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Avril 2006 www.electroniquepratique.com
3 Une minuteriea preavisd'extinction
Une cartesuiveur de ligne
FRANCE : 4,50 DOM Avion : 5,70 CBEL : 5,20 CH : 8,50 FSCAN : 5,95 S CAN ESP : 4,60 GR : 4,60 TUN : 4700 TNMMAR : 50 DH PORT CONT : 4,60 CDOM SURF : 4,60
458
Infos/NouveautOs
Sommaire N° 304
Initaauc10 Internet pratique12 Avec un peu de logique16 Les PLC de la nouvelle generation
2230384044
546270
Realisez vous-meme
Micro/Robot/DomotiquePlatine de developpement pour PLCRobot Mini Sumo analogiqueCarte "suiveur de ligne" pour robotMinuterie a preavis d'extinctionRadio FM peritelevision
AudioEt si on parlait tubes (cours n° 23)Wattmetre programmable de 1W a 255WOptimisation du preamplificateur KTR 5725
Fondateur : Jean-Pierre VENTILLARD - TRANSOCEANIC SA.S. au capital de 574 000 E - 3, boulevard Ney, 75018 PARIS Tel. : 01.44.65.80.80 - Fax : 01.44.65.80.90
Internet : http://www.electroniquepratique.com - President : Patrick VERCHER - Directeur de la publication : Patrick VERCHER - Redacteur en chef : Bernard DUVAL
Secretaire de redaction : Annie LECOMTE - Mise en page : Didier BELLANGER - Couverture Dominique DUMAS - Illustrations : Alain BOUTEVEILLE SANDERS, P MERCIERPhotos : Isabelle GARRIGOU - Avec la participation de : R. Bassi, H. Cadinot, A Cocheteux, F. Giamarchi, R. Knoerr, P. Morin, P. Oguic, 0. Viacava
La Redaction d'Electronique Pratique decline toute responsabilite quant aux opinions formulees dans les articles, celles-ci n'engagent que leurs auteurs.
DIFFUSIONNENTES : ALIX CONSEIL PRESSE Tel.: 01.64.66.16.39 - PUBLICITE : 3, boulevard Ney - 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80 Fax : 01 44 65 80 90 E Mail : [email protected]
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ATTENTION ! Si vous 'etes déjà abonne, vous faciliterez notre tache en joignant a votre reglement soil l'une de vos dernieres bandes-adresses, soil le releve des indications qui y figurent.
Abonnements USA - Canada : Pour vous abonner a Electronique Pratique aux USA ou au Canada, - communiquez avec Express Mag : USA :P.O.Box 2769, Plattsburgh, N.Y. 12901-
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I.S.S.N. 0243 4911 - N° Commission paritaire : 0909 T 85322 - Distribution : Transport Presse - Imprime en France/Printed in FranceImprimerie : ACTIS MAULDE & RENOU 02430 GAUCHY - DEPOT LEGAL AVAIL 2006 - Copyright n 2006 - TRANSOCEANIC
LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 9 MAI 2006
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La societe igus de Cologne vientde mettre au point le serre-cables« Chainfix Nuggets » CFN.20 pourla fixation dans les Chaines Porte -Cables de Cables et de Gaines d'undiametre allant jusqu'a 20 mm.Peu encombrant et peu couteux,ce nouveau serre-cables est nette-ment plus facile a mettre en place
que les systemes traditionnels(peignes, ethers de serrage, etc.).
Plus besoin d'outils ni de vis.
Pour monter les « Chainfix Nuggets »,it suffit de les enfoncer et de les tour-ner dans le rail en C. Leur retrait esttout aussi rapide.
Les colliers (fixation) et les c, nuggets »
iwevanAin ter
tteee feecqfc,ePeer fee eft,
Jokab Safety presente un nouveaumodule Pluto avec double largeur de90 mm.Cet API de securite a ate developpepour satisfaire la demande du marchepour un module compact avec davan-tage d'E/S. II est disponible soit avecune connexion de bus (B46-6), soit
comme unite autonome (S46-6).Chaque Pluto B46-6 et S46-6 a untotal de 46 E/S, dont 6 sorties desecurite separees. 16 E/S peuvent etreutilisees comme des entrées ou dessorties et 24 E/S comme des entréespour des dispositifs de securite parexemple.
(support pour la fixation) permettentd'eviter que les cables ne bougent.
Confection possibleCe nouveau serre-cables, est proposepar igus sur demande en version pre-confectionnee, combine a des fixationsKMA et a un rail en C. II suffit alors deserrer les colliers. Les <, ChainfixNuggets » conviennent particuliere-ment a toutes les applications en auto-portance a course courte, sur les equi-pements d'assemblage par exemple.
Contact : igus° SARL49, avenue des Pepinieres
Parc Medicis94832 Fresnes CedexTel.: 01.49.84.04.04Fax : 01.49.84.21.07
[email protected] - www.igus.fr
Le logiciel "Pluto Manager" est basesur la programmation avec un schemades contacts, ce qui rend Plutopratique a utiliser, tant pour la sur-veillance de la securite que pour lescommandes des petites machines.Un terminal IHM peut etre connectsdirectement a ('interface serie sur laface avant du module Pluto ou au busCAN de securite.
Contact :JOKAB SAFETY FRANCE
JLP AUTOMATISMEIng. Jean -Luc Rousson
Rue de la Telematique - B.P. 781F-42951 SAINT-ETIENNE CEDEX
Tel.: 04.77.93.58.58Fax : 04.77.93.03.68
4 re 304 www.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Mini pinces harmoniquesP19 / P23
Les pinces P19 et P23 sent des mini-pinces harmoniques congues pourdes utilisations industrielles a basseenergie, avec des mesures de tensionallant jusqu'a 600VAc avec un niveaude protection de CAT II et desmesures de courant alternatif allantjusqu'a 50AAc ou 100AAc suivant lemodele de pince.Afin d'evaluer les problemes lies auxharmoniques, nous avons developpeces deux pinces P19 et P23 qui per-mettent de mesurer les rangs et lesamplitudes des harmoniques, ainsique le taux de distorsion harmoniquetotal. Ces deux appareils permettent('analyse harmonique en tension eten courant jusqu'au 99e"'e rang, en %et en amplitude. Grace a leur mesurede la valeur crate et de leur valeur
TRMS, elles sent egalement capablesde calculer le facteur de crate.Ces pinces sent particulierementadaptees a Ia maintenance et a lasurveillance des installations elec-triques : convertisseur TRMS AC,ouverture des machoires de 30 mm,afficheur 10 000 points, enregistre-ment des valeurs mini/maxi, fonctionmaintien de la mesure (HOLD), misehors tension automatique en casd'inactivite afin de preserver Ia dureede vie des piles.Les P19 et P23 sent dotees d'uncoefficient de transformationreglable qui permet d'effectuer deslectures directes sur les capteurs decourant a sortie courant, augmentantainsi les capacites de mesure endirect.
La pince P23 est dotee d'une fonc-tion supplementaire concernant lesmesures de puissances en mono -phase et triphase equilibre. Les dif-ferentes puissances que cette pinceest capable de mesurer sent les sui-vantes : puissance active (W), puis-sance apparente (VA), puissancereactive (VAR) et puissance en che-vaux (H.P). A partir de ces mesures,la P23 peut calculer le facteur depuissance (PF ou cos (p) et ('angle dephase (w).
La P23 permet de mesurer l'energieelectrique consommee (Wh) avec unaffichage de 6 digits et une remise azero du compteur. Dans un systernetriphase, cet appareil peut egalementdeterminer l'ordre des phases pourindiquer le sens de rotation desmoteurs.Ces deux pinces ont ate developpeespour repondre aux besoins des oleo-trotechniciens, avec une utilisationaccessible a tous et dans diversdomaines d'applications. Elles sontlivrees en standard avec une sacochede transport, une pile, un jeu de cor-dons avec pointes de touche et unenotice d'utilisation.
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Mesure precisede temperatures
entre -60 et + 1200
Ebro Electronic, specialiste de lamesure a Ingolstadt/RFA, a commen-ce la nouvelle armee en annoncant lethermometre maniable TTX 120 avecune etendue de mesures de -60 a+1200 °C et une precision de ± 1 °C.Dans la plage de -60 a +199,9 °C, la
resolution est de 0,1 °C et de 1 °C pourle reste de cette plage. Le temps dereponse (90 %) depend de la sonde uti-lithe. Plus de 100 differentes sondes de
temperature (NiCrNi) sont disponiblespour diverses applications. Un certificat
de calibrage d'usine est egalement
inclus dans la livraison. Le bditierrobuste en ABS, avec etancheiteIP 40 pour les environnements rudes,resiste particulierement bien auxchocs et dispose d'un grand afficheura cristaux liquides, facile a lire. Gracea ses dimensions reduites (90 x 42 x17), it s'adapte a toutes les tailles demains. La pile est facile a remplaceret offre une duree de vie moyenne de1 an. Le thermornetre a ete concupour ('utilisation dans des applica-tions chimiques, de chauffage, deventilation et de climatisation. Deplus, it convient parfaitement auxmesures dans l'air, les gaz, les
liquides, les matieres plastiques et leslaboratoires ainsi que pour la mesurede temperature de surface desmoules pour injection.
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8 re 304 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
La programmation des micro-controleurs et des PC fait leplus souvent appel a Ia logiquebooleenne. Cette logique per -met de resoudre la plupart desproblemes qui se posent auxprogrammeurs, a conditionque les variables qui intervien-nent dans les decisions soientparfaitement definies.Cependant, it existe de nom-breuses situations ou it n'estpas simple de definir un katpar une variable bien definie(par exemple, comment pro-grammer : « le colis est lourd »).S'il vous arrive de realiser despetits programmes pour fairefonctionner vos montages et sivous avez déjà eprouve unecertaine difficulte a traduiredes situations de la vie couran-te en logique booleenne alorsvous serez certainement inte-resse par la decouverte desprincipes de Ia logique floueque nous allons vous presentergrace a Internet.
n effet, la logique floue per -met de modeliser 'Incertitu-de qui caracterise de nom-breuses situations de la vie
courante. Par exemple si vous deviezecrire un programme pour etudier lescaracteristiques d'une populationcomposee de personnes classeescomme etant « grandes quel crite-re de filtrage utiliseriez-vous dansvotre programme ? Vous pourriezdecider arbitrairement de ne retenirque les personnes qui mesurent plusde 1,80 m, auquel cas votre program-me utiliserait une instruction condi-tionnelle du genre « si Taille >1,8 alorstraiter la fiche ». Mais dans ce casvous ne traiteriez pas les fiches rem -plies par des personnes qui mesurent1,80 m ou 1,79 m, etc. Si vous sou-mettez votre programme a un ami oua un collegue it se peut que ce dernierne soit pas d'accord avec votre crite-re de selection pour definir si une per-sonne est de grande taille. Au final,quelle que soit la valeur numeriqueretenue, vous admettrez que le choixrestera critiquable.C'est dans toutes ces situations quela logique floue vient a notre secours,en introduisant des etats interme-diaires entre l'etat « vrai » (1 en
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logique booleenne) et l'etat faux (0 enlogique booleenne). C'est ainsi qu'enlogique floue on dira d'une personnequi mesure 1,79 m qu'elle est « plutotgrande » et d'une personne quimesure 2 m qu'elle est vraimentgrande ». A ('inverse on dira d'unepersonne qui mesure 1,70 m qu'elleest « moyennement grande » et d'unepersonne qui mesure 1,50 m qu'elleest « petite ».Pour decouvrir plus precisementcomment la logique floue permet deresoudre les problemes que nousvenons d'evoquer, nous vous invitonsa lancer votre navigateur Internetfavori et a charger la page suivante :http://www.chez.com/bmantel/pages
2http://www.
gillesbalmisse.com/IMG/pdf/GB
Fuzzy.pdf
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1....ka.M.
1
http://www.chez.com/bmantel/pages/logfloue.html
/logfloue.html. Ce site presente lesbases de la logique floue tres simple-ment, en quelques pages seulement.Ce site permet donc de se faire uneidee rapide sur le sujet. Nous vousinvitons egalement a telecharger ledocument suivant si vous souhaitezsimplement decouvrir les principesde la logique floue : http://www.gillesbalmisse.com/IMG/pdf/GB Fuzzy.pdf.Si vous souhaitez approfondir le
sujet, nous vous invitons a charger lapage qui se situe a l'adresse :http://www.univ-perp.fr/see/ens/iupgsi/polit/. Ce site expose un peuplus les bases de la logique floue etles operations logiques que Ion peutrealiser sur des variables « floues
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Vous pourrez egalement telechargerle document qui se situe a I'adressehttp://www.eiaj.ch/v2/support_de_cours/electricite/Cours_GEL/Branches_techniques/Electronique_analogique/Cours%20PDF/Fuzzy.PDF et quiexplique comment Ion calcule enlogique floue. Nous vous invitons
3http://www.univ-perp.frIsee/ens/iupgsi/polit/
egalement a telecharger le documentdisponible a partir du lien« Telecharger » de la page situeeI'adresse : http://www.schneider-electric.com/cahier_technique/fr/resumes/logique_floue.htm. Vous y trou-verez (en annexe) un rappel desequations utilisees en logique floue
Al hffp://wwweialch/v2/support de cours/electricite/Cours_GEL/Branches techniques/Electronique analogique/Cours%20PDF/Fuzzy.PDF.
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5
qui correspondent aux operateursbooleens.
Si la decouverte de la logique flouevous a passionne vous trouverez cer-tainement amusant le petit jeu enlogique floue propose a I'adresse :http://snl .chez-alice.fr/floue/canon_fichiers/frame.htm, ou bien vousapprecierez I'exemple d'un program-me en logique floue destine a piloterun thermostat, realise en se servantdu langage BASIC, et que vous trou-verez a I'adresse :http://www.4p8.com/eric.brasseur/lofo.html.
Nous terminerons en ajoutant quevous trouverez quelques liens sup-plementaires sur ce sujet, en annexede cet article, et nous vous donnonsrendez-vous le mois prochain pourde nouvelles decouvertes passion-nantes grace a Internet.
P. Morin
http://wwvv.schneider-electric.com/cahiertechnique/fr/resumes/logique floue. htm
......... PPM .m
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http://www.chez.com/bmanteVpages/logfloue.htmlhttp://www.gillesbalmisse.com/IMG/pdf/GB_Fuzzy.pdfhttp://www.univ-perp.fr/see/ens/iupgsVpolit/http://www.eiaj.ch/v2/support_de_cours/electricite/Cours_GEL/Branches_techn iq ues/Electronique_analogiq ue/Cours%20PDF/Fuzzy.PDFhttp://www.schneider-electric.com/cahier_technique/fr/resumes/logique_floue.htmhttp://snl.chez-aliceir/floue/canon_fichiers/frame.htmhttp://www.4p8.com/eric.brasseur/lofo.htmlhttp://www.unice.fr/Demartini/FCUdistribution/logique-floue.pdfhttp://frwikipedia.org/wiki/Logique_flouehttp://www.4p8.com/eric.brasseur/lofo.htmlhttp://Iogiquefloue.free.famain.php?paged=1http://fleche.org/pierre/logfloue/partiel /partiel .htmlhttp://perso-etis.ensea.fr/-revel/html/cours_IA/node67.htmlhttp://m.strasserfaculty.free.fr/TI/Noise_Reduction_By_Fuzzy.pdfhttp://www.enib.fa-buche/public/article/LFA_04.pdfhttp://vadeker.club.fr/corpus/loubiere/6-2.htmlhttp://fleche.org/pierre/logfloue/partie4/partie4.htmlhttp://perso-etis.ensea.fr/-revel/html/cours_IA/node54.htmlhttp://sni .chez-alice.fr/floue/floue.html
re 304 vwwv.electroniquepratique.com ELEC1RONIQUE PRATIQUE
Avec un peude logique
01.111.11111* -7
141 INF Nur
Contrairementl'electronique analogiquedont les niveaux depotentiel peuventprendre n'importe quellevaleur comprise entre lezero volt et le maximumdu potentiel d'alimenta-tion d'un montage, lesfondements del'electronique logiquereposent sur('existence exclusive dedeux valeurs : 0 ou 1, quicorrespondentrespectivement au zerovolt et au potentielmaximum
C'est le royaume du binaireou encore du tout ou rien.C'est egalement sur ceprincipe de base tres
simple et tres fiable que repose toutel'electronique moderne de la numeri-sation informatique.
