entre l'entree in-verseuse et la masse. P9 est ledeuxieme organe de commande, itregle le freinage et ('acceleration destrains. C7 et C8 remplacent, par leurmontage, un condensateur non po-larise puisque la tension de sortie del'AOP peut etre positive ou negative.L'interrupteur AU est l'arret d'urgen-ce decharge rapidement C7 et C8a travers la resistance R9.Le signal de commande est transmispar la resistance Rio a l'entrée non-in-verseuse du deuxieme AOP monteen amplificateur. Son gain est deter-mine par Ri2, R15 et l'ajustable A.13. Lasortie de CI4 attaque les deux tran-sistors de puissance Darlington parles resistances de base R13 et Rm. Lecondensateur C9 empeche le circuitd'osciller. Le transistor T1 est propor-tionnellement passant si la sortie de
ASPECT DE LA CARTE.
U+
SensVitesse
AccelerationFreinage
CI4 est positive; quand elle est nega-tive, c'est au tour de T9, mais jamaisles deux ensembles. Les diodes D9et Dlo protegent T1 et Ty des tensionsinverses issues de charges capaci-tives par exemple.Les sorties vers la voie sont preleveessur les emetteurs de Ti et T2 et sur lamasse. Les LED L1, L2 ainsi que lesdiodes D11, D12 et la resistance R16constituent les voyants de fonction-nement une des deux LED s'illumi-ne proportionnellement a la vitessedu train et en fonction du sens demarche. Le condensateur C10 absor-be quelque peu les parasites que lesmoteurs de locomotives peuventengendrer.
Le circuit imprime
Voir la figure 3 pour le trace despistes du circuit imprime. Certainespistes peuvent vehiculer un courant
Amplification
Voie
SYNOPTIQUE.
de 1,5A, it est donc recommandede ne pas reduire leur section. II estmeme conseille de reproduire le tra-ce de la revue qui limite dans unelarge mesure les cablages externes. IIfaut veiller a respecter les diametresde percage pour la mise en placedes composants selon vos approvi-sionnements. Avant de passer aI etape suivante, debarrassez votrecircuit de sa resine photo avec unsolvant (acetone par exemple) et ye-rifiez une premiere fois qu'il estexempt d'anomalie.
Implantationdes composants
La figure 4 vous en donne le plan etla figure 5 le brochage des circuitsintegres et des transistors. Soudezles composants avec ordre, en pen-sant que certain d'entre eux ont un
76 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
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SCHEMA DE PRINCIPE.
sens de montage. Commencez parles plus petits : resistances, diodes,supports de circuits integres. Pour-suivez par les ajustables, les bornierset les petits condensateurs. Passezau montage, puis au soudage des re-gulateurs et des transistors. Atten-tion! Ces composants doivent etreisoles electriquement de leur equer-re dissipatrice au moyen de ron-delles epaulees en plastique, et deplaques de mica enduites de grais-se de silicone sur les deux faces.Terminez ('implantation par les groscondensateurs et la fixation du ra-diateur sur l'equerre enduite, elleaussi, de graisse thermo-conductri-ce sur cette face (figure 6).
Les dissipateursthermiques
On utilise sur la maquette un radia-teur confectionne a base de 3 radia-teurs du commerce debarrasses deleur partie centrale. II est evidentqu'un dissipateur adapte en formede ratelier ferait mieux l'affaire. II est
aussi possible de visser directementles composants, munis de leurs ac-cessoires isolants, sur le fond d'unboltier en aluminium a conditionque celui-ci soit suffisamment epais(3 a 5 mm). L'essentiel est de gardera l'esprit qu'en cas de court -circuitprolonge sur la voie, l'echauffementest assez important.
Mise en serviceet reglages
Vous voila arrives au terme de cetterealisation, mais ne negligez pas lecontrole minutieux des pistes du cir-cuit imprime, a la loupe s'il le faut!N'oubliez pas qu'un court -circuitentre deux bandes de cuivre peutfaire passer un transistor ou un circuitintegre de vie a trepas. Controlezune derniere fois le sens des corn-posants polarises : diodes, circuitsintegres, condensateurs chimiques.Si votre travail ne presente pas dedefauts, reglez les trois ajustables ami-course, PI au centre et P2 en bu-tee dans le sens horaire. Mettez lemontage sous tension a vide avec, sipossible, un voltmetre sur les fils desortie; La tension doit avoisiner OV.Positionnez Pi en butee dans n'im-porte quel sens et tournez douce-ment A.13 pour obtenir 12 a 13V ensortie. Vous pouvez ajuster un peuAJI et AJ2 si la tension reste en des -
77 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
Equerredissipatrice
Vers Interrupteur AU
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
Li (A)
L2 (K)
L2 (A)
(K)
Vers transformateur(sorties 18V)
78 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
sous. Ad, et AJ2 servent a regler leneutre au centre de P1. En exagerantla rotation des ajustables, on peut li-miter un sens de fonctionnement,voire I'annuler au besoin. P2 permetde programmer l'efficacite desfreins et la progression de ('accelera-tion. Sachez que, meme reglee enposition mini, ('inversion du sens demarche garde une certaine inertie.Les personnes ne disposant pasd'appareil de mesures peuvent s'ai-der de l'eclairement des LED L, et L2.
LM 741
NC
Entrée -
Entree +
LM317
NC
Sortie
NC
Regulateurs
Transistordu regulateur
Plaquede mica
Circuit imprime
MISE EN PLACE DES,- TRANSISTORS DE PUISSANCE.
0.-..
. r BROCHAGE DES CIRCUITSINTEGRES ET TRANSISTORS.
LM337
Equerre dissipatrice
Rondelle eventail
Ecrou
Rondelle e.aulee isolante
Rondelle plate
Vis de fixation
Nomendature
R1, R2 : 220 C2(rouge, rouge, marron)R3, R4: 2,7 kS2(rouge, violet, rouge)R5, R6: 6,8 kS2(bleu, gris, rouge)R7, R8: 4,7 kS2(jaune, violet, rouge)R9: 22 Q(rouge, rouge, noir)R10, R12: 1 It(2(marron, noir, rouge)R11: 270 1(12(rouge, violet, jaune)
Transistors
4,110,, ASSEMBLAGE DES COMPOSANTSDE PUISSANCE.
