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Portugal continent : 5,60 Belgique : 5,50 Espagne : 5,60 Greco : 5,60

Suisse : 10,00 CHF Maroc : 60 MAD Tunisle : 5200 TND Canada : 6,60 $

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QUEN° 331 - OCTOBRE 2008

Rappels techniquesLes modules ZigBit de MeshNetics

Micro/Robot/DomotiqueLEGO Mindstorms NXTla robotique «clefs en mains >>Modelisme ferroviaire : un graduateurde vitesseDetecteur de passage infrarougeAvertisseur optique d'appels telephoniquesHygrostat temporiseBougie d'anniversaire musicale

AudioEt si on parlait tubes (tours n°47)le preamplificateur Grommes G5MPush-pull de 6A0.5 : amplificateur hybride

Divers

Bulletin d'abonnementVente au numbro Electronique PratiqueHors-serie AudioPetites annonces

Fondateur : Jean-Pierre Ventillard - TRANSOCEANIC SAS au capital de 574 000 - 3, boulevard Ney, 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80 - Fax : 01 44 65 80 90Internet : http://www.electroniquepratique.com - President : Patrick Vercher - Directeur de la publication et de la redaction : Patrick VercherSecretaire de redaction : Elsa Sepulveda - Couverture : Dominique Dumas - Photo robot : © LEGO - Illustrations : Alain Bouteveille Sanders

Photos : Isabelle Garrigou - Avec la participation de : R. Bassi, H. Cadinot, G. Isabel, R. Knoerr, Y. Mergy, P. Oguic, J -L VandersleyenLa Redaction d'Electronique Pratique decline toute responsabilite quant aux opinions formulees dans les articles, celles-ci n'engageant que leurs auteurs.

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LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 6 NOVEMBRE 2008

I suffit parfois d'une simple connexion pour ouvrir de nouveaux champs d'appli-cations. C'est le cas avec la Zapbox EH -M1 que propose le fabricant fran9ais

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francais ELC introduit sur le marche deuxalimentations polyvalentes dans ('esprit del'ALE2902M (et ALF2902M).L'ALE1502D (et ALF1502D) a une plage detensions de sortie de +/-10V a +/-15V ajus-table, dont l'intensite delivree est de 2A.Cette alimentation offre la particularite depouvoir delivrer toute la puissance (60 W)sur

ne sone de kits robotsfait son entrée chezVelleman qui propose

notamment un bras de manipu-lation a cinq moteurs et cinqarticulations.Reference KSR10, ce bras, d'une

hauteur maximale de 38 cmdeploys, est pilots a partir d'uneunite de controle a cinq com-mandes. II integre un socle rota-tif, coude et poignet articules etune main fonctionnelle.Aliments par quatre pilesLR20C, it atteint une puissancede levage de 100 g.Le KSR10 est, en outre, equipsd'un projecteur qui s'avere fortpratique pour une manipulationdans l'obscurite.De quoi rendre la robotiqueaccessible a tous, tout en se

la vole 12V (Aj. 10 a 15V)/5A. L'absence de raccordement du point familiarisant avec l'electroniquemilieu (0) permet d'obtenir 24V (Aj. 20 a 30V)/2A. La residuelle totale, inferieure a et la mecanique.3 mV efficace, s'apparente a celle du lineaire.

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Mieux connaitre

Les modules ZigBitde MeshNetics

Conetkiloisirs

Controlsde reclairage

Gestion d'une habitation

Systeme de releve de compteurs

GastIon et confroleventilation of chauffage

Ouverture/feimeturereneges

Compteurs cfeau generauxj

De par leurs dimensionsreduites, une excellenteport& « radio 0 et unetres faible consommation,les modules ZigBitfont tout naturellementpantie des dispositifsZigBee°M parmi les plusperformants actuellementdisponibles sur le march&

es produits MeshNetics®sont ainsi couramment uti-lises pour Ia creation dereseaux sans fil, fiables et

performants, dans les domaines de('automatisation des batiments, dessystemes lies a la recherche d'econo-mie energetique, de la maintenancepredictive, du suivi actif et dans biend'autres domaines encore.

MonitoringonvIronnement

( derAVggirgerds )

ketecteur de fumee)

Controls du syteme central 1

Gestion Industrielle

Compteurs erectriques I

Presentation

Monitoring et control°chauffagerventilatIoniclimatisatIon

Etat des vennos d arrati

Mesure de la pressIon, du debtet de la temperature

Monitoring el ouverture de la portal

Les modules ZigBit sont des modemsradio « OEM » au standard ZigBee/IEEE 802.15.4 congus sur Ia based'une combinaison ultra performanted'un processeur Atmega1281, asso-cie a une des dernieres generationsde transceiver radio AT86RF230d'Atmel. Ces derniers integrent unepuissante « Stack ZigBee » (appeleeBitCloud). Laquelle pourra etre miseen oeuvre via la programmation en

C » (sur base d'API) de leur proces-seur interne.C'est la societe Lextronic, bienconnue pour ses produits de « poin-te >>, qui en est le distributeur exclusifpour Ia France.II existe trois modeles :- le MNZB-24-B0 avec antenne PCB/antenne externe- le MNZB-24-A2 avec antenne chip- le ZigBit Amp ou MNZB-A24-UFL

d.'1,1,1°.73eas`Zei,t. Confrere des machineset rapports d'etat

Suhri do la nonedo vehlcules

Gestion et contrOle de transports

avec sortie antenne sur connecteur.Les deux premiers modeles presen-tent une puissance de +3 dBm (2 mW),ce qui leur confere une port& d'envi-ron 1 000 m en terrain degage. Ils peu-vent etre alimentes sous une tensioncomprise entre 1,8 V et 3,6 V avec19 mA de consommation (figure 1).Le troisieme modele, en voie d'homo-Iogation, dispose d'une puissance RFde +20 dBm (100 mW), ce qui lui

assure une portee d'environ 4 000 m.II est aliments sous une tension com-prise entre 3,0 V et 3,6 V et consom-me 50 mA en emission (figure 2).Les trois modeles disposent de128 ko de memoire flash, 8 ko deRAM et 4 ko d'EEPROM. Leur sensi-bilite RF est comprise entre -101 dBmet -104 dBm.Les modules ZigBit pourront egale-ment etre tres facilement mis enoeuvre au moyen d'un microcontro-leur externe via leur liaison serie, par

re 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

le biais d'un jeu complet de corn-mandes AT. Ces commandes AT per-mettront dlemuler la plupart desfonctionnalites de Ia stack ZigBeeBitCloud (sans qu'il soit necessaire dereprogrammer le processeur internedu module ZigBit). Ainsi, ('envoi dequelques commandes << AT » suffirapour configurer tres rapidement Iatopologie du reseau « radio » et com-mencer a echanger des donneesentre les modules.

Le present article fait, a ce titre, officede petit << tutorial " destine a accele-rer la prise en main des modulesZigBit afin de presenter le role dequelques-unes des principales corn-mandes << AT >>. Lesquelles sont decri-

tes en details dans le document ATCommands Reference manual, dis-ponible en telechargement sur le sitedu fabricant.Afin de beneficier d'exemples pou-vant etre assimiles et compris partous, nous avons choisi de piloter lesmodules ZigBit et de leur envoyer descommandes AT au moyen d'un ordi-nateur PC, via un terminal de saisie(type HyperTerminal, par exemple).Pour ce faire, nous avons eu recoursaux platines << MeshBean » proposeespar MeshNetics. Ces platines inte-grent (entre autres) un module ZigBitassocie a un convertisseur << USBSerie » qui, une fois connectees auPC, creeront un port COM virtuel,lequel permettra de dialoguer avec lemodule ZigBit.

Ainsi, au cours de ce << tutorial », vousapprendrez quelles commandes << AT »utiliser pour configurer trois modulesZigBit au sein d'un reseau.Vous apprendrez egalement com-ment echanger des donnees entre lesmodules ZigBit, piloter leurs sortieslogiques ou lire l'etat de leurs entrées.II vous faudra, dans ce cas, disposerd'au moins trois platines << MeshBeanqui devront etre reliees sur trois com-patibles PC differents (figure 3).

Configurationmaterielle des platinesAvant toute connexion sur les PC,commencer par configurer les troiscavaliers des trois platines << Mesh -

Bean >> comme suit :

J1 : Imperativement positionne

Mieux connaitre

VCC (1.8 - 3.6V) VCC (1.8 - 36V)I. MIIRO

UART INIII4IRO

UART.141111114

USARWSPII2C

MNin4

ATrnega1281lacro

controller

AT86RF230- RF

Transelver F L'O

USARTIS I2C

NMNEN

ATmega1221MIcro

contraer

AT68RF230RF

7w:salver Antenna

JTAGAnalog

amJTA

Analog NM

11111 I I1 -Who GRIO PI Bus 1 -Wire GRID SPI Bus

18.jr-.f7_0214 .- - -

1

..- 24.0 ._____-

- 17,3,7 .

18

_ .......

. 4.cj Sli

r-4,

0. =,';1' F2

rs,

43v

_0.8°x-~

1.0 typ . -0.7, .. 2.0 ,-'' - -

Dimensions

26 i43 0.8,L1,0 typ j, 0,7', 2,0,:'..! I.

en millimetres

IROUART

USART/RRII2C

JTAGAnalog

VCC (3.0 -3.6V)

GPIO SPI Bus

25,3.2

38,10.2

50'251

19

Shioki Zano No.sh Ld Zone

2

2

1.0 lyp

Dimensions en millimetres

4

50

9

48

1.25

liggir Amp

J2 : Rositionne entre < BAT et POWER »

J3 : Position mode USBNote. Au lieu de < parler » des modulesZigBit dans ce « tutorial >>, nous ferons

directement reference aux platinesMeshBean >> que nous nommerons :

ZigBit'" Amp.1

- « MeshBean 1 », pour la platine relieeau premier PC,- « MeshBean 2 », pour la platinereliee au deuxieme PC,- << MeshBean 3 », pour la platinereliee au troisierne PC.

n° 331 wvvvv.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE 9

Mieux connaitre

Configuration et declarationdes modules sur le reseau radioCommencer, dans un premier temps,par relier la platine « MeshBean 1 »

sur le port USB du premier PC.Executer une cession HyperTerminalen selectionnant le numero du portCOM virtuel cree lors de la connexionde Ia platine au PC.Configurer egalement la vitesse decommunication a 38 400 Bps/8 bits/Sans parite/1 bit de stop et aucuncontrole de flux.Afin de « voir » si la platine est bienreconnue, saisir alors la commande :« AT » (puis Ia touche « Entrée »).La platine doit alors vous retournerl'ecran : « OK ».Si ce n'est pas le cas, verifier la posi-tion des cavaliers de la platine, ainsique les parametres de la communica-tion (debit, parite, numero du portCOM virtue), etc.).La description qui suit explique com-ment configurer les differents modu-les ZigBit afin qu'ils puissent commu-niquer au sein d'un reseau sans fil.Pour ce faire, la platine . MeshBean 1 »

sera configuree en mode Coor-dinateur », tandis que les platines« MeshBean2 » et « MeshBean 3 »seront configurees respectivement enmode « Routeur » et « End -Device ».Toutes les platines devront etre confi-gurees avec une adresse « MAC » etune adresse logique differente. Onutilisera typiquement ('adresse logi-que (0) pour la platine « Coordinateur »et toutes les autres platines avec uneadresse logique non nulle.

Configuration de «MeshBean 1 »en mode coordinateurCette operation necessite normale-ment une commande « AT » pouvanttenir en une seule ligne. Toutefois,pour des raisons peclagogiques,nous allons decomposer cette com-mande en plusieurs lignes de com-mandes successives afin de pouvoirexpliquer le role de chaque para-metre. Pour rappel, it vous est pos-sible de consulter le role exact detoutes les commandes « AT » decritesici dans le document AT CommandsReference manual.Commencer par saisir la commandesuivante : « ATX » (puis la touche

Entrée »). La platine doit alors vousretourner : « OK ». Cette commande apour fonction d'initialiser le moduleZigBit pour qu'il soit capable detransmettre un evenement ou desdonnees a un autre module ZigBit.Saisir ensuite : la commande : << AT+GSN=1 » (puis

la touche « Entrée »). La platine doitalors vous retourner : « OK ». Cettecommande a pour fonction de confi-gurer une adresse MAC dans lemodule ZigBit la commande : « AT+WPANID=162(puis la touche « Entr6e »). La platinedoit alors vous retourner : « OK ».Cette commande a pour fonction deconfigurer une adresse PAN ID dans lemodule ZigBit. Cette adresse peut etreun nombre hexadecimal sur 16 bits. la commande : « AT+WCHMASK=

1000 » (puis Ia touche « Entrée »). Laplatine dolt alors vous retourner : « OK ».

Cette commande a pour fonction deconfigurer une valeur de MASK descanaux de frequences. Cette valeurpeut etre un nombre hexadecimal sur32 bits. la commande : « AT+WROLE=0 +WSRC=0 » (puis la touche « Entrée »).La platine dolt ensuite alors vousretourner : « OK ». Cette commande apour fonction de configurer le moduleZigBit en mode Coordinateur (WROLE=0)

avec une adresse logique egale a 0. Ia commande : « AT+WAUTONET=1 >>

(puis la touche « Entrée »). Cettecommande a pour fonction de confi-gurer le module ZigBit, pour qu'il seconnecte au reseau avec un delai de1 s, entre deux tentatives de connexion(si la connexion au reseau a echo*.La commande Z permet de reinitiali-ser le module ZigBit. La platine doitalors vous retourner : << EVENT:JOI

NED ». Ce message indique que lemodule a bien reussi a etablir la

connexion sur le reseau (la platine estactuellement seule sur le reseau).Note. Comme indique precedem-ment, it aurait ete possible de confi-gurer le module ZigBit et de le rendreoperationnel au sein de votre reseauen une seule ligne de commande «AT»sous Ia forme :ATX+GSN=1+WPANID=1620+WCHMASK=100000+WROLE=O+WSRC=0+WAUTONET=1 Z (puis la touche

Entrée »)

Configuration de «MeshBean 2»en mode routeurRelier la platine « MeshBoard 2 » auport USB du second PC.Executer une cession d'HyperTerminalen selectionnant le numero du portCOM virtuel cree lors de la connexionde Ia platine au PC.Configurer la vitesse de communica-tion a 38 400 Bps/8 bits/Sans parite/1 bit de stop et aucun controle de flux).Une fois encore, nous allons decom-poser la suite de commandes « AT » aenvoyer au module afin de le configu-rer. Toutefois cette operation pourraitegalement etre realisee en une seuleligne de commande.Commencer par saisir Ia commande :

ATX » (puis la touche . Entrée »). Laplatine doit alors vous retourner : « OK ».

Cette commande a pour fonctiond'initialiser le module ZigBit pour qu'ilsoit capable de transmettre un eve-

re 331 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PIRATIC -A JE

Mieux connaitr

nement ou des donnOes a un autremodule ZigBit.Saisir ensuite : Ia commande : « AT+GSN=2 » (puis

Ia touche « Entrée »). La platine doltalors vous retourner : « OK ». Cettecommande a pour fonction de confi-gurer- une adresse MAC dans lemodule ZigBit (dont la valeur est dif-ferente de celle de la platine . Coor-dinateur »).

la commande : « AT+WPANID=1620(puis Ia touche « Entrée .). La platinedoit alors vous retourner : « OKCette commande a pour fonction deconfigurer une adresse PAN ID dans lemodule ZigBit. Cette adresse peut etreun nombre hexadecimal sur 16 bits.Sa valeur sera identique a celle dumodule ZigBit « Coordinateur ».

la commande : « AT+WCHMASK=100000 » (puis Ia touche « Entrée .).La platine dolt alors vous retourner :« OK Cette commande a pour fonc-tion de configurer une valeur deMASK des canaux de frequences.Cette valeur peut etre un nombrehexadecimal sur 32 bits. Elle seraidentique a celle du module « Coor-dinateur ».

la commande : « AT+WROLE=1 +WSRC=55 » (puis Ia touche « Entrée »).

La platine dolt alors vous retourner :« OK ». Cette commande a pour fonc-tion de configurer le module ZigBit enmode Routeur (WROLE=1) avec uneadresse logique egale a 55.

la commande : « AT+WAUTONET=10 Z » (puis la touche « Entrée »).Cette commande a pour fonction deconfigurer le module ZigBit au reseauavec un dela' de 10 s entre deux ten-tatives de connexion si la connexionau reseau a echoue. La commande Zpermet de reinitialiser le moduleZigBit. La platine doit alors vousretourner : « EVENT:JOINED ». Ce messa-

ge indique que le module a bien reussiA etablir la connexion sur le reseau.A ce moment, observer la fenetred'HyperTerminal du PC sur lequel estrelic Ia platine « MeshBean 1 Vous

devrez alors voir le message:« EVENT:CHILD_JOINED 0000000000000002 ».

Ce message vous signale que leCoordinateur (la platine . MeshBean 1.)a detecte qu'un module Zigbit presen-tant ('adresse MAC 0000000000000002a rejoint le reseau.

Test de la presence du modulesur le reseau et connexion/deconnexion du reseauLa commande suivante permet deverifier si un module ZigBit est bienconnecte a son reseau sans fil.Executer Ia commande a partir du PCrelic a la platine « MeshBean 2 » :

AT+WNWK » (puis la touche « En-trée Si le module est present sur lereseau, tI dolt vous retourner : « OK

Saisir la commande (toujours a partir du

PC retie a Ia platine « MeshBean 2 ») :AT+WLEAVE » (puis Ia touche « En-

trée .). Le module dolt vous retour-ner : « OK A ce stade, vous avezforce le module de la platine

MeshBean 2 » a quitter le reseausans fil et a en avertir le Coordinateurvia le message « EVENT:CHILD_LOST0000000000000002 » qui dolt alorss'afficher sur l'ecran du PC retie a Iaplatine « MeshBean 1Pour s'en assurer, saisir la comman-de (toujours a partir du PC retie a laplatine . MeshBean 2 ») : « AT+WNWK »

(puis la touche « Entrée .). Le modulevous retourne alors : « ERROR » afin

de vous signaler qu'il nest plus pre-sent sur le reseau.Afin que le module ZigBit reintegre lereseau, saisir la commande (toujoursA partir du PC relic a la platine MeshBean 2.) : « AT+WJOIN » (puisla touche « Entrée .). Le module vousretourne alors : « OK EVENT: JOINED

et le message « EVENT:CHILD_JOINED000000000000000 » s'affiche surl'ecran du PC relic a la platine« MeshBean 1

Transmissionde donnees entre les modulesLes deux platines « MeshBean » (etleurs modules ZigBit respectifs) &twitpresents sur le reseau sans fil, tI vous

est maintenant possible de procederA des echanges de donnees entreces dernieres.Pour ce faire, saisir la commandedepuis la platine « MeshBean 2 » :

« ATD 0,1,5 » (puis la touche « Entrée .).

Puis, saisir le mot : « HELLO A cestade, le message « OK » s'affichedans Ia fenetre d'HyperTerminal de Iaplatine « MeshBean 2 tandis que lemessage : « DATA 0055,0,5:HELLO »s'affiche dans la fenetre d'Hyper-Terminal de la platine « MeshBean 1La commande « ATD 0,1,5 » permet

d'envoyer tits simplement des don-nees vers un autre module.Les differents parametres de la corn-mande permettent : de preciser ('adresse logique dumodule qui devra recevoir les don -noes (ici (0) qui correspond a ('adres-se de Ia platine « MeshBean 1 » A quion desire envoyer des donnees). de preciser Ia necessite ou nond'activer un mode d'accuse dereception afin d'être certain que lesdonnees soient bien parvenuesdestination (la valeur (1), en deuxiemeparametre, signifie que le mode d'ac-cuse de reception est active). de preciser le nombre d'octetstransmettre (ici 5 octets).Une fois ces parametres indiques, tl

suffit ensuite d'envoyer les donneesau module Zigbit (ici les caracteresHELLO) pour qu'ils soient envoyespar radio a l'autre module Zigbit.Comme on peut le voir (dans lafenetre d'HyperTerminal de la platine

MeshBean 1 .), le module recevantles donnees est egalement informede la valeur de ('adresse logique etMAC (ici 0055 et 0) du module qui luia adresse ces dernieres, ainsi que dunombre d'octets qu'il est cense avoirrecu (ici 5).De tres nombreuses autres corn-mandes de communications vouspermettront d'envoyer des donneessimultanement a tous les modulesZigBit (quelle que soft leur adresselogique) ou encore d'envoyer desdonnees dont le nombre d'octetsn'est pas connu. Reportez-vous audocument AT Commands Referencemanual.

Utilisation des portsdu module ZigBit en sortieA la mise sous tension des platines

MeshBean les ports d'E/S dumodule ZigBit sont configures enhaute impedance. Afin de pouvoirtester ces derniers et piloter les ledsreliees aux ports GPIO 0, GPIO 1 et

GPIO 2, it vous faudra Ies configureren « sortie » en saisissant Ia commandesuivante sur la platine « MeshBean 2 » :

« ATS120=3 S121=3 S122=3 » (puisla touche « Entrée La platine doltalors vous retourner : « OK ».

Dorenavant, vous pourrez piloter lesleds reliees aux ports GPIO 0, GPIO 1et GPIO 2 via les exemples de corn -

re 331 wwvv.electroniquepratique.com FLECTRONIQUE PRATIQUE

Mieux connaitre

mandes : « ATS130=1 » (puis la touche« Entrée »). La platine doit alors vousretourner : «OK» et allumer la led rouge.Pour piloter plusieurs sorties enmerne temps, saisir par exemple lacommande : « ATS130=0 S131=1S132=1 ». La platine doit alors vousretourner : « OK », eteindre la led rougeet allumer les leds jaune et verte.II vous est egalement possible depiloter les sorties non plus en « local »mais a distance. Ainsi les sortiesd'une platine « Routeur » ou « EndDevice » pourront etre activees/desactivees a distance depuis la pla-tine « Coordinateur ». Par exemple,sous la fenetre d'HyperTerminal de laplatine « MeshBean 1 », saisir la corn-mande suivante : « ATR 55,0,S130=1S131=0 S132=1 » (puis la touche« Entrée »). A ce stade, vous verrezque les leds de la seconde platineseront pilotees (les leds verte et

rouge s'allumeront, tandis que la ledjaune s'eteindra).