Les fonctionslogiques de base
En matiere de logique, it est possiblede distinguer un certain nombre de
Les fonctions logiques de base
fonctions repondant toujours a desprincipes tres stricts. Ces 7 fonctionsde base sont reprises dans le tableaude la figure 1. Dans cheque cas, onnotera que la fonction se caracterisepar un certain nombre d'entrees (saufdans le cas de la fonction « Inverse >,pour laquelle ('entrée est unique)representant en quelque sorte les
causes et une sortie sur laquelle semanifeste un effet suivant les niveauxlogiques auxquels sont soumises lesentrées.
On notera que pour des raisons desimplification de la presentation dutableau, les portes ne comportentque 2 ou 3 entrées. Bien entendu, cenombre d'entrees peut etre aussigrand que necessaire.
On remarquera egalement que :- la fonction NAND est la fonction
AND suivie de la fonction INVERSE- la fonction NOR est la fonction OR
suivie de la fonction INVERSE
Fonction Symbolisation Notation Booleenne Regle logique
INVERSE L>0§_ S = A La sortie presente un niveau logiqueinverse de celui de r entrée
AND(et)
ABC
S=AxBxc,
La sortie presente un etat haulseulement Si toutes les entrees sontsoumises a un etat haut. Dans lesautres cas, la sortie presente un etatbas
NAND(et - non)
A
B
S
La sortie presente un etat basseulement Si toutes les entrees sontsoumises a un Slat haut Dans lesautres cas, la sortie presents unetat haul
=S AxB
OR(ou)
B
S = A + BLa sortie presente un Slat haut si aumoins rune des entrées est soumisea un etat haut.
NRS=A+B+C(ou -
Onon) A
cBS La sortie presente un etat bas si aumoms rune des entrées est soumisea un etat haut.
OR(exclusif)
A -\B-4
D S = A 0 BLa sortie presents un etat haut siune seule entree (mais aucuneautre) est soumise a un etat haul.
NOR(exclusif)
A --I18 .7-D--
La sortie presente un Mat bas si uneseule entree (mais aucune autre)est soumise a un etat haut.
S = A 0 B G C
nn 304 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
- la fonction NOR exclusif est la fonc-tion OR exclusif suivie de la fonctionINVERSE
II est egalement possible de represen-ter le fonctionnement de ces portesau moyen de « tables de verite
Le tableau 1 ci-apres en donne unexemple pour des portes caracteri-sees par 2 entrées.
Vr" loi : Une porte NOR peut etreremplacee par une porte AND alaquelle on presenterait des entréesinversees.2°- Ioi : Une porte NAND peut etreremplacee par une porte OR a laquelleon presenterait des entrées inversees.II est facile de demontrer ces 2 lois parle simple examen des tables de veritecorrespondantes (tableau 2) :
Entrées Sortie
A B AND NAND OR NOR OR exclusif NOR exclusif
0 0 0 1 0 1 0 1
0 1 0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 1 0 1 0
1 1 1 0 1 0 0 1
Tableau 1
L'algebre de Boole
Vers 1847, un mathematicien anglais,Georges Boole, proposa une formula-tion algebrique de calcul proposition-nel. Plus precisement, H etablit desrelations pour lesquelles des proposi-tions simples sont considereescomme des variables x1, x2 ... xn
pouvant prendre des valeurs 0 ou 1.La notation suivante a ete adoptee :
Inversion :
AND:
NAND:
OR:
NOR:
OR exclusif :
NOR exclusif :
S = x
Initiation
A titre d'exemple, prenons le cas de l'ex-
pression booleenne suivante :
S = (Xi . X2 + X3) (3) X3
II convient d'inverser dans un premiertemps ('entree x2, puis de presenterles valeurs x1 et x2 aux entrées d'uneporte AND.
Par la suite, la sortie de la porte ANDet la valeur x3 seront a presenter auxentrées dune porte NOR.
Enfin, la sortie de la porte NOR et lavaleur x3 seront reliees aux entréesd'une porte OR exclusif.
La figure 2 reprend le schema cor-respondant, dont il est facile d'etablirla table de verite (tableau 3) :
X, X2 X, X2 X, .X2 X1 +X2X, + X2 X1 'X2
0 o 1 1 1 1 1 1
o 1 1 0 0 0 1 1
1 o o 1 o o 1 1
1 1 o o 1 o o o o
Tableau 2
S = X1 . x2 . x3 . xn
S = Xi . X2 . X3 Xn
S = + X2 +X3....+ Xn
S = X1 + X2 + X3 + Xn
S = X1 ED X2 ED X3 .... ED Xn
S = x1 e
A la meme époque, un autre mathe-maticien et logicien anglais, AugustusDE MORGAN, a etabli deux theo-remes sur lesquels repose la base del'algebre booleenne. II s'agit des loisde Morgan :
* X1 + X2 = X1 X2
* X1 . X2 = X1 + X2
X2 ®X3 CB xn
X, X2 X3 )(2 X1 . X2 SX1 . X2 + X3
o o 0 1 0 1 1
o o 1 1 0 0 1
o 1 o o 0 1 1
o 1 1 0 0 0 1
1 0 0 1 1 0 0
1 0 1 1 1 0 1
1 1 0 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1
Tableau 3
Problemes et solutionslogiques
Probleme direct
II s'agit, en partant d'une expressionbooleenne donnee, de construire le
schema correspondant et d'etablir la
table de verite en consequence.
C'est en fait le type de probleme le plussimple.
2 Schemarepondanta l'expression
x1
.-D3-x2 >o
x3
n' 30.4 ~mi. electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRAT1QUE
Initiation
Probleme inverse
II est egalement possible de resoudrela problematique consistant, a partird'une table de verite imposee, d'endeduire ['expression booleenne cor-respondante ainsi que le schemad'application.
Prenons l'exemple de la table de veil-te suivante (tableau 4) :
xi x2 x2
1
f (xi, x2, x31
0 0 0 0
0 0 1 1 c> Si
0 1 0 0
o 1 1 0
1 0 0 1 E> S2
1 0 1 1 rz> S3
1 1 0 0
1 1 1 1 c> S4
Tableau 4
Une methode assez simple consistea rechercher les lignes pour les-quelles la valeur logique est 1.
exemple, ces lignessont au nombre de 4 et sont repereesS1 a S4.
II se trouve que ce nombre est egalcelui des lignes aboutissant a Iavaleur 0.
C'est la raison pour laquelle on peutretenir indifferemment la valeur 0ou 1.
Si tel n'etait pas le cas, it conviendraitde retenir Ia valeur logique la moinssouvent repetee dans les lignes.
Si Ia valeur retenue est 1, toutes lesentrées des lignes correspondantessont a relier par Ia fonction AND.
Cela aboutit pratiquement a la miseen place de 4 portes AND dont les 3entrées doivent etre soumises a un&at haut.
Le montage se termine par une porteOR a 4 entrées.
Si au contraire la valeur retenue &telt0, it est possible de faire appel, dansles memes conditions, a la fonctionOR. Les 4 portes OR a installer doi-vent alors avoir leurs 3 entrées sou-mises a un &at bas.
II convient alors d'achever le decode-ge par la mise en place finale d'uneporte NAND a 4 entrées.Mais revenons au choix adopte audepart, hypothese qui permet d'ecri-re ('expression booleenne suivante :
Si = X1 . X2 . X3
S2 = Xi . X2 . X3
S3 = Xi . X2 . X3
S4 = X1 . X2 . X3
II suffit maintenant de relier les 4 sor-ties des 4 portes AND aux 4 entréesd'une porte OR.La sortie de cette derniere restitueraalors la valeur S repondant a la tablede yenta imposee :
S = Si + S2 + S3 + S4
La figure 3 fait etat du schema defi-nitif retenu.
3 Constitution d'un schemah partir d'une table deverite
Des portes avecd'autres portes
Dans la pratique, les porteS sontenfermees dans des boitiers a bro-chage « dual in line » comportantgeneralement 14 broches.
Etant donne que ce sont les portes2 entrées qui sont les plus utilisees,ces boitiers comportent le plus sou -vent 4 portes.
Au niveau de la realisation des sche-
mas, une fois que ('architecture estadoptee, on se trouve souvent devantle cas ou la mise en oeuvre de portesde differentes fonctions s'averenecessaire.
Pour optimiser au mieux ('utilisationde bolters déjà « entames », it estpossible de constituer une ported'une fonction logique donnee a l'ai-de de portes relatives a d'autresfonctions.
II s'agit le plus souvent d'une simpleapplication des lois de Morgan parexemple.
Ainsi, a la figure 4, it est fait montred'une porte NOR EXCLUSIF consti-tuee uniquement par des portesNOR. Le lecteur verifiera sans peineles tables de verite correspondantes.Enfin, la figure 5 indique, pour lesportes AND, NAND, OR et NOR,comment construire une porte d'unefonction logique dorm& a l'aided'autres portes.
Ce tableau permet de resoudre ceprobleme par une lecture sous formede coordonnees, suivant le principe
pour constituer une porte X avecdes portes Y ».
A l'aide de ces quelques exemples,nous esperons avoir demystifie cedomaine booleen qui, au fond restetres simple et fres logique.
4
R. KNOERR
Une porte « NOR EXCLUSIFavec des portes NOR
re 304 vvvvvv.electroniquepreatique.com ELECTRONIQUF PRA11QUE
Initiation
Pour constituer une porte
AND NAND OR NOR
-1>°-- >o
50 >00aco0-00arov,
-9 SIO'
D. D -4---)1
-f-D_)-i--90-
>0 ID >° > FL>. Ta. D >°- 0
DP.- -+IDD-(7)Equivalences de pontes
SchaefferMEV
11111111111e"'
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n° 304 vvvvvv.electroniquepratique.com ELEL:TRuNluUE PRATIuUE
tit
Initiation
Les PLCde la nouvelle
generationLes PLC (ProgrammableLogic Controller) ou API(Automates IndustrielsProgrammables) depuislongtemps utilises dansles milieux industriels,connaissent un nouvelessor et sont maintenantlargement diffuses. Ilsconstituent un compro-mis interessant entre lemicrocontroleur que nousconnaissons et ('automa-te industriel. Nous vousproposons de decouvrirune nouvelle gamme deproduits en detaillant plusparticulierement deuxd'entre eux.
Nous avions publie, it y a decela quelques mois dansEP n° 296, une petiteetude traitant des PLC.
Nous y avions survole la facon dontfonctionnaient ces automates etaborde les notions de programmationpar utilisation du ladder (programme).Nous vous proposons aujourd'hui lapresentation d'une nouvelle <, espece »de PLC bien plus performante quel'ancienne et adaptee a la commandede nombreux systernes dont la robo-tique grand public. Nous avonsrepresents en figure 1 ('aspect phy-sique des PLC traditionnels, utilisantdes boitiers normalises fixes sur desrails et possedant des caracteris-tiques bien adaptees au milieu in-dustriel.Nous y avons egalement represents
Aspect physique des PLC traditionnels
les PLC nouvelle generation, dont leconcept est totalement different. Cesderniers sont en effet cables sur uncircuit imprime, lequel supporte ega-lement les circuits d'entrees/sortiespermettant la commande des auto-mates. Ce nouveau concept procurea l'utilisateur, qu'il soit amateur ouprofessionnel, de nombreux avan-tages :
- grande souplesse d'emploi car lamajorite des entrees/sorties, excep-tion faite du microcontroleur, sont
2
concues et fabriquees par l'utilisa-teur. Ainsi, un PLC sera concu selonle besoin
- le coot de revient est largementdiminue par rapport au PLC tradi-tionnel, ce qui est profitable pour lagrande production
- on pourra choisir le sens desentrees/sorties
- on pourra reduire le materiel austrict necessaire ce qui donnera unproduit fini tres compact
Afin de donner une idee sur I'encom-
Encombrement du PLC nouvelle generation sur un systeme
re 304 wwvv.plectrui utit_lupratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
Initiation
brement du PLC nouvelle generationpar rapport au PLC traditionnel, nousavons represent& en figure 2 sonencombrement sur un systemelorsque Ion salt que celui qui est pre-sente est en DIL 24 broches.
Nous commencerons la presentationdes PLC nouvelle generation par laserie TPC 3X. Nous verrons plus loinque ces derniers sont maintenantsurpasses par une generation encoreplus performante.
Les PLCde Ia serie TPC3X
Ces PLC déjà anciens sont toujoursutilises. Ils possedent de bonnescaracteristiques. Leur emploi est tressimple et repose sur un langage gra-phique ou ladder :
- creation du programme graphiquesur PC au moyen du logiciel MPGL2fourni gratuitement et telecharge-ment dans le TPC a ('aide de ('inter-face RS232
- modification en accord avec Iaconfiguration des entrees/sorties
- sauvegarde du programme enmemoire flash sans batterie de backup
- suivi du programme en temps reelpendant la mise au point
En plus des instructions de base, onpeut utiliser des fonctions perfor-mantes, fonctions qui necessitentdes unites specialisees dans les PLCtraditionnels :
- compteur 16 bits 30 kHz installs- octuple convertisseur A/D 10 bits
installe- fonction de commande de modules
LCD 2 lignes de 16 caracteres a 4lignes de 20 caracteres installee
- fonction de commande de modules5 digits 7 segments installee
- communication multi usage avec lePC installe (RS232 ou RS485)
- fonction de commande a distancedes entrees/sorties
- fonction de controle d'un claviermatrice 8 x 8 touches
- fonction pour connecter un thermo-metre digital DS1820
Le tableau represents en figure 3donne les caracteristiques des quatre
+5 V
TPC 26 TPC 33 TPC 37 TPC 38
Memoire programme 16 kb 16 kb 128 kb 128 kb
Temps de cycle 2.5 ms 2,5 ou 5 ms 2,5 ou 5 ms 5 ms
Commandes de base 27 27 27 27
Commandes d'applications 84 84 84 84
E/S (P) 26 24 24 E/S8 Ent + 8 Sort
J
_24 E/S
20 E + 24 S
Sorties D/A 10 bits 2 PWM 10 Bits
Rel. Auxil (M) 256 256 1024 1024
Controle pas 8 pas (S) 16 de 255 pas 16 de 255 pas 32 de 255 32 de 255
Reims Sauveg. (K) 512 512 512 512
Temporisateurs (T) 64 64 256 256
Compteurs (C) 32 32 256 256
Donnees (D) 220 220 1024 1024
Buffer. LCD (CH) 20 x 4 20 x 4 20 x 4 20 x 4
Buffer affichage SGN (G) 5 x 5 5 x 8 5 x 8 5 x 5
Convert ND sur 10 bits (AD) 8 8 8 8
Compteur rapide (CNT) 1 (16 bits) 1 (16 bits) 1 (16 bits) 1 (16 bil51
3 Caracteristiques des quatre principaux PLC de la serie TPC3X
principaux PLC de la serie TPC 3X.Le schema de la figure 4 montre('interface necessaire au raccorde-ment de l'un d'entre eux (TPC 26) auPC.