R13, Ri4, R16: 470 Q(jaune, violet, marron)Rig: 18 k.Q.(marron, gris, orange)P1: potentiometre 10 kS2
P2:lineairepotentiometre 1 MQ
Al,,lineaireAJ2: ajustable 22 kS2A13: ajustable 100 IcQCi, C2: 100 nF mylarC3, C4: 2 200 pF/40Velectrochimique, sortiesaxialesC5, C6: 22 pF/25Velectrochimique, sortiesaxialesC7, C8: 1 000 pF/25V
En position centrale de Pi, elles doi-vent 'etre toutes les deux eteintes.Leur intensite lumineuse donne uneindication de la vitesse et la LED allu-mee indique le sens de fonctionne-ment.
Y. MERGY
electrochimique, sortiesaxialesC9: 1 nF mylarC10: 47 nF mylarD1 a D4: 119255D5, D6, D9, D14 1N4007D7, D8, D11, D12 1N4148L1, L2: LED 5 mmCI,: Regulateur ajustablepositif LM317C12: Regulateur ajustablenegatif LM337C13, C14: LM 741Ti: BDW93C ou BDX33C ouT1P142T2: BDW94C ou BDX34C ouT1P1471 transformateur230V/2x18V/68VA1 porte fusibles a visserpour boitier1 fusible en verre 5x20 mm1A1 equerre dissipatrice (voirtexte)3 radiateurs 28x75 de100 mm de long (voir texte)4 rondelles epauliesisolantes4 micas + pate thermo-conductricevisserie de 3 et 4 mm1 bornier a 2 broches (pasde 5,08)1 bornier a 4 broches (pasde 5,08)
79 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
AUDIO
ENCEINTES ACTIVESMOS-FET 2X7OWQue vous decidiezde faire une fête,une bourn, une« Mega -Dance ),...ou toute autre mani-festation musicale, itvous faudra une so-norisation a Ia hau-teur. Les enceintesactives que nousvous proposons derealiser relevent cedel sans faillir. Ellesvous offrent 70 Wde puissance effica-ce (ou 150 W depuissance musicalecomme l'appellentsouvent « les mar-chands de watts )))pour une faible dis-torsion et une largebande passante. Deplus, l'emploi d'unetechnologie moder-ne a permis laprouesse de tout fa-briquer avec seule-ment 3 circuits inte-gres pour uneversion stereopho-nique equip& deson preamplifica-teur/correcteur etde toutes les pro-tections neces-sakes. Pour finir devous seduire, sachezque leur prix de re-vient est imbattable,compte tenu de Iaqualite haute fideli-te du produit.
CORRECTEUR DETONALITE, BASSESRENFORCEES,STEREO ELARGIEConstitution generale
Qui dit enceintes actives, pense evi-demment amplificateur interne;dans notre cas, merne le preamplifi-cateurkorrecteur est incorpore dansl'enceinte gauche et commande ledeuxieme amplificateur integre dansl'enceinte droite. Les reglages de to-nalite, optimises pour obtenir desbasses renforcees, sont tres effi-caces. Une commutation de « loud-ness » a ete prevue permettantl'ecoute d'un son plus chaud a puis-sance moderee.Un commutateur de stereo elargiedonne un leger effet de reverbera-tion a la voix en accentuant la sepa-ration des canaux. Le circuit de
Muting -Standby » indispensable a('esprit du melomane force le vraisilence. Les amplificateurs sont
pourvus de tous les perfectionne-ments : temps de montee progres-sif des tensions evitant les bruitsdesagreables dans les haut-parleursa la mise en service, protectioncontre les courts -circuits en sortieet contre les surchauffes. Ils sontpratiquement indestructibles lorsde l'ecoute, pour peu que le dissi-pateur thermique soit detail le suffi-sante!
Schema de principe
Pour plus de clarte, le schema de lafigure 1 ne decrit que l'enceintecomportant le preampli/correcteur.Le schema de l'autre enceinte estsimplifie, it suffit de conserver lesparties ampli, alimentation, et desupprimer le reste.
80 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
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L'alimentation
Elle a ete prevue musclee pouroffrir des performances hono-rabies; cependant, it est decon-seil le de recluire ses composantsafin d'eviter les desagrements du50 Hz. Le transformateur est unmodele de 120VA/2x22V; nechoisissez pas plus de 2x25V.Nous avons prefere un redresse-ment a double alternance, ce quiexplique la presence des deuxponts de diodes RED1 et RED2 quidonnent naissance aux deux ten-sions continues symetriques parrapport a la masse. Les condensa-teurs CF1 et CF2 les filtrent effica-cement, n'hesitez pas a les choisirde forte capacite. La valeur dechacune de ces tensions avoisineles 30V en charge et environ 34Va vide. Les fusibles de 5 amperesFUP et FUN effectuent une protec-tion indispensable.
L'amplificateur
II a deja fait l'objet d'une etude avecun montage en pont. Un seul circuitintegre le TDA7294 se charge detoutes les protections et comporteun etage de sortie en technologieMOS-FET. Le condensateur Cr trans -met la modulation et forme, avec laresistance R3, un filtre bloquant toutsignal de frequence inferieure aux Ii -mites audibles (environ 17 Hz). C2 etR1 jouent aussi un role de filtre a unelimite de frequence encore plusbasse. La resistance R2, en associa-tion avec R1, definit le gain duTDA7294. Le circuit de . Muting -Standby . est gere par les resis-tances R4, R5, R6, la diode D1 et lescondensateurs C3 et C4. Lorsque lepoint commun des resistances R4 -R6 est relie au positif par le commu-tateur S1, l'amplificateur se trouve enmode ecoute; s'il est commute a lamasse, le silence regne alors enmaitre! Les condensateurs C3 et C4conditionnent le temps de monteeen tension lors de la mise en service,it est possible d'augmenter quelquepeu leur valeur pour une progres-sion plus douce. Le condensateurCo, destine au « Bootstap ne doitpas etre modifie afin de ne pas alte-rer I 'ecoute lors des basses fre-quences. L'alimentation a base detensions symetriques evite l'emploid'un condensateur de liaison tropfragile a cette puissance. Lescondensateurs Co et C7 coupentcourt aux perturbations HF; alorsque C8 et C9 effectuent un demier fil-trage des tensions d'alimentation leplus pres possible du bloc de puis-sance.