Utilisation des portsdu module ZigBit en entréesComme indique precedemment a lamise sous tension des platines « Mesh -Bean », les ports d'E/S du moduleZigBit sont configures en haute impe-dance.Afin de pouvoir tester ces derniers etlire la position des dip-switchs reliesaux ports GPIO 3, GPIO 4 et GPIO 5,it vous faudra les configurer en « entrée »

(avec resistance Pull-up interne) ensaisissant la commande suivante(depuis l'HyperTerminal de la platine« MeshBean 2 ») : « ATS123=1 S124=1

S125=1 » (puis Ia touche « Entrée ») .

La platine dolt alors vous retourner :« OK ». A ce stade, positionner lesdip-switchs (1) et (3) de la platine sur« OFF » et le dip (2) sur « ON ». Puis,afin de lire leur position, saisir la corn-mande : « ATS133? S134? S135? »(puis la touche « Entrée »). La platinedolt alors vous retourner : « 101 OK »,

ce qui correspond a l'etat des dip-switchs (1 pour « OFF » et 0 pour « ON »).

Configuration de « MeshBean 3 »en mode « End Device » (faibleconsommation)Relier la platine « MeshBoard 3 » auport USB du troisieme PC.Executer une cession d' Hyper -

Terminal en selectionnant le numerodu port COM virtue' cree lors de laconnexion de la platine au PC.Configurer la vitesse de communica-tion a 38 400 Bps/8 bits/Sans pante/1 bit de stop et cette fois-ci aveccontrole de flux materiel.Nous allons, a nouveau, decomposerIa suite des commandes « AT » aenvoyer au module ZigBit afin de leconfigurer en mode « End Device » etavec une limitation de sa consomma-tion. Toutefois, cette configurationpourrait egalement etre realisee enune seule ligne de commande.Commencer par saisir la commande :« ATX » (puis Ia touche « Entrée »).La platine dolt alors vous retourner

:

« OK ». Cette commande a pour fonc-tion d'initialiser le module ZigBit pourqu'il soit capable de transmettre unevenement ou des donnees a unautre module ZigBit.Saisir ensuite : la commande : « AT+GSN=3 » (puisla touche « Entrée »). La platine doitalors vous retourner : « OK ». Cettecommande a pour fonction de confi-gurer une adresse MAC dans le

module ZigBit (dont la valeur est dif-ferente de celle des deux autres pla-tines « MeshBean »). la commande : « AT+WROLE=2 +WSRC=56 » (puis la touche « Entrée »).

La platine doit alors vous retourner :« OK ». Cette commande a pour fonc-tion de configurer le module ZigBit enmode « End Device » (WROLE=2)avec une adresse logique egale a 56. la commande : « AT+IFC=2,2 » (puisla touche « Entrée »). La platine doitalors vous retourner : « OK ». Cettecommande permet d'utiliser les si-gnaux RTS et CTS du module ZigBit. la commande : « AT+WPANID=1620 +

WCHMASK=100000 » (puis la touche« Entrée »). La platine doit alors vousretourner : « OK Cette commande apour fonction de configurer uneadresse PAN ID dans le moduleZigBit. Cette adresse peut etre unnombre hexadecimal sur 16 bits. Savaleur sera identique a celle du mo-dule ZigBit Coordinateur. Le deuxiemeparametre de cette ligne a pour fonc-tion de configurer une valeur deMASK des canaux de frequences.Cette valeur peut etre un nombrehexadecimal sur 32 bits. Elle sera

identique a celle du module ZigBit« Coordinateur ».Afin de limiter la consommation de Iaplatine « MeshBean 3 », nous allonsla configurer de telle sorte que sonmodule ZigBit passe cycliquement dumode « sleep » (qui durera environ6 s) au mode « reveille/actif » (qui

durera environ 1 s).

Pendant le mode « sleep », le moduleZigBit a une consommation extreme-ment faible (mais it est completementinactif). Cette configuration permettraalors de disposer d'un systerne peugourmand en energie (mais avec untemps de reponse plus lent). A vousde selectionner le meilleur rapportcyclique entre les durees de sommeilet de reveils en fonction de la consom-mation et du temps de reaction quevotre application devra presenter.Pour notre exemple, nous vous invi-tons a saisir la commande : « AT+WPWR=60,100 » (puis la touche« Entrée »). La platine doit alors vousretourner : « OK ».

Saisir ensuite : la commande : « AT+WAUTONET=1 »

(puis la touche « Entrée »). La platinedoit alors vous retourner : « OK ».Cette commande a pour fonction deconfigurer le module ZigBit au reseauavec un delai d'une seconde entredeux tentatives de connexion, si la

connexion au reseau a echoue.la commande : « ATZ » (puis la

touche « Entrée »). La platine doitalors vous retourner : « OK » (cettecommande permet de reinitialiser lemodule ZigBit), puis : « EVENT:JOINED ».

Ce message indique que le module abien reussi a etablir la connexion surIe reseau. A ce moment, observer lafenetre d'HyperTerminal du PC surlequel est reliee la platine « Mesh -Bean 1 ». Vous devrez alors voir lemessage : « EVENT:CHILD_JOINED

0000000000000003 ». Ce messagevous signale que le Coordinateur (laplatine « MeshBean 1 ») a detectequ'un module Zigbit presentant('adresse MAC 0000000000000002 arejoint le reseau.Sous la fenetre d'HyperTerminal de laplatine « MeshBean 1 saisir alors lacommande afin d'essayer d'envoyerdes donnees vers la platine « Mesh -Bean 3 » : « ATD 56,1,4 » (puis latouche « Entrée »), saisir ensuite le

tro" 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

mot : « TEST ». Apres avoir saisi ledernier caractere du mot TEST, le

message a OK » s'affichera dans Iafenetre d'HyperTerminal de la platine

MeshBean 1 » (avec un delai imme-diat ou pouvant durer jusqu'a 6 s).De meme, le message : a DATA0000,0,4:TEST » s'affiche dans Iafenetre d'HyperTerminal de la platine

MeshBean 3 » avec le merne a re-tard ». Ce retard de transmission cor-respond en fait aux cycles « sleep/reveil » de la platine « MeshBean 3 ».II peut etre variable car, au momentola vous saisissez le dernier caracterea envoyer depuis la platine

MeshBean 1 », vous ne savez pasdans quelle phase se trouve le modu-le ZigBit de la platine « MeshBean 3 ».Au mieux, le module vient juste de sereveiller et, dans ce cas, la transmis-sion est immediate. Au pire, le modu-le vient juste de passer en mode

sleep » pendant 6 s et it vous faudraattendre la fin du mode a sleep » pourque les donnees arrivent 6 s plus tarda la platine « MeshBean 3 ».Comme indique precedemment,

durant le mode a sleep », la platineaMeshBean 3 » est completementinactive. De ce fait, elle ne viendrapas prendre en compte les com-mandes a AT » que vous pourrez luienvoyer. Elle ne pourra les prendre encompte que pendant sa duree dereveil d'une seconde (et ce unique-ment toutes les 6 s). C'est la raisonpour laquelle it a ete choisi de confi-gures un mode de controle de fluxmateriel a la fois sur le PC et sur lemodule ZigBit, de telle sorte qu'il soitpossible de saisir des commandes

AT » sur HyperTerminal. Elles nes'afficheront pas a l'ecran tant que lemodule ZigBit est en mode a sleep »,mais seront neanmoins memoriseesdans le buffer « serie » du PC.Au revel' du module ZigBit, ce der-nier, par le biais de ses signaux decontrole de flux, va liberer les don -flees presentes dans le buffer du PCpour les collecter (au passage celles-ci s'affichent alors sur l'ecran du PC).Si vous n'aviez pas selectionne unmode de controle de flux materiel surle PC et le module ZigBit, toutes les

Mieux connaitre

commandes saisies pendant le modesleep » du module ZigBit auraient

ete purement ignorees et vous n'au-riez qu'une seconde pour les saisirlors de chaque phase de reveil dumodule ZigBit.A titre d'information, vous pouvez uti-liser la commande AT&F sur le modu-le configure en mode faible consom-mation afin de le reinitialiser avec lesparametres « usine » et ne plus

subir » les delais de mise en modesleep » cyclique.

Une fois encore, nous vous rappelonsque ce a tutorial » ne presente qu'unepetite partie des commandes a AT »reconnues par les modules ZigBit.Pour davantage d'informations, nousvous invitons a consulter les autrescommandes AT, ainsi que la syntaxeet la description detainee de chaquecommande dans le document ATCommands Reference manual.

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LIENS UTILEShttp://www.meshnetics.com/http://www.lextronic.fr/

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Micro/Robot

LEGO MINDSTORMS NXTLa robotique

cc clefs en mains nLa societe LEGO® offreaujourd'hui une gammeinegalee de produits,a I'instar du coffretrobotique MINDSTORMS®NXT. Lequel permet Iarealisation de robotssophistiques, parfaite-ment adaptes a Ia robo-tique de loisirs pouradultes, a partir d'uneboite de base fres com-plete. II est notammentpossible de realiser desvehicules, des machinesspecifiques, des animauxet des humandides aucomportement realiste.

res mobiles, toutes cesconstructions LEGO sontmunies de quatre typesde capteurs, les dotant

ainsi de plusieurs sens : le toucher, lavue, II ne manque, pour ('ins-tant, que le gait et l'odorat !La programmation est issue deLabView. Simple et conviviale, elleconsiste a placer sur l'ecran de l'ordi-nateur diverses icones symbolisantles capteurs, les actionneurs ou desfonctions, puis de les parametrer. Ellene requiert aucune connaissanceparticuliere. Le telechargement dansIa brique intelligente s'effectue par lebiais du port USB ou du protocole« bluetooth »; cette derniere tech-nique pouvant eventuellement servira la communication entre robots. Desprogrammes simples a base d'iconespeuvent egalement se concevoir demaniere totalement autonome, sansutiliser un ordinateur, a ('aide desquatre touches de la face avant, en

suivant les instructions de parametra-ge sur l'afficheur LCD.Notons Ia qualite de la documenta-tion francaise imprimee et bien illus-tree accompagnant le coffret.Nous allons commencer par une des-cription detainee du coffret MIND -STORMS NXT, de sa brique intelli-gente, de ses capteurs et action-neurs. Pour nous permettre d'allerplus loin, le systerne NXT se pretemerveille a la programmation infor-matique alternative et gratuite (NBCet NXC) et a Ia conception electro-nique, laissant aux passionnes que

nous sommes, le plaisir de creer nospropres capteurs et actionneurs.Nous aborderons ainsi ces possibili-tes qui n'ont de limites que celles denotre imagination.

Le coffretMINDSTORMS NXT

Pour obtenir une fiabilite d'assemblage

irreprochable, Ia societe LEGO accor-de le plus grand soin a la fabricationde ses pieces. Sa tolerance d'erreurn'est que de deux milliemes de milli-metre (0,002 mm) !

re 331 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Apres une montee en temperature a232°C, le plastique ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) de haute qualiteest injecte sous une pression de plu-sieurs dizaines de tonnes par metrecare dans des petits moules tresregulierement controles et renouve-les. Toutes les pieces concues parLEGO sont prevues pour s'assemblerentre elles, quelle que soit la referencede la boite de construction. De cettemaniere, it est possible de creer lerobot de vos desirs avec ('assurancede trouver la piece mecanique vou-lue, sans jamais avoir a la fabriquersoi-meme.Le coffret MINDSTORMS® NXT corn-prend tout le materiel et le logicielpour aborder la robotique, it ne

manque que les six piles ! Vous trou-verez a l'interieur les 577 pieces dontla brique intelligente, les troismoteurs a asservissement de preci-sion, les quatre capteurs differents,les cables, le CD-ROM tres completet la base atelier imprimee. Voyonsles caracteristiques de ces elements.

Le CD-ROM

II est prevu pour les ordinateurs detype PC ou MAC et comporte les

drivers » pour Ia plupart des sys-temes (MAC, XP et Vista). A titre indi-catif, le logiciel a ete developpe apartir de LabVIEW, produit de lasociete National instruments. Les lec-teurs connaissant ce programme,savent qu'il permet de creer desinterfaces et des applications tresperformantes et conviviales.Le logiciel graphique LEGO MIND -STORMS NXT, nomme << NXT-Goffre donc les marries avantages,(figure 1).Vous concevrez les programmes per-mettant de faire evoluer vos robotssans ecrire la moindre ligne de code.Le developpement s'effectue parpositionnement et parametrage deblocs graphiques representant lesmoteurs, les capteurs, les boucles,les variables, les temporisateurs, etc.Pour les programmes plus complets,it convient d'ajouter des liens filairesentre les blocs.La compilation et le telechargementdu programme dans Ia brique intelli-gente se lancent par un simple << clic » !

Le transfert utilise, selon votre choix,

Micro/Robot

Robot a trois roues

two tr.,I

ue-iJ-14),o

A

atb.te

naboArm T-56

O.. I 4.1r .

bow et. Or r r+h.,rsatwhedrOn.lay 4 mho YIN.. IVoidorti Laos.moo 0.4.14,

rth. Itett

Volt eyes Net. 41,14. r

la liaison USB ou le protocole << Blue -tooth ».Les instructions de montage ne sontplus imprimees sur papier, mais pre-sentees sur le cote droit de l'ecransous forme d'ateliers didactiquestraitant, bien sear, du montage durobot, mais egalement de la program-mation et meme du test de fonction-nement. Une fonction « zoom » offrel'opportunite de voir la notice bienplus nettement, en mode plein ecran.Quel que soit le mode, un simple

clic » permet de passer a l'etapesuivante (ou precedente).Les quatre modeles proposes sontde difficultes graduelles. Vous pouvezainsi elaborer un vehicule (robot atrois roues), une machine (bras articu-le), un animal (scorpion) et un huma-noIde. Chaque construction est decom-posee en plusieurs ateliers (program-mes compris) mettant en oeuvre la basemotorisee, puis les capteurs un a unafin de bien maitriser les principes.

La brique intelligenteII y a quelques annees, LEGO avaitdeveloppe un systerne robotique

RCX » axe sur une brique intelligentetel un automate programmable. Cetensemble, bien que déjà performant,souffrait de quelques problemes :- Ia lenteur de l'unique processeur(16 MHz)- la capacite insuffisante de memoirede type RAM (32 ko) pour les pro-grammes et le systeme- trois entrées analogiques- trois sorties pour les moteursdepourvus d'asservissement- une visualisation sur des afficheursa sept segments- une unique communication en infra -rougeTirant parti de son experience, LEGOpropose, avec le coffret NXT, un sys-terne bien plus puissant offrantd'enormes capacites.La brique NXT se presente comme unboitier LEGO offrant, sur sa face

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1

ALIMENTAION

AFFICHEURGRAPHIQUE

4 ENTREES

1

BLUETOOTHBLUECORET" 4,0

BUS -DART

V VPROCESSEUR PRINCIPAL

AtmeI' 32 -bit ARM,' AT91SAM7S256

2

3

4 TOUCHES

< El >as

V

BUS - 120.

COPROCESSEURAtmel 8-blt AVR, ATmega 48

CAPTEUR7.91.10H6RJ

QAPTEUR60NORE

SERVOMDTEUR "A"ACcEiSSOIRES

CAPTEUROE LUMIERE

SlifiVOMOTEUR "8'MOTORISATION

SERVOMOTEURMOTORISATION

04,-)14,that

SAI'TFURUITRASONIOUE

3

avant, un ecran graphique et quatretouches. Le cote « haut » presente lestrois prises pour les moteurs et ('USB.Sur le cote « bas », se trouvent les quatre

prises des capteurs. Le dessous ren-ferme le logement des six piles « R6 »ou << AA ». Lateralement et dessous,se trouvent des trous au standardLEGO permettant de fixer cettebrique intelligente sur le robot.Son aspect sobre dissimule une tech-nologie de pointe.La figure 2 represente le diagrammeinterne par blocs de fonctions.A l'enonce des principales caracteris-tiques, vous constaterez la puissancede ce cceur robotique permettantd'envisager d'etonnants projets.

Processeur principal :ARM Atmel 32, AT91SAM7S256- Memoire Flash : 256 ko- Memoire vive (RAM) 64 ko

- Vitesse d'horloge : 48 MHz Coprocesseur :AVR Atmel 8 -bit, ATmega48- Memoire Flash : 4 ko- Memoire vive (RAM) : 512 octets- Vitesse d'horloge : 8 MHz Communication sans fil Bluetooth :CSR BlueCoreTM 4 v2.0 +EDR System- Supporte le Port Profile Seriel (SPP)- Memoire vive interne (RAM) : 47 ko- Vitesse d'horloge : 26 MHz Communication USB 2.0 a hautevitesse (12 Mbit/s) 4 Ports d'entree a six fils suppor-tant les capteurs digitaux et analo-giques-1 Port a haute vitesse conforme a lanorme : IEC 61158 Type 4/EN 50170 3 Ports de sortie a six fils avecinterface supportant les entrées desencodeurs (tachymetrie) Afficheur graphique monochromea cristaux liquides (LCD) 100 x 64 pixels

- Taille de l'ecran 26 x 40,6 mm.Sortie sonore sur haut-parleur

interne- Resolution : 8 bits- Frequence audio : de 2 a 16 kHz Interface utilisateur a 4 touches Alimentation : 6 piles « AA »- Piles alcalines recommandees- Batterie Lithium -Ion de 1400 mAHen option Connecteurs a six fils « RJ12 » adetrompeur excentre a droite

Vous pouvez constater notamment lapuissance du processeur secondepar un coprocesseur, l'enorme capa-cite de memoire de type « FLASH »pour des applications robotiques, lesdeux possibilites de communication(USB et Bluetooth), les entrées nume-riques et les moteurs a asservisse-ment tres précis.La figure 3 donne un apergu des ele-ments robotiques raccordes entreeux. La motorisation et les capteurssont egalement tres performants,voyez par vous-merne.

Les moteurs asservisUn ensemble si sophistique ne pou-vait plus se contenter de simplesmoteurs a courant continu. Merne si,a la base, it est fait usage d'un telmoteur, ('ensemble est muni, commele montre la figure 4, d'un train d'en-grenages et d'un asservissement parencodeur numerique.De ce fait, le parametrage d'un canalde motorisation offre une grande pre-cision selon plusieurs modes.II est possible, bien sur, de choisir lesens (horaire ou anti-horaire) a la

vitesse souhaitee et l'arret. La com-mande s'effectuant en largeur d'im-pulsion modulee PWM », le couple estainsi conserve, meme a allure reduite.Le programme offre quatre types decommandes :- rotation illimitee (I'arr& etant obtenupar un evenement programme)- nombre de tours de roue (avec unpas de 0,01 tour, par exemple : 2,35)- duree de fonctionnement (avec unpas de 0,01 seconde, par exemple :0,25)- controle angulaire (avec un pas de1 degre, par exemple : 3°)

Voici les principales caracteristiquesmecaniques et electriques de ce ser-vomoteur.

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- poids : 80 g- tension nominale : 9 V- vitesse maximale : 170 t/mn- intensite a vide : 60 mA

intensite de blocage : 2 A- protection interne (duree limitee)- couple de blocage : 50 N/cmL'emplacement du tachymetre, pro-che de l'arbre du moteur, donne uneimpressionnante precision de l'asser-vissement : it suffit, par exemple, deprogrammer dans une boucle unerotation angulaire dans le sens horai-re de six degres, pour obtenir unetrotteuse d'horloge. II faut noter qu'enfin de chaque deplacement, it estpossible de demander de freiner lemecanisme ou de le laisser terminerlibrement.Un servomoteur peut egalement etreutilise comme manette de commandeanalogique. Tout en restant connectssur une des sorties « A a C suffitde le faire tourner manuellement pourmesurer ('angle et le sens de la rota-tion grace aux capteurs tachyme-triques integres.

11.0 F_,4,210)k)[iilic

Voyons le plus simple des capteurs.II est constitue d'un contact « tout ourien » relie a une entrée analogiquevia une resistance de protection.La resistance de « tirage » au polepositif est integree a la brique NXT.En position travail, le contact force('entree a la masse.Malgre cette simplicite, le programmed'origine prevoit trois modes dedetections :- evenement lors de l'enfoncementdu contact- evenement lors du relachement ducontact.- evenement lors du contact heurte(enfoncement puis relachement).

capkw ijolirramgcrNous abordons le capteur retournantune grandeur analogique.Celui-ci peut fonctionner selon deuxmodes. II peut mesurer la quantite delumiere ambiante, c'est le mode pas-sif, ou en mode actif, analyser le tauxde reflexion d'une DEL integree aucapteur. Dans les deux cas, la valeurest comparee a une consigne sousforme d'un pourcentage.L'evenement intervient au choix, si

elle est plus grande ou plus petite

1. tiotetir-.-1?. Tachymetre lcapteur de rotation)

3. lintirenage intOgre itIMAGE EXTRAITE DU MANUEL.

DE L'UTILISATEUR

que la donnee choisie. Les applica-tions sont nombreuses et variees :

reconnaissance des couleurs (clairesou foncees), robot suiveur de ligne oude contour, detection d'un change-ment brutal de luminosite (alarme),etc.

Le capteur sonoreCe capteur n'est pas simplementconstitue d'un microphone et d'unpreamplificateur, mais integre uneelectronique evoluee munie de filtres.II retourne une grandeur analogiquecompar6e a un niveau sonore expri-me en decibels bruts « dB », clest-A-dire tout type de son ou en decibelsajustes . dBA » perceptibles unique-ment par l'oreille humaine.Levenement intervient, IA aussi, auchoix, en fonction d'une comparaisonselon que la valeur mesuree est plusgrande ou plus petite que la consi-gne.

11,e uapiteum

Voici le plus elabore des capteurscontenus dans le coffret. II est concuautour d'un microcontroleur et

integre de nombreux composants.Son fonctionnement n'est plus sim-plement analogique, mais numeriqueselon le protocole 120. Le principe debase est bien connu : un transducteuremetteur ultrasonique envoie uneonde qui retourne au recepteur. Letemps determine la distance en fonc-tion d'un eventuel obstacle reflechis-sant I'onde. Le capteur est donnepour une distance theorique pouvantatteindre 2,5 m. Le maximum de pre-cision etant, bien entendu, situe

avant 1,2 m, distance déjà tres hono-rable pour un robot evolue.

Pour aller plus loin

D'autres capteursL'attrait et le succes du coffret LEGOMINDSTORMS NXT sont tels queplusieurs societes commercialisentdes capteurs plus sophistiques enrespectant le standard electroniqueet mecaniqueparticulierement, de HiTechnic et deMindsensors.Voici une liste (non exhaustive) desdifferents accessoires que vous pou-vez y trouver, mais une visite sur leurssites Internet s'impose :- une boussole electronique (com-pass)

- un detecteur de couleurs de preci-sion- un capteur d'acceleration- un gyroscope electronique sur unaxe (construction de robot de type« Segway » a auto-balancement)- une liaison infrarouge- un multiplexeur pour gerer plus dequatre moteurs LEGO par une seulesortie- un capteur de pression- une horloge en temps reel- une interface de gestion d'afficheurLCD alphanumerique- une commande de huit servomo-teurs de modelisme par une seulesortie- un transpondeur RFID- etc.II est d'ailleurs possible de se procu-rer certains d'entre eux sur le sitemarchand de LEGO.