L'organisation memoire des TPC 26et TPC 33 est donnee en figure 5 etcelle des TPC 37 et TPC 38 enfigure 6.
La plus grande distinction que l'onpuisse faire entre le ladder des PLCet des langages evolues comme leBASIC ou le C est que les PLC sont
PCRS232C
Port
multitache, ce qui veut dire que plu-sieurs actions peuvent etre accom-plies simultanement. Les autres lan-gages sont sequentiels, ce quiimplique que les actions sont accom-plies les unes a la suite des autres etune seule a la fois.
Nous avions aborde. dans notrearticle precedent, le principe dutemps de cycle.
En effet, afin de travailler correcte-ment et faire correspondre le fonc-tionnement des entrées et des sorties
Interface de raccordetnent du TPC26 au PC
+5 V
MAX232
0,1 pF
II
TPC-26
1- P0.43 P2 02
- PO 1 P21PO 2 P2 2
4 P0.3 P2 3485TE P2:4DOUT P2 5DIN P2.6CLK P2.7RESET AREF
6
+5V -7
-L- O
108
11
12
13
X-TAL7,3728 MHz
4
1516
17
18
19
20
+5 V AGNDGND AVCCOSCOUTOSCINRXTXP3:0P3.1
P0:4P05P0:6
P1 7P1.6PI 5P1.4P1 3P1 2P1 1
PI 0P07
0
3
38373635
3
32
3
30
29282/262
2423
222
n° 304 vwwv.electraniquepraricii 11111 ELECTRONIQUE PRAT1QUE
TCP 26 et 33
7 - 0 7 0
PO P FO F TO
P2
24 E/Sde base
r7
64 Relaisspecraux
P3 MO M
104 E/Sou relaistelecom
256 Relaisauxil
T63CO
P15128
5Organisationinemoire desTPC26 et TPC33
TCP 37 et 38
0
M31
SO
S15KO
K63
CHO
GO
S
16 Sequencesde 256 pas
0 - 255
K
512 Relaissauvegardes7 - 0
Buffer LCD80 bytes
Buffer SGN40 bytes
C16
C31
DO
0219
ADO
AD7
CNT
15 0
64 Tempos
(116.31)Sauveg
Tempos
C
32 Compteurs
Sauveg.
8 EntréesA/D 10 bits
Compteur 16 bits
7 0 15 O
PO
P4P5
P15
P
40 EIS
FO
F15MO
M12/
F
128 Relaisspeciaux
TO
T2391240
T256
CO
88 E/Sou relaistelecom.
M
1024 Relaisauxil.
SO C239S
32 Sequences C240
de 256 pasS31 C256
KO K DO
256 Relaissauveg
K31
CHO Buffer LCDOrganisation 80 bytes
tneinoire des coTPC37 et TPC38
0'023
Buffer SGN40 bytes
ADO
AD/
CNT
DAO
DA1
T
256 Tempos
Sauveg
C
256 Compteurs
Sauveg
D
1024 mots
8 entreesAin 10 bit,
Compteur 16 bits
2 sortiesPWM
entre elles dans des applications leplus souvent complexes, it est abso-lument necessaire d'utiliser le princi-pe du temps de cycle. C'est un inter-valle de temps de duree fixe pendantlequel le programme est lu du debutjusqu'a la fin, quelle que soft sa Ion-gueur.
Comme les autres processeurs, le
PLC controle plusieurs types de perkpheriques. La seule difference estqu'il se substitue a des relais dans lesequipements d'automatismes et qu'ilpeut effectivement controler diffe-rents equipements dans des lignesde production ou dans des robots.
Le langage de programmation com-porte 27 instructions de base. Nousconseillons a nos lecteurs de seconnecter sur le site du fabricantCOMFILE TECHNOLOGY afin detelecharger le logiciel MPGL2 qui per -met la programmation des TPC 3X.Ils se rendront ainsi mieux comptedes possibilites de ces PLC.
Les PLCde la serie CUBLOC
Les PLC de Ia serie CUBLOC sont lesderniers nes. Ils sont commercialisespar le meme fabricant et presententdes caracteristiques excellentes.Conscients du fait que le programmeladder arrive a Ia limite de ses possi-bilites lorsqu'on lui demande de col-lecter des donnees, d'imprimer unecran graphique ou d'effectuerd'autres taches complexes, lesconcepteurs ont pourvu ce PLC d'uninterpreteur BASIC. Ainsi, l'utilisateurpeut programmer le CUBLOC enBASIC et en ladder, seulement enladder ou seulement en BASIC. Celaouvre de nouveaux horizons et uneapproche des PLC differente.
Les PLC de la serie CUBLOC sontreellement multitache. II existe eneffet d'autres PLC utilisant les deuxlangages mais dans ceux-ci, le
BASIC fait partie du ladder et estappele par lui. Dans le CUBLOC, lesdeux programmes cohabitent maisfonctionnent independamment I'unde l'autre. Ceci est une vraie structu-re multitache, comme le represente ledessin donne en figure 7. Le ladder
n° 304 wvwv.electrontquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
7
8
SINGLE TASK
LADDER
LADDER
BASIC
MULTI TASK
LADDER BASIC
Dans le CUBLOC les deux programmes fonctionnent independamment
Structure interne des CUBLOC
0 SRAM
2KB - 32KB
9
BASIC
Data Memory
BASIC
Interpreter
BASIC
Program Memory
O FLASH
40KB - 80KBSRAM
1KB - 4KB
LADDER
Data Memory
I ADDER
Processor
LADDER
Program Memory
0 FLASH
40KB - 80KB
SO Ports
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Instructions de base et representation graphique du ladder
Command Symbol Explanation
LOAD -I I- Contact A (Normally Open)
LOADN-1/1--
Contact B (Normally Closed)
OUT _( ) Output
NOT _ / - NOT (Inverse the result)
STEPSET-C
Step Controller Output (Step Set)
STEPOUT -C ] Step Controller Output (Step Out)
MCS-C
3 Master Control Start
MCSCLR i Master Control Stop
DF Set ON for 1 scan time when HIGH signal received
DEN Set ON for 1 scan time when LOW signal received
SETOUT i Maintain output to ON
RSTOUT-.E
i Maintain output to OFF
END-C
3 End of Ladder Logic
GOTO-C
3 Jump to specified label
LABEL 1 3 Label Declaration
CALLS -C ] Call Subroutine
SBRT 1 3 Declare subroutine
RET End Subroutine
Initiation
effectue ses temps de cycle pendantque le programme BASIC realised'autres taches. Cependant, ainsique nous l'avons dit, on peut utiliserles CUBLOC en ne les programmantque sous un seul langage.
Le diagramme represents en
figure 8 donne la structure internedes CUBLOC. L'interpreteur BASICpossede une memoire flash pour leprogramme. Le ladder possede ega-lement une memoire flash. Celle-ci aune capacite de 80 kbytes et estcommune.
Si on utilise les deux langages, ellesera partagee entre les deux pro-grammes. La logique des lignes d'en-trees/sorties est commune et peuttout aussi bien etre ecrite par le lad-der que par le BASIC. Celui-ci posse -de une memoire "donnees" seule-ment accessible par lui tandis que lamemoire "donnees" du ladder peutetre ecrite ou lue par les deux.Les caracteristiques des PLC de laserie CUBLOC sont donnees ci-des-sous :
- memoire programme (BASIC et lad-der) : 80 kbytes
- vitesse d'execution du BASIC :
36000 instructions par seconde- vitesse d'execution du ladder :
temps de cycle de 10 ms et 10 psen Turbo mode
- memoire donnees BASIC : 2 kbytes(CB220 et CB280) et 24 kbytes(CB290)
- memoire donnees ladder : 1 kbytes(CB220 et CB280) et 4 kbytes(CB290)
- EEPROM : 4 kbytes- Entrees/sorties : 16 (CB220),
49 (CB280) et 92 (CB290)- Convertisseur 8 entrées ND 10 bits- 3 canaux PWM (CB220) et 6 canaux
(CB280 et CB290)- UART, 2 canaux RS232- 1 port RS232 pour liaison au PC- 2 entrées de compteurs- 1 horloge temps reel interne pour le
CB290
La programmation
Les instructions de base du ladderainsi que leurs representations gra-phiques sont representees dans le
n° 304 www.electronigueprotique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Command Parameter Explanation
Data Transfer CommandsWMOV s,d Word Data Move
DWMOV s,d Double Word Data Move
WXCHG s,d Word Data Exchange
DWXCHG s,d Double Word Data Exchange
FMOV s.d.n Data fill command
GMOV s,d,n Group move commandIncrement/Decrement Commands
WINO d Increment 1 to the Word
DWINC d Increment 1 to the Double Word
WDEC d Decrement 1 to the Word
DWDEC
Math Commandsd Decrement 1 to the Double Word
WADD s1,s2,d Word Add
DWADD s1,s2,d Double Word Add
WSUB s152,d Word Subtract
DWSUB s1,s2,d Double Word Subtract
WMUL s1,s2,d Word Multiplication
DWMUL s1,s2,d Double Word Multiplication
WDIV s1,s2,d Word Division
DWDIV s1,s2,d Double Word Division
Logical Operation CommandsWAND s1,s2,d Word AND
DWAND s1,s2,d Double Word AND
WOR s1,s2,d Word OR
DWOR s1,s2,d Double Word OR
WXOR s1,s2,d Word XOR
DWXOR Si ,s2,d Double Word XOR
Bit Shift Commands
WROL d Word 1 bit Shift Left
DWROL d Double Word 1bit Shift Left
WROR d Word 1 bit Shift Right
DWROR d Double Word 1 bit Shift Right
10 Instructions de haut niveau du ladder
tableau de la figure 9 tandis que lafigure 10 donne les instructions dehaut niveau.
Le BASIC CUBLOC est tres puissant.II possede plus de 140 instructions. IIsupporte les fonctions et les sousroutines.
A la maniere du C, l'utilisateur peutcreel- des fonctions et des sous rou-tines afin de rendre un programmemoins complexe. II possede toutesles instructions de base plus d'autresinstructions puissantes.
Les caracteristiques principales del'interpreteur BASIC sont les sui-vantes :
- it traite les formules mathernatiquescomplexes comme par exemple :
A=SIN(A)xLOG(3) +(Bx3.14+100)/200- possibilite de melanger les nombres
entiers et les nombres a virgule flot-tante
- tableaux multidimensionnelsacceptes
- chaines de variables
- gestion de la communication RS232- instructions conditionnelles
SELECT CASE et DO...LOOP- librairie de gestion d'afficheurs LCD
graphiques- plusieurs protocoles de communi-
cationCUNET qui Ore les peripheriquesCUBLOC comme les afficheurs LCDet 7 segmentsRS232
MODBUS12C
SPI
PAD
- langage BASIC avance a la manieredu C:
Instructions conditionnelles de com-pilation#include support#define support#if ..#ifdef..#endifPointeurs: PEEK, POKE et MEMADRTableaux de chaines (une dimension)- les variables sont de 5 types :BYTE - chiffre positif 8 bit (0 a 255)
INTEGER - chiffre positif 16 bits (0 a65535)
LONG 4 chiffre positif ou negatif 32bits (-2147483648 a +2147483647)SINGLE - chiffre a virgule flottante(-3.402823'4-38 a 3.402823`+38)String 4 chaine, 0 a 127 bytes
la commande VAR peut remplacerla commande DIM afin de declarerles variablesles interruptions provoquees parune touche appuyee ou par la
reception d'une donnee RS232 sontgerees a tout moment. II n'est pasnecessaire d'utiliser une boucled'attente
Nous ne detaillerons pas toutes lesinstructions BASIC.Nous invitons nos lecteurs a serendre sur le site du fabricant ou dudistributeur exclusif LEXTRONICpour y telecharger gratuitement le
logiciel de programmation desCUBLOC.Signalons pour conclure cette courtedescription que les modulesCUBLOC peuvent gerer des servo-moteurs au moyen de leurs brochesPWM, servomoteurs connectes selonla figure 11.Cette fonction tres interessante seralargement utilisee dans la robotique,
CB220
SOUT VINSIN VSSATN RES
--
VSS VDU) -0-PO P15Rouge +5 V P1 P14 -
P2 P13 -P3 P12 -P4 P11 -P5 P10P6 P9
--,47!. P7 P8 -
Nos* Gnd
11 Connexion d'un servomoteur
d'autant plus qu'elle se deroule entache de fond.Signalons un point tres interessant :le CB220 est compatible brochebroche avec le STAMP BASIC II
auquel it ressemble fortement. Lasimilitude s'arrete la, car les perfor-mances du STAMP sont bien loin
d'egaler celles du PLC CB220.
P. OGUIC
re 304 vwvw.electronlquepraticitJe.curn ELECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
Platine dedeveloppement pour
le PLC CB 220
COO
PSTART 06220
111
0
0.4..4-1- ;
Le CB220 est un PLCpresentant Ia particularitede travailler en vraimultitaches. II est en effetdote d'un interpreteurBASIC tres rapide ainsique d'un LADDERtravaillant en parallele.Nous vous proposonsaujourd'hui Ia realisationd'une platine dedeveloppement pour('elaboration et la mise aupoint des programmespermettant sa mise enoeuvre.
pour les lecteurs « prenant letrain en marche ", si l'onnous permet cette familiari-te, rappelons quelques
points essentiels caracterisant la
gamme COMFILE (fabricant coreendont la societe LEXTRONIC est l'im-portateur exclusif en France) et dontles PLC de la serie CUBLOC sont lesderniers nes.
Les PLCde Ia serie CUBLOC
Conscients du fait que le programmeladder arrive a la limite de ses possi-bilites lorsqu'on lui demande de col-lecter des donnees, d'imprimer unecran graphique ou d'effectuer
d'autres taches complexes, les
concepteurs ont pourvu ce PLC d'uninterpreteur BASIC.
L'utilisateur peut donc programmer leCUBLOC en BASIC et en ladder, seu-lement en ladder ou seulement enBASIC.
Cette possibilite ouvre de nouveauxhorizons et une approche des PLCdifferente.
Les composants de la serie CUBLOCsont reellement multitaches. II existeen effet d'autres PLC utilisant les
deux langages mais dans ceux-ci, leBASIC fait partie du ladder et estappele par lui.