Lepreamplificateur/correcteur
La simplicite prime 16 aussi. La resis-tance chutrice R9 limite la tension is-sue de + VCC, apres le fusible FUP. Ladiode zener Dr stabilise cette ten-sion a + 12V, les deux condensa-teurs C18 et C19 la filtrent et C17 la de -
couple tout en evitant lesperturbations d'ordre HF. Un seul cir-cuit integre, le LM1040, assure toutesles corrections. Les potentiometresn'agissent pas directement sur les si-gnaux audio, mais sur des tensionscontinues qui gerent les contrOlesde frequences et de volume au seindu circuit integre. Cette techniquepresente au moins deux avantages :- l'utilisation de potentiometressimples, au lieu de doubles, pourcommander les deux voies en ste-reophonie,- les signaux audio ne transitent paspar les organs de commande, ainsion evite par exemple les crache-ments desagreables lors du manie-ment de potentiometres defec-tueux.Les condensateurs de liaison C1 et C2permettent l'entree des signauxgauche et droit depourvus d'uneeventuelle tension continue. C8 et C9assurent le merne role en sortie versles amplificateurs de puissance.L'une des extremites du potentio-metre est connectee a la tension po-sitive de reference du LM1040(broche 19) et l'autre a la masse. Surle curseur, resulte ainsi une tensionproportionnelle a sa course destineea agir, au travers d'une resistance, surle controle approprie. Un condensa-teur de 220 nF filtre cette tension.Trois circuits operent de cette fawn,it s'agit de la balance (Pr, R3, C4), du
volume (P2, R4, C5) et des aigus (P3,R5, Co). Pour renforcer la correctiondes graves, deux resistances (R7 etR8) talonnent le potentiometre P4; lereste du circuit est inchange (R6 etC7). Les condensateurs Cro et C11 de-terminent la correction des aigus;C12 et C13 ont pour mission de corri-ger et d'accentuer les graves. C14 aC16 decouplent et filtrent les tensionsdes broches 1, 7 et 18 du circuit in-tegre.
Les circuits imprimis
Voir les figures 2 et 3 pour le dessindes circuits imprimes de l'amplifica-teur et du preampli/correcteur. Letrace des pistes est un peu delicatentre les pastilles du circuit integreTDA7294. Les pistes destinees auxalimentations et a la sortie de puis-sance sont prevues pour vehiculerde fortes intensites. D'autres, surl'ampli et le preampli, realisent desplans de masse. II convient donc dele reproduire par la methode photopour respecter la largeur des bandescuivrees. Les trous sont perces a0,8 mm de diametre puis, agrandisdans de larges proportions pourcerta ins composants afin de per-mettre leur insertion.
Realisation pratique
L'implantation des composants estdorm& aux figures 4 et 5. Corn-mencez par mettre en place les 2straps des amplis realises dans du fil
82 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
ARPL TDA 7294EUEC IRON IOUE PRP T I OUE
TRACE DU CIRCUIT IMPRIMEDE L'AMPLIFICATEUR.
de cablage de forte section (ce sontles deux alimentations duTDA7294); puis celui du preamplien fil plus fin. Soudez les compo-sants par ordre de taille mais, ausside fragilite. Debutez par les resis-tances, les diodes, le support 24broches du LM1040, les condensa-teurs mylar, les condensateurs chi-miques puis, enfin, les potentio-
IMPLANTATION DES ELEMENTS.
metres et commutateurs. Le circuitintegre TDA7294 dolt imperative-ment etre fixe sur un radiateur ca-pable de dissiper 1 °C/W. Par secu-rite pour notre maquette, le choixs'est porte sur un modele K250 enforme de peigne de 250 mm x40 mm et de 70 mm de profondeurdissipant 0,9 °OW. Vous le trouve-rez, par exemple, chez Saint Quen-tin Radio a Paris, ou chez Selectro-nic, entre autres. Chaque circuitintegre necessite un montage isolantsur son dissipateur. II faut savoir quela semelle du TDA7294 est reliee('alimentation negative et non a lamasse; il est donc imperatif de l'iso-ler electriquement lors de sa fixa-
tion. II est preferable de le visser surson radiateur, en suivant les instruc-tions de la figure 6, avant ('opera-tion de soudure. PlutOt que les tra-ditionnelles plaques de micaenduites de graisse thermo-conductrice, nous vous recomman-dons les nouvelles feuilles interca-laires thermaphases (a changementde temperature differentiel) presen-tant une impedance thermique de0,03 °C/W contre 0,8 °C/W pour lesfeuilles de mica.Certains composants sont polarises,pour leur survie, il est essentiel de nepas les inverser. II s'agit des circuitsintegres, des diodes et des conden-sateurs electrochimiques.
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83 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
TRACE DU CIRCUIT IMPRIMEDU PREAMPLI-CORRECTEUR.
A propos des haut-parleurs
Si vous soignez cette realisation, sa-chez que le rendu musical dependaussi du choix des haut-parleurs et,
1111000 IMPLANTATION DES ELEMENTS.
dans ce domain, les plus chers nesont pas forcement ceux qui vousconviendront. Les boomers doiventtenir 100 a 120 W RMS, avoir unepression acoustique de plus de90 dB, et une bande passante des-cendant le plus bas possible. Lestweeters dependent de l'utilisationsouhaitee : pour la sono des piezossuffisent; alors qu'en hi-fi c'est votreoreille qui decide! La maquette a eterealisee avec 2 boomers de 4 SI en
serie ayant chacun son tweeter enparallele.Les amplificateurs sont initialementprevus pour des haut-parleurs de8 Q. Rien ne s'oppose a leur raccor-dement sur des haut-parleurs de4 S2, a condition de ne pas employerun transformateur sortant plus de 2 x22V et, surtout, de choisir des radia-teurs suffisants. Pensez aussi que lapuissance, donc l'intensite, aug-mente puisque ('impedance de sor-
84 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
U CIRCUIT SPECIALISE.
tie chute; prevoyez des haut-par-leurs supportant 100 W vraiment ef-ficaces et soyez modere sur la corn-mande de volume.
L'ebenisterie
Elle est construite en agglomere de19 mm d'epaisseur car it est impor-tant d'utiliser un bois sans fibrespour eviter que ('enceinte,me, ne vibre. Chacune d'elle a un vo-lume approximatif de 100 litres (67 x40 x 42). L'amortissement est assurepar de la laine de verre de 25 a30 mm d'epaisseur en recouvrementdes parois internes. Le plan en figu-re 7 est donne a titre d'inforrnation.Un habillage de moquette tres finecouleur anthracite et une parure decoins, grilles, events et poignees detransport donne un fini profession-nel a la realisation.