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ENTREES1 A 4

-10

INTERIEUR NXT

+5V10

ANAI 2

MASSE 01 3

MASSE 014

+4,3 V 01 6

DIGIA10 0Is

DIGIAI1 0

5

SORTIESA a C

INTERIEUR NXT

MAO

110 I

1 2MA1 O

3MASSE 01+4,3V 014

15TACHOAO

TACH0A1

00 1 6

6

Les ports d'entreesLa societe LEGO offre, sur son siteInternet, une abondante documenta-tion technique tres poussee (sche-mas et caracteristiques) a propos ducoffret MINDSTORMS NXT.Cette documentation nous permetd'envisager Ia realisation de nospropres interfaces, capteurs etactionneurs Ores par la brique intel-ligente NXT afin d'elaborer des robotsencore plus puissants.La figure 5 donne le brochage et lenom des signaux disponibles indiffe-remment sur les quatre connecteursd'entrees (numerotes 1 a 4).Ces signaux supportent les capteursanalogiques et numeriques.Voyons a quoi ils correspondent.0 Entrée analogiqueElle est raccordee a un convertisseuranalogique/numerique a 10 bits.Afin de conserver Ia compatibiliteavec I'ancien systeme « RCX », cetteentrée bascule alternativement ensortie et sort egalement d'alimenta-tion au capteur.Le rythme est rigoureux, 3 ms d'ali-mentation pour 0,1 ms de lecture.La tension est maintenue par un petit

condensateur pendant la phase demesure. Cette contrainte draconien-ne est confiee au coprocesseur poureviter Ia surcharge du processeurprincipal.II va de soi que tout ce processus esttransparent pour l'usager.O MasseO Masse°Alimentation + 4,3 VCette ligne est presente sur lesquatre entrées et sur les trois sorties,elle peut drainer un courant approxi-matif de 20 mA par connecteur.Elle sert notamment d'alimentationpour une Oventuelle DEL, commepour le capteur de lumiere.En cas de court -circuit avec la

masse, la brique NXT s'initialise.O Entree/sortie numeriqueVoir ci-dessous.O Entree/sortie numeriqueLes lignes 5 et 6 sont utiliseescomme support pour la communica-tion selon le protocole I2C a une vites-se de 9600 bits/s.La brique NXT est automatiquementconfiguree en maitre, les resistancesde « tirage » au pole positif devantetre integrees au dispositif externe(capteur).

Les ports de sortiesLes trois connecteurs de sorties(nommes A, B, C) disposent egale-ment de six broches.Bien evidemment, comme le montre lafigure 6, les signaux sont differents.Les signaux presents sur cesconnecteurs gerent Ia commande dumoteur de maniere tres precise, maisegalement le tachymetre pouvants'utiliser independamment ou enassociation avec le moteur.

Voyons la fonction de chaque fil.O Sortie numeriqueVoir ci-dessous.O Sortie numeriqueImpulsions modulees en largeur

PWM » issues du coprocesseur etdestinees a la commande du moteur.Notons la possibilite d'activer unefonction frein qui se traduit par uneforme plus complexe du signal

PWM » pour une rotation angulaireplus precise.O Masse Alimentation + 4,3 VCette ligne est presente sur les

quatre entrées et sur les trois sorties,voir le paragraphe sur les entrées.0 Sortie numeriqueVoir ci-dessous.O Sortie numeriqueLes lignes 5 et 6 renvoient ('informa-tion tachymetrique. Cette derniereest filtree, puis remise en forme parun « trigger de Schmitt », avant d'êtretraitee par le processeur principal.L'analyse simultanee des deuxsignaux « TACHOAO et TACHOA1 » en

quadrature de phase permet deconnaitre le sens de rotation selonque le premier est en avance ou enretard.La mesure angulaire est donnee parla frequence.

Les capteursde conception personnelleCompte tenu des informations four-nies par LEGO dans le « MIND -STORMS NXT Hardware DeveloperKit >>, it devient possible de concevoirnos propres interfaces et capteurs.Dans de futurs numeros de notremagazine Electronique Pratique,nous vous proposerons certainsmontages mettant en oeuvre le NXT.La grande difficulte reside dans lerespect du standard mecanique despieces LEGO, en particulieur pourI'entraxe des trous sur le circuit impri-me, mais cette tache nous incombe !II est ainsi possible de realiser descapteurs de temperature, de mesurede resistances ou de tensions, maisegalement des interfaces plussophistiquees destinees a gerer plu-sieurs sorties numeriques ou analo-giques a partir d'un seul connecteur.

Les langages alternatifs libresde droits (freeware)L'engouement pour ce systerne esttel qu'une large communaute s'estpenchee sur la programmation.II en resulte plusieurs langages diffe-rents et moins conviviaux que celuid'origine fourni par LEGO, mais per-mettant une programmation pluspuissante en lignes de code.Deux d'entre eux ont retenu notreattention, il s'agit de 0 NXC » (NoteXactly C) et « NBC » (NeXT ByteCodes), mais il en existe d'autres.Le grand interet de ces deux logicielsreside dans le fait qu'ils font partie de

n° 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

la superbe interface de programmation . BricxCC », elle aussidisponible en libre telechargement.Apres un simple parametrage, ce logiciel se charge de tout.Vous pouvez choisir le langage de programmation et le proto-cole de communication, telecharger le code compile dans labrique NXT, gerer la memoire de cette derniere, agir en tempsreel sur les entrées et les sorties, etc.

Lego digital designer (LIM)Ce superbe logiciel graphique en 3D est gracieusement fournipar LEGO pour concevoir vos modeles et leurs notices de mon-tages. II Ore tous les themes de constructions de la marque et,bien evidemment, le MINDSTORMS NXT.

Pour conclure

En attendant la realisation de telle interface ou de tel capteurdans un prochain Electronique Pratique, nous vous recomman-dons vivement Ia visite des sites Internet que nous vous propo-sons (voir (< liens utiles »), merne si certains sont en langueanglaise. En cherchant un peu, vous en trouverez certainementd'autres interessants, mais cette selection devrait déjà voussatisfaire, merne si vous avez contracts Ia passion du MIND -STORMS NXT !

Y. MERGY

POUR EN SAVOIR PLUS... Sites proposant des capteurs et des interfaceshttp://www.mindsensors.com/http://www.hitechnic.com/

Sites de programmation alternative; l'un sur« BricxCC », « NXC » et « NBC », l'autre pour « LEJOS »http://sourceforge.net/projects/bricxcc/http://lejos-osek.sourceforge.net/

Site du logiciel « LEGO Digital Designer »http://Idd.lego.com/download/

Site officiel de la societe LEGO, de son site marchandet de sa documentation technique (HDK)http://mindstorms.lego.com/eng/Salzburg_dest/Default.aspxhttp://shop.lego.com/ByTheme/Leaf.aspx?cn=17&d=70http://mindstorms.lego.com/Overview/nxtreme.aspx

Autres sites (dont certains vraiment surprenants !)http://www.philohome.com/nxt.htmhttp://web.mac.com/roboleo/iWeb/Roboleo/C7649283-BE02-4C00-9171-A806138C06F7.htmlhttp://web.mac.com/roboleo/iWeb/Roboleo/Projets.htmlhttp://www.nxtprograms.com/index.htmlhttp://www.ortop.org/NXT_Tutorial/index.htmlhttp://tiltedtwister.com/http://fr.youtube.com/watch?v=4ulBRQKCwd4

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Fabrication de circuit imprimeA ('UNITE ou petites quantites - Delai 24/48 heures (hors W.E)

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'Logiciel CIAO4 Dessin de cii -,6 simple ou double face.Version Windows du célèbre CIAO. Routage manuel. Prise en main fres rapide.Simple et efficace. CIAO4 :140

INITIATION A L'ELECTRO_

SANS SOUDURE : BOITES D'EXPERIMITENTATION. les

composonts sont premontes sur un plateau et equipes deconnecteurs a ressort. Manuel detaille et

Coffret 130 montages...

Coffret 30 montages

Coffret 10 montages

gogique.

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LES MODULES AURE!Emetteurs et recepteurs. Datas, audio, video. Nouveautes :

Emetteur FM. 4MAVPF10 14.80 Recepteur FM. 4M5OFM6OSF 27.80

AVEC SOUDURE. LES MINI -KITS. Simples, economiques,

omusonts. 40 realisations.

NouveautesMK I 57 Journal defilant miniature 24.95 MK155 Message magique 18.95 MK150 De magique 13.95 MK147 Stroboscope a leds blanches 9.95 MK143 Torche a leds benches 9.95

LES LIVRESEmetteurs et recepteurs HF 23.00 Radiocommandes a modules HF 23.00 Surveillance electronique 23.00 Alarme et securite 26.50

PROGRAMMATIONPour microcontro eurs Microchip PIC

En kit : K8048

Monte : Pail 10

41.00 53.33

LES LIVRESS'initier 6 la programmation des PIC 36.00 Apprendre la programmotion des PIC 56.00

Pour cartes Gold, Silver, Fun, Monte: Multipro USB phoenix 50.00

LES KITS VILLE/NAN NouvraulesK8055 interface USB d'experimentation 41.00 K8051 ernetteur IR 15 canaux 20.00 K8050 recepteur IR 15 canaux 30.00 K8049 emetteur IR 16 canaux 66.00 K8048 programn-rateur de PIC 41.00

K8047 enregistreur 4 canaux 45.00 K8046 ecran tactile 8 canaux 67.00 K8045 8 messages programmobles 53.00 K8044 generateurs d'effets lumineux 12e 35.00 K8035 compteur universel 36.00

LES CAMERAS VIDEOcrams noir et . anc, cameras couleurs,

Moniteurs, commutateurs video, quads,

Cables video, objectifs, mognetoscope lime

lapse, emetteurs

Catalogue complet sur simple demande. Extroits :

Camera ZWHA : noir et blonc, capteur CCD, 380 lignes 1V,

Bonier metal 36x36mm 93.00

Camera ZWMHA : comme ci-dessus,

mais objectif tete d'epingle 101.00 Camera COIMHA : couleur, capteur CCD,

330 lignes TV, bother 36x36mm 135.00 ContrOleur de magnetoscope C755 permet de declencher

automatiquement un mognetoscope sur fermeture duncontact d'alarme temporise* 70.00

FRAIS D'ENVOI DOM-TOM-CEEE'fRANGER, nous consulter.

5 C jusqu'a 23 C de materiel - au-dessus : 8 jusqu'O 5 kg.

Envoi PAR RETOUR : contre cheque ou manclat joint a la commande.

Les prix indiques dans ces cotonnes sont donnes a titre indicant, pouvant varier

en fonction du prix des approvisionnements.

CARTE BLEUE

ACCEPTEEAU

ET P

COMAGAS1NRRESPONDANCEAR

iliotwe&i,, MI MI I El

MODELISME FERROVIAIREGraduateur de vitesseLe modelisme ferroviairecontinue de faire roverpetits et grands.Aussi, consacrons-nousperiodiquement nos

lonnes a des montagesapportant un « plus »dans ce domaine.Le module propose icin'echappe pas a cetteregle ajoutera a votrereseau une indeniabletouche de realisme.

e graduateur pour trainde voyageurs permet lepilotage d'un train a dif-ferentes vitesses, sans

pour autant alterer le niveau del'oclairage des voitures remorquees.

Les graduateurs usuels generent auxbornes de la vole une tension variableen valeur et en polarite pour assurerla marche de la locomotive a desvitesses differentes, dans un sens oudans l'autre. II en resulte une variationdisgracieuse de l'eclairage des voi-tures remorquees. A l'arret du train,on assiste merne a ('extinction totalede celui-ci. Le montage proposeresout ce probleme en soumettantl'alimentation de la vole a une tensionconstante vis-a-vis de l'eclairage,tout en permettant de graduer lavitesse du convoi a ('allure desiree, ycompris l'arret.La polarite de l'alimentation est alter-native, d'oU la constance de l'eclaira-ge. En revanche, le moteur de trac-tion de la locomotive tourne a uneallure plus ou moins grande, dans unsens ou dans l'autre suivant le rap-port des durees des valeurs positivespar rapport aux valeurs negatives.C'est donc la variation de ce rapportqui assure la graduation.

Fonctionnement

AlimentationUn transformateur d'une puissancede 15 a 20 VA delivre au secondaireune tension alternative d'environ 18 V.Un pont de diodes redresse les deuxalternances (figure 1). Les condensa-teurs C1 et C2, de valeur relativementimportante, realisent un premier filtra-ge de ce potentiel en lui conferant,par la meme occasion, une allurelegerement ondulee. Au niveau de lacathode de la diode zener DZ, nousrelevons une tension de 18 V. Le cou-rant dans la zener est limite par R1.Les transistors NPN/T1 et T10 for-ment un Darlington, c'est-a-dire un« suiveur de potentiel » a forte ampli-fication en courant. Sur l'emetteur deT10, nous ne relevons plus qu'unpotentiel d'environ 16,8 V, suite a

l'effet » des deux jonctions base-emetteur des transistors constituantle Darlington.La capacite C3 assure un filtragecomplementaire destine, commenous le verrons dans les paragraphesqui suivent, a l'alimentation des deux« files de rail » du reseau.

r, -n" 331 vvvvw.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Enfin, sur la cathode de la diode D1,nous disposons d'une tension conti-nue et stabilisee a environ 16 V, avecC5 qui apporte un dernier filtrage,tandis que C6 fait office de capacitede decouplage. Ces 16 V alimententla « logique » du circuit de commandedu graduateur.

Base de tempsLes portes NOR (II) et (Ill) de 101 sontmontees en oscillateur. Ce derniergenere des signaux carres dont laperiode depend de la position du cur-seur de l'ajustable A. En positionmediane, la periode est d'environ15 ms, ce qui correspond a une fre-quence de 66 Hz.Comme nous le verrons par la suite,c'est cette frequence qui sera a labase de l'alimentation alternative dureseau.Les portes NOR (I) et (IV) de 101 for-ment un trigger de Schmitt dont lerole consiste a donner aux fronts mon-tants et descendants des signaux car-res une allure plus verticale (figure 2).Les fronts montants sont pris en

compte par le « dispositif derivateurforme par C7, R6 et D2. Au niveau dela cathode de D2, nous relevons de

4

1

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tres breves impulsions positives duesa la charge rapide de C7 a travers R6et espacees de 15 ms.

' Commando de is graduationPour chaque impulsion positive issuedu dispositif derivateur evoque ci-dessus, la bascule monostable, for-

mee par les portes NOR (III) et (IV) deIC2, delivre sur sa sortie un etat

haut >, dont la duree est fixee par Iaposition du curseur du potentiornetre P.Etant donne les valeurs de R13, P etC11, en position mediane, la largeurdes etats << haut » est egale a la moi-

tie de la periode caracterisant la base

de temps (figure 2). Cette largeur estdonc de I'ordre de 7,5 ms.Nous verrons d'ailleurs que cetteposition du curseur de P corresponda l'arret du convoi.En tournant P dans le sens d'unediminution de sa resistance ohmique,Ia largeur des impulsions se reduit

n° 331 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

230 V Vers reseau

4

0 0 0 0230 V

I -I R9 -1-

T6BC L-_E

1

Transfo

1 -1 1310 1-

T7B--:: MkE9V 9V

1

-1 R5 1- 1 C10 1 I -4 R12 1-

I_+ A, A, -

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T 0 +-I- -I" -rARC ----) AVI

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1

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T 10 - (=:_i_L.

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1 C8 1

3

ICI

10 12

IC2

Tensionreseau

2

T

T/211.

T/2

Valeur moyenne ducourant polarise nulle

T1 < T2

T1

Valeur moyenne ducourant polarise

T1 > T2

Valeur moyenne ducourant polarise

progressivement pour aboutir a unelimite minimale inferieure a la millise-conde. Dans le sens inverse, la lar-geur des impulsions augmente pouratteindre, en position maximale, unevaleur de pres de 15 ms, c'est-a-dire

la base de temps d6finie au para-graphe precedent.

Commande des alternancesLes etats « haut » delivrOs par la bas-cule monostable de graduation sont

pris en compte par les deux portesNOR (I) et (II) de IC2. Sur Ia sortie dela porte (II), ils sont inverses en etats

bas », tandis que sur la sortie de Iaporte (I), ce sont les memes etats

haut » qui apparaissent.

n° 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureResistancesR1 : 270 Q (rouge, violet, marron)R2 : 1 MQ (marron, noir, vert)R3, R4 : 100 l<52 (marron, noir, jaune)R5 a R12 : 10 kg2 (marron, noir, orange)R13 : 33 kg2 (orange, orange, orange)A : Ajustable 220 IcS2P : Potentiornetre 470 I<52 (lineaire)

CondensateursC1, C2 : 4700 CIF/35 VC3 : 2200 pF/25 VC4, C5 : 100 pF/25 VC6, C7, C8, C9 : 0,1 CIFC10, C11 : 47 nF

SemiconducteursD1 : 1N4004D2, D3, D4 : 1N4148DZ : zener 18 V/1,3 WT1, T2, T3 : BC 546T4, T5 : BC 556T6, T7 : BD 440T8, T9, T10 : BD 679Pont de diodes RS 406101, IC2, IC3 : CD 4001

Divers13 straps (10 horizontaux, 3 verticaux)2 borniers soudables 2 plotsTransformateur 230 V/2 x 9 V/16 VA3 supports 14 brochesBouton-fleche pour potentiometre5 dissipateurs pour transistorsdu type BD

Les quatre portes NOR de IC3 !tali -sent egalement une suite d'inversionsde maniere a obtenir le schema gene-ral de fonctionnement suivant : Pour un &tat « haut » present surIa sortie de Ia porte NOR (II) de IC2(et donc pour un &tat « bas » sur lasortie de Ia porte NOR (I) de IC2) :- activation de T2 (NPN) par R12- activation de T5 (PNP) par R10- blocage de T3 et de T4 Pour un kat « haut » present surIa sortie de la porte NOR (I) de IC2(et donc pour un etat « bas » sur lasortie de la porte NOR (II) de IC2) :- activation de T3 (NPN) par R11- activation de T4 (PNP) par R9- blocage de T2 et T5Nous verrons ulterieurement Ia raisond'être des condensateurs C8/C9, desresistances R7/R8 et des diodesD3/D4.

Circuit de puissanceEn examinant le schema, nous distin-guons quatre groupements en Darlington :

- deux groupements de transistorsPNP : T4/T6 et T5/T7- deux groupements de transistorsNPN : T2/T8 et T3/T9En reprenant les conclusions dega-gees au paragraphe precedent, nousobtenons au niveau de la sortie d'ali-mentation vers le reseau :- une polarisation positive pour (A) etnegative pour (B) quand Ia sortie de laporte NOR (I) de IC2 est a l'etat« haut »- une polarisation inverse lorsque lasortie de cette merne porte est al'etat « bas»La figure 2 met en evidence les diffe-rents cas de figures qui peuvent sepresenter. Premier cas : T1 = T2Le moteur de traction de la locomoti-ve est alimente par un potentiel chan-geant alternativement de sens envi-ron 66 fois par seconde. Les dureesdes alternances positives et nega-tives etant egales, le moteur ne tour-ne pas, compte tenu de l'inertie

mecanique de son rotor. La locomoti-ve est a l'arret. Deuxieme cas : T1 < T2La duree des alternances positivesest inferieure a celle des alternancesnegatives. II se degage un courantmoyen qui a pour consequence la rota-tion du moteur dans un sens donne. Troisieme cas : T1 > T2La valeur moyenne utile du courantdans le rotor change de signe. La loco-motive avance dans l'autre sens.II est important de souligner que,dans chacune des trois situations, lavaleur efficace du courant circulantdans les filaments des ampoulesd'eclairage des « voitures voyageurs »reste entiere et constante. II en resul-te un eclairage « maintenu » a borddu train, quelle que soit son allure (ouson sens de marche).

Protectiondes transistors de puissanceSans precautions particulieres, lors

des changements de « signe » des

3

n° 331 wwvv.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

alternances et avec les inevitablesdifferences au niveau des temps dereaction d'un transistor par rapport al'autre, nous risquerions d'aboutir ades situations critiques oil deux grou-pements de Darlington de la memebranche seraient operationnels, neserait-ce que pendant des dureestres courtes.Cela nuirait a leur maintien en <, bonetat » puisqu'il s'agirait, en realite, deveritables courts -circuits.Pour eviter ces inconvenients, le pas-sage a l'etat « haut » des entrées desportes NOR (I) et (III) de IC3 est lege-rement retarde par la charge descondensateurs C8/C9 au travers des

111,1 PDF - 1J7 piqio,

PUSII-PULL EL34

; n417, 17/717ff,,

1-61)

k,

.!DRUPLE PUSH-PULL 61.6

QUADRUPLE PUSH -P0

ii

v -,

PUSH-PULL ECL86

AMPLIFICATEUFISPUSH PULL CT UINCILE CHO

PREAMPLIFICATEURSCCFU2-CCLOO.CCCD,CC001

FILTRE ACTIF 2 VOWS

FILTRE ACTIF 2 VOTES

PREAMPL1 ECF82

PREAMPLIFICATEURS

HAUT ET HAS NIVEAU

AF,,c,E83/ECC81

30

PUSH-PULL KT90

TRIPLE PUSH-PULL EL34

,t(

0

resistances R7/R8.En revanche, pour le passage a l'etat« bas », la decharge est pratiquementinstantanee grace aux diodes D3 etD4.

Realisation

Le circuit imprimeAvant d'entreprendre la gravure ducircuit imprime de la figure 3, it esttoujours preferable de se procurer lesdifferents composants necessairesla realisation.Cette precaution permet de modifiereventuellement le trace propose encas de differences au niveau dudimensionnement ou du brochage.

L'implantationBien veiller au respect de ('orientationdes composants polarises (figure 4).Les cinq transistors de puissancesont visses contre des dissipateurs.Le potentiometre est monte « cotecuivre » de maniere a presenter sonaxe de commande cote compo-sants ». Les liaisons avec les pastillessont realisees par des straps.