Dans le CUBLOC, les deux pro-grammes cohabitent mais fonction-nent independamment l'un de I'autre.
ri° 317.14. www.elputroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
Le ladder effectue ses temps decycles pendant que le programmeBASIC realise d'autres taches.Au regard de ces caracteristiques quiles destinent tout particulierementla robotique, nous nous sommesinteresses de pres a ces produits. Ilssont dotes de fonctions tres puis-santes, comme par exemple :- PWM, syntaxe : PWM <canal>,<largeur du creneau>, <periode>. LeCB220 peut ainsi piloter trois moteursa courant continu ou trois servomo-teurs et ce, simultanement (le CB280et le CB290 peuvent en commandersix). La resolution peut aller de 10 bits(1024) a 16 bits (65535).Par exemple :Const device = CB220Low 5PWM 0, 2500, 32768Dans cet exemple, Ia broche P5(canal PWM 0) genere une impulsionde 1 ms, en tache de fond et ce, jus-qu'a ce que ('instruction PWMOFFsoit rencontree- ON RECV1, syntaxe : ON RECV1
GOSUB label. Lorsque cette ins-truction est rencontree, le program-me continue son execution. Desqu'une donnee serie est recue, uneinterruption est generee et le CB220va lire ('octet
Nous avons represents un diagram -me en figure 1 qui donne Ia structu-re interne des CUBLOC.L'interpreteur BASIC possede unememoire flash pour le programme. Leladder possede egalement unememoire flash. Celle-ci a une capacite
Structure interne des CUBLOC
BASIC
Interpreter
de 80 kbytes et est commune. Si onutilise les deux langages, elle sera par-tagee entre les deux programmes. Lalogique des lignes d'entrees/sortiesest commune et peut tout aussi bienetre ecrite par le ladder que par leBASIC. Celui-ci possede une memoirede donnees seulement accessible parlui tandis que celle du ladder peut etreecrite ou lue par les deux.
Les caracteristiques du CUBLOCCB220 sont donnees ci-dessous :- memoire programme (BASIC et lad-
der) : 80 kbytes- vitesse d'execution du BASIC :
36 000 instructions par seconde- vitesse d'execution du ladder :
temps de cycle de 10 ms et 10ps enTurbo mode
- memoire donnees BASIC: 2 kbytes- memoire donnees ladder : 1 kbytes- EEPROM : 4 kbytes- Entrees/sorties : 16
- Convertisseur 8 entrées ND 10 bits- 3 canaux PWM- UART, 2 canaux RS232- 1 port RS232 pour liaison au PC- 1 port RS232 pour l'utilisateur (au
niveau TTL)- 2 entrées de cornpteursLe brochage du PLC CB220 estdonne en figure 2.
La programmation
Les instructions de base du ladderainsi que leur representation gra-phique sont donnees dans le tableaude la figure 3 tandis que la figure 4
LADDER
Processor
BASIC
Program Memory
LADDER
Program Memory
O SRAM
2K6 - 32KB
O FLASH
40KB - 80KB
SRAM
1KB - 4KB
0 FLASH
40KB - 80KB
BASIC
Data Memory
LADDER
Data Memory
I/O PortsIIIIIIIIIIIIIIII
Sout
Sin
ATN
Vss
PO
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
3
5I I I6
87 11119
10
11 res12
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
Vin
Vss
RES
Vdd
P15
P14
P13
P12
P11
P10
P9
P8
2 Brochage du PLC CB220
donne les instructions de hautniveau. Le BASIC CUBLOC est frespuissant. II supporte les fonctions etles sous routines. A la maniere du C,l'utilisateur peut creer des fonctionset des sous routines afin de rendre unprogramme moins complexe. II pos-sede toutes les instructions de base,plus d'autres instructions puissantes.
NOUS donnons ci-dessous le résumédes caracteristiques de l'interpreteurBASIC :- traite les formules mathematiques
complexes (exemple : A=SIN(A) xLOG(3) +(B x 3.14+100)/200)
- possibilite de melanger les nombresentiers et les nombres a virgulesflottantes
- tableaux multidimensionnelsacceptes
- chaines de variables- gestion de la communication RS232- instructions conditionnelles
SELECT CASE et DO...LOOP- librairie de gestion d'afficheurs LCD
graphiques- plusieurs protocoles de communi-
cationCUNET qui gore les poripheriquesCUBLOC comme les afficheurs LCDet 7 segmentsRS232MODBUSI2C
SPI
PAD
- langage BASIC avance a la manieredu C:
Instructions conditionnelles de com-pilation#include support#define support#if ..#ifdef..#endif
ne 304 vvww.electroniquepratique.com EL ECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
Command Symbol ExplanationLOAD H I- Contact A (Normally Open)
LOADN -1/I- Contact B (Normally Closed)
OUT -< ) Output
NOT _ / ___ NOT (Inverse the result)
STEPSET-C
j Step Controller Output (Step Set)
STEPOUT -C 3 Step Controller Output (Step Out)
MCS -C 3 Master Control Start
MCSCLR ] Master Control Stop
DF r Set ON for 1 scan time when HIGH signal received
DFN Set ON for 1 scan time when LOW signal received
SETOUT Maintain output to ON
RSTOUT -C 3 Maintain output to OFF
END-C 3 End of Ladder Logic
GOTO-C
3 Jump to specified label
LABEL .. 3 Label Declaration
CALLS -C 3 Call Subroutine
SBRT-C
3 Declare subroutine
RET -C End Subroutine
3
4
Instructions de base du ladder et representation graphique
Instructions de haut niveau
Command Parameter Explanation
Data Transfer CommandsWMOV s,d Word Data Move
DWMOV s,d Double Word Data Move
WXCHG s,d Word Data Exchange
DWXCHG s,d Double Word Data Exchange
FMOV s.d,n Data fill command
GMOV s,d,n Group move command
Increment/Decrement CommandsWINO d Increment 1 to the WordDWINC d Increment 1 to the Double Word
WDEC d Decrement 1 to the Word
DWDEC d Decrement 1 to the Double Word
Math CommandsWADD s1,s2,d Word Add
DWADD s1,s2,d Double Word Add
WSUB ' sl,s2,d Word SubtractDWSUB s1,s2,d Double Word Subtract
WMUL s1,s2,d Word Multiplication
DWMUL s1,s2,d Double Word MultiplicationWDIV s1,s2,d Word Division
DWDIV s1,s2,d Double Word Division
Logical Operation CommandsWAND s1,s2,d Word ANDDWAND s1,s2,d Double Word AND
WOR s1,s2,d Word OR
DWOR s1,s2,d Double Word OR
WXOR s1,s2,d Word XOR
DWXOR s1,s2,d Double Word XORBit Shift CommandsWROL d Word 1 bit Shift Lett
DWROL d Double Word 1bit Shift Left
WROR d Word 1 bit Shift Right
DWROR d Double Word 1 bit Shift Right
Pointeurs: PEEK, POKE et MEMADRTableaux de chaines (une dimension)- les variables sont de 5 types :BYTE - chiffre positif 8 bit (0 a 255)INTEGER -> chiffre positif 16 bits (0 a65535)LONG - chiffre positif ou negatif 32bits (-2147483648 a +2147483647)SINGLE - chiffre a virgule flottante(-3.402823E+38 a 3.402823e+38)String 4 chaine, 0 a 127 bytes- la commande VAR peut remplacer
la commande DIM afin de declarerles variables
- les interruptions provoquees parune touche appuyee ou par la
reception d'une donnee RS232 sontgerees a tout moment. II n'est pasnecessaire d'utiliser une boucled'attente
Restons-en la pour le survol descaracteristiques du BASIC CUBLOC.Nous conseillons a nos lecteurs inte-resses de se connecter sur le sitewww.lextronic.fr afin de telecharger lemanuel et le logiciel permettant laprogrammation du PLC et disposantd'une aide en ligne precieuse. Lemanuel sera trAs prochainement dis-ponible en version francaise.
Le schema de principeLe schema de principe de la platinede developpement est represents enfigure 5. Le CB220 dispose de 16lignes d'entrees/sorties qui peuventetre utilisees comme entrées ou sor-ties « tout ou rien Cependant, hor-mis deux d'entre elles qui sont P12 etP13, elles possedent toutes une ouplusieurs fonctions supplementaires.Nous les donnons ci-apres :- PO, broche 5 : entrée du convertis-
seur interne ADCO et ligne decommunication SPI SS
- P1, broche 6 : entrée du convertis-seur interne ADC1 et ligne decommunication SPI SCK
- P2, broche 7 : entrée du convertis-seur interne ADC2 et ligne decommunication SPI MOSIP3, broche 8 : entrée du convertis-seur interne ADC3 et ligne decommunication SPI MISO
- P4, broche 9 : entrée du convertis-seur interne ADC4
- P5, broche 10 : entrée du convertis-seur interne ADC5 et ligne PWMO
n° 304 wwvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
- P6, broche 11 : entrée du convertis-seur interne ADC6 et ligne PWM1
- P7, broche 12 : entrée du convertis-seur interne ADC7 et ligne PWM2
- P8, broche 13 : ligne de communi-cation SCL protocole CuNET
5a
- P9, broche 14 : ligne de communi-cation SDA protocole CuNET
- P10, broche 15 : ligne RX de ['inter-face RS232 canal 1 au niveau TTL
- P11, broche 16 : ligne TX de ('inter-face RS232 canal 1 au niveau TTL
Schema de principe de la platine de developpement
- P14, broche 19 : entrée ducompteur rapide HCOUNT1
- P15, broche 20 : entree ducompteur rapide HCOUNT2
Afin de visualiser l'etat des seizelignes lorsqu'elles sont utilisees en
+5 V0
D1 R
D2 R2
D3 R3
R4
DS
J1
CONN-D9 Telecnargement
(1/4 01 01 4 \
9777:
DTRTXD
J2CONN D9 RS232
0 0 0 00 0 0 0 0
co
C7 +5 V1 pF
11+ 1
C61 pF I
16
CNI
14 13
rn tr)
'717,
5
105
MAX232
6
C31 pF 7.tr.*
11
C5
5 71 NF
12 2
8 e ``C4SW10 TiyF
RXD
IC3 ULN O *8 V2803A
-0- 0--0-0-0 0
eirk D6 ...R6
R7
D8 R8
8 x 820 S2
-0-0-000000
10
1 182 17
3 16
4 15
5 14
6 13
7 12
8 11
9
SW1 J1
0-- -0 0-
-0-0-00
of of ofSW6 \)SW7 \SVV8
H 1- H -1 T 1-RV1 RV2 RV3
4.7 kft 4,7 kit 4.7 kit
el\SW9
22
+5 V
1 2 3 241 211Z >
PO P16P1 P14
P2 CB220 P13P3 P12P4 P11
P5 P10
P6 P9
P7 P8
Reset Vss Vss
4(1)
0P9
C1+5V 100 nF
v
4.7RV4kil C2/10 p1
.11E-
BP1=00,777;
23
J2
00 -00 0- 13-0-0
, o ---oo o OHO -OO 0-13-
R'71
1 kit
kit
+VccMoteurs
Servomoteur
?o
Moteur01TIP120
Servomoteur
0 6 el
02TIP120
Moteur
Servomoteur
R191
1 kit
+5 V
O IC4 ULN10 2803A
2
3
4
5
67
8
1817
16
15
14
13
12
11
9
"717.1
03TIP120
--0 -0--
0 000-0-0-00
BP2 BP3 BP4 BPS BP6 BPI BP8-a-C) 0 AIL C)-0 0- -0 0- -0 0- -0 0-, -0 -0 0-L-0 0--
0000
111
0000000
Moteur
97,7 +5 V0
R9 DO
R10 D10
R11 Di.
R12D12
R13 D13
R 14 D14
R15 Di5
R16 D16
8 x 820 S2
SW3
Riseau R10 kit
9
6
5
3- C16 *8 V100 oF
I- -II6
311:14. www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Les lignes PO a P3 peuvent etre reliees aux curseurs de quatre potentiometres
5b Huit relais electromecaniques sont raccordes au connecteurJ3
RL1
2
0 I 1
0RL2
2
RL5
2
1
+5 V0
J3
-0-00
000000000000
simples entrees/sorties, nous utili-sons deux circuits integres de typeULN2803A aux sorties desquels sontconnectees des leds. Huit relais elec-tronnecaniques sont presents sur laplatine. Un connecteur 8 points per -met leur alimentation (figure 5b).Les lignes PO a P3, qui sont egale-ment les entrées du convertisseurADCO a ADC3, peuvent etre reliees,au moyen des commutateurs SW6 aSW9, au curseur de quatre potentio-metres dont les extremites sont dis-posees entre +5 V et masse. On peutainsi simuler la lecture de tensionsanalogiques.Un octuple dip -switch (SW3) est relieaux lignes P8 a P15.II permet de connecter ces huit lignesA des boutons poussoirs. Leurmanoeuvre relie P8 a P15 soit a lamasse, soit au +5 V. Ce choix estrendu possible par le positionnementde SW4. Le commutateur SW5connecte le point commun d'unreseau de resistances de rappels deslignes au potentiel oppose. Trois tran-sistors Darlington de puissance sontimplantes sur la platine.Des moteurs peuvent y etre connec-tes et etre pilotes a ('aide de signauxPWM. De meme, trois connecteurssupplementaires permettent la com-mande de servomoteurs au moyendes memes signaux.Deux connecteurs SUD 9 brochespermettent d'une part le telecharge-ment du programme dans la nnernoi-re du CB220 et d'autre part la
connexion a un ordinateur de typePC.
Un circuit integre MAX232 met aniveau les signaux TXD et RXD.L'ensemble de la platine est alimentesous +5 V. Un regulateur de tensionajustable genere la tension qui ali-mente les moteurs ou les servomo-teurs (figure 5c).
La realisationLe trace du circuit imprime est donneen figure 6. La figure 7 representele schema de ('implantation descomposants.La platine est de dimensions impo-santes mais son cablage ne presenteaucune difficulte pour peu qu'on yapporte le minimum de soin. On
re 304 www.pluctroniquepratIque.corn ELECTRONIQUE PRA11QUE
820 S2
Micro/Robot
D18 C)R22 [ C17 IC18
100 pF+ 100 nFIC1
7805
C8 = C9470 pFI100 nZ
3
Vi VoGnd
2
IC2/LM317L
C19100 nF
7,7 RV54,7 kit
Vi VoAdj
1
5cLes alimentations stabilisees a tensionfixe (+510 et ajustable (+Vcc moteurs)
+ 1 + 1 1 1= C10 cii = C12 C13 C14 C15
10 pF Z00 nF 10 pF 1100 nF io pF 100 nF
2
+5 V
R20
I I-220 i2
C20 C21
100 nF 10 NF
,r7;
R21
820
D17O
O+Vcc Moteurset servomoteurs
implante tout d'abord les differentsstraps.Le CB220 prendra place dans unsupport a force d'insertion nulle.Les resistances de limitation de cou-rant des leds sont des modeles CMSqui sont soudees cote cuivre. Nousavons choisi ces modeles afin delimiter quelque peu les dimensions dela platine. Les deux regulateurs detension sont fixes sur des dissipa-teurs thermiques.Les transistors de puissance sont vis-ses directement sur la platine car ilsne dissipent que peu de chaleur enfonctionnement. Toutes les sorties(relais, moteurs, servomoteurs ainsique les commutateurs) sont consti-tuees de morceaux de barrettesecable de picots que Ion coupe auxdimensions voulues.