Le cablage general
Tout d'abord, quelques rappels debase. La qualite d'un amplificateuraudio depend en grande partie deson alimentation; c'est en elle qu'ilpourra tirer les pointes de courantindispensables a sa dynamique.C'est elle aussi qui sera source deronflements si le filtrage s'averait in-suffisant. Le cablage doit etre soigneaf in d'eviter les bouclages de masseprovocateurs de perturbations. II
convient d'adopter un cablage diten etoile » avec un seul point demasse commun. II serait prejudi-
ciable de relier mecaniquement lesmasses des entrees a la face arrieremetallique.Le cablage de ('enceinte gauche dif-fere de celui de la droite, comme in-dique au debut de cet article, ('en-ceinte gauche renferme en son seinle preamplificateur. Comme votre re-vue vous en donne toujours plus, it
67
Radiateur
Vis de fixation
Radiateur
Intercalaire isolante(mica ou thermaphase)
Semelle du TDA7294
Canon isolant
.1)110-1Ecrou
I Rondelle &entailRondelle plate
Circuit irnprime
MONTAGE DU DISSIPATEUR.
soffit de suivre le plan de la figu-re 8a pour la gauche, et celui de lafigure 8b pour la droite.
Mise en serviceet utilisation
Apres avoir effectue les indispen-sables verifications d'usage, en vous&dant eventuellement d'une loupe(sens d'implantation des compo-sants, pistes coupees ou en court-
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Compartment pour I'electronique
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EXEMPLE D'EBENISTERIE.1,1
85 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
CAZIAGEDE L'ENCIDITE GAUCHE.
circuit); vous pouvez mettrevos montages sous tensionsans les fusibles FUP et FUN.Verifiez les tensions parrapport a la masse sur lesporte fusibles, vous deveztrouver approximativement
+ 34V » et . -34V ». Si toutva bien, coupez ('alimenta-tion, dechargez lescondensateurs CFI et CF2 aumoyen dune resistance de330 Q a leurs bornes pen-dant quelques secondes(et surtout pas en les court-circuitant), et remettez lesfusibles dans leurs loge-ments.Raccordez les haut-parleurs,positionnez les commuta-teurs Si des amplificateurssur la fonction « musique »,reglez les potentiometresen position mediane, reclui-sez un peu le volume, rac-cordez une source musicale(platine CD par exemple), etvous devriez etre agreable-ment surpris par le relief mu-sical et le dynamisme duson vous incitant a la danse.
Y. MERGY
Nomenclature
Preampli/correcteurstereo
Resistances
Ri: 1,5 ItQ(marron, vert, rouge)R2 : 3,3 ki2(orange, orange,rouge)R3 a R6: 47 k.C2(jaune, violet, orange)R7, R8: 4,7 kQ(jaune, violet, rouge)R9 : 470 Q 3 W(jaune, violet, marron ouvitrifiee)P, a P3: Potentiometres47 IcQ lindairesP4: Potentiometre 22 k25 kQ liniaireCondensateurs
C1, C9, Cg, C9: 470 nF
l'I'l' 11'11
)111 1:17111
EG
ED
FUP
Musique (play)Silence (mute)
(ono HP
O110- Sortie
Haut-parleur
CF1
CF2
/ Transfonnateur
FUN
10RED2
0 (-)
0
RED1-I® (-)
Connecteurd'allmentatton
secteur
(mylar jaune)C3, C,7: 100 nF (mylar jaune)C4 a C7, C,2, C,3: 220 nF(mylar jaune)C,o, Cl, : 10 nF (mylar jaune)C14: 47 pF/25V(electrochimique a sortiesaxiales)C15, C16: 10 ulF/258(electrochimiques a sortiesaxiales)C,8, C,9: 1 000 pF/25V
(electrochimiques a sortiesaxiales)Semi-conducteurs
: Diode Zeiler 12V 1,3 W(BZX 85C 12)CI, : LM1040N
Divers
Si, S2: commutateurs1 circuit a 2 positions(inverseur)
86 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
1 support de circuitsintegres a 24 broches1 double prise RCAisolthe pour chassis
Alimentation etamplificateur depuissance (pour 1 voie)
Resistances
R1: 680 12(bleu, grin, marron)R2, R3, R6 : 22 1(12(rouge, rouge, orange)R4: 10 k12(marron, noir, orange)Rs: 33 k12(orange, orange, orange)Condensateurs
Cl: 1 pF non polarise(mylar jaune)Ca a Cs : 22 pF/40V(electrochimiquessorties axiales)C6, C7: 100 nF (mylarjaune)C8, C9 : 10 000 pF/63V(electrochimiquessorties radiates)
CF2: 12000 a47000 pF/50V(electrochimiques pourfiltrage)Semi-conducteurs
D,:1 N 4148RED2: Ponts de
redressement 10 a 17A afixer sur chassis
TDA 7294
Divers
111'1'1
fiLaTh.
111=
Ord E
Musique (play)Silence (mute)
-i= 111111
1E10
lJtl 111'
FUP Entree
FUN
DO- Sortie
Haut parleur
Ponts deredressement
Transformateur
CF2 \
® )
MIN (ti.)
HED2
to (.4-G
(^!)
FIED1
O (-)
Connecteurd'afimentation
SeCtOUT
N
1,11}1F-
Transformateur torique2x22V (ou 2x25V) 120VAConnecteur secteur (portefusible, interrupteur-voyant,et prise)Si: commutateur 1 circuit a2 positions (inverseur)Visserie de diametre 3 et4 mm2 equerres (pour fixation lel'ampli)Radiateur K250 (voir texte)Canon isolant en plastique(voir texte)Intercalaire d'isolation pourcircuit integre multiwatt(voir texte)HP : 8 12 (ou 4 12; voir texte)1 double prise RCA isoliepour chassis
CABLAGE DE L'ENCEINTE DROITE,AU PREMIER PLAN,
L'ALIMENTATION AVECSON TRANSFO TORIOUE.
87 ELECTRONIOUE PRATIQUE 232
AUDIO
BONIER DE DIRECTPOUR MUSICIEN
La prise de son d'uninstrument de mu-sique peut se fairede deux manieresdifferentes : via unmicro dispose de-vant l'amplificateurde l'instrument oupar connexion direc-te entre l'instrumentet la table de mixa-ge via un boitier dedirect.
Les avantagesdu boitier de direct
par rapport au micro
Chaque micro rajoute sur scene estLine source supplementaire de pro-blemes au niveau des risques d'ac-crochage (Larsen) entre micros et re -tours de scene. Le boitier de directest moins encombrant qu'un micro
SCHEMA DE PRINCIPE.
R10
0947pF
SW3 04100nF
C3100nF
R15 R1647k 1k
Ground liftSW2
surpied et permet le raccordementd'instruments classiques (guitare) etelectroniques (synthetiseur).