Mise au pointSi vous disposez d'un oscilloscope,une fois le potentiometre P tourne enbutee dans le sens anti-horaire (resis-tance maximale), it suffit d'agir surI'ajustable A de maniere a obtenir uneperiode de la base de temps (brochen° 3 de 101) legerement superieure ala duree des impulsions delivrees parla sortie du monostable (broche n° 10de IC2). Vous pouvez egalementobtenir ce resultat par approchessuccessives, en tournant d'abord lecurseur de l'ajustable en butee « senshoraire » (resistance maximale), puisen revenant progressivement dans lesens « anti-horaire » pour aboutir aune vitesse maximale du moteur detraction de la locomotive. Pour obte-nir plus de stabilite, retourner treslegerement dans l'autre sens.Ensuite, it convient de determinerexperimentalement la position <, neu-tre » du potentiometre P. Laquelle cor-respond a l'arret du moteur de trac-tion. Le bouton-fleche peut alors etremonte definitivement et en bonneposition sur son axe (photo A).

R. KNOERR

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Des montages a la port& de tousen suivant pas a pas nos explications

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Detecteur depassage infrarouge

Reposant sur la detectionde coupure d'un faisceauinfrarouge, ce dispositifest ideal pour lasurveillance de largesentrées ou de façades amultiples entrées.Differentes applicationssont ainsi envisageables,telles que le controle desallees et venues, Iasignalisation d'un visiteurdans un batiment, laprotection d'une vitrine,Ia detection d'intrus, etc

D'ailleurs, trois circuits decommandes sont prevuset pourront etre implantesselon ('option retenue.

Vous pourrez ainsi disposer d'une

sortie 230 V via un triac, d'un contactRh de puissance ou d'un deport HFactivant a distance un buzzer ou unpetit relais.

Introduction

La qualitO de Ia liaison infrarouge aete obtenue grace a un moduleSONY qui integre differentes fonc-tions dont l'amplification du signalcapte et sa demodulation. De plus, lemodule SONY presente une bonneimmunite contre les rayonnementsparasites d'un Oclairage artificiel.Le dispositif propose se compose detrois cartes : un emetteur infrarouge,le recepteur infrarouge (carte princi-pale de controle et de commande) etun recepteur HF ou « sonnette HF ».Le principe consiste a placer ('emet-teur infrarouge et le recepteur decontrole en visa vis. Si le signal emis

par ('emetteur n'est plus regu par lerecepteur (interruption du faisceauinfrarouge), le recepteur activera pen-dant une duree *table, a la fois unrelais, une sortie 230 V par triac et unemetteur AM 433,92 MHz.L'emetteur HF omettra une porteuseHF modulee par une tonalite, laquelledevra etre identifiee par le recepteurHF pour valider ('alimentation d'unbuzzer que vous pourrez remplacerpar un petit relais. Ceci permettra parexemple de placer le faisceau infra -rouge dans un batiment et la sonnet-te HF dans un bureau (ou un maga-sin) et d'être prevenu sans avoirameuter le voisinage (ou le personnel)avec de puissants decibels.

Schema de remetteurinfrarouge

La figure 1 presente le schema de('emetteur infrarouge. Son alimenta-tion est stabilisee de maniere clas-sique par un regulateur de tensionfixe, C13, un 7812. Sa tension d'en-tree, redressee et filtree, est fourniepar un adaptateur secteur. La diodeD3 protege le regulateur CI3 contreune inversion accidentelle de la pola-rite de ces adaptateurs.Un signal periodique est genere parle circuit integre C11, un 555 utilise demaniere inhabituelle, avec une diodeen parallele sur la resistance R3 dedecharge du condensateur C1. Cetteparticularite permet d'obtenir unsignal rectangulaire periodique avecune impulsion positive. En effet, dufait de sa conception, un 555 utilisede maniere conventionnelle, genereun signal rectangulaire de rapportcyclique superieur a 0,5. Or le butrecherché est inverse, afin de limiterla duree d'emission des diodesinfrarouges (voir chronogrammes,figure 2).

re 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

+0SW1

- 0 D3 C3 =='47 pF

1N4001

777; 97,7

CI37812

I 0R

R5

R31 MQ

2C4

100 pF

97,7,

D1

1N4148

R1

100

4 8

Raz VccDechar

C11

NE5556 Comp

C1

2,2 n;

Gnd CV

9777;

51

R210 ki2

R447 ka

D2

1N4148

C21 nF

2

4 8

Raz VccDechar

Cl2NE555

Comp

TrigGnd CV

7,7;

5

2252

C5470 pFT

R6

1,5 kf2

R7100 f2

T1

BC548

R815052

R92,2 Q

T2BC639

DL1Rouge

DL2LD271

DL3LD271

Schema de l'emetteur infrarouge

Sortie de C11 (LM555, broche 3)

Sortie de C12 (LM555, broche 3)

Sortie capteur infrarouge Sony

Sortie de Cl2A (4013, broche 1)

2

3

Chronogrammes de fonctionnement

La broche (7) de C11 est connect& au collecteur du transistorde decharge

Ainsi, Ia charge du condensateur C1se produit au travers de Ia resistanceR1, sans influence preponderante deIa resistance R3 qui est alors court-circuitee par la diode D1. Lorsque Ia

charge du condensateur C1 a atteint2/3 de Vcc (Vcc = tension d'alimenta-tion, soit 12 V), Ia broche (7) de CI1est portee a la masse par le circuitcollecteur du transistor de decharge

interne du 555 (voir figure 3). Ladiode D1 est alors polarisee en inver-se. Elle est bloquee et ne joue aucunrole. Le condensateur C1 se dechar-ge ainsi au travers de la resistanceR3, sans autre influence et jusqu'a ceque la tension a ses bornes soit des-cendue a 1/3 de Vcc. A cet instant, letransistor de decharge interne a CI1est a nouveau bloque, l'entrée (7) deCI1 est alors sans influence (collec-teur ouvert) et le condensateur secharge a nouveau au travers de laresistance R1 en serie avec la diodeD1. Un cycle est alors etabli. Uneimpulsion positive est ainsi periodi-quement presente en sortie de C11,broche (3).Les temps de charge et de dechargepresentent un rapport similaire a celuides resistances R1 et R3. II en va demerne du rapport cyclique du signalperiodique en sortie (3) du 555, carcette sortie est a l'etat " haut " pen-dant la charge du condensateur C1 eta l'etat " bas " pendant sa decharge.Puisque le rapport entre R1 et R3 estde 1 pour 10, le rapport cycliquesera voisin de 0,1. Pour rappel, Iafigure 4 precise Ia definition du rap-port cyclique d'un signal periodique.En pratique, une legere differenceapparait du fait de Ia presence de Iatension directe de la diode Dl.Par ailleurs, compte tenu des valeursde C1, R1 et R3, Ia frequence dusignal de sortie de CI1 est d'environ600 Hz.

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a>50%

a < 50 %

14T---0'14-4+0411t1 t2

t1

t2

t1

a=50% I I t2

Le rapport cyclique a d'un signal periodique est lerapport entre Ia duree de l'etat haut du signal et saperiode. II est compris entre 0 et 1 et peut s'exprimeren pourcentage de 0 a 100 %.

t1 t1a=

T tl + t2

Par exemple, un signal carre presente un rapportcyclique de 50 % et la valeur moyenne de la tensiondun signal rectangulaire d'amplitude E est egale a

4 Definition du rapport cycli-que d'un signal periodique

Ce premier astable C11 est utilisepour autoriser ou non le fonctionne-ment du second astable C12, grace ason entrée reset broche (4).Quand un &tat " bas " est appliqué acette entrée, la sortie (3) de C12 est forcee

a 0. Pour que ce 555, monte en astable,

fonctionne librement, it faut appliquer unetat " haut " sur son entrée 4.La liberation de Cl2 par C11, entrainela production d'un train d'impulsionspositives. Chacune de ces impulsionsse traduit par un rayonnement infra -rouge des diodes DL2 et DL3. Eneffet, un &tat " haut " en sortie de Cl2entraine la conduction du transistordriver T1, qui injecte alors un courantde base suffisamment importantdans T2 pour provoquer un courant

impulsionnel tres eleve dans le circuitcollecteur-emetteur du transistor T2.Or, la portee d'un rayonnement infra -rouge est proportionnelle a l'intensitequi traverse la diode emettrice. II estdonc preferable de provoquer dans ladiode infrarouge un courant bref maisintense, plutot qu'un courant devaleur moyenne elevee.De plus, des differences importantesde consommation sont a noter. Ici, lecondensateur C5 suffit a fournir uncourant impulsionnel de pros de 1 A.D'ailleurs, la resistance R5 qui realiseun filtre passe -bas avec le condensa-teur C5, limite la sollicitation du regu-lateur.

Un temoin du bon fonctionnement del'emetteur est obtenu en placant unediode electroluminescente (DL1) enparallele sur la resistance R9, qui esten serie avec les diodes infrarouges.En vertu de la loi d'Ohm, quand uncourant suffisant traverse la resistan-ce R9, en ('occurrence un courantcrete de I'ordre de ('ampere, une ten-sion d'environ 2 V apparait a sesbornes. Cette tension est alors suffi-sante pour polariser DL1. En effet, Iabarriere de potentiel d'une led decouleur rouge est d'environ 2 V,

valeur variant selon l'origine de ladiode et le courant qui la traverse.

Schema du recepteurinfrarouge

Le recepteur infrarouge assure le

controle de Ia presence du faisceau

Utilisation d'un LM567 en decodeur de tonalite

infrarouge et son identification, ainsique Ia commande des elements exte-rieurs, actives via un relais, un triacou par la liaison HF.Ainsi, le schema de la figure 5 secompose d'un amplificateur / demo-dulateur infrarouge, d'un decodeurde tonalite du signal capte, d'un timercommandant le fonctionnementdune sortie 220 V, d'un relais et d'unemetteur HF pour le deport de ('infor-mation.

L'amplificateur-demodulateurUn module SONY de reception infra -rouge a ate retenu pour sa qualite etson coat interessant. Le modele utili-se est d'origine Selectronic.Ce module dispose de trois broches :deux pour son alimentation et unesortie delivrant I'enveloppe du signalinfrarouge captO. Ce signal de sortieest symetrise par une bascule D, uti-lisee en diviseur par 2, dont la sortie,broche (1), fournit alors un signalcare (rapport cyclique = 0,5) de fre-quence moitiO de celle du signal deIlemetteur soit 300 Hz.Ce signal est attenue par le filtrepasse -bas R1/R2/C1, qui elimine cer-tains harmoniques inherents a laforme carree du signal initial, pouretre appliqué a Vent& du decodeurde tonalite.

Le decodeur de tonaliteCe dernier est un module integre,bien connu, un LM567 (figure 6),dont Ia frequence d'accord est deter -

Output r.filter I --

Loop ITfilter

LM567

I Phasedetector

VCO

Input E_.0,1 Q Phasedetector

E

Output

Gnd

Timingcapacitor

ETimingresistor

-4,75 V<Valim< 9 V- 0,01 Hz < fo < 500 kHz

- Bande passante ajustable de 0 a 14 %- Sortie a collecteur ouvert (max : 100 mA/15 V)

RL

5V

C2 T .01.02 .005

Signalinput

+5 V

Cl*.0033

La frequence centrale du decodeur de tonaliteest egale a la frequence libre du VCO. Elle estcalculee a partir de la relation suivante :

1

fo1 1 R1 C1

La bande passante du filtre peut etre estimeeA partir de la relation suivante :iBW = 1070 --Y!-. en % de fo

fo C2

oit :1 pF

Vi est la tension d'entree exprimee en volts rmset pour Vi < 200 mV

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Fl1A

SW1Secteur220 V

0

0

R17loon

SW2 1 wSortie

TR1

K=)

220 \12 x 6 V

S

3 VA 777

220 V C13 =100 nF

X2

R13

33 Q 6

Q1/4 A400 V

R14p I.

470 SZ

C11220 pF

CI5MOC3041

D2C

CI77808

I 0

R

TP1

2

14

C10 Cl2

TPO 0-e 100 nF 4013

5777

SW3

R8

Rel 112V

T1

BC517

141

014

4001

7 7

"7/-/-; 7777;

D31N4148

R1010 1c0

CI4A C1413

4001 4001 TP61 5- 0

3e1

4

C8100 nF

?-2 - 6 --R11

220 1<0

R121 MO

7

R152,2 MO

C710 nF

2

3

10

12

15 8 7 5

N- CV Cs") 1'> > > >

RE

131 91 6 4 1

o

016

TX433.92

C1222 pF

T2

ONYSBX1620

TP20

D Q

Cl2A4013

R

TP30

R1

22 kc2LL,H

C947 pF

7777

C2

R410 kc2

T

100 nF -4VPIn

R2

2 22 kQ

CI1

Gnd

TC

C13/LM567Out

TR Loop Filtre

D1

jaune

R5270

01404001

a

6

R3

8,2 I<S2

C5220 nF

77,7

2 1

Aj110 1.(0

+ +C4 C3

1 pF 2,2 pF77777 P777,

Schema du recepteur infrarouge

mince par la resistance placee entreses broches (5) et (6) et par la capaci-te placee entre la masse et la broche(6). Cette frequence centrale est

reglee a 300 Hz a ('aide de la resistan-ce ajustable Ajl . La relation donnantla frequence d'accord fo en fonctionde ces elements est la suivante :

fo # 1 / [ 1,1 (R3+Ajl)C5]

Les condensateurs C3 et C4 determi-nent la bande passante du decodeur,la duree d'acquisition et le filtragedes detections parasites.

Lorsque la tonalite du signal estreconnue par le decodeur, sa sortie(8) est a l'etat " bas " et le restera tantque le signal sera present. La sortiedu 567 est a collecteur ouvert et setrouve chargee par la resistance derappel R4 et la led D1 dont le courantest limite par la resistance R5. La ledsert de temoin de reception.

Le temporisateurCe dernier est un simple monostablerealise a partir de deux portes

Aj21 MO

R6

33 kit

47 pF

R16470 Ica

CI4D4001

12

13

TP50

logiques inverseuses. II est fait appela des portes NOR pour disposer d'undeclenchement a ('instant ou le fais-ceau est interrompu, c'est-a-dire surun front montant de la sortie du deco-deur de tonalite (figure 7).Un etat " haut " meme bref sur l'entrée(8) de CI4C impose un etat " bas " ensortie de la porte NOR. Puisque lecondensateur C6 est alors &charge,cet etat " bas " apparait sur lesentrées de la seconde porte NOR/CI4D dont la sortie passe a Iletat

" haut ". Cet etat est ramene sur la

Erb' 331 vwwv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

7 Monostables realises apartir de portes NOR

seconde entrée de CI4C. Ainsi, l'etatde la porte CI4C est maintenu, memesi son entrée (8) volt a nouveau unetat " bas ".Des lors, la charge du condensateurC6 se poursuit au travers de la resis-tance (R6+Aj2). Tant que sa chargen'aura pas depasse Vcc/2, la sortiede CI4D restera a l'etat " haut ". Laduree de cet etat est Ia temporisationdu monostable qui s'exprime par larelation suivante :

T = 0,7 ( R6 + Aj2) C6

Pendant la duree de cette temporisa-tion, reglable a l'aide de la resistanceajustable Aj2, les transistors T1 et T2sont conducteurs car l'etat " haut "en sortie du monostable produit uncourant de base dans les resistancesR7 et R9.A Ia mise sous tension, le monostableest inhibe par le reseau RC presentsur son entrée (12). En effet, lors de lacharge du condensateur C12, le

niveau logique " haut " present sur('entree (12), force a l'etat " bas " lasortie (11) pendant une duree de0,7.R16.C12.

Les sortiesDune part, du fait de la saturation dutransistor T1, le relais est excite etson contact est en position travail. Dememe, un courant traverse Ia diodeinfrarouge interne de l'optotriac CI5et Ia led D2 de couleur rouge esteclairee. Si une charge est presentesur Ia sortie SW2, le triac est amorcepar l'optotriac au passage du zero

secteur. Le triac est prevu pour com-mander une petite charge de moinsde 200 W. II est donc protégé par lefusible Fl de 1A. Le reseau R17, C13est optionnel. II sera implante en casde reseau secteur parasite et devientnecessaire si la charge est inductive(a moins d'utiliser des triacsSnubberless).D'autre part, le transistor T2 a l'etatsature peut etre assimile a un inter-rupteur ferme et le module HF CI6 estalors alimente. Sa porteuse HF de433,92 MHz est modulee en amplitu-de par le signal issu de l'oscillateurastable realise avec les deux autresportes logiques de C14. La frequenceF de ce signal est donnee par la rela-tion suivante :

F = 1

2,2 R11 07

Les valeurs retenues pour R11 et C7,donnent une frequence de 200 Hz. Laresistance R12 tient un role secon-daire. Elle est prise generalemententre 2 et 10 fois la valeur de R11. Lafigure 8 rappelle les configurationspossibles pour des astables a portesCMOS.Lorsque le transistor T2 est bloque, Iaresistance R10 impose un etat " haut "sur une entrée de Cl4B, bloquantainsi ('astable dont la sortie est alorsforcee a un niveau logique 0.

8 Configurations possiblespour des astablesa portes CMOS

«1»

«0»

T2=2,2-RC

(4011)

Astable commandee par un etat haut

(4001) Am

Astable commandee par un etat bas

Astable libre

L'alimentationLa tension secondaire d'un transfor-mateur standard est redressee par lepont de diodes D4. Le lissage de latension est assure par le condensa-teur C11 de capacite elevee. La regu-lation est confiee a un regulateur7808, en raison de la tension d'ali-mentation maximale de 9 V duLM 567 (CI3).D'ailleurs, l'optotriac et le relais nesont pas alimentes par la tensionregulee mais par la tension redres-see/filtree a son entrée. Ceci est pos-sible car Ia tension d'un relais et lecourant de polarisation d'un optotriacne sont pas critiques. Les conditionsminimales doivent surtout etretenues.

Schemadu recepteur HF

La figure 9 presente le schema dece dispositif de reception HF ou son-nette HE Le principe est d'être avertipar le son d'un buzzer de ('interrup-tion du faisceau infrarouge, a unendroit eloigne du lieu de passage.Accessoirement, le buzzer pourraetre remplace par un petit relais 5 V.Dans le meme esprit que le recepteurinfrarouge, un LM567 est utilise pouridentifier la tonalite (frequence) dusignal capte par le module de recep-tion U1.En effet, lorsque le faisceau infrarou-ge est interrompu, une tonalite de200 Hz est ernise par l'emetteur HFde la carte principale. Ce signal estcapte par le recepteur HF/U1, dont lasortie delivre alors un signal logiquede frequence 200 Hz au standard TTL(amplitude 0/5 V).Le filtre passe -bas R3, R4, C4 atte-nue ('amplitude du signal a environ90 mVc-c, eliminant de plus lessignaux de frequence plus elevee,dont certains harmoniqus du signal.La frequence d'accord du decodeurde tonalite est *lee a l'aide de laresistance ajustable Aj1. Si la tonalitede 200 Hz est reconnue par le

LM567, alors sa sortie passe a l'etat" bas ". Des lors, la led DL1 est allu-mee et Ia charge rapide du conden-sateur C2 entraine le declenchementd'une minuterie, realisee avec un 555

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15

CI37805

OR

C9220 nF

7777 777

2

D1

1N4001SW1

0 +\/

0 0 V

TC10 I Adaptateur47 pF

, 9777 9777secteur

12 10

U

11 7 2

C8;00 nF

R3 C3

4,7 kE2 220 nF

4,7 kS2 110 pFR4r---_, C4

RecepteurAM/493 MHz

9777;

7717 97,,,

DL1jaune

VP

In

Gnd

TC

012LM567 Out

TR Loop Filtre

6

R5

8,2 knC6

470

2

Aj110 IcE2

R6150 S2

8

C2

T c7

2,2 pF pF

R2

22 I<S2

D2 I1N4148

220 nF

R1

1 ME2

4 8

2

C1

1 6 100 pFI

Raz VccDechar

CI 1

NE555

Comp

TrigGnd CV

7,7

5

BZ1Buzzer3/5 V

9 Schema du recepteur HF

monte en monostable. La duree de Iatemporisation est dorm& par la rela-tion :

T = 1,1 R1 C1Approximativement et compte tenude Ia valeur de R1, la temporisationest directement dorm& par Ia valeuren pF du condensateur C1. Ainsi,pour un condensateur de 10 pF, Ia

temporisation est approximativementde 10 s.Pendant la duree de Ia temporisation,la sortie (3 )de CI1 est a l'etat " haut ".Cette sortie peut fournir un courantde 200 mA, ce qui est suffisant pouralimenter un petit buzzer.D'ailleurs, le buzzer peut etre rempla-ce par un relais dont les contactsseraient exploites pour declencherune alarme ou pour commander unavertisseur plus puissant ou necessi-tant une autre alimentation.La tension d'alimentation est reguleea 5 V par C13, qui recoit une tensionredressee/filtree d'un adaptateursecteur.

Realisation

Les figures 10, 11 et 12 vous pro-posent un trace des pistes respecti-vement de l'emetteur IR, du recep-teur IR et de Ia sonnette HF.La reproduction de ces traces ne pre -

10

12

Trace du circuit imprime de remetteur IR

Trace du circuit imprime du recepteur HF (sonnette HF)

re 331 www.electroniquepratique.cam ELECTRONIQUE PRATIQUE

11 Trace du circuit imprime du recepteur IR

sente pas de difficulte. Portez toute-fois une attention particuliere a la lar-geur des pistes susceptibles de vehi-cuter des courants eleves et a l'isole-ment des pistes soumises a Ia ten-sion secteur.Le trace des pistes de la carte princi-pale, figure 11, a ete prevu afin de

pouvoir utiliser aussi bien un transfor-mateur a double secondaire 2 x 6 V,qu'un transformateur a simple enrou-lement 1 x 12 V ou 1 x 9 V. En etat, latrace correspond a un module adouble enroulement 2 x 6 V. Pour uti-liser un transformateur a simpleenroulement, vous devrez effectuer

un pont de soudure entre les pastillescarrees a proximite des pastilles dusecondaire du transformateur. Deuxshunts seront ainsi realises et vousdevrez couper la piste marquee d'unecroix et reliant initialement deuxsecondaires, mais court-circuitant enla circonstance l'enroulement secon-daire d'un transformateur 1 x 9 V ou1 x 12 V.L'implantation des composants seraentreprise conformement auxfigures 13, 14 et 15. Vous entre-prendrez le soudage des composantspar stapes, apres avoir implants lescomposants de meme epaisseur, quipourront ainsi etre facilement mainte-nus en contact avec le circuit impri-me, une fois la carte retournee.Au sujet des diodes infrarouges,selon les modeles, leur sens d'im-plantation differe. En *le generale,les diodes en boitier sombre ont unsens conventionnel (celui des ledsordinaires). Par contre le sens estparfois inverse dans le cas dunediode en boitier incolore.