Lorsque le cablage est acheve, uneverification minutieuse s'impose, leCB220 n'etant pas gratuit ! On yen-fiera la bonne qualite des soudures etsurtout on veillera a ce qu'aucuncourt -circuit n'existe entre deuxpistes voisines. Cela etant fait, it suf-fit, pour les essais, de connecter unetension continue de 9 volts a la plati-ne. Un simple bloc secteur pouvantdebiter un courant de 1 ampere estsuffisant. Le CB220, pour ces essais,n'est pas place dans son support. Onverifie alors les tensions de sortiesdes deux regulateurs.Si tout est conforme, on peut alorsentreprendre les essais avec le
microcontroleur. Ainsi s'acheve ladescription de Ia platine de develop-pement. Les lecteurs qui s'interesse-ront au CB220 seront etonnes des
Des resistances CMS de limitation de courant sant soudees cote cuivre
possibilites de ce petit micro-controleur. Rappelons que Ia noticetechnique traduite en francais seradisponible prochainement.
P. 0161..111C
Nomenclature
ResistancesR1 a R16 : 820 i2 (CMS)R21, R22 : 820 i2 (gris, rouge, marron)1 reseau de 8 resistances 10 kitR17, R18, R19 : 1 kit(marron, noir, rouge)R20 : 220 St (rouge, rouge, marron)RV1 a RV4 : ajustables 4,7 kitRV5: ajustable miniature 4,7 kit
CondensateursC1, C9, C11, C13, C15, C16, C18,C19, C20 : 100 nFC3, C4, C5, C6, C7 : 1 pF/63 VC2, C10, C12, C14, C21 : 10 pF/16 VC8 : 470 pF/16 VC17 : 100 pF/16 V
Semi-conducteursQ1, Q2, Q3 : TIP120D1 a D18 : diodes leds
Circuits integresIC1 : regulateur 7805IC2 : regulateur LM317IC3, IC4 : ULN2803AIC5 : MAX232
Divers1 support a force d'insertion nulle24 broches2 supports 18 broches2 connecteurs SUBD 9 brochescoudees pour circuit imprime8 relais electromecaniques bobine5 volts MATSUSHITA JS19 boutons poussoirs pour circuitimprimeMorceaux de barrette secable depicotsCavaliers type informatiqueSW1,SW2,SW3 : Dipswitch 8 interSW10 : Dipswitch 2 inter
r1 304 www.electroniqueprotlque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
6
Yroi ?r2, .rio 7.,e 7,0 ''',0 )1?rei 'ri
Trace du circuit imprinie
n' 304 wvwv.electronuquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE
Telechargem
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RS
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12 V
RL1
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RL3
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5
Micro/Robot
Robot Mini Sumoanalogique
Comment realiser unrobot tres amusantsans utiliser unmicrocontroleur ? Untournoi de robots "minisumo" permet demontrer que ce type derobot est des plusinteressants a realiser.Pour les personnes qui nejurent que par('analogique, ce montageest pour eux
Vouloir construire des robotsest le souhait de nombreuxdebutants en robotique.Mais des que l'on a passé
le cap du premier robot simple avectres peu de composants, vient l'enviede realiser un robot a microcontro-leur. C'est vouloir brOler les etapes unpeu trop vite. La comprehension d'unmicrocontroleur et sa programmation
sont des Atapes qu'il Taut decouvrirpatiemment.D'un autre cote, les forums en tennoi-gnent, l'attrait pour realiser un robotafin de participer a un quelconqueconcours de robotique est importantchez les debutants.II est pourtant possible de realiserdes robots pour participer a cesconcours sans etre un grand specia-liste et sans merne avoir besoin demicrocontroleur.Le robot "mini sumo" est un exemplede robot ou l'on peut entierementrealiser en analogique.
Cahier des charges
Le reglement fournit differentes indi-cations sur les besoins minimumsd'un robot "mini sumo". Hormis lesdimensions de 10 cm x 10 cm et unpoids maximal de 500 g, pour etreperformant, le robot doit detecter sonadversaire pour se diriger vers lui et lepousser en dehors du cercle de77 cm. De meme, it doit detecter Ia
bordure blanche autour du cerclepour &Her d'y tomber involontaire-ment et de ne plus pouvoir dernarrertout seul au bout de cinq secondes.On se propose donc de repondre aces divers criteres par des solutionsanalogiques.H est bien evident que Ia partie meca-nique choisie n'est pas des plus per-formantes, mais ce n'est pas ('objetde cet article. Nous ne doutons pasqu'apres avoir realise ce robot, vouschercherez a l'ameliorer en chan-geant les pneus ou les roues pouraugmenter ('adherence par exempledans un premier temps.La mecanique utilise un bloc moteurTamiya et deux roues associees.Le design choisi est une interpreta-tion toute personnelle des besoins.Libre a vous d'imaginer un tout autredesign si, par exemple, vous souhai-tez utiliser une autre motorisation quecelle choisie ici.
Structure
Pour detecter l'adversaire, on utilise-ra, pour des raisons de coOt, deuxcapteurs infrarouges a reflexion detype tout ou rien mais ii est tout a faitpossible d'utiliser des capteurs plusevolues de type Sharp GP2D12, nousverrons cela plus loin.Pour detecter la bordure blanche ducercle noir, on utilisera deux autrescapteurs infrarouges a reflexion, euxaussi a faible cout.Chaque paire de capteurs est asso-ciee a une carte electronique qui defi-nit ('action du robot. Les capteurs ausol detectent le contour du cercle quiest peint en blanc, alors que le restedu cercle est noir. Si l'un ou l'autre oules deux capteurs detectent la bordu-re blanche, alors on doit inverser lesens de rotation des moteurs durobot pour le faire reculer. Mais lafonction complete va un peu plus loinet permet au robot d'effectuer unepetite rotation sur lui-merne avant de
30 n0 304 www.electronlquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE
Micro/Robot
repartir en marche avant. Cette cartene modifie pas, par contre, la vitessedu robot.La deuxieme carte electronique vatraiter les capteurs de detection del'adversaire. Chacun des capteurs vaaugmenter la vitesse du moteuroppose lorsqu'il detectera quelquechose. Ces capteurs etant desmodeles de type tout ou rien, onobtiendra une acceleration fixe. Lavitesse moyenne du robot devant etrereglable, cette carte doit etre capablede lire les entrées.Une troisieme carte pilote lesmoteurs, c'est l'interface de puissan-ce qui recoit les commandes envitesse et sens de rotation issues desdeux premieres cartes.L'ensemble repose sur une cartemere qui est solidaire du chassis durobot. Les cartes filles et les connec-teurs viennent se ficher sur la cartemere. Cette derniere carte permet lesdifferentes liaisons entre les cartes etles capteurs, moteurs et piles, maisde plus, fournit une tension de 5 voltsaux cartes de commande.
La carte mere
Cette carte est le lien entre tous leselements du robot. Elle accueille lesdivers connecteurs pour les cartes decommande et la carte de puissance,les capteurs, la pile et les moteurs.Les quatre connecteurs destines arecevoir les capteurs sont distribuessur les deux connecteurs avant quirecoivent aussi la tension d'alimenta-tion de 5 volts generee par la cartemere. Ce n'est pas le cas du troisie-me connecteur qui regoit la tensionissue de la pile. Les signaux de vites-se et sens sont disponibles sur lestrois connecteurs, mais la liaison versles moteurs n'existe que sur le der-nier. Les deux premiers connecteursrecevront les cartes de commandealors que le dernier recevra la cartede puissance.Quoique simple au vu du schema dela figure 1, it n'y a qu'un regulateurde tension 5 volts, sa particularite sesitue a la conception du circuit impri-me, car il y a pas mal de connecteurs.Le regulateur peut etre avantageuse-ment remplace par un modele a faibletension de dechet type LM2940-5, si
vous utilisez une source de tensionde 6 volts (4 piles de 1,5 volt).
Realisation
La realisation n'est pas difficile, maisit faudra utiliser des composants pluspetits que d'habitude a certainsendroits. Les deux petits condensa-teurs C2 et C3 en sont un exemple.Les connecteurs pour les cartes filles
La carte mere sans les cartes filles
Structure de la carte mere
sont des modeles femelles alors quetous les autres sont des modelesmales.Placer dans l'ordre, les 7 straps, lescondensateurs C2 et C3, la resistan-ce, le regulateur, la led, les diversconnecteurs et le reste.On peut déjà verifier le bon fonction-nement de cette carte en appliquantune source de tension et en mesurantla tension presente sur les connec-teurs. La led verte doit s'allumer.
K4
K7
+5 V
SENS_GAE_1
E 2
SENS DRVIT DR
E 1
5V
K5
K8
+5 v
SENS_GAE_1
E 23
4
SENS DRVIT DR
+5 V
E2
K6+5 V
VIT GASENS_GAMOT_GA_BMOT GA AMOT DR BMOT DR ASENS DRVIT DR
K9+5 V
E3
MOT_GA_AMOT_GA_B
K2
MOT_DR_AMOT_DR B
K3
K10+5 V
E4
re 304 www.electronIquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE
Micro/Robot
0 -1 R' F 0[31 0K4 CCOCC000000 0
K7 COO
K8 0.0- 1 C11 K5 CIOCCOCOCOOK9,o___ 00.
.111- s 1 i 1 1 :'' COOCO -
K1
K 1 o
COCCOCOCCO K6
0 - CO K2 CIO K3 0
MINI 0;.SUMO
0.0
00
0 MS_04
/.lilt /
:.:
,.. ,..O FG_13604
. ?) %911I I I IjiNomenclatureR1 : 1 Id2, (marron, noir, rouge)C1 : 470 pF/16VC2, C3 : 100 nFC4 : 22 NF ou 47 NF/16 VD1 : led verte 3 mmCI1 : 7805, LM2940-5S1 : interrupteur pour CI unipolaireK1 a K3, K7 a K10 : barrettes malesK4 a K6 : barrettes femelles
La carte puissance
Cette carte doit etre la plus simplepossible et doit eviter les circuits spe-cialises pour la commande desmoteurs. La raison en est la tensiondisponible. Si la tension issue des
4 Schema de la carte puissance
2
Implantation descomposants de lacarte mere
3Dessin du circuitimprime de lacarte mere
piles ou accus est basse (6 ou 9volts), ('utilisation d'un circuit specia-lise, comme le L393D est penalisantesur le rendement pour les moteurs.
Les moteurs, quoique petits, ne sontpas tres performants et consommentbeaucoup pour un faible rendement.
II faut donc revenir au schema debase et utiliser des transistorsDarlington en parallele pour chaquemoteur.
Le circuit ULN2803 contient 8 transis-tors de ce type de 500 mA chacun.
On va en utiliser deux pour piloter lesdeux relais de changement de sens derotation des moteurs et le reste pour lacommande en vitesse (figure 4).
Realisation
Rien de particulier dans cette realisa-tion, si ce n'est la necessite d'utiliserdes relais "bas profil", au risque de nepas pouvoir mettre la deuxierne cartesur la carte fille et bien sur afin d'evi-ter les risques de court -circuit si lesdeux cartes se touchent. Ceci nousoblige a couder le condensateuravant de le souder. Placer dansl'ordre, le connecteur, les 3 straps, laresistance, la led, le support de CI,les relais et le condensateur.Placer cette carte dans son connec-teur sur la carte mere et brancher unepile et un moteur. Vous pouvez aussiverifier la rotation du moteur et ('in-version du sens de rotation en reali-sant des petits ponts avec des filsdenudes sur le premier connecteur.
5 Implantation des compo-sants de la carte puissance
La carte vitesse
Cette carte tient toutes ses pro -messes en permettant la variation dela vitesse du robot par la technique
K1+BAT
VIT_GASENS GAMOT GA A
VIT GA
C11
ULN2803
SENS GA 4MOT GA B SENS_DR 5
MOT_DR_B 6MOT DR ASENS_DR VIT DRVIT DR
8--
11
12
13
14
15
16
17
18
Gnd
0102030405060708
CD+
+BAT
RE2
+BAT
+BATMOT_GA_B
18 G5V-2 RE2 RE2
17MOT_GA_A
R116 1 ki-215 C114 470 iF13 D1
12 rouge11 RE1
G5V-2RE1
LnT_DR_ARE1
10 MOT_DRTITIcl $
C)
+BAT +BAT+BAT
n" 304 wwvv.electroniquepratique.com Fl FCTRONIQUE PRATIQUE
La carte puissance
6 Dessin du circuit imprimede la carte puissance
NomenclatureR1 : 1 k52 (marron, noir, rouge)Cl : 470 pF/16 VD1 : led rouge 3 mmC11 : ULN2803RE1, RE2 relais 2RT bipolaire 5 Vou 12 VK1 : barrettes males coudees
classique du hacheur. Nul besoind'un microcontroleur pour obtenircela. II suffit de comparer une tensioncontinue, image de la vitesse que Ionveut obtenir, avec un triangle et l'onobtient un signal de type modulationde largeur d'impulsion dont la fre-quence est fixee par R5 et C2, envi-ron 10 kHz (figure 7).Ce choix est dicte par la constante detemps des moteurs qui est de l'ordrede 10 ms, donc toute !Anode infe-rieure a dix fois la constante detemps du moteur permettra une corn-mande continue du courant danscelui-ci. L'autre particularite de cettecarte, c'est le condensateur C1 de22 pF qui permet de bloquer la com-mande en vitesse des moteurs pen -
La carte vitesse cote composants
dant 5 secondes environ. Cette cartepeut recevoir des entrées analo-giques issues de capteurs eux aussianalogiques, comme les GP2D12 deSharp.Mais pour des raisons de coot, nousallons utiliser des detecteurs d'obs-tacles moins chers, quoique peu sou -vent utilises.
Realisation
Rien de particulier non plus dans larealisation de cette carte, a ('excep-tion d'un strap place cote cuivre entreles broches 3 et 14 du LM324.Placer dans l'ordre, le connecteur, les3 straps, les resistances, le supportde CI et le reste.
7 Schema de la carte vitesse
Micro/Robot
Avec cette troisieme carte, it est pos-sible de *ler la variation de vitessedes moteurs du robot, merne sanscapteur. II suffit de placer deux cava-liers sur les connecteurs K9 et K10qui realisent un pont entre le 5 voltset les entrées E3 et E4. Placez lacarte de puissance et vous devezpouvoir faire varier les vitesses desdeux moteurs. Reglez-les sur unevitesse pas trop elevee pour que lerobot se dirige en ligne droite.