Les boitiers de directdu commerce
II en existe deux types actifs et pas-sifs.Le boitier passif est un simple syme-triseur de ligne a transformateur, leboitier actif, objet de cet article, estun preamplificateur symetriseurcircuit integre.L'avantage du modele passif est qu'i Ine necessite aucune alimentation,son inconvenient est que le transfor-mateur integre limite sa bande pas-sante.
R7100k
R6100k
R8100k
IC1AI TL072
R5100k
R910M
LI C2 C1:100nF 100nF
Le boitierde direct
actif
Les consoles de sonorisation four-nissent sur les entrees micros une ali-mentation (dite ' fantorne ») desti-nee a alimenter des microselectrostatiques. La prise XLR Microfournit quelques milliamperes sous48V ce qui est suffisant pour alimen-ter un ampli operationnel, compo-sant actif unique de notre boitier.
Notre boitier s'alimentera, soit via('alimentation fantOme dune conso-le de mixage, soit par pile. Une seu-le pile de 9V suffit au fonctionne-ment, mais 2 piles en serie (18V)permettent une bien meilleure dyna-mique du signal de sortie.
2 Piles 9 V
1111-11.1
C810pF R12
100II +
R21M
IC1BTL072
-r1R3
100k Led
C7Ri0101
R1710k
swi _0...6 1 (Pile)
0 2 (off)
3 (48V)
R132,2k
C650pF
R142,2k
XLR2
XLR3
C5100nF
0 XLR1
88 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
0
0XLR male chassisvue cite soudures
LA PRISE XLR.
Cosse de massepermettant de relierla masse du montageau bottler.
Masse
XLR broche 3(point froid)XLR broche 2(point chaud)
Schema electrique
Etage d'entree
A ('entree du boitier, deux jacks (J1et J2) en parallele : le premier serviraa brancher la source (guitare, etc.), lesecond permettra le branchementeventuel de I'amplificateur du mushcien.Un attenuateur 3 positions permet lebranchement de differentessources en position 1, le gain estunitaire (0 dB), en position 2, atte-
nuation de 15 dB (Rio/Ris) pour bran-cher des claviers ou niveaux I igne, enposition 3, attenuation de 45 dB(Rio/R15 et R16) pour brancher dessorties HP d'amplificateurs. Les va-leurs de R10 et R16 peuvent 'etre re-vues si les niveaux ne correspondentpas a votre application. II est recom-mande de ne pas abaisser la valeurde R15 (47 kS2), ce qui aurait pourconsequence d'abaisser l'impedan-ce d'entree du boitier qui doit 'etrela plus forte possible pour ne pasperturber la connexion en parallele
La biennale de I'electronique
ntertronic 99L'interconnexion,une technologieaux multiples aspects
Inutile de le rappeler, l'interconnexionest un sujet sensible.Les liaisons entre composants assureesen particulier par le circuit imprime,les liaisons entre sous -ensembles ousystemes complets, sous-entendentdes problemes qu'il est preferabled'evaluer des l'origine d'un projet,sous peine de se trouver face a desdifficultes qu'une prise en considera-tion tardive ne fera qu'accentuer.
Vous voulez exposer a (ntertronic 99 ?Recevoir une invitation ?3 moyens pour nous contacter : T61. 33 (0)1 47 56 52 04 - Fax : 33 (0)1 47 56 21 40
Par internet : www.intertronic.com
ZZ h, illcr Freeman
L'interconnexion englobedes techniques tres elaborees,adaptees a chaque cas, etqui doivent prendre en compteune grande variete de parametres :environnement, fiabilite dansle temps, etancheite, cern, securiteintrinseque, miniaturisation etc.
Les composants d'interconnexionmeritent une place de choixqu'Intertronic leur dedie en creantle satellite a Interconnexion »,l'un des satellites associes a Ia sectiona Composants a qui en comportecinq autres :
de l'amplificateur du musicien. Lecommutateur SW2 (ground lift) per -met de separer la masse des jacks(ou de l'amplificateur du musicien)de la masse de la table de mixageafin d'eviter une eventuelle bouclede masse, redoutee en sonorisationparce qu'elle genere des 'ronflettes'(50Hz) tres desagreables.
Amplificateur et symetriseurL'etage 'CIA est un amplificateur dif-ferentiel a gain unitaire. Le circuit in-tegre choisi (TL072) est un double
13-16 avril 1999Paris Expo - Porte de Versailles - Hall 3
Affichages
Energie/Puissance
Communication
Protection/cem
Cartes oem
Mais les equipernents de productionet de test, Ia sous-traitance,Ia distribution presents a (ntertronicfont de ce salon, le seulen France couvrant('ensemble de
rla filiere electronique.
00
00
89 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
LES TROIS INVERSEURS.
amplificateur operationnel faiblebruit, a impedance d'entree elevee,a faible taux de distorsion et vendua un prix raisonnable.La polarisation Vcc/2 indispensableau fonctionnement est generee parle pont diviseur Rl/R2, qui polarisedirectement l'etage IC1B, la polarisa-tion de ICiA est assuree par R9. Lescondensateurs Ci et C2 assurent le fi I-trage et evitent la diaphonie entre lesetages. ICia est monte en inverseurde tension a gain unitaire.
Etage de sortie
Nous disposons en sortie (7 et 1) dedeux signaux en opposition de pha-se et de niveau identique, c'est unetage de sortie symetrique. C7 et C8(50V) permettent de separer la corn-posante continue (alimentation fan -tome) presente sur les bomes 2 et 3de la fiche XLR de la table de mixa-ge. Ri3 et R14 permettent de recupe-rer cette alimentation de 48V siest en position 48V, alimentation fil-tree par C5 et C6. Un condensateurelectrochimique decouplant diffici-lement les frequences elevees, cettefonction est assuree par C5.
Montagedu circuit imprime
Monter les petits composants enpremier. Si vous en avez les moyenschoisissez des resistances a couchemetal (faible bruit) pour les &agesamplificateurs et attenuateurs (R3 aR 8, Rio, Ri5 et Ri6), ce consei I etant va-
.MIME (Assn we3 POINTS Mu.
000000000000000000000000000000000000000000000 0 MEI00000 0000000000 0 OM'00000 0000000000 000000 0000000000 0000000000000000 0
t4tOW5tt+1.0 00
0(200 too
RACCORDEMENTS.
Vers table de mixage
Boitier de direct
TRACE DU CIRCUIT IMPRIME.