13 Insertion des composants dumodule emeffeur IR. Attentionau positionnement des semi-conducteurs et des condensa-teurs electrochimiques

Pour la partie HF, le trace des pistes aete prevu pour permettre ['implanta-tion de la plupart des modules HF de433,92 MHz, en particulier les

modeles les plus repandus des fabri-cants Aurel, Telecontrolli et Mipot.Le choix dependra de votre budget etde la qualite de Ia liaison dont peut

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016 I

CI1

LujREL1

R

C

T

SVV3

0 0 0 00

SONYSBX1620-52u) I- a

;;D' rWri

, C14 I [

0

F1 00 OT C R SORTIESORTIE 220 VRELAIS

SECTEUR

NomenclatureL'EMETTEUR IR

ResistancesR1 : 100 kc2 (marron, noir, jaune)R2 : 10 kQ (marron, noir, orange)R3 : 1 MQ (marron, noir, vert)R4 : 47 f<S/ (jaune, violet, orange)R5 : 22 ou 27 Q(rouge, rouge/violet, noir)R6 : 1,5 kS2 (marron, vert, rouge)R7 : 100 Q (marron, noir, marron)R8 : 150 Q (marron, vert, marron)R9 : 2,2 Q ou 2,7 Q(rouge, rouge/violet, or)

CondensateursC1 : 2,2 nFC2 : 1 nFC3 : 47 pF / 25 VC4: 100 pF / 16 VC5 : 470 pF / 16 V

SemiconducteursD1, D2 : 1N4148D3 : 1N4001DL1 : led rougeDL2, DL3 : diodeinfrarouge, LD271...T1 : BC548T2 : BC639C11, C12 : NE555, LM555, etc.CI3 : 7812

DiversSW1 : bornier 2 plots pour CI1 adaptateur secteur 12 V / 300 mA

RECEPTEUR INFRAROUGE

U1

C2

+ - + TP 0 +15

-I R5 I-

15

14

Insertion des composants du recepteur HF

Insertion des composants du recepteur infra -rouge. Celui-ci est equips du module infra -rouge SONY SBX1620-52 et du module AURELTX-SAW433/S-Z

ResistancesR1, R2 : 22 I<S2 (rouge, rouge, orange)R3 : 8,2 id2 (gris, rouge, rouge)R4 : 10 i<12 (marron, noir, orange)R5 : 270 Q (rouge, violet, marron)R6, R9 : 33 i<S2(orange, orange, orange)R7 : 100 ItO (marron, noir, jaune)R8, R14 : 470 Q (jaune, violet, marron)R10 : 10 Id2 (marron, noir, orange)R11 : 220 I<S2 (rouge, rouge, jaune)R12 : 1 MQ (marron, noir, vert)R13 : 33 Q (orange, orange, noir)R15 : 2,2 mn (rouge, rouge, vert)R16 : 470 kS2 (jaune, violet, jaune)R17 : 100 Q - 1 WAj1 : 10 kQAj2 : 1 MQ

Condensateurs01, 04 : 1 pF / 16 VC2, C8, 010, C14 : 100 nFC3 : 2,2 pF / 16 VC5 : 220 nFC6 : 47 pF / 16 VC7: 10 nFC9 : 47 pF / 16 V

C11 : 220 pF / 25 VC12 : 22 pF / 16 VC13 : 100 nF / 400 V - classe X2

Semiconducteurs

D1 : led jauneD2 : led rougeD3 : 1N4148D4 : pont 1A (W06)T1 : BC517T2 : BC548Q1 : triac 400 V / 800 V, BT137, BTA06C11 : module infrarouge SONY SBX1620-52 (SELECTRONIC, ref : 60.2044)Cl2 : 4013CI3 : LM567, NE567, SE567CI4 : 4001CI5 : MOC3041CI6 : emetteur AM 433,92 MHz : ModuleAurel, TX-SAW433/S-Z (equivalentTelecontrolli RT6-433.92)CI7 : regulateur 7808, 78L08

DiversTR1 : 220 V /2 x 6 V - 3 VAREL1 : relais 12 V - 1RTSW1, SW2 : bornier deux plots pour CISW3 : bornier trois plots pour CIF1 : fusible 1 A, 5 x 201 porte fusible 5 x 201 cache fusible 5 x 20

g -n° 331 vvvvw.electronlquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIOUE

NomenclatureRECEPTEUR HF

ResistancesR1 : 1 MS2 (marron, noir, vert)R2 : 22 kn (rouge, rouge, orange)R3, R4 : 4,7 I<S2(jaune, violet, rouge)R5 : 8,2 id2 (gris, rouge, rouge)R6 : 150 S2 (marron, vert, marron)Aj1 : 10 kS2

Condensateurs01 : 1 a 100 pF/ 10 V02, C3, C9 : 220 nF04: 10 pF/10 VC5:2,2 pF/10 VC6 : 470 nFC7 : 4,7 pF/ 10 V

dependre la port& optimale. Lescartes doivent etre equipees duneantenne k14.Un simple cable rigide, pour installa-tion electrique de 16,5 cm de Ion-gueur convient.Si la fonction sonnette ou deport HFn'est pas souhaitee, le module dereception HF ne sera pas monte surla carte principale.

Reglages

L'emetteur infrarouge ne necessiteaucun reglage. Pour augmenter laportee, vous pouvez augmenter latension d'alimentation en remplacantle regulateur de 12 V par un modele15 V.

Veillez toutefois a ce que votre adap-tateur fournisse bien une tensionminimale de 18 V.

Selon la qualite des diodes infra -rouges utilisees, vous pouvez comp -ter sur une portee de 7 a 10 m (sansdeflecieur !).

La carte principale dispose de deuxreglages : l'accord du decodeur (Aj1)et la duree de Ia temporisation (Aj2).

Pour le reglage du decodeur, placezl'emetteur et le recepteur IR en vis avis. Reglez alors Aj1 pour que la ledjaune (D1) soit eclairee.A Ia mise sous tension, l'autre led de

C8: 100 nF010 : 47 pF / 25 V

SemiconducteursD1 : 1N4001..4007D2 : 1N4148DL1 : led jauneCI1 : NE555, LM555, etc.Cl2 : LM567, NE567, SE567CI3 : 7805U1 : recepteur AM 433,92 MHz : ModuleTelecontrolli RR3-433 (equivalent AurelRF290A-5S ou AC-RX).

DiversSW1 : bornier 2 plots pour CIBZ1 : buzzer 3 ou 5 V1 adaptateur secteur 9 a 12 V/300 mA

couleur rouge est eclairee pendant laduree de temporisation. Reglez Aj2,pour beneficier de la duree souhaitee.Une duree maximale plus importanteest obtenue en augmentant la valeurdu condensateur C6 de 47 pF a 100ou 220 pF.La sonnette HF doit etre *lee a l'ai-de de sa resistance ajustable Aj1pour detecter Ia tonalite de 200 Hzemise lorsque la led rouge de la carteprincipale est allumee. Pour cela, pla-cez le curseur de Ia resistance ajus-table Aj2 en butee a gauche pour

beneficier dune temporisation maxi -male.Branchez uniquement Ia carte princi-pale de maniere a provoquer Ia tern-porisation ou interrompez le faisceauinfrarouge.Pendant que la led rouge est allumee,reglez Aj1 du recepteur HF, de manie-re a allumer la led jaune DL1. A cetinstant, le monostable est declencheet le buzzer dolt retentir. Effectuez denouveaux declenchements, afind'optimiser le reglage de Aj1 du

recepteur HF.Sur la carte de reception HF, le buz-zer peut avantageusement etre rem -place par un relais, afin d'offrird'autres possibilites de commandos.Etant donne les caracteristiques defrequence d'emission et de puissan-ce, ce systeme HF peut etre utilisesans licence, sous reserve toutefoisde l'obtention prealable d'un agre-ment aupres des PTT.Un triac sans dissipateur permet lacommande en tout ou rien d'unecharge maximale d'environ 200 W.Etant donne l'amorcage muscle pro -vogue par un optotriac, une diversitede triacs 4 a 16 A en 400 V / 800 Vpout etre utilisee. S'il est necessairede le refroidir a l'aide d'un dissipa-teur, utilisez de preference un moduleen boitier isole, par exemple : BT137,BTAxx, etc.

H. CADINOT

Carte de reception HF equipee d'un buzzer. Celui-ci peut etre remplace par unrelais afin d'offrir d'autres possibilites de commandes

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Avertisseur optiqued'appels telephoniquesParfois, la sonneriedu telephone derange.C'est vrai lorsque l'onregarde une emissioninteressante, qu'on effec-tue un travail demandantde la concentration ou,plus simplement, lorsde la lecture de soncourrier ou quotidien.II est pourtant difficile-ment envisageable decouper cette sonnerieetant donne qu'a partirde cet instant ondevient... injoignable !

e montage resout favorable-Li' ment le probleme. La son-

nerie du telephone pourras etre supprimee, ce qui n'em-v pechera aucunement d'être

averti d'un appel grace aremission de flashs intenses pouvantmeme etre apercus de loin.Cette solution peut egalement conve-ner si le telephone se trouve placedans une ambiance bruyante, tellecelle regnant, par exemple, dans unatelier.

PrincipeLe montage est sensible aux signauxcaracteristiques d'un appel. Ces der-niers sont preleves de la ligne tele-phonique. Apres un traitement appro-prie, ils declenchent une emissionperiodique d'eclats au niveau d'unelampe stroboscopique. Les eclatspersistent pendant toute la duree del'appel. Ils cessent lorsque l'ondecroche le combine.Sur la plupart des telephones, ii est

possible de reduire, voire de suppri-mer la sonnerie. Ce sont les eclatslumineux qui se substituent a elle.

.2,

. .

A HORINIFIEN9100IYMAL AYglA

Fonctionnement

AlimentationL'energie provient du secteur 230 Vpar rintermediaire d'un couplagecapacitif. Lors d'une alternance quenous designons o positive » (parconvention), la capacite C11 se char-ge a travers R2. Par Ia meme occa-sion, la capacite C1 se charge parrintermediaire de D8. Le potentiel estsysternatiquement ecrete a 12 V, parla diode zener DZ (figure 1).Lorsque l'alternance suivante « nega-tive » (toujours par convention) seproduit, la capacite C11 peut sedecharger par R2 et la diode D7.Cette decharge de C11, d'ailleurs sui-vie d'une charge en sens oppose, larend ainsi apte a affronter l'alternance

positive » ulterieure et ainsi de suite.En revanche, C1 ne peut se &char-

ger vers l'amont etant donne le blo-cage realise par D8.En definitive, sur ('armature positivede C1, on releve une tension legere-ment ondulee de l'ordre de 12 V.Ce potentiel est ensuite appliqué arentree d'un regulateur 7809 dont lerole consiste a delivrer sur sa sortieune tension continue et stabilisee a 9 V.

La capacite C2 apporte un comple-ment de filtrage, tandis que C8 faitoffice de capacite de decouplage.L'illumination de la led verte L1, dontle courant est limits par R15, signali-se Ia mise sous tension du montage,ainsi que le fonctionnement correctde ('alimentation.La resistance R17 decharge C11lorsque l'on deconnecte le montage,ceci afin d'eviter que les armaturesde cette capacite ne restent chargeeset ne risquent de provoquer de bien

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+9

V

R4

10 I<

S-2

C4

0,22

pF

C6

400

V1

pFR

3T

rans

jfoIF

, 10 l<

12Li

gne

tele

ph.

O

2 x

6 V

C15

0,47

pF

R5

10 k

Q

R10

3,3

kO.

LM35

8

R6

10 k

Q

D5

R1

1 N

4004

2,2

kg2/

3 W

S2

LM35

8

D1

-A-

1N41

48 A

IL

IC2

CD

4001

C7

0,1

pF

13

R11

47 k

i.2

R14

1,5

I<S

2

L2

roug

e

D2

101N

4148

R12

R7

1010

.2R

1310

0 kS

2

1

C3

100

pFR

16R

81

MO

_

10 k

.c.2

103

CD

4001

4 8

1210

R17

1 M

Q

230

V -

R2

47 Q 3W

C11

1 pF

400

V D8

D6

1N40

04

R22

22 k

g2

D7

-z-

1N40

04 A

b,

1N40

04

DZ

12 V

1,3

W

Reg

7809

_.C

12C

13C

141

pFiT

1 pF

1 pF

400

V40

0 V

400

V

+9

V

M

Cl

1

2 20

0 pF

C2'

+10

0 pF

R15

1,5

kQ

C8

0,1

pFLl ve

rte

R18 1 M

QC

5

0,22

pF

400

V

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1 M

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R21

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S.1

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f

D4

141

1N40

04

desagreables secousses a ('amateurimprudent venant ales toucher...

Detection des signaux d'appelLe potentiel continu mesurable surune ligne telephonique au repos estde l'ordre de 50 V. Lorsque l'ondecroche le combine, celui-ci estcompris entre 10 et 20 V. Un signald'appel se traduit par un potentielvariable et de forme sinusoIdale,une frequence de 50 Hz, dont les

minima » sont a 0 V et les « maxi-ma » a 100 V.Cette tension variable est acheminee,par l'intermOdiaire de C4, sur l'un desdeux enroulements secondaires de 6 V

d'un transformateur dont l'enroule-ment primaire de 230 V est inutilise.Sur l'autre enroulement de 6 V, onrecueille alors un potentiel variable de.50 Hz, mais non sinusoidal, etantdonne la faible capacite de C4 et secaracterisant par des crates de 2 a 5 V.

llraitement du signal d'appelLe circuit integre reference 101 ren-ferme deux amplificateurs operation-nels.L'entree « inverseuse » de l'amplifica-

2

teur (I) recoit les signaux en prove-nance de l'enroulement de 6 V dutransfor=mateur, via C6 et R3.L'entree « non inverseuse » est sou-mise au demi-potentiel d'alimentationgrace au pont diviseur que formentR4 et R5. C'est donc ce potentiel quiest disponible sur la sortie S1 en ('ab-sence de signaux.En revanche, quand des signaux d'unappel issus de la ligne telephoniquese manifestent, on releve sur la sortieces marries signaux, mais amplifieset centres sur la composante conti-nue de 4,5 V. II est possible d'en fairevarier les « maxima » et les « minima »en agissant sur le curseur de l'ajus-table Al.Rappelons, en effet, que dans un teltype d'amplificateur, le gain s'expri-me par la relation :

G = Al /R3L'amplificateur (II) a son entrée (e-)soumise a un potentiel fixe Mini parles valeurs de R6 et R10.La valeur de ce dernier est determi-née par Ia relation :

R6u= x 9 V

R6 + R10

Dans le cas present : u = 6,8 V

Ainsi, tant que le potentiel issu de lasortie de l'amplificateur (I) et presen-te sur l'entrée (e+) de l'amplificateur(II) est inferieur a 6,8 V, Ia sortie pre-sente un &tat « bas » a la tension dedechet pits, soft un peu moins de 2 V.Par contre, lors des impulsions posi-tives d'amplitude superieure a 6,8 Vet soumises a ('entree (e+), la sortiede I'amplificateur (II) presente desetats « haut ».Les portes NOR (I) et (II) de IC2 effec-tuent deux inversions successives.II en resulte le merne signal que celuidelivre par Ia sortie de I'amplificateur(II), mais avec des etats « haut » et

bas » respectivement egaux a 9 V eta 0 V.

IntegrationChaque front ascendant issu de Iasortie de Ia porte NOR (I) de IC2 estpris en compte par le dispositif clerkvateur que forment C7, R7 et Dl.Du fait de la charge rapide de C7 atravers R7, on releve une successionde breves impulsions positives, a uneperiodicite de 20 ms, sur l'entrée (13)de Ia bascule monostable constitueedes portes NOR (III) et (IV) de IC2.Cette derniere restitue alors sur sasortie, une suite d'etats « haut », cali-bres a une duree determinee par lesvaleurs de R11 et de C9, consecuti-vement a la relation :

AT = 0,7 x R11 x C9Le lecteur pourra verifier que la dureeest d'environ 15 ms.Les etats « haut » ainsi gOneres abou-tissent au systeme integrateur formepar D2, R12, R13 et C3.La capacite C3 se charge par R12,lors des etats . haut » delivres par Iabascule monostable. En revanche,lors des etats « bas >>, elle ne peut sedecharger que dans R13, de valeurplus importante. Pour les etats

bas » inclus entre deux etatshaut » issus de la bascule, le poten-

tiel au niveau de ('armature positivede C3 reste pratiquement Ogal a unevaleur voisine de 9 V. Par contre, si ondecroche le telephone, les signauxd'appel cessent et, au bout dequelques secondes, le potentiel de('armature positive de C3 passe endessous de la barre de Ia demi-ten-sion d'alimentation.En definitive, lors des signaux d'ap-

n° 331 www.electroniquepratlque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureResistancesR1 : 2,2 kQ/3 W (rouge, rouge, rouge)R2 : 47 Q/3 W (jaune, violet, noir)R3 a R9 : 10 kQ (marron, noir, orange)R10 : 3,3 kQ (orange, orange, rouge)R11 : 47 kQ (jaune, violet, orange)R12 : 3,3 kO (orange, orange, rouge)R13 : 100 kg2 (marron, noir, jaune)R14, R15 : 1,5 kg2 (marron, vert, rouge)R16 a R19 : 1 MQ (marron, noir, vert)R20 : 4,7 kg -2 (jaune, violet, rouge)R21 : 150 Q (marron, vert, marron)R22 : 22 I<S2 (rouge, rouge, orange)Al : ajustable 100 k0A2 : ajustable 1 MQ

CondensateursCl : 2200 pF/25 VC2, C3 : 100 pF/25 VC4, C5 : 0,22 pF/400 V (MKP)C6 : 1 pFC7, C8 : 0,1 pFC9 : 0,47 pF010 : 2,2 pFC11 a C14 : 1 pF/400 V (MKP)C15 : 0,47 pF

SemiconducteursLl : Led verte o 3 mmL2 : Led rouge a 3 mmD1, D2, D3 : 1N 4148D4, D5, D6, D7, D8 : 1N 4004DZ : Diode zener 12 V/1,3 WT : BC 557THY : TYN 1010REG : 7809101 : LM 358IC2, IC3: CD 4001

Divers3 straps (1 horizontal, 2 verticaux)Lampe stroboscopique 40 JoulesSelf de declenchement (TS 8)I : Interrupteur unipolaire DILTransformateur moule

220 V/2 x 6 V/1,2 VA1 support 8 broches2 supports 14 broches2 borniers soudables a 2 plots

pel, les entrées reunies de la porteNOR (I) de IC3 sont soumises a unetat haut ». II en resulte un etat« bas » sur sa sortie. La led rouge L2s'illumine en signalisant, par Ia memeoccasion, que le montage percoitnormalement les signaux d'appel.

Base de tempsdes signaux optiquesLorsqu'un etat « haut » est soumisl'entrée (5) de Ia porte NOR(II) de 103,c'est-à-dire lors des signaux d'appel,la sortie passe a l'etat « bas Cetetat « bas » peut egalement etre obte-nu volontairement en fermant l'inter-

C11

C12

C13

C14

-I R18 I -

R2

C7

c9

-1 R11 F

IC2

U)

0

-L

- r

Lampe a éclat

6V

Transfo

6V

C2

L -1 R10

ICI

_L

-III D5 I-

-1-1fiR0226 I-F

THY

I I I

K A G

REG

I I

EMS

-103E1-

a, 0

-r

J_

J_0)

itT (.)

1111t==]1

co0

R20 I- j_

c`r2 re -t c2t

TT -r(1)

IC3 re

- r

rupteur I. Dans les deux cas, l'oscilla-teur constitue des portes NOR (III) et(IV) de IC3 entre en action. Alors qu'ason etat de repos, it presente sur sasortie un etat (< haut » permanent, sonfonctionnement aboutit a la genera-tion d'un creneau dont la periode estdeterminee par la relation :

T = 1,1 (2 x R9 + A2)Lorsque le curseur de l'ajustable A2est place en position mediane, cetteperiode est d'environ 0,2 s.On notera que le creneau n'est pasde forme carree. En effet, Ia dureedes etats « bas » est tres inferieure acelle des etats . haut ». Cela est duau shuntage de A2 par Ia diode D3quand la sortie de l'oscillateur est al'etat « bas ».

Production des eclats lumineuxLes eclats sont generes par une lampestroboscopique de 30 a 40 joules.Pour fonctionner correctement, unetelle lampe doit etre soumise a unetension continue d'au moins egale a300 V. Cette valeur est obtenue par lacharge des capacites C12, C13 etC14 montees en parallele, a traversR1. La charge se produit toutes les

230 VAlt.

Pnsetelephonique

deux alternances issues du secteur230 V. Lors des alternances nonactives, la diode D5 assure le bloca-ge necessaire pour eviter une

decharge vers le secteur.Sur les armatures positives de cescapacites, on releve un potentielmaximal U tel que :

U = 230 V x

soit environ 325 V.Une seconde reserve d'energie, maisde taille plus modeste, fonctionnesuivant le merne principe. II s'agit deIa charge de C5 a travers D6 et R22.Lors des brefs etats . bas » delivrespar l'oscillateur, le transistor T, detype PNP, se sature. De ce fait, it per -

met la circulation d'un courant, limitepar R21, dans l'espace « gachette -cathode » du thyristor THY. Ce der-nier s'amorce aussitot. II en resulte uncourant intense et ponctuel emanantde ('armature positive de C5, a tra-vers la jonction 0 anode - cathodede THY et l'un des deux enroule-ments de la self de declenchement S.L'enroulement en question est celuiqui comporte peu de spires par rap-port au second.

ne 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

En consequence, ('impulsion de corn-mande subit une tres forte amplifica-tion en tension, ce qui amorce ('arcentre ('anode et la cathode de lalampe stroboscopique, l'energieetant fournie par les capacites C12,C13 et C14. La lampe emet alors unéclat bref et lumineux.Ces capacites, ainsi que C5, serechargent entre deux eclats conse-cutifs. Les resistances R18 et R19

dechargent les capacites pour lesmemes raisons que celles déjà evo-quees au paragraphe consacre a ('ali-mentation.