La carte temporisation
Cette fonction est essentielle car ellepermet d'empecher le robot de sortirdu cercle de jeu. Suite a un niveaulogique "bas" issu d'un des capteurs,
R4330 KU
+5 V
R3 CI3A
R3301 220 kit LM324N R510 kit
13
+ 12R2 '-' C1220 kil :2 pF
'
K1*BAT
VIT GA
E3E 4
VIT DR
+5 V
C2/4,7 11F
IF
CI3DLM324N
4
E 4
RV110 kit
E
RV210 ki2
10
CI3BLM324N
CI3CLM324N
VIT DR
8 VIT GA
ri° 304 www.electronlquepratIque.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE
Micro/Robot
C2
C13
8 Implantation des compo-sants de la carte vitesse
IttgP-7.%Mini Sumo F6_0 60 2 r1S_02
9 Dessin du circuit imprimede la carte vitesse
NomenclatureR1, R4 : 330 kE2 (orange, orange,jaune)R2, R3 : 220 I<S2 (rouge, rouge, jaune)R5 : 10 Id/ (marron, noir, orange)RV1, RV2: 10 kS2 verticalC1 : 22 pF/16 VC2 : 4,7 nFC3 : 33 pF/16 VC11 : LM324K1 : barrettes males coudees
on genere deux impulsions de 5 voltsde duree variable qui inverseront lesens de rotation des deux moteursafin de faire reculer le robot. En aug-mentant la duree d'une impulsion parrapport a l'autre, le robot tournera surplace a la fin de Ia premiere impul-sion. Au final, on observera que lerobot recule un peu, tourne sur lui-merne, puis repart a la recherche del'adversaire.Ces temporisations sont obtenuespar des fonctions type "monostable"realisees avec deux 555 (figure 10).Ce grand classique est ideal pourcette application, la fonction mono -stable est l'une des deux fonctionsfondamentales disponibles avec cecomposant. La duree de ('impulsionest reglable par le circuit R/C, R2 +RV2 et C1, entre 0,5 s et 3 s.Les deux leds permettent un controledu fonctionnement.Le declenchement par un capteur est
isole de l'autre par deux diodes D1 etD2, ce qui autorise une evolution dusysterne pour, par exemple, effectuerune rotation sur la droite ou sur lagauche suivant le capteur active. Laresistance equivalente R1 + RV1 per -met d'ajuster au mieux le seuil dedeclenchement des capteurs de lignepour tenir compte de la luminositeambiante.
II faudra limer un peu Ia carte afin qu'el-le ne touche pas le regulateur de ten-sion de la carte mere.Placer dans l'ordre, le connecteur, les 3straps, les resistances, les leds, lessupports de CI et le reste.Pour tester cette carte, it va falloir rea-liser les capteurs de detection de ligneblanche (voir plus loin). Sans les autrescartes, mais avec les deux capteurs en
JI'l
00203040506
0089
1
+5 V
SENS GAE 1E 2
+5V +5V
RV147 kil
R1 R24.7 MI 47 kit
D1
1N4148
14111 Clri g 10 pFD2
SENS DR 1N4148
C310 pF
+5 V
VccC1Alim
Gnd
RV2220 kfl
VccCl?
Gnd
+5 V
R447 Id2
C210 IR'
+5 VCI1
NE555
RAZ
DECH SORT
SEUIL
TRIG CONT
RV3
SENS_DR
R31 al
D3rouge
220+5 V
41
C12
NE555
SENS GARAZ
DECH SORT
R 5SEUIL
TRIG CONT 5D4rouge
.,
10 Schema de la carte temporisation
Realisation
Aucune difficulte lors de la realisationde cette carte, si ce nest de l'avoirdimensionne de fawn a ce que lesresistances ajustables depassent lesdimensions de la carte vitesse.
place, regler les ajustables a mi-coursedans un premier temps.Lors d'une detection de ligne blanche,les deux leds doivent s'allumer pen-dant deux a trois secondes.Regler alors l'une des deux plus quel'autre de 2 secondes.
La cartetemporisation
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Micro/Robot
11 Implantation des composantsde la carte temporisation
MS_01 FG_0601 "INT SUMO
Dessin du circuit imprime dela carte temporisation
12
NomenclatureR1 : 4,7 kit (jaune, violet, rouge)R2, R4 : 47 ki2(jaune, violet, orange)R3, R5 : 1 kit (marron, noir, rouge)RV1 : 47 kit verticalRV2, RV3 : 220 kit verticalC1, C2, C3 : 10 pF/16 VC4 : 100 nFD1, D2 : 1N4148D3, D4 : led rouge 3 mmC11, Cl2 : NE555K1 : barrettes males coudees
13
Vous pouvez ensuite tester avec toutesles cartes.
Les capteurs
On utilise quatre capteurs sur lerobot, deux pour la detection de laligne blanche et deux pour la detec-tion de l'adversaire.Seuls les capteurs de detection del'adversaire necessitent un circuitimprime.Le capteur de detection de ligneblanche utilise un composant optiquephoto-reflecteur SG-2BC integrantune diode infrarouge et un photo -transistor infrarouge (figure 13).Pour une utilisation optimale de cecomposant, on polarise Ia diode avecune resistance de 220 aLa charge du transistor est la resis-tance R1 + RV1 de Ia carte tempori-sation.La detection de l'adversaire est reali-see autour d'un composant peu utili-se, le IS471F. Ce composant est undetecteur d 'obstacles avec sortietout ou rien.II integre toute une electroniquesophistiquee, mais necessite unesource d'emission infrarouge externequ'il contrOle.Pour ('utiliser dans notre robot et afinde faire accelerer le moteur opposeau capteur, nous avons place uneresistance variable entre Ia sortie ducomposant et le connecteur.
Schema des difterents capteurs
Realisation
Les cartes necessiteront peut-titreune adaptation physique pour etreinserees dans votre montage.Faites attention, elles ne sont pasidentiques.II y a une carte pour Ia detection Adroite et une pour Ia gauche.
K1
R1 f--
RV1 (D)
_col °D1
TT U
--I R7
I th6) RV2
0Cl2
D2 I-1IT
14
15
NomenclatureR1, R2 : 1 kit (marron, noir, rouge)R3, R4 : 220 Q (rouge, rouge, marron)RV1, RV2: 10 I<S2 verticalC1, C2 : 1 12F/16 V
D1, D2 : LD271C11, Cl2 : IS471FOP1, OP2 : SG-2BC
D2
+5 V +5 VC11O
3
1S471
+5 V
LD271
IS471F
9717
+5 V
9717;
RV1/10 kS2
R21 kit
+5 VK1
+5V
3
K2
411- 171)7
RV2/10 kit
JP1
JP2
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Micro/Robot,
II est indispensable de mettre un mor-ceau de gaine thermo sur les diodesinfrarouges pour eviter la detectiondirecte (photo ci-contre).
Les detecteurs de ligne necessitentde realiser des liaisons volantes pro-tegees par de la gaine thermo.Chaque paire de capteurs sera testaeavec sa carte associee.
Vous disposez maintenant du robotcomplet, it faudra certainement revoirquelques reglages.
Pour terminer
La qualite d'un robot depend sou -vent, comme en electronique, de laqualite de la connectique.
Par les temps qui courent, les vieuxPC peuvent encore nous servir, enrecuperant leurs petits connecteurspour realiser les liaisons entre lescapteurs, les moteurs, la pile et lacarte mere.
Les capteurs d'obstacles et de ligne
Quand on finit un tel projet, alors qu'ilaurait ate si simple d'utiliser unmicrocontroleur, on mesure revolu-tion de relectronique moderne.
F. GIAMARCHI
e-mail :[email protected]
PDF 137 Doges
QUADRUPLE PUSH-PULL 616
QUADRUPLE PUSH-PULL ELBA
PUSH-PULL ECL86
AMPLIFICATEURSPUSHPULL ET SINGLE END
PREAMPLIFICATEURSEG,EE,ECLSEECCESEGCE1
FILTRE ACTIF 2 VOWS
PUSH-PULL KT90
PREANIPLI ECF82
t". TRIPLE PUSH-PULL EL34
-. .4,
PREAMPLI EOM
PRtAMPtIFICATEURS
HAUT ET 8A5 NIVEAU
A ECC83/ECC8 I NULL END Kt 86
Et si vous realisiezvotre chaine hifi a tubes,.,
8 amylis de yuissances 4 a 120 Weff
4 yriamylis haut et 6as niveau1 filtre actif deux voles
Des montages a Ca yortie de tousen suivant pas a pas nos explications
Je desire recevoir le CD -Rom (fichiers PDF) « Et si vous realisiez votre chaine hi-fi a tubes... »France : 30 Union europeenne : 30 + 2 frais de port
Nom : PrenomN° : Rue :Code Postal : Ville -Pays :
Bon a retourner accompagne de votre reglement a :Transoceanic - 3, boulevard Ney 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80
Micro/Robot
Carte"suiveur de ligne"
Cet article expliquecomment realiser unecarte permettant dedetecter une lignecontrastee par rapportau sol. Elle pourra etreutilisee pour realiser unrobot suiveur de ligne.
I s'agit d'un montage simple quifonctionne bien. Pour suivre uneligne, it faut deux ou trois detec-teurs de contraste.
Cela peut etre realise simplement enassociant des modules detecteurs deligne (Electronique pratique n°296) ouen realisant une carte unique et ensimplifiant certains aspects.
II est bon de rappeler qu'il estconseille d'utiliser comme detecteuroptique un module integrant l'emet-teur et le recepteur.
II s'agit d'une diode infrarouge et duphototransistor associe de mernelongueur d'onde.
On les nomme photo-reflecteurs.
Fonctionnementdu montage
Les photo-reflecteurs sont dirigesvers Ia surface oil Ia ligne dolt etredetectee.Les phototransistors integres vontdevenir d'autant plus "passant" quela quantite de photons emise par lesdiodes infrarouges sera reflechie oupas par la ligne et le sol. L'idee clas-sique pour mettre en forme lessignaux lus sur les detecteurs est lecomparateur. Mais dans un souci desimplicite et de compacite, on va uti-liser des inverseurs a seuils que l'ontrouve dans un composant logique :le 74LS14. La reference choisie, tresutilisee en robotique, comporte sixinverseurs a hysteresis de faibleconsommation (figure 1).La quantite de photons des diodesinfrarouges est limitee par les resis-tances R1, R3 et R5. Les resistancesde mesure des phototransistors R2,R4, R6 convertissent les photons enune tension. Les signaux disponiblesen sortie du module sont inverses parrapport aux tensions sur les photo -transistors.
Pour terminer, trois diodes electrolu-minescentes D1, D2 et D3 pourrontdonner une information de controle.Le fonctionnement obtenu est unniveau logique (1) pour le photoreflecteur qui se trouve sur une surfa-ce reflechissante.Quelques remarques sont neces-saires pour completer ('explication.II est possible d'utiliser une autrereference pour C11, comme un74HC14N, a condition de changer lesresistances R2, R4, R6, car les seuilsde declenchement interne sont diffe-rents d'un module a l'autre.D'autre part, it est tout a fait possibled'utiliser d'autres capteurs du memetype, mais it faudra adapter lesmennes resistances R2, R4, R6, auxnouveaux capteurs en consultantleurs caracteristiques.
Realisation
La carte n'est pas tres grande et plu-tot compacte (figure 2).Les photo-reflecteurs sont espacesde 20 mm environ, ce qui correspondA la largeur des adhesifs les plus cou-rants.
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Micro/Robot
+5 V
K1
Ri R2220 0 471(0
44 file
OP1HOA149
+5 V
GaucheCentreDroite
+5 V +5 V +5 V
R3 R4220 0 47 Ica
-OF
- \te. >rX
+5 V
OP2HOA149
+5 V
R5 R6220 0 471(0
//f1Ff
OP3HOA149
+5 V
1 k0
CliDGauche 1 2
CHECentre 3 4
Cl1FDroite 5 6
C11. 74LS14N
C11 B
CI IA13 12 Gauche
10 Centre
R8 I I R91 kit
D1
rouge
Le schema electronique
La carte pourra etre fixee a un robotpar deux vis et ecrous M3. Apresavoir realise la plaque par la methodede votre choix, vous decouperezcelle-ci correctement et ebavurerezses bords pour finir. Vous percereztous les trous avec un foret de0,8 mm, puis vous souderez les corn-posants dans l'ordre habituel, les
plus bas profils en premier : le pont(strap), puis les resistances, le sup-port de CI, les fils du cable en nappe,le condensateur, les diodes et lescapteurs a reflexion en dernier.Ceux-ci seront places sous le circuitimprime (figure 3).
Test
Test sans placer le circuit integredans son support : mesurez la ten-sion sur le support et verifiez que lesleds ne sont pas allumees.Testez ensuite avec le circuit integreet une ligne noire sur fond clair ou['inverse.
CaracteristiquesTension de fonctionnement : 5 VConsommation : 65 mADistance de detection : 3 a 10 mmCompatible microcontroleur
Programmation
Le programme d'un robot utilisantcette carte peut-titre, par exemple, lesuivant. Sachant qu'une sortie est auniveau "bas" quand son capteurassocie est sur une surface noire etau niveau "haut" sur une surfaceblanche, on va pouvoir detecter etsuivre une ligne. Si le capteur centralvoit une ligne, le robot dolt avanceren ligne droite. Si le capteur gauchevoit une ligne, le robot doit tourner agauche. Si le capteur droit voit uneligne, le robot doit tourner a droite.II faut aussi se souvenir quel est ledernier capteur qui a vu une ligne etcontinuer a corriger la trajectoiremerne lorsque le dernier capteurconcerns ne voit plus la ligne.
F. GIAMARCHI
2 Le circuit imprime
L'implantation
.J_
rt,cc
-r0
l-r
J_.
cr a_0
_1_ _L.ty)a_0
_L
cc
-r
D1LL
D30 C11OD
CC 0"1--I R9 "T
K1
0 CC OD2 0
NomenclatureR1, R3, R5 : 220 0(rouge, rouge, marron)R2, R4, R6 : 47 4(0(jaune, violet, orange)R7, R8, R9 : 1 kit(marron, noir, rouge)C1 : 10 pF/16 VD1, D2, D3 : led rouge 3 mmCI1 : 74LS14NOP1, OP2, OP3 : HOA01491 support CI 14 brochesK1 : cable en nappe 5 fils
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Minuteriea preavis
d'extinction
Lorsqu'iI s'agit d'eciairerune piecemomentanement ouIorsque le risque d'oublierd'eteindre une lumiereexiste, une minuteried'eclairage est toutindiquee. Commesouvent, un revers demedaille existe et c'estgeneralement Iorsque Ions'y attend le moins que Ialumiere disparait. Pourremedier a cetinconvenient, it suffitd'avertir Ia fin proche dePeclairage.
Le montage est des plussimples et compte tenu deses dimensions, it pourraprendre place dans un cof-
fret mural, habituellement utilise enelectricite.
Introduction
La temporisation est obtenue grace aun condensateur de valeur elevee,chargé au travers d'une resistancedont Ia valeur est reglable afin de cali-brer la duree d'eclairage. La tempori-sation est comprise entre 20 s et2 minutes. L'evolution exponentiellede la tension aux bornes du conden-sateur de temporisation est alorscomparee a un seuil de tensiondeterminant Ia fin de la duree d'eclai-rage. Le preavis d'extinction est reali-se grace au comportement particulierde ('alimentation basse tension dumontage. En effet, celle-ci est direc-tement realisee a partir de la tensionsecteur. En fait, sa conception tressimple Iui confere des caracteris-tiques limitees qui sont exploitees parnotre montage pour attenuer l'eclai-rage en fin de temporisation.
Schema
La figure 1 presente le schema de laminuterie qui se compose de l'ali-
mentation directe a partir du secteur,du comparateur de temporisation etd'un stage de puissance a triac.
L'alimentation
Le courant dans Ia diode zener estlimit& par 'Impedance 1/C.o) ducondensateur C4. L'utilisation d'uncondensateur pour produire unechute de tension est interessante, carla puissance dissipee est nulle. Eneffet, un condensateur est un elementpurement reactif (dephasage de 90°entre la tension a ses bornes et lecourant qui le traverse). A la frequen-ce du secteur, soit 50 Hz, 'Impe-dance du condensateur C4 est de3 200 O.A la mise sous tension initiate, le cou-rant dans la diode zener D1 est limitspar Ia resistance fusible R7.La diode D2 opere un redressementmono-alternance et charge lecondensateur C5 a la tension zenerde Ia diode D1, moins la chute detension directe de Ia diode D2, soit :Vz - 0,7 V. Entre deux periodes dusecteur, la consommation du monta-ge decharge legerement le conden-sateur C5 de sorte qu'une ondulationresiduelle existe a ses bornes.Celle-ci ne perturbe par le fonction-nement du comparateur et peut, deslors, etre exploitee pour declencher lepreavis d'extinction.