90 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
lable pour n'importe quel montageaudio.Aucun reglage n'etant necessaire, lemontage doit fonctionner du pre-mier coup. En cas de panne, on peutmesurer une tension de Vcc/2 sur lesbroches 3, 7 et 1 du circuit integre(avec un voltmetre electronique). Nepas trop chauffer les composants.
2 PILES 9V
- + - +1
XLR2
XLR1
XLR3
Mise en battier
Choisir un boitier solide et en metal.On doit pouvoir marcher dessussans qu'il se deteriore. La mise a lamasse est assuree au niveau de lafiche XLR (male) qui foumit une cos -se relide a la masse (faire un pontavec la broche 1 de la XLR). Coller un
IMPLANTATION DES ELIMENTS.
48V/OFF/PILE
GROUND LIFT
SENSIBILITE
isolant sur le fond du boitier (piedsen caoutchouc par exemple) cecipermettra de I'isoler de la surface ouit sera pose et d'eviter des craque-ments tres desagreables s'il etait encontact avec une surface metallique.
C. SCHMITT
NomenclatureR9: 1 MU
R3 a R8: 100 ILOR9: 10 MUR10: 150 ku (162 kU 1 %)R11, Rig: 100 !,2R13, R14: 2,2 kUR15: 47 Itc.2R16: 1 ItS2R17: 10 W.).Resistances couche metal :uoir texteCl a Cs: 100 nFC6: 50 pF/50VC7, Ca : 10 pF/50VC9: 47 pFIC1: TL072SW1, SW3: On -Off -OnSW2 : On -OffLED : 3 ou 5 mmJ1, J2 : Jack 6,35 mmXLR : embase chassis3 points male
La biennale de I'electronique
ntertronic 99Energie et puissancedes preoccupationsmajeures
Le cleveloppement des applicationsembarquees pose le problemede Ia source d'energie, desa gestion, de son maintien,de son renouvellement.
L'optimisation des consommationsa donne naissance a des composantsbasse consommation, a desbatteries performantes, a dessystemes de recharge sophistiques,de mesure de charge residuelle,
Vous voulez exposer a (ntertronic 99 ?Recevoir une invitation ?3 moyens pour nous contacter : Tel. 33 (0)1 47 56 52 04 - Fax : 33 (0)1 47 56 21 40
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et de gestion Intelligente del'energie qui se situent en amontdu coeur fonctionnel proprementdit. En aval, quand Ia puissanceest necessaire et l'energiedisponible, et qu'il y a lieu decommander des organes tels quemoteurs, actionneurs, etc. descomposants actifs et passifsd'interfagage s'averent n6cessaires.
Pour couvrir tous les aspects liesa l'energie, (ntertronic creele satellite « E nergie/Puissance »l'un des satellites associesla section a Cornposants » quien cornporte cinq autres :
13-16 avril 1999Paris Expo - Porte de Versailles - Hall 3
Interconnexion
Affichage
Commutation
Protection/Cem
Cartes Oem
Mais les equipements deproduction et de test, Ia sous-traitance, la distribution presentsa (ntertronic, font de ce salon,le seul en Francecouvrant ('ensemble dela filiere electronique. r
OO
O
MESURES
LE FILTRAGE NUMERIQUE(PRESENTATION)S'il fallait classer lesgrandes fonctionsdu domaine del'electronique parordre d'importance,le filtrage des si-gnaux serait trescertainement dansle peloton de tete,car on ne peut envi-sager l'existence desystemes electro-niques (y comprisles cables de liai-son) qui n'affectentpas (volontairementou non) les signauxqui y sont traites.Nous avons déjà eu('occasion d'aborderen detail l'itude desfiltres analogiquesdans cette mime re-vue, et c'est mainte-nant le tour desfiltres numeriquescar ce domaine, quin'est pas nouveau,est en train de pro-gresser de faconconsiderable avec ledeveloppement dessystemes d'acquisi-tion et des DSP (Di-gital Signal Proces-sor que l'on traduitpar Processeur deTraitement digitaldes Signaux) specia-lement developpespour faire du traite-ment numerique dusignal.
Generalites
Le but de ces lignes n'est pas denous interesser aux DSP eux-mimes,mais plus exactement d'etudier leselements constitutifs d'une chained'acquisition afin de comprendrecomment une succession d'opera-tions mathernatiques peut avoir lemime effet sur un signal, qu'un filtreanalogique plus ou moins corn-plexe. Pour aborder ces differentspoints, nous commencerons pardonner quelques precisions rela-tives aux signaux electroniques etaux filtres en general.
Caracterisation d'un signal
Tout signal peut 'etre caracterise de2 facons differentes : par sa forme enfonction du temps (image visible surl'ecran d'un oscilloscope) ou parson analyse spectrale (image visiblesur l'ecran d'un analyseur despectre). La figure 1 donne ces2 types de representation pour unsignal sinusoidal pur de frequence F
vo)
T/2 T=1/F
et d'amplitude Vm. Seul le spectred'amplitude qui ne comporte dansce cas particulier qu'une seule raied'abscisse F et d'amplitude Vm, aete represents, alors qu'en toute ri-gueur, la caracterisation rigoureused'un signal necessite en plus laconnaissance de son spectre dephase. Neanmoins, avec des signauxde formes simples (sinusoides, car-res, triangles), mais aussi avec un peud'experience, on se contente sou -vent de travailler uniquement sur lespectre d'amplitude, dont ('allurepermet de tirer tous les renseigne-ments utiles aux interpretations desphenomenes observes.
Qu'est ce qu'un filtre?
Si Von applique un signal carre defrequence F a un circuit R -C (figure2a), suivant que F sera tres faible,voisine ou tres grande devant 1/RC,le signal de sortie uc (t) pourra etrepeu, moyennement ou fortement
411110F REPRESENTATION DU SIGNAL SINU-SOIDAL EN FONCTION DU TEMPS ET
SPECTRE D'AMPLITUDE DU SIGNAL.
AmplitudeA.
Vm
0 F
)1-
Frequence
92 ELECTRONIQUE PRATIOUE 232
uc(t)
PRINCIPE.