Realisation rorIggu-i

Le circuit imprime fait ('objet de Iafigure 2. Quant a la figure 3, elle pre-cise ('insertion des composants.II convient d'apporter un soin tout afait particulier au respect de l'orienta-tion des composants polarises.Concernant la lampe stroboscopique,la cathode (borne reperee « - >,), se

distingue par un fond de tube enverre metallise brillant (photo A).Pour la self de declenchement, it y alieu de reperer prealablement lesdeux enroulements a ('aide d'unohmmetre. Celui qui presente la resis-tance la plus faible est aussi celui quicomporte le moins de spires. II doitetre retie a la cathode du thyristor.Les reglages sont tres simples. Dansun premier temps et sans connecterle montage sur Ia ligne telephonique,en fermant l'interrupteur I, on pourra

regler la frequence de declenche-ment des eclats lumineux.La frequence augmente si on tournele curseur dans le sens horaire.Apres raccordement sur la ligne tele-phonique (la polarite n'a pas d'impor-tance), le curseur de l'ajustable Aletant prealablement positionne afond dans le sens antihoraire, on ferasonner le telephone en <, appelant »,par exemple, avec un portable. Entournant progressivement le curseurde Al dans le sens horaire, onconstatera, a un moment donne,('illumination de la led rouge L2 et ledeclenchement de la lampe strobo-scopique. On tournera le curseur dansle meme sens, de quelques degressupplementaires, afin d'aboutir a unemeilleure stabilisation du reglage.Une derniere recommandation.Toutes les parties conductrices dumontage presentent, par rapport a laterre, un potentiel de 230 V. II estdonc strictement interdit de tou-cher ces parties avant d'avoir decon-necte le montage.

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Hygrostat temporiseLa buee occasionnelleet l'humidite permanentesont des inconvenientsfrequemment rencontresdans les salles d'eau malventilees ou ne disposantpas d'une bouche d'aera-tion au debit suffisant.Ajoutez a cela l'excellenteetancheite des fenetresmodernes et vous serezconvaincus de l'utilite d'undispositif de ventilationautomatique dans ceslieux tits frequentes denos habitations.

otre maquette disposed'un capteur d'humiditespecifique pour cette

mise en marche auto-matique » du systeme d'aeration etentretient cette extraction grace aune temporisation reglable.Un mode manuel permet merne de

forcer » la mise en fonctionnementcertains moments, si le besoin s'enfait sentir . Des composants tres ordi-naires sont utilises et la mise enoeuvre d'un aerateur de salle d'eau oude cuisine vendu dans toute grandesurface du bricolage regle le proble-me du moteur. Le tout pour unedepense modeste en regard desconsequences nefastes evitees sur lemobilier, le linge et autres produitsstockes en ce lieu.

A propos de l'humidite

L'humidite, c'est-à-dire Ia quantite devapeur d'eau contenue dans un volu-me donne d'air, depend principale-ment de la temperature ambiante del'air. Ainsi, l'air chaud peut-il contenirplus de vapeur d'eau que l'air froid.On dit souvent que le climat tropicalest humide, c'est a. dire chaud etmoite, le paradis des orchiclees !On dit egalement que l'air est saturelorsqu'il ne parvient plus a contenirdavantage de vapeur d'eau.La quantite de vapeur reelle contenuedans l'air est exprimee par le termed'humidite relative et se representeen pourcentage (% HR). On l'exprimeentre 0 et 100 %, sachant que l'onmesure dans une zone desertique

Capteurhumidite

Oscillateurs Integrateur

Reglage

)74 Trigger

Interface

Secteur

Tempo

Alimentation

Relais

Mode

environ 20 % de HR. Pour nousautres humains, une sensation deconfort ou de bien-titre est generale-ment admise entre 40 et 70 % de HR,mais a condition que la temperatureambiante soit egalement agreable etcomprise entre 18 et 25 °C environ.La mesure precise du degre d'humi-dite n'est pas chose aisee. On utilisede moins en moins l'hygrometre acheveux. Le psychrometre profes-sionnel necessite deux thermo-metres, dont l'un mesure l'abaisse-ment de Ia temperature cause par('evaporation d'un film d'eau sur uncapteur maintenu humide. Une tablepsychrometrique est indispensablepour estimer la valeur du degre d'hu-midite.On trouve desormais sur le marchedes composants electroniques sim-ples a mettre en oeuvre, certains ven-dus tres bon march& C'est le cas denotre humidistance de type « resistif »qui porte la reference H25K5.Nous ne recherchons pas une extre-me precision. La plage de mesure dece composant ne couvre que 30 %90 % de l'humidite relative, ce qui estparfait pour notre application.La valeur ohmique du capteur utiliseevolue de maniere inversement pro-portionnelle au degre d'humidite,mais cette evolution n'est pas lineal -re, loin s'en faut. Elle reste egalement

re 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

sensible a la temperature ambiante.Le tableau A precise la variation de laresistance en kilo -ohms pour diver-ses valeurs.Un exemple, la valeur nominale ducomposant est de 25 kQ a 25° C,pour une humidite relative de 60 %.

Analysedu schema electronique

Au prealable, jetons un regard sur lesynoptique propose en figure 1.Le module hygrostat est alimente apartir du secteur EDF, puisqu'il estchargé d'activer un aerateur speci-fique, lui-meme alimente sous unetension de 230 V monophase.Ce type de moteur a une puissancetres faible (quelques dizaines dewatts) et peut rester sous tensionpendant de longues periodes.La figure 2 precise le fonctionnementde la commande manuelle et le detaild'une alimentation continue de 9 V,somme toute tres classique.A noter qu'en mode manuel, toute lacarte electronique reste hors ten-sion >. C'est justement ('absence

d'illumination de Ia led temoin L2 quiprecise cette situation. Le moteur estdonc alimente directement par l'in-verseur prevu a cet usage.En figure 3, se trouve le schema de Ialogique de commande.Le capteur H25K5 est simplement

Domotique

insere dans une premiere basculeastable, construite autour des portesNOR (A & B). II remplace, en fait, ('ele-ment resistif du couple RC habituel. IIest donc associe aux deux conden-sateurs « ceramiques » C5 et C6 defaible valeur. Un signal rectangulaire

En k0 30% HR 40% HR 50% HR 60% HR 70% HR 80% HR 90% HR

A 20 °C 8300 970 170 32 10,4 3,2 1,9

A 25 °C 7500 770 123 25 8,4 3,5 1,9

A 30 °C 5700 625 60 20 6 2,4 1,5

Tableau A

Fusible0,5A

Ph

Relais6V

Aerateur230 V

monophase

Neutre

2

Regulata r +9 V

Tempo

230 V

2,2 VA

Pontmoule

C422 nF

2

8

94001

R1

470 k5-2

SondeH25K5

102

A

4001

102

C

3

O

O

4

C5/150 pF

C6/150 pF

5

6

HR

IC2

1

8

O

4001

DI1N4148

101

10

IC31

4001 G

8 I9

IC34001

5iIC3

1C213

10 - 112 D

4001

1

4001

C7820 PT

3

08820 pF

R2

560P1

22k0/ R322 kO

09 C10470 nF 10 pF

R5

I I

IC41 MOIC4

1 5

2H

40116

4011

I P2100 kS2

R4

100 kO

IC48

4 -3-0-e

9

4011

10

P31 MD

+9 V

R8

15 kS2

W D2-Y. 1N4148

R7kS2

105

R1047 kS2

57;2;

2K

C11

ID31N4148

R9

33 kO

7

+9 V

T1

2N2222

470 pF4001 4001

5IC5

6

84 -0-e--*

9

IC5 IC51310 - 1 11

N12

4001 4001

M

re 331 vvvvvv.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Domotique

Secteur

Tempo

Commun

Permanent

Aerateur

Capteur H25K50

0

Fusible 0,5 A

-III D

Q.4 T1

0+L1

Transfo230 V / 12 V

2,2 VA

Relais 6 V IC4

-1 R1 I-

IC2

in

T-I R4 I- I

iolfiF R2 I-

C C

IC3

Pont moule .

I C2

I, R9 j -

1ThPi

-Ill D3 I -

it

EMS

IC5

P2

-1 R6L2

C4

P3

0

4

0P3 exterieur

est ainsi produit sur la broche (2)d'une autre porte NOR (E). Cetteporte (E) recoit, d'autre part, undeuxieme signal rectangulaire de fre-quence fixe sur sa broche (1), depen-dant cette fois des composants R1,C7/C8 et les portes NOR (C & D).On observe donc, en sortie de laporte NOR (E), un signal logique varia-ble, dont la largeur d'impulsion estprecisement le reflet de l'humiditerelative.Deux autres portes NOR (F & G), mon-tees en inverseur, acheminent cesignal composite vers un etage inte-grateur des plus rudimentaires, a tra-

5

vers la diode anti-retour Dl.Aux bornes du condensateur C10, ondispose d'une tension continuevariable, veritable image du degred'humidite recherché. Pour obtenirun « effet de seuil » au basculementbien net, rien de mieux que de faireappel a un trigger de Schmitt cons-truit autour des portes NAND (H & I).Un front positif est ainsi achemine atravers la diode D2 vers la base dutransistor T1, lequel est chargé defaire commuter un petit relais qui vamettre sous tension l'aerateur.L'inversion de ce signal est necessai-re et obtenue par le biais de la porte

NomenclatureResistances (± 5 % - 1/4 W)R1 : 470 kS2R2 : 56 QR3 : 22 kS2R4 : 100 kS2R5 : 1 MS2

R6 : 330 QR7 : 1 kQR8 : 15 kS2R9 : 33 kS2R10 : 47 kQP1 : 22 kg2P2 : 100 kS2P3 : 1 MS2

CondensateursC1 : 470 pF/25 VC2, 04 : 22 nFC3 : 220 pF/25 VC5, C6 : 150 pFC7, C8 : 820 pFC9 : 470 nF010: 10 pF/25 VC11 : 470 pF/25 VC12 : 4,7 nF

SemiconducteursPont moule cylindrique101 : 7809, bditier TO 220IC2, IC3, IC5 : 4001/DIL 14IC4 : 4011/DIL 14D1 a D4 : 1N 4148T1 : 2N 2222/TO 92L1 : Led 5 mm, rougeL2 : Led 5 mm, verte

Divers4 supports a souder, DIL 14, broches« tulipe »Transformateur a picots 230 V/12 V,2,2 VAPorte fusible pour CI et cartouche5 x 20 de 0,5 A2 blocs de deux bornes visse-soude,pas 5 mm1 bloc de trois bornes visse-soude,pas 5 mmRelais DIL 16 National, bobine 6 V,deux contacts inverseursInverseur a levierCapteur d'humidite : humidistance detype resistif H25K5 (Selectronic)Picots a souder, fils souples, cordonsecteurDissipateur pour regulateurCoffret eventuel,aerateur secteur monophase 230 V

NAND (J), afin de declencher, commeit se doit, une bascule monostable outemporisation de Ia duree de fonc-tionnement. On utilise, pour ce faire,les portes NOR (K & L), le condensa-teur C11 et I'ajustable P3. L'impulsionde commande temporisee est dirigeea travers Ia diode D3 sur la base dutransistor Ti.

n° 331 wwvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

Noter la presence de la led L1 enserie avec la bobine du relais qui per -met a la fois de baisser quelque peula tension aux bornes de la bobine,tout en faisant office de temoin defonctionnement. La diode D4 assurela protection du transistor en absor-bant ('extra -courant de rupture de('element selfique que representeI'enroulement de la bobine.

Realisation et reglages

Le trace des pistes cuivrees a l'echel-le 1/1 du circuit imprime est donne enfigure 4.II est fortement conseille de controlerl'encombrement des composantstels le transformateur ou le relais,

avant de proceder a la gravure du cir-cuit. Quelques straps en fil « nu tendusont a realiser, puis on soude les sup-ports des circuits integres, en respec-tant bien les encoches ou reperes.Tous les composants passifs sontmontes en premier (figure 5). Veiller ala bonne orientation des elementspolarises (diodes, condensateurs chi-

miques, leds, transistor). De solidesbornes a vis assurent des liaisonsfiables avec l'exterieur.Le capteur est oloigne de la carte aumoyen de deux fits souples (photo A),de meme pour le moteur de l'aera-teur. II est possible de monter en faceavant d'un coffret l'inverseur Tempo/Manuel et un potentiornetre en rem -placement de l'ajustable P3. Deuxpastilles sont prevues a cet effet surle circuit.Apres un controle serieux des pisteset mesure de la tension de 9 V endivers points du module, on pourra(hors tension) inserer les circuits inte-gres dans leurs supports en respec-tant, bien entendu, leurs orientations.Un oscilloscope facilite la visualisationdu signal, mais un voltmetre « continuplace a la sortie de l'integrateur suffitpour mesurer la tension variant avecl'humidite (souffler sur la sonde).Les reglages de P1 et P2 sont pri-mordiaux. Le « collage >, du relais et('illumination de L1 attestent du bonfonctionnement de ('ensemble.Reste a regler la dui -6e du retard avec

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I'ajustable P3 (ou le potentiometre quile remplace), de quelques secondesa plusieurs minutes (ce qui estconseille), bien entendu apres dispa-rition de l'exces d'humidite.II ne reste plus qu'a fixer cetensemble dans la piece a surveiller etventiler.

Ne pas exposer le capteur directe-ment a ('eau. L'utilisation d'un bolteretanche est fortement conseillee enraison des risques occasionnes par lesecteur dans un milieu humide.

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'allumage de la bougierepose sur ('utilisation d'unediscrete CTN (Coefficientde Temperature Negatif)

reagissant a l'approche de la sourcede chaleur emanant de la flammed'une allumette ou d'un briquet.

Quant a la flamme elle-merne, it a etefait « appel » a une ampoule a incan-descence de forme allongee.Le realisme a ete pousse jusqu'aobtenir le vacillement de la flamme,ce qui n'est pas si simple.Un mini -module recupere d'une cartemusicale genere fair célèbre du« Joyeux anniversaire » qui est de cir-constance.Enfin, pour Oteindre la bougie, c'est aun micro miniature qu'incombe la

mission de detecter le souffle ernispar celui qui est concerns par la fête.

Fonctionnement

AlimentationL'energie necessaire au fonctionne-ment du montage est fournie par unepile de 9 V dont I'interrupteur corn-mande la mise en service.L'illumination de la led rouge (L) signa-

lise la mise sous tension du dispositif.

n° 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Le condensateur Cl fait office decapacite de decouplage (figure 1).

Deteciiterade hi fillammeL'entree non inverseuse de I'amplifi-cateur operationnel IC1 est reliee aupoint commun du pont forme par laCTN et Rl.A Ia temperature ambiante normale,Ia resistance ohmique de la CTN estproche de sa valeur nominale. II en

resulte un potentiel d'environ 4,5 Vsur cette entrée (e+). L'entree inver-seuse (e-), quant a elle, est soumise aun potentiel reglable, suivant la posi-tion angulaire du curseur de l'ajus-table A1.Le reglage est tel que le potentielobtenu est nettement superieur acelui de ('entree non inverseuse : parexemple 6 V ou 7 V. En consequence,la sortie de IC1 presente un etat« bas a Ia tension de dechet pres

Pile9V

717

+v

Cl R26

1 pF 2,2 kS2

L

Ledrouge

Al220 kS2

AMP

CTN100 kS2

e+

e -

R1

100 kf.-1

IC2CD4001

C30,1 pF

II_L

R410 kS2

T3

+V

T1

BC547 D31N4148

R610 kS2

R710 k52

C2R171 kS2

1 pF

R810 kS2

A4220 kS2

e+IC5

LM358

e

R9

10 k52

I

R5/10 kg2

I

4

R12/20 kc2

I Q5

R14/20 kf.2 R13/20 kS2Q6

R16/12 kS2 R15/68 kS2

R198,2 kS2

e+

7777

BUZB1

B2Modulemusical

qui est de l'ordre de 1,8 V.Rappelons que Ia resistance d'uneCTN diminue lorsque Ia temperaturea laquelle elle est soumise augmente.Si on approche une flamme de laCTN, sa resistance ohmique chute'donc dans des proportions assezconsiderables. Le potentiel sur ('en-tree (e+) de 101 augmente alors etdepasse tres rapidement celui de

T2BC547

R241 kJ -2

I

1612

IC4 11

CD406010

7

R1010 kf2

C5'100 pFT

+V

D1

AIL 1N4148

01R11/1 MO

5(LI

00

777

10

II

A2

220 kS2

C4/47 nF

D41N4148

D2

1N414813 R1811

12

1/2 IC3CD4001

101

D51N4148

13

1 kS2

R2047 ks-2 C8

4,7 pF

R2147 kO

R2247 kO

C9nF

06

D7

1N4148

1N4148D81N4148

R2347 kS2

777

+V

A3100 k0 C7

100 pF

1/2 IC3CD4001

l'entrée (e-). La sortie de 101 passe al'etat « haut ».La presence de R25 introduit unereaction positive lors de ce bascule-ment en lui donnant, par la merneoccasion, un caractere plus franc etplus rapide.Les portes NOR(() et (II) de IC2, avecles resistances peripheriques R2 etR3, forment un trigger de Schmitt.

C6100p

Au moment du front montant issu dela sortie de 101, la reaction positivede R2 a pour effet d'augmenter lavitesse de basculement, ce qui

confere a ce front une allure davanta-ge verticale.

Memorisation de Ia detectionLes portes NOR (III) et (IV) de 102constituent une bascule R/S (Reset/

47ra° 3311 vvvvvv.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Q4 Q3 Q2 Q1 Dec. u (v)

0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 1 0,6

0 0 1 0 2 1,2

0 0 1 1 3 1,8

0 1 0 0 4 2,4

0 1 0 1 5 3,0

0 1 1 0 6 3,6

0 1 1 1 7 4,2

1 0 0 0 8 4,8

1 0 0 1 9 5,4

1 0 1 0 10 6,0

1 0 1 1 11 6,6

1 1 0 0 12 7,2

1 1 0 1 13 7,8

1 1 1 0 14 8,4

1 1 1 1 15 9

Compteur binaire

Q41. Q3I Q21 Q11

2R 4R

T "1-1- T8R

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2a

Position compteur

Set). Son fonctionnement est simple :- toute impulsion positive, memebreve, sur l'entrée (8), a pour effet defaire apparaitre un etat « haut » sur lasortie (11) de Ia bascule- toute impulsion positive sur ('entree

(13) a pour effet de faire passer al'etat « bas » cette merne sortie.Dans le cas present, le front montantissu du trigger est pris en compte parle dispositif de derivation C3, R4 et Dl.II en resulte, au niveau de l'entrée (8)de la bascule R/S, une tres breveimpulsion positive due a la chargerapide de C3 a travers R4. La sortiede Ia bascule passe alors a un etat« haut » stabilise.

Commande du compteur IC4Le circuit integre reference IC4 est unCD 4060. II s'agit d'un compteurcomportant quatorze etages binairesplaces en cascade. De plus, ce circuitest dote d'un oscillateur interne fai-sant office de base de temps. Tantque son entrée 0 Reset » (broche 12)est soumise a un etat . haut », le

compteur est en etat de blocage.Toutes ses sorties presentent un etat

bas ». C'est le cas quand la bascu-le R/S, prOcedemment evoquee, est

en phase de non activation. En effet,dans cette situation, sa sortie (11)presente un etat « bas », mais Ia sor-tie (10), quant a elle, est a l'etat« haut Or, c'est cette sortie qui estreliee a l'entrée « Reset » de IC4.Lorsque la bascule R/S est activee,l'entrée « Reset » de IC4 passe al'etat « bas ». Le compteur devientoperationnel. Sa base de temps inter-ne s'active. Sa periode est essentiel-lement conditionnee par Ia positionangulaire du curseur de l'ajustableA2. Plus exactement, la periode s'ex-prime au moyen de Ia relation :

T= 2,2 x A2 x C4Etant donne les valeurs des compo-sants concernes, le lecteur pourraverifier que cette periode de base,mesurable sur le creneau delivre parIa broche 9, peut atteindre un maxi-mum de l'ordre de 23 ms. En positionmediane du curseur de l'ajustable, Ia*lode est d'environ 10 ms.

Alimentation de ('ampouleDans le but de donner ('illusion d'uneflamme qui vacille, le compteur IC4est chargé de generer une variationaleatoire de potentiel. Enfin, presquealeatoire. II convient, en effet, de rap-

peler qu'en electronique, comme eninformatique, ('aleatoire n'existe pas.Les fonctions dites « aleatoires »

generent en realite une suite devaleurs qui repondent a des reglesmathematiques plus ou moins alam-biquees. Or, les termes « aleatoire » et

regle » ne peuvent pas faire bonmenage. II s'agit donc, tout au plus,d'une generation de valeurs pseudoaleatoires. C'est egalement le cas,plus modestement it est vrai, de notrecompteur IC4.Les quatre sorties consecutives Q4,Q5, Q6 et Q7 sont mises a contribu-tion pour fournir une suite de seize (24)positions binaires differentes et inde-finiment repetOes. La periode du pasde ce comptage est celle disponiblesur la sortie Q3 (non accessible).Elle est de T x 23, soit 8 x T.Ainsi, en position mediane du curseurde l'ajustable A2, elle se rapprochedu dixieme de seconde.Mais reportons-nous a Ia figure 2a.Si on relie, aux quatre sorties (Q), unensemble de quatre resistances devaleurs R, 2R, 4R et 8R, de maniere ace que les valeurs des resistances serapportent en raison inverse au poidsbinaire des sorties, on obtient les

n° 331 vvww.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

regroupements suivants :Q1 8 R

Q2 4 RQ3 -> 2 RQ4-' R

Au point commun des resistances, sin » est la position du compteur (n

variant de 0 a 15) la valeur du poten-tiel peut se calculer par la relation :

nu = -x U (U,potentiel de I' etat "haut")

15

La demonstration de cette formuleest complexe.Nous allons simplement la verifierpour une valeur « n » prise au hasard,par exemple 14.Dans ce cas :- la resistance 8 R est en relation avecun etat . bas »- les resistances 4 R, 2 R et R sont enrelation avec un etat « haut »Calculons la resistance equivalenteRE de ces trois dernieres resistances :

1 1 1 1- + - + -RE 4R 2R R

1 1+2+4RE 4R

4RD'oil RE = -

7

Au point commun des resistances, lavaleur de (u) est alors de :

8Ru= xU

8R + RE

7 x 8Ru= x u

(7 x 8R) + 4R

c'est-e-dire :56u=-xu60

14u = x U

La regle indiquee ci-dessus est doncbien verifiee.Si on reliait les resistances suivant ceprincipe, on serait exactement a ('op-pose d'une variation aleatoire dupotentiel etant donne que cette varia-tion serait simplement proportionnel-le a la position du compteur.Mais en inversant la *le de place-ment, on aboutit au schema de pla-cement suivant :

Q1 R

Q2 -> 2 RQ3 -> 4 RQ4 ---> 8 R

Le tableau de la figure 2b indique IaIoi de variation alors obtenue.Le graphe correspondant de la varia-tion du potentiel met bien en eviden-

POt.comet;

u

0 0

4,8

2 2,4

3 7,2

4 1,2

5 6

6 3,6

7 8,4

8 0,6

9 5,4

10 3

11 7,8

12 1,8

13 6,6

14 4,2

15 9

u (V)

Compteur binaire

Q41 Q31 Q21 Q11

8R 4R 2R

T T T T

2b

-

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Position compteur

ce le caractere pseudo-aleatoire de lavariation.Le potentiel disponible au point com-mun des resistances est appliqué,par l'intermediaire de D3, a un

Darlington constitue par les transis-tors NPN/T1 et T3. Rappelons qu'unetelle disposition realise un gain encourant tits important, tout en secomportant en suiveur de potentiel.Le filament de ('ampoule est soumisce potentiel variable donnant l'illusiondu vacillement.