Le temporisateur
Le comparateur C11 compare la ten-sion aux bornes du condensateur C1avec le seuil determine par le pontde resistances R3/R4. La sortie ducomparateur C11 est destinee a drai-ner le courant de gachette provo-quant l'amorcage du triac comman-dant l'eclairage.Pour rappel, l'etage de sortie d'unLM311 est constitue d'un transistor acollecteur ouvert pouvant accepter
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R2
-0-1BP1 33 0
cci
-0R3
4.7 k12
C1100 pF
3
R1
47 kit
All470 kit
C 1LM311
4
R41 k0
4__ -xi D1C5C2 j11 BZX85C6V2
1170 nF 470 NF
, D2 C4/1 pFR704 111---49 1--..-0
97,77 150 01N4001 400 V2 W
R8R5 -L__J--6
150 0
01 1 WTLC226
100 nFT400 V
470 kit
R6 I0
Secteurco 230 V
Schema de fonctionnement
un courant maximal de 50 mA. Ledeclenchement de la minuterie estprovoque par le bouton poussoirBP1, qui decharge presque instanta-nement le condensateur C1 dans laresistance R2 de faible valeur.Des cet instant, le condensateur C1commence a se charger au travers dela resistance R1+Aj1 : au debut de sacharge, l'entrée (e-) du comparateurest proche de 5 V Son entrée (e+)etant fixee a un peu moins de 1 V parle diviseur de tension R3/R4, sa sor-tie 7 est a l'etat bas.Tant que la sortie de C11 est a retatbas, un courant circule dans le circuitde gachette du triac qui est alorsamorce a chaque debut d'alternancede la tension secteur. Le triac secomporte alors comme un interrup-teur ferme et la lampe est allumee.
Le preavis d'extinction
La charge du condensateur C1amene progressivement l'entrée (e-)au potentiel de l'entrée (e+). Or, le
seuil fixe par le diviseur de tensionR3/R4 est sujet a une ondulation dueaux caracteristiques de la tensiond'alimentation evoquees precedem-ment. Ainsi, lorsque les tensions desdeux entrées (e+) et (e-) serontproches Tune et l'autre, seront tantotsuperieures, tantot inferieuresl'autre, a cause de ('ondulation pre-sente au nceud du diviseur de tensionR3/R4. II y aura donc des commuta-tions repetees de la sortie du corn-mutateur selon r evolution dans letemps de ('ondulation.En fait, le triac sera amorce d'unealternance sur deux de la tension
secteur. La luminosite de la lampe setrouvera ainsi reduite, pour permettrea l'usager d'etre averti de la finproche de la minuterie. Ainsi, pen-dant cette phase de preavis, l'usagerpourra prendre la precaution d'ap-puyer a nouveau sur le bouton pous-soir BP1 pour relancer la minuterie,sans avoir a tatonner le long desmurs car la luminosite sera encoresuffisante.
Realisation
La figure 2 propose un trace despistes de cette minuterie, dont ('im-plantation des composants est don -née avec la figure 3. Utilisez uneresistance ajustable Aj1 en boffierplastique, afin d'eviter tout risqueavec le secteur lors de retalonnagede la minuterie.La realisation d'ensemble presentefres peu de difficultes et le montagedoit fonctionner des sa mise soustension. Si vous avez pris soin debrancher une lampe 220 V a filamentsur la sortie SW2, celle-ci doit s'eclai-rer des le branchement du secteur,sans qu'il soit necessaire d'appuyersur le bouton poussoir, puisque lecondensateur C1 est alors decharge.Au terme de la temporisation dont laduree est reglee par Ajl, la lampe dolts'eteindre, apres une phase de pre-avis (eclairage plus faible). Appuyezalors sur le bouton poussoir pourrelancer la minuterie, la lampe doitaussitot s'allumer pleinement.Si ces tests sont convaincants, vouspourrez installer definitivement votreminuterie au sein de votre installation.
2 Trace du circuit imprime
Boutonpoussoir
3
0
.1_
SW3
0
C4 O
-1 R8 I- -I R7 HD2 r-n-
C3
Aj1
R6 H
_L
cc
-(s)®
-(s)(.00
01
C2 0
Implantation des elements
Nomenclature
ResistancesR1 = 47 1(52 (jaune, violet, orange)R2 = 33 12 a 100 12(orange, orange, noir)R3 = 4,7 k12 (jaune, violet, rouge)R4 = 1 k52 (marron, noir, rouge)R5 = 150 52 (-) (marron, vert, marron)R6 = 150 K2 - 1W (marron, vert, marron)R7 = 150 52 ou 220 52 - 2 W(marron, vert, marron ou rouge,rouge,marron)R8 = 470 kit (jaune, violet, jaune)Aj1 = 470 kit ou 1 Mil(") 120 0 a 330 12 selon le triacCondensateursCl = 100 pF /10 VC2 = 330 ou 470 nFC3 = 100 nF / 400 VC4 = 1p F / 400 VC5= 470 pF / 10 VSemi-conducteursD1 = BZX85C6V2, zener 6,2 V-1,3 WD2 = 1N4001 1N4007Q1 = Triac 400V, 3 ou 4A, typeTLC226CI1 = LM311DiversSW1, SW2, SW3 borniers deux plotspour CIBP1 = bouton poussoir
Secteur220 V
Lampe
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L'interrupteur de Ia piece sera alorsremplace pour un module analogueen version bouton poussoir.II n'est pas necessaire d'equiper letriac d'un dissipateur pour comman-der une simple ampoule.D'ailleurs, les modeles en boitierTO -220 pourront commander, sansdissipateur, une lampe d'une puis-sance maximale de 200 W. Selon lasensibilite du triac, Ia resistance R5peut etre modifiee. Pour une valeurde 150 0, le courant de gachette serad'environ 25 mA.La duree maximale de la temporisa-tion peut etre doublee et atteindrequatre minutes avec une resistanceajustable Aj1 de 1 MS2 au lieu de 470ka Pour une faible duree de tempori-sation, vous pourrez doubler la dureedu preavis d'extinction en ramenantla valeur du condensateur C5 de470 pF a 220 pF.
En savoir plussur le LM311
Le LM311 est un comparateur detension rapide, aux possibilites mul-tiples. L'etage de sortie a collecteur
ouvert » et emetteur « ouvert », per -met differentes configurations. II estentre autre capable de commanderdirectement des relais. De plus, sasortie peut etre compatible avec plu-sieurs logiques, dont Ia TTL.
Description
La figure 4 presente le brochage duLM311 en boitier DIPS. Ce compara-teur a ete concu pour fonctionneravec une tension d 'alimentationunique comprise entre 5 et 30 voltsou avec une alimentation symetriqueentre +/- 15 volts.Son stage de sortie est tamponne parun transistor de puissance, comme lemontre la figure 5, presentant unsynoptique de la structure interne duLM311. Cette particularite permetce comparateur diverses configura-tions, presentees par la figure 6.Ainsi, le LM311 peut commanderindifferemment des circuits logiquesDTL, RTL, TTL, aussi bien que MOS.Sa sortie a collecteur ouvert permet
Emetteur
e+
e- [Alim- [
4
5
1 8
2 7
3 6
4 5
Alim+
CollecteurBalance/ StrobeBalance
Brochage du LM311
Synoptique du LM311
Entrées
(al
r--EntrOes Ii
r --
Entrees
-1- Sortie
(b)
+16 V
-15 v(Cl
Sortie
5 V
SOO a
- SortieTTL
6 Differentes configurations
r
Vcc.
3
3 kit
kit
7
8
Reglage de l'offset
Fonction strobe
I'obtention d'un OU logique cable.D'autre part, le LM311 dispose d'unreglage d'offset (figure 7) et dunefonction strobe, laquelle permetde forcer a l'etat haut la sortie(figure 8).Si les broches 5 et 6 ne sont pas uti-lisees, elles doivent etre reliees entreelles.
La stabilite du LM311 avec certainessources, comme une tension devolu-tion tres lente, est obtenue en placantun condensateur sur ('entree differen-tielle du comparateur. Ce condensa-teur C2 aura une capacite compriseentre 100 pF et 1 nF et sera directe-
Un petit module qui rendra de grands services
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ment connecte sur les deux entrées(figure 9).Grace a son transistor de sortie, unecharge pouvant atteindre 50 mA sous50 V peut etre commandee. C'est unautre avantage souvent exploits.De ce fait, le LM311 est capable decommander des relais, voyants etpetits moteurs.
Caracteristiquesmaximales
Les tensions maximales du LM311sont de 36 V pour ('alimentation entreles broche 4 et 8, et de +/- 30 V pourla tension d'entree differentielle entreles broches 2 et 3.La difference de tension maximaleentre la sortie et ('alimentation negati-ve, c'est-e-dire entre les broches 7 et4 est de 40 V et de 30 V entre la sor-tie emetteur et ('alimentation negati-ve, soit entre les broches 1 et 4. Deplus, Ia sortie peut supporter uncourt -circuit momentanement pen-dant 10 secondes au plus.
RS
Entree 0-1 1-C2
15V
9 Schema d'application type du LM311
Fonctionnement
Considerons le schema du LM311 encomparateur de Ia figure 9 aliments parune tension symetrique.
Si (e+) < (e-) alors Vs = 0 V, la chargeRL est alimentee et la tension a sesbornes vaut Vcc moins une chute de
tension due a la tension de saturationdu transistor de sortie et au couranttraversant la resistance d'emetteurde 4 S2, interne au LM311.Si (e+) > (e-) alors le transistor de sor-tie du LM311 est bloque. Aucun cou-rant ne traverse RL. La charge nestdonc pas alimentee.
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Emission/reception
Radio FMperitelevision
Le squelch
Cet ensembleemetteur-recepteur FMvous permettra d'ecouter,en un quelconqueemplacement de votredomicile, une emissionde television tout en vousconsacrant a diversesoccupations
Vous pourrez ainsi jardinerou bricoler tout en ecou-tant votre journal televiseprefers.
Des emissions de radio, difficilementcaptees dans certaines regions,pourront egalement etre diffusees avotre domicile a partir d'un recepteurde satellites avec une tits bonnequalite audio.[utilisation de modules HF standardssimplifie grandement la realisation decette radio FM, dont l'emetteur seraraccorde au televiseur par l'interrne-diaire de la prise [Dente' ou par la prisecasque.
Les recepteurs de satellites dispo-sent generalement d'une sortie audiode type RCA. Le recepteur seraconcu comme une petite radioFM/GO et sera aliments par des piles,tandis que l'emetteur sera alimentspar un petit adaptateur secteur.
Schema de l'emetteurperitelevision
La figure 1 presente le schema del'emetteur FM peritelevision. C'estune application typique du moduleAurel TXFMAUDIO. Le signal audioen provenance du televiseur ou durecepteur de satellites est appliqué al'entrée audio du module apres uneattenuation reglee a ('aide de la resis-tance ajustable Aj1.Un circuit annexe de detection de lapresence du signal audio, couram-ment appele squelch, valide le fonc-tionnement de l'emetteur HF enappliquant un kat haut sur ('entree 2du module HF. Ainsi, l'emetteur HFsera automatiquement desactiveapres ('extinction du televiseur ou durecepteur de satellites.
La detection du signal audio est rea-lisee avec un quadruple amplificateuroperationnel, un LM324.Un premier stage CI1D amplifie lesignal autour d'une composantecontinue, etablie par le pont de resis-tances R3, R4 et R5. Le second stageest un comparateur realise avec unautre des quatre amplificateurs ope-rationnels contenus dans un LM324,en ('occurrence CI1B.
Le signal audio et sa composantecontinue sont appliqués a ('entreenon-inverseuse de ce comparateur,tandis que son entrée inverseuse estpolaris& par une tension continuelegerement superieure a la compo-sante continue du signal audio, gracea la presence de la resistance R4dans le pont de resistances polari-sant a la fois CI1D et C11 B. Ainsi, en['absence de signal, la sortie 7 ducomparateur est a 0 V II en est demerne de la sortie du dernier stageconstruit autour d'un autre amplifica-teur operationnel CI1C. Ce troisiernestage met en forme le signal issu ducomparateur de maniere a appliquera l'entrée « Enable >> du module HF unsignal continu.
Ainsi, la constante de temps R6 x C6a ete choisie de maniere a maintenirl'etat "haut" la sortie de CI1 C lors dessilences audio. [hysteresis de cesecond comparateur CI1C est fonc-tion du rapport des resistances R7 etR8.
Ainsi, Iorsqu'un signal audio est pre-sent, le niveau de ('entree non-inver-seuse de CI1 B passe par instants au-dessus du seuil appliqué a ('entreeinverseuse, broche 6 de C11 B. La sor-tie 7 de CI1B delivre alors des impul-sions positives qui entrainent la char-ge du condensateur C6. Tant que lacharge de ce condensateur restesuperieure a environ 6 V. la sortie 8 deCI1C est a un Atat "haut" proche de12 V : la led DL1 est alors allumee et
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Emission/reception
R310 ki2
4CI1A
LM324
1 10C05nFT
-11 R4C4
1 K210
R510 kf2
Entréeaudio
SW2
-
CI1DLM324
12
13
4
R2
I10 kf2
Aj1
10 kO
9777 47,
1.R
101(0
C1
T170 nF
6
CI1BLM324
11
7
D21N4148
47 pFC6
R7
1 1(12
R6
9
10
CI1CLM324
R8
8
D1
1N4001 SW1
Cl2 +12 V78L12
O 0V_L C2 `='C3
100 47 LW
77'7,
220 ki2 100 kt2
, 9771 R9680 0
DL1
Rouge
C75,6 nF
R11
22 kf2
7
R104,7 kf2
IN2
IN1
ccEN
V
U1
TXFMAUDIO
RF
Gnd
16 131 91 5 3
Anti
151
Schema de l'emetteur
un niveau logique 1 est appliquéa rentree Enable, broche 2 du modu-le HF.
L'emetteur FM :
Le module Aurel TXFMAUDIO est unemetteur FM dont la porteuse est a433,8 MHz. Cet emetteur necessiteune alimentation de 12 V asymetrique(0/12 V) et sa consommation en emis-sion est d'environ 15 mA. La figure 2presente le synoptique de ce moduleHE. En amont du modulateur FM, le
2
module contient deux etages d'am-plification, le premier ayant un gainde 20 et le second un gain de 5.
D'ailleurs, le reseau de preaccentua-tion R10, R11 et C7 est place entreces deux amplificateurs.
Outre ('amplification BF, un commu-tateur logique permet de commanderremission HF.
En fait, le fonctionnement du circuitHF est valide en appliquant une ten-sion positive de 12 V sur la broche 2du module, ce qui est le cas lorsquela led DL1 est allumee. La broche 15
Synoptique du module TXFMAUDIO
Enable switch
x 20
Amp 1 Amp 2
FMModulator
Matchingnetwork
2 3 4 E 6 7 9 13 16 16
22 kfl 4,7 IQ
HL 5,6
Pre -Emphasis
9717Network
du module delivre le signal radiofre-quence. Elle sera reliee a une anten-ne quart d'onde de 16,5 cm ou demi-onde de 33 cm.