.INFLUENCE D'UN FILTRESUR DES SNINAUXDI FRECNIENCES Du"hums.
ve(t) uc(t)
F « 1/RC
ve(t) uc(t)
F 1/RC
Ave(t) uc ( t )
F » 1/RC
deforms (figure 2b). L'action du cir-cuit R -C sur les signaux qui lui sontappliqués dependant de leurs fre-quences, on dira de ce circuit quec'est un filtre, d'ou la definition : unfiltre est un systeme capable de mo-difier ('amplitude et (ou) la phasedes signaux qui lui sont appliquesdune facon plus ou moins impor-tante dependant de la frequence deceux-ci.Tout changement de forme d'un si-gnal s'accompagnant d'une modifi-cation de son spectre, on peut direqu'un filtre est un systeme posse-dant une action selective sur lespectre des signaux. Ce constat estverifie avec l'exemple envisage figu-re 3, qui reproduit les spectres res-pectifs des signaux Ve et Vs de
0 STRUCTURE DIN SYSTiNED'ACQUISMON ETDE Trumuuta mordaiam
Passe bas echantillonneur
FAR
Veanalogique
-o-"*-.o-I Fe
AmplitudeA
V
---- ye- uc
Memos amplitudes 0 INFLUENCE DUN FILTRESUR LE SPECTRE.
Attenuation progressive pour uc
F 3F 5F
I'exemple precedent quand f1 /RC. On s'apercoit en effet que les
raies de frequences basses ne sontquasiment pas affectees par leurpassage a travers le filtre, alors quecelles de frequences elevees sontde plus en plus attenuees et finissentpar disparaitre.Question : Un trigger est-il un filtre?Bien qu'un tel systeme modifie laforme des signaux qui lui sont appli-ques, (un trigger transforme parexemple un signal sinusoidal en unsignal carte), ce n'est pas un filtre,car dans ce cas, le comportementdu trigger est en general le memepour toutes les frequences des si-gnaux qu'on lui injecte.Ces points fondamentaux etant pre-cises voyons maintenant la constitu-tion et le fonctionnement d'un syste-me d'acquisition et de traitementnumerique des signaux.
Systeme d'acquisitionet de traitement
numerique
Ces dernieres annees, les progresimportants de l'electronique nume-rique ont eu pour consequence leremplacement progressif des sys-temes « tout analogique d'hier pardes ensembles dans lesquels lesgrandeurs analogiques ont tendancea etre bannies. De plus en plusd'equipements font appel a des mi-croprocesseurs, les capteurs inte-grent maintenant des convertisseursanalogiques numeriques et merneles actionneurs analogiques d'antansont remplaces par des systemes a
Vech
7F 9F 11F
Freguenc
)0.
commande numerique, commec'est le cas pour les moteurs pas apas. Cette evolution inexorable ad'ailleurs sonne le glas des disquesvinyle, irremediablement remplacespar des Compacts Disques dans ledomaine de la HI -Fl ou le numeriquene cesse de remplacer les ancienselements analogiques.Les raisons de ces changements sontfides aux avantages fondamentauxdu numerique qui sont en particulierune meilleure immunite au bruit, unemeilleure reproductibilite a l'iden-tique et une plus grande aptitudeaux evolutions par simple modifica-tion de programmes. Le resultat deces avancees technologiques est undeveloppement de plus en plus im-portant des systemes de traitementnumerique des signaux, l'aspectanalogique traditionnel etant, pourle moment encore, mais peut etreplus pour longtemps dans certainsdomaines, restreint a ('amplificationen puissance des signaux destinesaux actionneurs comme le haut-par-leur.La structure generale d'un systemede traitement numerique (en sup-posant que le signal d'entree soitanalogique) est representee a la fi-gure 4. Apres elimination des si-gnaux de frequences indesirablespar le bloc appele FAR (filtre anti-re-pliement) dont nous verrons l'inte-ret un peu plus loin dans cet expo-se, le premier bloc fonctionnel queIon rencontre est un echantillon-neur. Celui-ci est charge de prendredes echantillons du signal a traiterune cadence reguliere Fe, appeltefrequence d'echantillonnage. On
Caiculateur
Passe basECNA HtUsseur
Vs
93 ELECTRONIQUE PRATIQUE 232
voit au passage le symbole utilise(au centre du bloc) pour represen-ter la fonction echantillonnage. Pourque le calculateur dont la structurepeut prendre differents aspects(analogique ou numerique) puissetraiter les signaux echantillonnes,ceux-ci doivent etre conserves enmemoire (on dit aussi bloques d'oirle nom de bloqueur) jusqu'a l'arri-vee de rechantillon suivant. La figu-re 5a montre la forme des signauxde sortie de ces 2 sous -ensemblesdans le cas d'une entree sinusoida-le. II Taut noter au passage que cer-tains echantillonneurs sont en memetemps des bloqueurs.Si le calculateur utilise est de typenumerique (un microprocesseur parexemple), it est necessaire deconvertir l'echanti Hon acquis en unegrandeur numerique (a 6, 8, 10 bitsou plus) a l'aide d'un convertisseuranalogique numerique (CAN), afind'envoyer au microprocesseur laseule chose qu'il soit capable detraiter a savoir des bits 0 ou 1. Gracea son programme interne, le micro-processeur mettra en memoire uncertain nombre d'echantillons (re-nouveles au fur et a mesure dutemps) et effectuera sur ceux-ci desoperations mathematiques simples(addition, multiplication par uneconstante, etc.).Quand l'actionneur de ('applicationrequiert une grandeur d'entree ana-logique, le resultat des operationseffectuees par le calculateur est re-converti en une grandeur analo-gique par un convertisseur nume-rique analogique (CNA). Le signalde sortie du CNA avant une formesemblable a celle que delivre lebloqueur, un lissage est parfois ne-cessaire d'oir le schema completpropose a la figure 4. Pour prendreune image permettant de corn-prendre l'effet du lissage, nouspourrions considerer que lesmarches d'escalier sont remplaceespar des plans inclines joignant le mi-lieu de chaque marche, ce qui re -donne son aspect analogique au si-gnal mais avec un retard (Te/2)d'une demi-periode d'echantillon-nage (figure 5b). Le circuit lis-seur » est en fait un filtre passe bas
AmplitudeA
Filtre isolantAC le spectre du
signal d'origIne
Vech
Vb(t)
AINglIP 1
Vb apres lissage
Ve(t) Ve(t)
SIGNAL A LA SORTIEDB LiCHANTILLONNINR.
.SIGNAL A LA SORTIEDU RLOQUEUR.