Sequence musicaleLorsque la sortie de Ia bascule R/Spasse a l'etat < haut », nous venonsde voir que la bougie s'allumait.Des cet instant, commence la chargede la capacite C6 a travers R22.Au bout de 3 ou 4 s, le potentiel de('armature positive de cette capaciteatteint Ia valeur de la demi-tensiond'alimentation. C'est apres cettetemporisation volontaire que la bas-cule monostable formee par les

portes NOR (I) et (II) de IC3 devientoperationnelle. Sa sortie presente unetat « haut » dont la duree peut etre*lee par l'intermediaire de l'ajus-table A3.

L'etat << haut » delivre par la basculeassure la conduction du transistor T2.Un courant s'etablit alors a partir del'emetteur de ce dernier, a traversR24 et les trois diodes D6, D7 et D8.Sur ('anode de D6, on recueille unetension stabilisee a environ 1,8 V.

Cette derniere est mise en relationavec l'entree « positive » du modulemusical. Ce dernier, fonctionne nor-malement a un potentiel de 1,4 V aenviron 2 V. Dans sa fonction originel-le, c'est-e-dire insere dans une cartemusicale, it est en effet alimente apartir d'une pile bouton de 1,5 V.Le module restitue alors le morceaumusical pour lequel it a ete program-me. Cette restitution sonore s'effec-tue par le biais du buzzer egalementrecupere dans la carte. Si on conti-nue a l'alimenter, le module reprendindefiniment le morceau. Un reglageadapte de la position du curseur del'ajustable A3 permet de faire cesserla sequence musicale apres une oudeux reprises de la ritournelle.

Detection du souffled'extinction de la bougieLorsque I'on souffle sur le micro (unelectret comportant une preamplifi-

re 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

3

cation interne), les signaux recueillissur sa borne positive sont achemi-nes, via C2 et R17, sur ('entree inver-seuse de ('amplificateur operationnel (I)contenu dans le boitier IC5. L'entree(e+) est soumise au demi-potentield'alimentation cree par le pont deresistances d'egales valeurs R7 etR8. Ainsi, en cas d'absence designaux en provenance du micro, lasortie S1 de ce premier amplificateurpresente un etat de repos sous laforme d'un potentiel fixe de 4,5 V.Mais des que des signaux sonoressont captes par le micro, on relevesur cette sortie S1 une suite d'ondu-lations en (+) et en (-) par rapport acette valeur continue. Le gain de cetetage amplificateur peut etre regleson « optimum » grace a l'ajustableA4. Les signaux recueillis sont aussi-tot transmis sur ('entree inverseused'un second amplificateur (II). Sonentrée (e+) est soumise a un potentielfixe impose par les valeurs de R19 etR9, soit environ 4,9 V.En situation de silence, le potentiel

presente sur ('entree (e+) etant supe-rieur a celui qui caracterise ('entree(e-), la sortie de cet amplificateur (II)presente un etat « haut » de repos.En revanche, lorsque le micro captedes signaux sonores, on releve sur Iasortie de ('amplificateur une suited'etats « bas » caracterises par uneperiode de l'ordre de Ia milliseconde.

Extinction de la bougieLes etats « bas » en question sontinverses en etats « haut » par Ia porteNOR (IV) de IC3, a condition toutefoisque Ia sortie de la bascule mono -stable NOR (I) et (II) de IC3 soit a l'etat« bas ».Si tel n'etait pas le cas, c'est-a-direlors de Ia restitution de la sequencemusicale, la sortie de la porte NOR (IV)de IC3 est forcee a l'etat « bas ».Cela revient a dire que les signaux enprovenance de Ia detection sonore nesont pas pris en compte. II s'agit enfait d'une securite. En effet, it ne fau-drait pas que le dispositif d'extinctionde la bougie se mette a fonctionner a

cause de la musique diffusee par lebuzzer.II est donc necessaire que Ia sequen-ce musicale soit achevee pour que lasortie de la porte NOR (IV) de IC3 pre-sente une succession d'etats . haut >>lorsque l'on souffle sur le micro. Cesetats « haut » sont pris en compte parle dispositif integrateur forme par D2,R18, R20 et C8. Les brefs etats haut >> achemines par la diode deblocage D2 chargent C8 a traversR18. Mais cette capacite se dechargea une allure beaucoup plus lente, lorsdes etats « bas », dans R20 de valeurplus grande. Au bout de quelquesdixiemes de seconde, le potentielascendant qui se manifeste sur ('ar-mature positive de C6 devient supe-rieur a Ia demi-tension d'alimentation.Par l'intermediaire de D5, rent& deIa porte NOR (IV) de IC2 de la bascu-le R/S interprete ce potentiel commeetant un etat . haut La sortie de Iabascule passe a son etat « bas » derepos. La bougie s'eteint etant donneque le compteur IC4 se retrouve blo-que sur la position zero.Le cycle est revolu. L'ensemble estpr.& pour une nouvelle sollicitationeventuelle.

Impulsion d'initialisationAu moment de la fermeture de l'inter-rupteur d'alimentation, la capacite C5se charge a travers R10. Cette char-ge, qui dure quelques dixiernes deseconde, soumet les entrées reuniesde Ia porte NOR (III) de IC3 a un etat« bas ». On releve alors une breveimpulsion positive sur la sortie decette porte. Son role est double :- assurer la remise a zero de Ia bas-cule R/S- empecher tout demarrage indesi-rable de Ia bascule monostable NOR(I) et (II) de IC3.En effet, sans cette precaution, l'uneou l'autre de ces deux parties dumontage pourrait etre sujette a undemarrage intempestif dO aux insta-bilites qui se manifestent lors de ('ap-parition du potentiel d'alimentation.

Realisation

Circuits imprimesII convient de realiser trois circuits(figure 3) :

re 331 www.electroniquepratique.com ELFCTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureResistancesR1, R2 : 100 kQ (marron, noir, jaune)R3 a R10 : 10 kQ (marron, noir, orange)R11 : 1 MQ (marron, noir, vert)R12, R13, R14 : 20 Id2 (rouge, noir, orange)R15 : 68 kg2 (bleu, gris, orange)R16 : 12 kg2 (marron, rouge, orange)R17, R18 : 1 kQ (marron, noir, rouge)R19 : 8,2 ks-2 (gris, rouge, rouge)R20, R21, R22, R23 : 47 kg -2(jaune, violet, orange)R24 : 1 kg2 (marron, noir, rouge)R25 : 2,2 MQ (rouge, rouge, vert)R26 : 2,2 k52 (rouge, rouge, rouge)Al a A4 : ajustables 220 kg2

CondensateursCl, C2 : 1 iiFC3 : 0,1 CIFC4 : 47 nFC5, C6, C7 : 100 pF/16 VC8 : 4,7 CIF/16 VC9 : 1 nF

SemiconducteursD1 a D8 : 1N 4148L : led rouge o 3 mmCTN : 100 kQT1, T2 : BC 547T3 : BD 137101 : LM 741IC2, IC3 : CD 4001IC4 : CD 4060IC5 : LM 358

Divers2 supports 8 broches2 supports 14 broches1 support 16 brochesI : Interrupteur unipolaire9 straps (4 horizontaux, 5 verticaux)Ampoule 6 V/100 mAMicro « Electret »Pile 9 VCoupleur de pile6 mini-connecteurs males (voir texte)6 mini-connecteurs femelles (voir texte)BuzerModule musical (voir texte)Bougie decorative (voir texte)

- un circuit correspondant au moduleprincipal- deux mini -circuits qui seront a intro-duire a l'interieur de la bougie.Peu de remarques sont a noter sur lemodule principal, si ce n'est celle quiconsiste a rappeler qu'il est toujoursconseille de se procurer les differentscomposants avant d'entreprendre Iagravure du circuit. II est ainsi possiblede pouvoir rectifier eventuellementcertains traces ou implantations depastilles, si Ia configuration des corn-posants le necessite.

C6

I Cs I

-I R21 F

lY

-r

J_

1C2

R2 }-

Al

1C1

M0

-rT3

IE C BI

cc cc

I

VVCTN AMP MIC

/i\ 4\I I -I I+

11111

it

IC2j

Les deux mini -circuits, de forme cir-culaire, doivent epouser le diametreinterieur de la fausse bougie decora-tive que l'on aura pu se procurer. Ontrouve ce type d'accessoire dans lesmagasins de bricolage, au niveau desrayons consacres a l'eclairage.

Implantation des composantsUne fois les straps et les composantsde faible hauteur mis en place, on ter -mine 'Insertion par les plus volumi-neux. Veiller au respect des polarites(figure 4).Le module musical, extrait d'une

carte musicale d'anniversaire », aete decoupe pour ne garder que Iapuce et un minimum de pistes y don-nant acces :- les deux polarites d'alimentation(qu'il faudra reperer avec soin)- les deux sorties vers le buzzer.Ce module peut etre directementcone sur le module principal afin d'yetre raccorde au niveau des pistes.Les deux mini -modules circulairessont mecaniquement relies entre euxpar une tige filetee de 2,5 mm ou 3 mmde diametre, pour pouvoir se loger

T

IC3

A

co0co0

M

0

par Ia suite a l'interieur de Ia bougiedecorative.Le mini -module inferieur est raccordeau module principal par trois connec-teurs de deux broches disposes a120° pour une meilleure tenue de labougie (photo A).

re 331 www.electrniquepratique.cm ELECTRONIQUE PRATIQUE

Sur le module superieur, commencerpar implanter ('ampoule.Ensuite, c'est le tour de la CTN dontles connexions doivent epouser laforme oblongue de ('ampoule pour sefaire la plus discrete possible commevisible en photo B.La CTN est du type <, perle » de peti-te taille.II reste a raccorder le micro « elec-tret >, sous le plan du mini -module. Untrou de 5 mm de diametre permet lepassage du son.Les deux modules sont relies entreeux par six fils souples.Attention, respecter les polarites de('alimentation du micro.On peut encore parfaire le realismede ('ensemble, en coiffant la partiesuperieure de la bougie d'un cartonblanc de forme circulaire (photod'entree).La pile d'alimentation a ete colleesous le module principal. II en est demerne en ce qui concerne le buzzer.

Reg!agesDans un premier temps, les curseursde tous les ajustables sont a placeren position mediane.Reglage de I'ajustable AlII est conseille de positionner le cur-seur de maniere a obtenir un potentielde l'ordre de 7 V sur la broche (2) de IC1.

Reglage de I'ajustable A2Une fois la bougie allumee, tourner lecurseur dans un sens ou dans l'autrepour obtenir la meilleure illusiond'une flamme vacillante.Reglage de I'ajustable A3II s'agit de determiner la fin de lasequence musicale pour la faire coin -cider avec la fin du morceau musical.La temporisation augmente si on

tourne le curseur dans le sens horaire.Reglage de I'ajustable A4Cet ajustable permet de regler la sen-sibilite de la detection du souffle.Cette derniere augmente si on tournele curseur dans le sens horaire.

R. KNOERR

Et si on parlait tubes...

33 COORSEN UN SEUL CD-ROM

Connaftre et maltriserle fonctionnement

des tubes electroniques

Bon a retourner a : TRANSOCEANIC - 3, boulevard Ney 75108 Paris - France

n Je desire recevoir le CD complet 33 premiers cours (fichiers PDF) « Et si on parlait tubes... »France : 50 Union europeenne : 52 Autres destinations : 53

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Et si on parlait tubes...

ANALYSE DES MONTAGES EPROUVES

Le preamplificateurGrommes G5M

Pratiquement inconnueen France, Grommes(Precision Electronics Inc.)est aussi célèbre auxEtats-Unis que Mc Intosh.Depuis quelques annees,la marque est de retouravec ses appareils de lagrande époque (1960),sans toutefois etre impor-tee dans I'Hexagone.

epuis 2002, Grommesreedite notamment Ie

célèbre amplificateurGrommes 260 (mono)

concu par l'ingenieur Al Hart, le futurpapa » du non moins célèbre

Dynaco Stereo 70, considers en sontemps comme le musthaute-fidelite.

L'histoire

de la

L'histoire de Bill Grommes et Al Hartest indissociable d'une amitie née en1929, alors que tous deux tra-vaillaient a Chicago, au sein de laRadio Parts Company, une divisionde ('inevitable Western Electric, puisde Ia Columbia Broadcasting.En 1946, Bill Grommes fonde laGrommes-Precision Electronics Inc.

L'entreprise se specialise dans lacreation et Ia fabrication d'appareilsde mesures, en particulier un SignalTracer, le 202, que les anciens de laTSF evoquent encore avec des san-glots dans la voix.Rapidement, Al Hart, l'ingenieur enchef de Ia compagnie et audiophile

'convaincu, oriente les fabrications deIa maison vers Ia haute-fidelite.Amplificateurs, preamplificateurs ettuners deviennent la reference de Iamarque.

Gain:

Dimensions:Finish:Weight:

1

75 db max. Channels 1-2-3-4-532 db max. Channel 6 - (600 O. input)

Outputs: 1. 600 ohm balanced or unbalancedmax level +4 DBM

2. High Z full range max level 10 volts3. High Z limited PA range max level

10 volts4. Tape 500,000 ohms average level

1/2 voltSensitivity at Hi -Z: MIC Channels - .001 volt, Mag Phono

- .0025 volt, Aux -Tuner - .3 voltfor zero DBM output

Frequency Response: 20-20,000 cps LI: .25 db highimpedance

20-20,000 cps ± 1.0 db lowimpedance

Distortion: All Channels .05% Harmonic or.1 % lntermodulation

Input Impedance: 100,000 Channels 1-2-3-4-550/150 with TL -1 plug-in transformer

600 ohm Channel 6Noise Level: Channel 1 to 5 -60 db

Channel 6 -70 db below +4 DBMoutput (with gain controls on full)

Controls: 6 mixer, master, bass, treble, VU meteroff -0 db and +4 DBM, poweroff/on

Power Supply Required: 110/120 volts 50/60 cycles .35 ampsExternal Power: 110/120 volt receptacle on chassisTubes: 7-12AX7A, 12AU7, EZ80 Selenium

rectifier19" x 7" Standard rack panel mountSatin Aluminum - Black knobs14 lbs.

Fiche technique du preamplificateur/melangeur Grommes G5M

re 331 wwvv.electroniquepratIque.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

Al Hart invente le <, kit » avec le LittleJewel (LJ3), couronne en 1955 parLife Magazine comme etant le

meilleur produit « Do it yourself >> surle marche. Accompagne d'un guidede construction tout en couleurs, cepetit integre de 10 W, si simple aconstruire (c'en etait magique !), de-vient le porte-drapeau de la marque.Al Hart et Grommes continuentcependant ('etude et la fabrication(inspiree des appareils de mesures)de materiels haute-fidelite, tant pourles professionnels que pour les ama-teurs.Le preamplificateur melangeur quenous etudions aujourd'hui est ne en1962. II etait destine aux stations de« radio », aux studios d'enregistre-ments et aux utilisateurs de « publicaddress » pour qui une sortie sped-fique favorisant les frequences me-dium etait prevue. La qualite de cet ap-pareil etait telle que les utilisateurs dehi-fi l'adopterent rapidement (une sor-tie hi-fi est prevue hors Ia sortie lignesur transformateur UTC de 600 Q).Deux G5M en stereo furent utilisesdes 1962.Les appareils &talent importesl'epoque par Paul Beuscher.Ce materiel disparut tres vite du mar-che grand public, Grommes se spe-cialisant de plus en plus dans le

materiel studio et broadcast. Depuis,la societe perdure malgre la disparitionde Bill Grommes et Al Hart en 2000.Alan Kimmel, ingenieur en chef etaudiophile convaincu, continue la tra-dition en reeditant les produits qui ontfait la reputation de la marque.

Polorplmi etudier le G5M ?Plusieurs raisons nous ont poussesvous presenter le G5M.Tout d'abord, nous entendonsrepondre a un grand nombre de noslecteurs professionnels qui nousdemandent regulierement les sche-mas de preamplificateurs « micro »de grande qualite. Avec le G5M, ils nerisquent pas d'être degus !D'autres parmi vous cherchent despreamplificateurs-correcteurs RIAApour entrée « phono »... et ('entreephono du G5M est remarquable !Ce G5M ne manquera pas non plusde seduire tous ceux qui sont tentespar le mixage de plusieurs micro -

1116 CHANNEL -I1.11C

CHANNEL -4MIC

CHANNEL -3MIC

CHANNEL -4MIC

CH -1IL- I

CH -2TL - 1

CH -3TL - 1

CH- 4TL - 1

CHANNEL- S141C

IAAOPHONO( 0

CH -5TL - 1

YTALPHONO

OR

1c:)

AUX

OOO .INPUT

6004. 04? 0

106

10K

/4 LIA6 PHONO

0

47K

11.1

,Aiv\AI2AX7A

lAX/\Ai12AX7A

7 .047

XTALPHONO

CH -6TL -1

0

phones, tout en gardant la qualitedynamique des circuits a tubes.Le G5M repond, en effet, a ces exi-gences (fiche technique, figure 1).Le schema (licence Western Electric,comme par hasard !) du G5M ennploieun circuit cascode peu utilise en BFqui sera repris plus tard par Ia marquefrancaise Jason. Ne serait-ce quepour son « cascode », le G5M merited'être etudie.Enfin, evoquons le son ouvert, dyna-mique et fin du G5M, un son que l'on

4 7011

f, 5+ 4

470 K

50, 5+4

470 K

4. 5 + 4

01. 01'4

aimerait trouver sur Bien des appa-reils modernes.Les amateurs pourront reproduirepour leur usage personnel tout oupartie du G5M, en n'oubliant pas quece circuit est protégé par des brevets,it n'est donc commercialisable quepar la societe Grommes.

Le schenv

De gauche a droite du schema (voirfigure 2), on trouve cinq entrées

470K

re 331 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

IN

AY7A

TL- ITRANS

I- SHIELD2.3 -SECONDARY

APRIuARY0-7 - Va. PRIMARY

120 VAC80-00 CY

0.95 AMR

I2A,K7 12AX7

TREBLE154

TL -2TRANS

ZOOKBt4

IOWOOMFD OOLIFD

25V.

210,<8+3

. .20

470K

19+2

280 V.11+1

OPT

ro

« micro » symetriques sur XLR.Un astucieux systerne comporte dessupports « octal » sur lesquels onpeut enficher des transformateursd'adaptations « micro » basse impe-dance. En placant un « strap <> entre les

broches (2) et (5), ('entree devient asy-metrique a haute impedance (100 kQ).

,L'entree (5) est doublee par uneentrée RCA destinee a l'entrée

phono standard (47 kQ), a condi-tion de basculer les commutateurs(accessibles sur le chassis) en posi-

(0000000000000000000

114 ti

I2AU7A

YP -IOU

100K041

.47

200V

OUTPUTS HIGH.TAPE

RECORDER

TL 2

OUTPUT TRANS

4-10160DIODES

VU METER300 MICRO

AmP

SO

PULL RANGERI -PI

LIMITED RANGEPA

600A. OUTPUT

O

00

4300.N.

CT

_.0 00.A.

VUCAL10K

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: ALL RESISTORS ARE1/2 WATT WITH VALUES IN OHMS. ALL CAPACITORS 400 V. WITHWHOLE NUMBER VALUES IN 9.44410 AND DECIMAL VALUES IN MID.

GROMMES HI- FIDELITYMODEL GS M -2

ENG. A. A. HART6 - LB -62

DRN. ,e414&,4,..

PRECISION ELECTRONICS INC.FRANKLIN PARK, ILL.

tion « phono magnetique Ce quiintroduit la correction RIAA parcontre-reaction, en remplacement dela contre-reaction lineaire (resistancede 1 MQ prevue sur l'entrée <, microUne seconde entrée RCA (X TALphono/aux) est prevue. Elle attaquedirectement le potentiometre dureglage de niveau de 500 kg2.II convient ici de rappeler aux plusjeunes a quoi correspond la positionX TAL phono. Sachez que, dans lesannees cinquante, la majorite des

cellules de lecture de disques etaientdites a « cristal de Seignette » ou« ceramiques Les cellules a hautniveau de sortie (de l'ordre de 1 V) nenecessitaient pas de correction RIM(capteurs dits de « vitesseAux cinq entrées « micro » precitees,s'ajoute une entrée ligne, symetrique(600 Q) avec transformateur ou asy-metrique en posant un strap entre lesbroches (2) et (4), (et sans transfor-mateur), entrée se faisant directe-ment sur un potentiometre de 500 kQ.

on 332 vvvvvv.electroniquepratique.com ELECTRON1QUE PRATIQUE

+ HT

Entrée

R1 et R2 forment un diviseur detension afin de polariser correcte-ment la grille G2.Cl est un decouplage pour eliminertoute composante alternative vers lamasse.RL est la resistance de charge.Le gain d'un tel montage est Equiva-lent a celui d'une pentode (voir texte).

des potentiornetres sont destinees arendre autonomes les canaux entreeux. Malgre la preamplification assu-ree par les 12AX7, cet ensemble pro -vogue une grande attenuation. II fautdonc amplifier a nouveau le signal

pris entre le point commun de toutesles 470 1-(S2.

Et la, cerise sur le gateau : ('utilisationd'un amplificateur « cascode ».