Ve ( t )
Retard de Te/2
ana ogique qui elimine les marchesd'escaliers en supprimant les har-moniques resultant de l'echantillon-nage.Avec des calculateurs analogiques,les echantillons que l'on veutconserver sont stockes dans des me -moires analogiques (des condensa-teurs), les operations fondamentalesetant assurees par des additionneurset des amplificateurs a base d'AOP.Les convertisseurs qui encadrent lecalculateur proprement dit (CAN etCNA) sont inutiles bien evidem-ment, mais le circuit de lissage peutetre necessaire.Precisons tout de suite que ('utili-sation de calculateurs analogiquesn'enleve pas le qualificatif de nume-rique a ce type de traitement, car lessignaux appliques au calculateur etceux qui en sortent ont des valeursdiscretes (par opposition a analo-gique) du fait de l'echantillonnage.C'est en cela que ce systeme se dif-ferentie d'un filtre analogique dontles grandeurs d'entree et de sortievarient continument.
Etude derechantillonnage
Les 2 maillons situes apres le filtred'entree (FAR) forment un echan-tillonneur/bloqueur qui discretise lesignal d'entree aux instants nTe,Te = 1/Fe &ant la periode d'echan-tillonnage. La question qu'on est endroit de se poser est : le signal ainsiechantillonne renferme-t-il lesmemes informations (a-t-il le mernespectre) que le signal d'entree ana-logique? Exprimee differemment,cette question pourrait s'enoncer dela fawn suivante : est-il possible dereconstituer exactement le signald'entree a partir du signal echan-tillonne avec des systemes electro-niques classiques connus ? Expe-rimentalement, on constate que plusIe rapport Fe/F est eleve, plus le si-gnal Vb (t) ressemble a Ve (t) alorsque la deformation de Vb (t) s'ac-croft quand le rapport Fe/F diminue(figure 5b). Pour un rapport Fe/Feleve, les signaux Ve (t) et Vb (t) seressemblant, on se doute que s'il y a
.ECIIANTILLONNAGEDUNE SINUSOIDS PURL
0 9 10Fe/2 Fe -F
11
Fe+F19 20 21
2Fe-F 2Fe+F
Frequence
29 30 31 (kHz)
3Fe-F 3Fe+F
Signal d'origine
94 ELECTRONIOUE PRATIOUE 232
AmplitudeA Raie
parasite
0 2
Fe -F
A
Rafed'origine
Fraguence
Fe2
8
F
SPECIIIIDEMK9 POI1I1WIL
perte d'information par echantillon-nage, celle-ci est certainement treslimitee. Par contre, it existe proba-blement une frequence minimale Fea partir de laquelle les signaux Ve etVb sont trop differents pour que Vbpuissent redonner naissance au si-gnal d'origine.Pour repondre de facon plus preci-se au probleme pose, on peut faireappel aux mathematiques ou proce-der a des experiences elementairesbasees sur ('utilisation d'un analyseurde spectre, car ('experimentation esttoujours plus simple a comprendre.Tout d'abord, on echantillonne un si-gnal sinusoidal Ve (t) de frequenceF = 1 kHz a une cadence Fe= 10 kHz. On s'apercoit alors (figu-re 6a) que le spectre du signalechantillonne Vech contient la raiede frequence F = 1 kHz, mais aussiune infinite de raies de frequencesnFe±F (. n » est un nombre entier). Sion augmente la frequence F pro-gressivement de 1 a 8 kHz, on ob-serve que la raie de frequence F, ain-si que celles de frequences (nFe ± F)se deplacent vers la droite et que lesraies de frequence nFe-F se depla-cent vers la gauche, ce qui est nor-mal puisque F augmente.Tant que F reste inferieure a Fe/2, it
est tout a fait possible d'extraire laraie de frequence F (donc de recu-perer le signal d'origine) du spectredu signal echantillonne a l'aide d'unfiltre passe bas de frequence decoupure Fc telle que F < Fc < Fe -F,afin d'eliminer les raies « parasites »
italariraisearnowus menus.
AmplitudeA Spectre
ib 12
Fe 2Fe-F18 20 22 28 30 32 (kHz)
Fe+F 2Fe 3Fe-F 2Fe+F 3Fe 4Fe-F
resultant de rechantillonnage. Celamontre que l'echantillonnage n'en-traine aucune perte d'information,('attenuation eventuelle pouvant etrecompensee par une amplificationde valeur appropriee. Par contre, si Fdevient superieure a Fe/2, (F = 8 kHza la figure 6b), la raie parasite de fit-quence Fe -F = 10-8 = 2 kHz se re-trouve a gauche de la raie d'origineF. L'extraction du signal d'origine Ven'est plus possible par un filtre pas-se bas ni par tout autre moyen. En ef-fet, si nous avions echantillonne unsignal complexe de spectre etendude Fl = 1 kHz a F2 = 8 kHz (figure6c), le spectre duplique autour deFe serait venu se melanger a celuid'origine, rendant la separation de('original impossible.Pour qu'un echantillonnage soit cor-rect, on doit eviter le recouvrementdu spectre de base par celui (ouceux) qui sont symetriques par rap-port aux frequences nFe et en parti-culier le premier (pour n = 1). La tra-duction mathematique de cetteremarque pour la plus grande desfrequences contenue dans lespectre du signal devant subirrechantillonnage donne la condi-tion a respecter : Fmax<Fe-Fmax soitFmax 5. Fe/2 que Ion appelle condi-tion de SHANNON du nom du ma-thernaticien qui s'est interesse enpremier a ce phenomene.En consequence, la frequenced'echantillonnage Fe dolt toujoursetre au moins 2 fois plus grande quela plus grande des frequences aechantillonner. Si des signaux para-sites de frequence superieure a Fe/2risquent de se presenter a rent&de l'echantillonneur, on dolt elimi-ner ces signaux parasites en interpo-sant un filtre analogique de typepasse bas, de frequence de coupu-re Fc < Fe/2 en amont de l'echan-
Spectres dupliguiSs
tillonneur. Cela evite que les raiescentrees autour de Fe ne viennent sesuperposer a celles du signal d'en-tree. Ce filtre porte le nom de filtreanti-repliement.Les dessins proposes correspon-dent au spectre de Vech. Pour Vb, laplace des raies est conservee, maisleur amplitude diminue progressive-ment quand la frequence augmente.Les explications donnees conser-vent neanmoins leur sens a tous lespoints de vue.
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Touteequipevous
presenteses meilleurs
voeuxpourannee
1999autour de Fe autour de 2Fe autour de 3FeE- 4-
0 1 2
F1 Fe -F28 9 10 11 12
F2 Fe I, 2Fe-F2Fe -Ft
Fe+F1
20 t 1,23 24F2Fe+ 2Fe+F12Fe-F1 3Fe-F1
rFrequenCe
, --126 271k T 30 (kHz)
2Fe+F23Fe-F1
95 ELECTRONIQUE PRATIQUE Z12