Le confide, pifi'est-ce que WestC'est un circuit invente dans lesannees trente par Henry Wallman. Leprobleme, a l'epoque, etait d'ampli-fier des frequences elevees (pour lesondes courtes) avec le minimum debruit de fond.La pentode existait avec tous sesavantages (gain eleve, capacitesparasites recluites, suppression ducouplage anode/grille de commandegrace a la grille « ecran »), mais ellepresentait deux inconvenients ma-jeurs : ('obligation d'alimenter la grille

ecran » et surtout un bruit de fondimportant (souffle).Henry Wallman s'attaqua au proble-me en imaginant un montage utilisantdeux triodes qui suppriment radicale-

ment les reactions de couplage entrele circuit attaquant la grille de « corn-mande » et la charge placee dans laplaque du second element triode(figure 3).Avec un tel montage, le gain globalest le produit du gain de V1 par legain de V2. Le bruit engendre par lemontage est produit par le bruitgenere a ('entree et non par le monta-ge lui-meme, ce qui n'est pas le cassi on emploie une pentode.Dans le G5M, le cascode n'utilise pasde diviseur de tension, la tension dela grille de V2 est au meme potentielque sa cathode (par une resistancede 1 MS2). Ceci va diminuer 'Impe-dance interne du montage et per-mettre d'attaquer directement le filtrereglable « grave/aigus » (TC180) quiest un module scelle. Une seconderesistance de 1 MQ applique unecontre-reaction sur la grille de V1.

L'etacle t e FiUn autre etage preamplificateur, plusclassique celui-la, suit le correcteurde tonalite afin de rattraper la pertede gain amenee par ce dernier. Ensortie, on trouve un potentiornetre

master gain » en amont duquel esteffectuee la sortie vers un enregis-treur (haute impedance).Le potentiometre de reglage principaldu gain attaque la grille d'une pre-miere demi-12AU7/ECC82 en liaisondirecte. II attaque egalement la

seconde demi-12AU7, laquelle estcontre-reactionnee par deux resis-tances (100 kQ dans les plaques,47 kQ dans les cathodes).Une boucle globale de 1 MS2 ramenele signal sur la grille de la premieredemi-12AU7.

La sortie cathodyne de la secondedemi-12AU7/ECC82 « pilote », d'unepart, le transformateur de sortie UTC600 Q/600 Q symetrique et, d'autrepart, deux sorties asymetriques.L'une d'elles, appelee hi-fi », est

directe. L'autre est appelee « publicaddress >> et traverse un filtre compo-se des elements 0,02 pF + 47 I<S2 +250 pF, lesquels limitent la bandepassante et favorisent les mediums(inutilisable en hi-fi !).Le G5M est dote d'un « vrai » vumetrea double sensibilite : 0 dB (standard),+ 4 dB (standard, 0 Vu studio et bro-dacst).

Elle utilise une valve EZ80 a chauffa-ge indirecte et une chaine de cellulesde decouplages. Inutile de stabiliserles tensions, aucune des cathodes(hors le cascode) n'etant decouplee.L'alimentation des filaments s'effec-tue en +25 V « continu >> (rare a repo-que !). Ces filaments sont montes enserie deux par deux.

Le sonLa dynamique de cet « engin » estepoustouflante, qualite due principa-lement a ('utilisation du cascode.Les taux de distorsion sont excep-tionnellement bas, le silence sansmodulation est total.Ce qui demontre, une fois de plus,que des appareils destines aux pro-fessionnels de I'enregistrement et dela radio (a ('exception des « engins »destines a la sonorisation) affichaientdes performances etonnantes des lesannees cinquante !

R. BASSI

56 re 331 wvvw.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Push-pull de 6AQ5Amplificateur

hybride

Cet amplificateur met enoeuvre un systeme hybridecompose d'un push-pullde EL90 v 6AQ5 - 6005pilots par deux transistorsa effet de champ BS107.II developpe une puissancede 2 x 10 Weff et sabande passante s'etendde 30 Hz a 35 kHz a -1dB.

a tetrode EL90 lancee parLorenz en 1950 (photo A)est la copie europeenne dela 6AQ5 mise au point par

RCA en 1946 sur la base des carac-teristiques electriques de la 6V6.En 1950 egalement, sort une version

professionnelle sous ('appellation

6005.Tout comme la pentode EL95, la

EL90 a ete concue pour equiper lesmeubles « radio » des annees 50 et lesamplificateurs a faible consommationcomme ceux des magnetophones.Montee en push-pull, elle developpe10 W efficaces. Son brochage estidentique a celui de la EL95 (figure 1).A noter que le tube russe 6P1, tou-jours presente sur les sites de ventesaux encheres comme equivalent a laEL90, n'est pas compatible car sonembase est differente...

Le schemaII s'agit d'une remise « a plat » du pro -

jet decrit dans Electronique Pratiquen°327.

Cc -

47K

Cr

47K

o§

n180K

+80Vdc

+40Vdc

47K

D47K

cc

V

Ce projet hybride « AOP - Tube » fut

considers par certains lecteurscomme trop hybride. C'est pour-quoi nous en proposons ici une fac-ture plus conventionnelle.

Bien qu'equipe de transistors, nousavons repris la configuration clas-sique utilisee pour un circuit a tubes :un stage amplificateur d'un gain de30 dB suivi d'un dephaseur de typecathodyne (figure 2).De plus, l'etablissement des polarisa-tions est identique.Le transistor a effet de champ BS107supporte une tension Vds de 200 V,se polarise avec un Vgs de -2 V pourun courant de quelques milliampereset presente une pente de 60 mA/Vaux faibles courants.

58 re 331 wvvvv.eicctroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

0,1µF250V

Q1 8S107

G s

cc

R1010K

+240Vdc

C9

i10µF 0,22pF250V 250V

R24

+160Vdc

011

0,1µF250V

61

47K 3,3K 0,1µF250V

C2

2,2pF

100

.`,1"

cc

1KC

1nF

+80Vdc

470K

,c2c°cc

's7

10K

3mA

V12

R20

4,7K

R21

+15Vdc

4,7K

o C16

22µF450V

+267Vdc

1,7

6AQ5EL906005

TR110\N10Kaa

1,7 6

2

V2

+15Vdc

+267Vdc

+270Vdc83mA

8 Ohms

Le transistor 01, monte en sourcecommune, est polarise a +40 Vdc.Ce qui, par R9/47k52, fixe le couranta 0,8 mA.La tension du <, drain », chargé parR8/100kc.). s'etablit alors vers+155 Vdc.cable en source commune, le gains'eleve a plus de 600.C'est pourquoi ii faut le reduire enintroduisant une resistance entre la« source » et la masse.Avec une valeur de 3,3 kg2 en Fill, le

gain », sans la contre reaction glo-bale, s'etablit a 30 dB.Le relais K1 est desactive en positionde repos <, SB » et coupe le signald'entree.Le transistor Q2 est monte en depha-seur.

Les signaux aux « source » et

« drain » sont d'egale amplitude et dephase opposee.Avec une tension d'alimentation de+240 Vdc, le signal maximal obtenuest de 60 Vpp sur chacune des elec-trodes. Cela est largement suffisantpour piloter les tetrodes de sortie.La cellule de compensation C6 -R14 a ete supprimee car les capaci-tes parasites intrinseques du BS107sont déjà de l'ordre de 30 pF, ce qui,avec Ia resistance de charge de 100 kS2,

limite Ia bande passante a 50 kHz.

Le push-pullAfin d'eviter de devoir appairer lestubes, nous avons opte pour desresistances de cathodes separees.La tension Vk s'etablit a +15 Vdc. Lesanodes sont chargees par le transfor-mateur de sortie d'impedance 10 kQ.

6AQ5 - EL90 - 6005

Filament 6,3 V / 0,45 AVak 250 VVg2 250 VVg1 -12,5 VIa 45 mAWa max 12 WIg2 4,5 mAWg2 max 1,25 W

IA 4,1 mA/VRi 52 KQ

-

EL906AQ56005

'

k / q 3

01Wg1

Embase

o

0 92

g i

heptalII I Ii,.

C13 390 ClC14 +C15 390

..._21RR225: 21____>2200Filaments470Ko12

16V 50Vcc I

50V 16V

cc470µF 1µF 1µF 470µF

re' 311 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

54 72 31

0 Tr ansf or inat eur

(

Tr ansf ode

sortie50

0

CarteAlim30x63mm

0

0

Choke0

H -PH P

CI Ampli79x135mm

)

Tr ansf ode

sortie

CI Ampli79x135mm

Hl" t1 HT+AClAssis254x152mm

Tr ansf ode sortie

TiCircuit imprime

FT

M

Chassis 254x152x51mm

Tr ansf od' al i ment at i on

0

0

Transfode sortie

Circuit imprime

6

AlignementSocle RCA

Haut I

dl6,5

ire 339 wwvv. electroniquepratique. corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

P -P de BAGS

Les grilles « ecran . sont reliees direc-tement a la haute tension. Le courantde cathode s'etablit a 40 mA, soit35 mA par l'anode et 5 mA par G2.Les dissipations sont de 9 W pourl'anode et 1,25 W pour G2.L'amplificateur fonctionne en classe Ajusqu'a 6 W et en classe AB au-dela.A noter egalement que l'ecretage seproduit de maniere assez douce.Le taux de contre-reaction appliqués'eleve a 10 dB. Par la contre-reac-tion, ('impedance de sortie est de2 Q, ce qui porte le facteur d'amortis-sement a 4.Le transformateur de sortie a unepuissance nominale de 10 W.II a ete developpe pour ce projet parElectra Sud-Ouest.A noter que ce transformateur debonne facture est directement com-patible electriquement et dimension-nellement avec le 1609 de Hammond.

L'aflmentation

Le transformateur d'alimentation estdisponible chez ACEA et porte la

reference 674B. Son enroulement de220 Vac/310 mA fournira, apresredressement, la haute tension de280 Vdc (figure 3).Le filtrage est realise par la self de

choc » de 1,5 H et les condensa-teurs de 22 pF places sur chaquecarte amplificatrice. L'ondulation dela HT est de 400 mVpp sur C16 et de10 mVpp sur C5.Un secondaire de 6,3V/1,9A fournit lecourant de chauffage aux filaments.Le switch S2 en position de repos

SB » met hors -circuit la HT etdesactive les deux relais Kl.La haute tension suit les aleas de latension secteur. Le transformateurpossede deux entrées 230 et 240 Vac.

Mise en oeuvre

Le chassisL'assemblage est realise sur un chas-sis Hammond de 254 x 152 x 51 mm.II est plus facile de realiser, en pre-mier lieu, la partie mecanique en seservant des cartes non cablees etdes divers elements.La photo B et la figure 4 montrentl'agencement general et les diverses

cotes d'usinage.

TR1

6 S15

240V0230V

3

2 F10 {

500mA OVLent

S1

"ON"

Les cotes de la figure 4 sont releveesa l'exterieur du chassis - vue dedessus.Les cotes de placement des deuxcartes amplificatrices doivent etremarquees, puis percees avec preci-sion. A cet effet, on commence parpercer les deux trous marques d'unasterisque. On y fixe les deux cartes,a l'exterieur et cuivre apparent, bienorthogonalement, puis percer undeuxierne trou afin de les fixer. Lesautres trous sont perces en utilisantla carte comme guide.On marque egalement l'alignementdes deux socles RCA sur la facearriere (figure 5).Pour la decoupe des culots destubes, it est preferable d'utiliser unpoincon emporte-piece de 0 16,5 mm.La decoupe est alors parfaite.Les faces avant et arriere ne font pas('objet d'un plan cote et sont laissees

0,1µFoc`' 300Vac

D3 R2 1K

+280Vdc

C1

1001.1F350V

6 S2

R25

2x220

Ai,e2cv R26

v

a ('appreciation de chacun.La decoupe des trous de passagesdes socles RCA peut etre realisee('aide du poincon emporte-piece de016,5 mm. On fore un trou de pilotagea 24 mm du haut du chassis (photo Cet figure 6) sur I'alignement preala-blement marque. Tous les autrestrous sont marques et perces in situ.Apres s'etre assure que tous lesensembles trouvent leurs places, nouspouvons passer au montage des diverscomposants sur le circuit imprime.

Les circuits imprint'sLe circuit imprime du module amplifi-cateur mesure 79 x 135 mm (figure 7).Les onze picots de 1,3 mm sont ins&res et soudes en premier lieu, suivisdes six pontages (figure 8).Ensuite, on soude les deux supportsdes tubes. Its sont soud6s « cotecuivre » et les broches ne doivent pas

n° 331 www. electroniquepratique . corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

+270Vdc166mA

79

8)NovoTone °1

depasser du cote composants. Cefaisant, l'epaulement du support seraa 15 mm exactement de la surface dela carte et le maintien par les quatreentretoises isolees de 15 mm posi-tionnera ceux-ci a la bonne hauteur.On soudera ensuite les composantspar ordre de grandeur croissant, enterminant par l'electrolytique C16(photo D).II est preferable de tester la carte endehors du chassis. Mais cela neces-site une tension d'alimentation conti-nue variable jusqu'a 270 Vdc ou un

10

auto-transformateur variable.Le premier test se fait sans les tubes,on verifie les valeurs des tensions auxelectrodes des deux transistors.Apres insertion des tubes et le rac-cordement des trois fils du primairedu transformateur de sortie, it faut ali-menter les filaments pendant uneminute et ensuite appliquer progres-sivement la haute tension en sur-veillant les tensions aux anodes etgrilles « ecran >> des 6AQ5. Celles-cidoivent progresser jusqu'a +270 Vdc.La tension aux cathodes (R22 -R23)

8

s'etablit a +15 Vdc environ.La carte alimentation (figure 9) mesure63 x 30 mm. Elle comprend : onzepicots de 1,3 mm, les condensateursC1 -C2, le pont redresseur et la resis-tance R1 de 33 kS2 (figure 10).

Le MOHLes premiers elements a mettre enplace sont les dix entretoises M3/F-Fde 15 mm, de maintien des modulesamplificateurs.A propos des entretoises de fixationdes supports des tubes, ii faut abso-

a° 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureMODULE AMPLIFICATEURResistances 1/2 W 1 %R1, R2, R4, R5, R9 : 47 k52R3 : 180 kg2R6, R10 : 1 MQR7, R15 : 10 k52R8 : 100 k52R11 : 3,3 k52R12 : 100 QR13 : 1 kg -2

R16, R17 : 68 kQR18, R19 : 470 kQR20, R21 : 4,7 kg2ResistancesR14 : voir texte (supprime)R22, R23 : 390 g2/1 W/5 %R24 : 10 k52/1 W/5 %R25, R26 : 220 Q/1/4 W/1 %Condensateurs01 : 0,1 pF/100 VC2 : 2,2 pF/50 VC3, C7, C8 : 0,1 pF/250 VC4 : 1 nF/100 VC5 : 10 pF/250 VC6 : voir texte (supprime)C9 : 0,22 pF/250 V010, C11 : supprimeC12, C15 : 470 pF/25 VC13, C14 : 1 pF/50 VC16 : 22 pF/350 VDiversK1 : relais 48 V-10 k52Q1, Q2 : BS107V1, V2 : 6AQ5

MODULE ALIMENTATIONResistancesR1 : 33 kS2/2 WR2 : 1 k52/0,5 WCondensateurs01 : 100 pF/350 VC2 : 100 nF/300 VacSemiconducteurs + DiversD1, D2 : led 20 mAD3 : 1N4148B1 : 400 V/1,5 AF1 : 500 mA

COMPOSANTS SPECIF1QUES1 transfo .alimentation » (cf. texte)2 transfos « audio » 10W/PP10 kg2 (cf. texte)

1 self de filtrage 1,5 H/200 mA-Hammond 156R

1 chassis 254 x 152 x 51 mm -Hammond 1441-16BK34 pieds 10 mm4 supports tubes « heptal» ceramique (PCB)8 entretoises 15 mm F-F/M3 isolee(cartes amplificatrice)2 entretoises 15 mm F-F/M3 metal(cartes amplificatrice)4 entretoises 10 mm M-F/M3 metal(carte alimentation)1 porte-fusible chassis F1 (20 mm)2 interrupteurs DPDT2 socles RCA/mono pour PCB1 bornier HP Stereo1 socle 230 V/1A pour chassis2 supports « led »2 cables + contact led33 picots + 33 cosses 1,3 mm

P -P de 6AQ5

®tinder X1030.22.7.048.0010

48V =

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Li ® Ili 1-"' is r Ili litr f::JJ

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11:

lument utiliser des entretoises iso-lantes en polyamide. En effet, vu laproximite des trous de fixation dessupports « heptal », it y a risque decourt -circuit avec les pistes cuivreesavoisinantes.Ensuite, nous fixons les transforma-teurs de sorties a ('aide de vis M4,suivis, dans l'ordre, par les commuta-teurs et voyants de Ia face avant, lesaccessoires de la face arriere, la cartealimentation, la self de choc, le trans-formateur d'alimentation et, en der-nier lieu, les deux cartes amplifica-trices. Tous les fils des transforma-teurs de sorties sont rassemblesdans une gaine, routes vers ('avant enpassant entre les entretoises destubes pour ressortir a l'arriere dumodule (figure 4). Les deux fils duhaut-parleur sont rediriges vers la

face arriere via le centre du chassis.

Les assesL'ensemble des circuits est « flot-tant La mise a la masse du chassisse fait en un seul point via Ia vis defixation de la grille de fond (photo E).Une des vis auto-taraudeuses assurele contact electrique avec le chassiset la grille.S'assurer que sans ce contact demasse, le circuit est bien « flottant »par rapport au chassis. Si ce n'estpas le cas, chercher et lever la « fuite »

coupable.

Mise sous tension

Dans un premier temps, it ne faut pasraccorder les deux fils de la contre-reaction.Les deux sorties doivent etre char -gees. Pour la sortie inutilisee pendantle test, une resistance de 10 Q/2 W

n° 331 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

11

1 I

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Carre 10 KHz Temps de montee : 4 µSec

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liw i1/41141004)

1

.40

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-

DHT 10 KHz -5 KHz / Div DIM 50 Hz + 7 KHz - Fc 7 KHz - 50 Hz / Div

IDHTI

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0IWeff.1

2 3 4 5

Distorsion harmonique totale a 1 kHz

6 7 9 10

fera l'affaire. La mise sous tensions'effectue de preference a ('aide d'unauto-transformateur.Basculer les deux commutateurs etverifier Ia montee progressive destensions jusqu'a obtenir les 6,3 Vacde chauffage et les 270 Vdc de HT.Les deux relais etant actives, it fautinjecter un signal de 300 mVpp enentrée et visualiser la sortie.C'est le moment de raccorder lesdeux fils de Ia contre-reaction. Lesignal en sortie dolt s'effondrer d'unfacteur 3. Si, au contraire, vousconstatez un accrochage, it y a lieud'inverser les deux fils du primaire.

Quelques mesures

Les mesures classiques sur notreprototype vous sont presentees auxfigures 11 a 14.La reponse aux signaux carres (figu-re 11) est excellente.Le depassement est inexistant et letemps de montee avoisine 4 ps.La frequence de coupure se situe vers70 kHz a -3 dB. L'ajout d'une reactan-ce composee d'une capacito de 1 pFen serie avec une resistance de 8 Qlaisse le signal imperturbable.Le taux de distorsion a 1 dB de lapuissance nominale est inferieur a2 %. La representation spectralemontre la forte attenuation des har-moniques pairs due a la symetrie dupush et a une decroissance progres-sive des harmoniques: H3 a -36 dB,H5 a -50 dB. L'ecretage commenceau-dessus de 9 Weff, mais de manie-re assez douce, ceci est c10 a la faiblepente des tubes (4 mA/V) et au faibletaux (10 dB) de contre-reaction.La mesure de la distorsion d'intermo-dulation se fait en injectant deuxsignaux de 50 Hz et 7 kHz dans unrapport de 12 dB (4 a 1). Les raiessituees de part et d'autre de Ia por-teuse a 7 kHz sont a 46 dB du signalpilote a 0 dBV (figure 12).L'evolution de la DHT en fonction dela puissance est assez progressive(figure 13). C'est le resultat du tauxde contre-reaction assez faible. Untaux de 6 dB superieur ecrasera laDHT a1 % a 8 W et provoquera uncoude plus raide au-dela.La figure 14 montre les bruits et ron-flements residuels, le niveau de refe-

64 re 331 wvvw. e lectroniquepratique . corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

14rence est place a -40 dBV. A gauchedu graphe, on distingue bien l'effet de('alimentation non-stabilisee : le bruitdecroissant de 0 a 20 Hz est celui desvariations de la tension secteur.L'ondulation a 50 Hz se trouve-56 dBV et celle a 100 Hz a -68 dBV.Ceci nous donne un rapport signal/bruitsuperieur a 60 dB -Lin pour 1 W ensortie.

Cet amplificateur d'une puissancetotale de 20 W, permet de sonoriserconfortablement une piece de 40 m2.La musicalite porte indiscutablementl'empreinte de la 6V6 : un son tres

Caracteristiques Techniques

Puissance nominate 2 x 10 WeffPuissance impulsionelle 2 x 11 WDHT + Bruit a 8 Weff (-1 dB) < 2%Distorsion d'intermodulation a 8 Weff < 1%Temps de montee 4 µSecSensibilite 1 Vac pour 8 WReponse en frequence a -1 dB a 8 W 30 Hz - 30 KHzDiaphonie 10 Hz - 10 KHz > 60 dB

Impedance de sortie 8 SI

Impedance d'entree 47 Kg2

Taux de contre-reaction (NFB) 10 dBImpedance interne 2 nFacteur d'amortissement (DF) 4

Bruit de fond (A -Weighted) < 200 µVRapport S/B (A -Weighted) a 1 W > 80 dBATubes: 4 6AQ5 - TungsramConsommation au repos (SB) 240 V - 78 mA - 19 VAConsommation 240 V - 350 mA - 84 VADimensions 254x152x160 mmPoids 7,7 Kg

agreable, doux et sans coloration.Les graves sont restitues sans traina-ge et les aigus avec une excellenteprecision. Associe a des enceintes dequake, it reproduit tous les genres demusique avec une excellente dynamique.

J -L VANDERSLEYEN

Pour les donnees de fabrication,de la carte imprimee ou quelqueprobleme d'approvisionnement,

n'hesitez pas a contacter l'auteura l'adresse

jl.vandersleyen@skynet.be ou via sonsite web www.novotone.com

ACEA6 rue Francois Verdier31830 PLAISANCE DU TOUCHTel 05 61 07 55 77 I Fax 05 61 86 61 89E-mail : contactacea@acea-fr.com

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LAMPES APPAIREES5725 CSF + sup. (par 10 et +) 8.40 C EL34 Testa ou EH 35.00 C

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ECC81, ECC82, ECC83 10.00 C 3006 Sovtek 200.00 C

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