Schemadu recepteur FM
La figure 3 presente le schema durecepteur FM d'emission peritelevi-sion. La figure 4 presente le synop-tique de ce module HF. Le moduleAurel RXFMAUDIO est un recepteurFM 433,8 MHz delivrant un signalaudio de tres bonne quake. Ce signalapparait en sortie 10 du module U1.Le condensateur C10 opere unedesaccentuation du signal. Le poten-tiometre Aj1 regle le niveau du squel-ch a partir duquel le commutateurinterne place entre les broches 18 et19 s'ouvre. Tant que la nettete dusignal est au-dessus d'un niveau fixepar le potentiornetre Aj1, ce commu-tateur est ferme et la tension d'ali-mentation se retrouve en broche 18du module. Ainsi, une fonction MUTEcomplete l'amplificateur BF, utilisantun TBA820M, en alimentant son cir-cuit primaire via le commutateur dumodule HF (broche 18 et 19), seule-
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E mission/reception
Ant15
3
T1
BC338
All10 k0
C947 pF
VccSQL
RF
C,
U1
RXFMAUDIO
Out
Gnd
2 7 11 16 20
'777:
19
R1
330 0
DZ1BZX55C2V4
DL1Rouge
10
C8 "=C4100 nF100 pF
R4560
C310 pF
41P1
10 k51
C1047 nF R2
33(2
D1
1N4001
C7100 pF
TBA820M
C2100 NFT
, P777!
a.
swi+6 12 V
0V
C5470 pF SW2
220 nF
R31 (2
HP
4/16
3 Schema du recepteur FM
RF AMP Mixer IF AMP 1
+3 V
LocalOscillator
IF
10.7 MHz
7
QuadIF AMP 2 Detector LF AMP
>l4,7 nF
0
1.5 kU
15 16 18: 19 10 20
Ext Load L _
max 100 mA
4 Synoptique du module RXFMAUDIO
ment si le signal rect.' est suffisam-ment audible. Le potentiometre P1regle le volume de l'amplificateur BE.Le reseau R3/C6 participe a la stabi-lite de Petage de sortie, le condensa-teur C1 fixe la limite des aigus et laresistance R2 determine le gain et Iasensibilite de l'amplificateur. Le
condensateur C5 isole la composan-te continue en sortie de l'amplifica-teur pour appliquer au haut-parleur,uniquement le signal BF amplifie.Le module HF necessite une alimen-tation de 3 V, tandis que l'amplifica-teur BF peut etre aliments entre 6 et12 V, tension delivree par une petitebatterie ou des piles. Le transistor T1
delivre la tension d'alimentation dumodule, tension d'environ 3 V reguleepar la diode zener DZ1 associee a laled DL1. Cette derniere indique que lerecepteur est sous tension et sert detemoin d'usure des piles d'alimenta-tion. Le transistor T1 est utilise en sui-veur de tension et voit donc sur sonemetteur une tension regulee a 1,6 V+ 2,4 V - 0,6 V, snit 3,4 V, tensionresultant de la somme de la tensionde polarisation de la led et de Ia ten-sion zener de DZ1 a laquelle se sous -trait Ia tension VBE du transistor. Letransistor T1 est en definitive unamplificateur de courant delivrant lecourant d'environ 13 mA consomme
par le module. La diode D1 protege lemontage contre une inversion depolarite des piles d'alimentation.
Realisation
Le trace des pistes aussi bien de('emetteur (figure 5) que du recep-teur (figure 6) reste assez simple etune methode de reproduction quel-conque est envisageable. Vous coni-mencerez ('implantation des compo-sants (figures 7 et 8) par les ele-ments les moins epais et terminerezpar les modules. Avant d'implanterles modules sur les cartes, verifiezscrupuleusement que Ia tension d'ali-mentation, mesuree sur les cartes,est bien d'environ 3 V pour le modulerecepteur et de 12 V pour le moduleemetteur. Ensuite, soudez directe-ment les modules sur les circuitsimprimes.Lors des essais, placez le potentio-metre de volume du recepteur a mi-course et le curseur de la resistanceajustable en butee a droite.Le curseur de la resistance ajustablede l'emetteur sera place a mi-course.
Le TBA820
Le TBA820M est un amplificateur BFde faible encombrement, boitier DIP8(figure 9), capable de fournir unepuissance de sortie assez importan-te, pouvant atteindre 2 W. Sa faibleconsommation au repos et une plagede tensions d'alimentation importan-te comprise entre 3 et 16 V permet-tent d'envisager des applicationsavec une alimentation par piles oubatterie. Ainsi, cet amplificateurconvient particulierement aux equi-pements de type embarque.Parmi les autres caracteristiques dece circuit integre (figure 10), on rele-ve une rejection des variations de latension d'alimentation assez impor-tante, d'environ 42 dB. Cette rejec-tion peut etre amelioree par uncondensateur de decouplage de471JF sur sa broche 8.La puissance de sortie est confor-table puisqu'elle peut atteindre 2 W.Pour cela, ('alimentation du circuitintegre devra etre d'au moins 12 V,pour un haut-parleur de 8 Q. Pour un
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Trace de l'emetteur
ANTI
-1 R I C]
U 1 I-
I 1
-I R5 FDI_
-I 128 I--I R9 1-
0
C1
AJ1
--I R2 h-I m
IC7 1
-1-c/
-I- R3 1 -
CM
I C5 I
D2-1=1-
00
R6
I C3 I
0SW1
SW2 12V 0
Ehl Implantation de l'emetteur
Nomenclature
L'EMETTEUR
ResistancesR1, R2, R3, R5 : 10 kit(marron, noir, orange)R4, R7 : 1 k52 (marron, noir, rouge)R6 : 220 l<52 (rouge, rouge, jaune)R8 : 100 k52 (marron, noir, jaune)R9 : 680 52 (bleu, gris, marron)R10 : 4,7 Id/ (jaune, violet, rouge)R11 : 22 kit (rouge, rouge, orange)Aj1 : 10 kit
CondensateursC1 : 470 nFC2, C6 : 47 pF / 25 VC3, C5 : 100 nFC4 : 10 pF / 50 VC7 : 5,6 nF
Semi-conducteursD1 : 1N4001...4007D2 : 1N4148DL1 : led rouge 0 5 standard
Trace du recepteur
Emission/reception
ANT1
0 "'
SW2
1
I C8 I
P1
-{ R4 j-
T
AJ1
0Sensibilitb
(ThTI
0
00
4.""".". SW1
9
Mau
Volume
Implantation du recepteur
C11 : LM324Cl2 : 78L12, 7812
Divers
U1 : emetteur FM 433,8 MHz,Aurel TXFMAUDIOANTI : brin ou antenne fouetde 16,5 cmSW1 : bornier 2 plots a souderSW2 : embase RCA1 bloc adaptateur secteur 15 V1 coffret MEGA -3 ou BK1
LE RECEPTEUR
Resistances
R1 : 330 52 (orange, orange, marron)R2 : 33 52 (orange, orange, noir)R3 : 1 L2 (marron, noir, or)R4 : 56 52 (vert, bleu, noir)P1 : potentiometre 10 k52 LOGAj1 : resistance ajustable 10 k52
CondensateursC1 : 220 pFC2, C4, C7 : 100 pF / 16 VC3: 10 pF / 50 VC5 : 470 pF / 16 VC6 : 220 nFC8: 100 nFC9 : 47 pF / 16 VC10 : 47 nF
0V
+6 A 12 V
Semi-conducteursD1 : 1N4001...4007DZ1 : BZX55C2V4 ou BZX55C2V7DL1 : led 0 5 rouge standardT1 : BC338, BC337, BC547, BC548C11 : TBA820M
DiversU1 : recepteur FM, 433,8 MHz, AurelRXFMAUDIOANTI : brin de 16,5 cmSW1, SW2 : bornier deux plotsa souder1 haut parleur 4 /16 i2 - 1 a 2 W
re 304 wwwelectruniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIOUE
Emission/rOception
TBA820M
FrequencyCompensation
Gain setting
Input
Ground
RipplerejectionBootstrap
Supply voltage
Output
Brochage du TBA820M
modele 16 52, la puissance maximalede 2 W pourra etre atteinte si l'ali-mentation est de 16V.Avec un haut parleur de 4 52, la puis-sance maximale possible est de1,5 W et necessite une tension d'ali-mentation de 9 V.L'impedance d'entree de cet amplifi-cateur, de l'ordre de 5 MS2, est remar-quable. Bien stir, cette tres hauteimpedance d'entree s'accompagned'un faible courant de polarisationd'entree de 100 nA typique.L'impedance placee sur l'entree del'amplificateur pourra donc etre ele-\fee (large choix possible de potentio-metres de volume).Deux schernas d'applications debase sont proposes par le fabricant(figures 11 et 12), selon le branche-ment du haut-parleur, soit a la masseou a l'alimentation positive de ('en-semble.Comme l'attestent ces schernas, leTBA820M necessite peu de compo-sants externes.Ces derniers assurent differentesfonctions de contre-reaction ou decouplage. Certains servent de para-metres a des caracteristiques del'amplificateur, comme le gain en ten -
In 0
0
R1
10 kit
C21100 pF
C1
100 pF
=.= C650 pF
"L
0 +Vcc
erC4;0.1 pF
CB
II1
R2
RL
N.
+1C5
TOO pF
1 0
C30.22 pF
777;
Schema d'application avec HP relic au +Vcc
VI o
C21100 pF
3
O
R1
10 kit
2
Rf
C1
100 pF
R356 0
_L C4
6
0 +Vcc
CB +1C7
C650 pF
R21
C3T22 pi'
T100 pF
'---' C5TOO pF
RL
177 Schema d'application avec HP retie a la masse
Caracteristiques du TBA820M, relevees A une temperature ambiantede +25 °C et avec un haut parleur retie A l'alimentation positive
ParametresTension d'alimentation
Abreviation
(V)300VALIM16.00Min
.
Ivo Max Conditions
Courant d'ahmentation 4.00 12,00 Vin = OV. Valim=9VPuissance de sortie Pirr, (W) 0.75 Valim = 6V, RL = 40, D = 10%
1.6 Valim = 9V, RL = 40. D = 10%(Rf = 1200 1 1,2 Valim = 9V, RL = 80, 0 = 10%
2 Valim=12V. RL = 80. D = 10%Bande passante (-3dB) BP (Hz) 25 7000 Rf = 1200, Cb = 680pF
25 20000 Rf = 1200, Cb = 220pFSensibilite d'entree S (mV) 3.5 Rf = 330, Pout = 50mW
12 Rf = 1200, Pout = 50mW16 Rf = 330, Pout = 120mW60 RI = 1200. Pout = 120mW
Distorsion harmonique D ( % ) 0.8 Pout = 500mW. RI = 330.0.4 Pout = 500mW. Rf = 1200
Rapport signal / bruit S/13 (dB) 70.00 RI = 1200. Pout = 1,2W, BP=25-20000Hz. Re = 1004(0
Rejection d'alimentation PPSR (dB) 42.00 avec 47pF sur la broche 8Resistance d'entree Rin (MO) 5,00Courant de polansationd'entree
(bias (nA) 100.00
Sauf indication contraire. les mesures sont effec ides A Fri kHz, RL=Bil et Valim = 9V,
re 304 www.electronlcii ieprdtique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE
sion ou la bande passante, decrits ci-dessous.
Le gain :
Le gain en tension du TBA820M, enboucle fermee, depend de la valeurde la resistance Rf. Pour une resis-tance R1 de 27 52, le gain est maximal,de l'ordre de 50 dB soit une amplifi-cation d'environ 300. Avec une resis-tance R1 de 120 52, le gain devientminimal (environ 35 dB soit un gainde 50). Selon ('application et la sensi-bilite souhaitees, la valeur de la resis-tance Rf sera choisie entre 27 52 et120 52 (figure 13).
Emission/reception
La bande passante :
La bande passante de l'amplificateurest fixee par la valeur des compo-sants Rf et °B.Dans un premier temps, la resistanceRf est choisie en fonction du gainsouhaite. Ensuite, la capacite CB estdeterminee a ['aide de l'abaque de lafigure 14.
Stabilite :
L'entree en oscillation de l'etage desortie est evitee par le reseau R/C,constitue dune resistance de 1 SI et
d'un condensateur de 220 nF, enparallele sur la sortie de l'amplifica-teur.
Pour la version initiale (TBA820, boi-tier 14 broches), la resistance de 1 SI
etait integree dans le boitier 14
broches de l'amplificateur.
Rejectiond'alimentation :
Si une meilleure rejection des varia-tions de la tension d'alimentation estsouhaitee, un condensateur de 50 pFdoit &coupler la broche 8 duTBA82OM a la masse ou a ('alimenta-tion positive, selon le schema typeretenu.
13 Choix de Rf
Le recepteur cable et prat a l'emploi
L'Ometteur utilise un quadruple ampli-op LM324 pour la detectionH. CADINOT du signal audio
Vi (mV)
120
80
40
0
Vcc = 9 VRL = 8 S2f = 1 kHz
------N.b0
oho
J -
100 200
Choix de C8
CB (pF)
4
2
1038
4
6
4
101
_ _ _os, o. veC=.v; : RL=80
- -
' I
Bmax = 5 kHz ;I I
: I
2 4 8 8
101 102
Bmax = 10 kHz
Bmax = 20 kHz
---p--- -
-TET-TTIr2 4 8 8 2 4 8 8
103 Rf (ci)
n° 304 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE
MONTAGE
AUCOURS N° 23 : ET SI ON PARLAIT <, TUBES ),
L'AMPLIFICATION DITE DE « PUISSANCE
WATTMETRE STEREO POUR CHAINE HIFI
PROGRAMMABLE DE 1 W A 255 W
OPTIMISATION DU PREAMPLI KTR 5725
WATTMETRE STEREOPOUR CHAINE HIFI
OPTIMISATIOtDU PREAMPLI
KTR 5725
23e PARTIE
AftDE LA THEORIE A LA PRATIQUEL'AMPLIFICATION DITE « DE PUISSANCE
(SUITE - III)
Vous venez d'acquerir un« kit » monotriode. En vousreferant a nos dernierscours, vous avez soigneu-sement verifie Ia valeur descomposants qui vous ontete fournis. Tout est cor-rect ! Vous assemblez I'ap-pareil et, un peu emu, vousle connectez... Cela fonc-tionne ! Rien ne brule ! Vousvous empressez d'ecoutervotre disque prefer& et la,surprise desagreable, desque vous tentez de poussertant soit peu le niveau d'en-tree, un son joliment distor-du sort de vos enceintes.Non ! Ne vous precipitezpas vers l'ampli, vousn'avez pas fait d'erreur.
e probleme, ce sont les
enceintes dont le rendementest mediocre. Avec desenceintes a tres haut rende-
ment, vous auriez obtenu des resultatsa peu pros corrects, sans plus ! La
cause de vos soucis ? Votre amplifica-teur ne delivre pas suffisamment depuissance... II faut donc agir !La premiere idee consiste a choisir untube apte a delivrer plus de puissance.C'est ce que s'empresserent de fairenos anciens des les debuts du cinemasonore (1928). Les triodes usuelles del'epoque ne permettaient d'obtenir quedes puissances de quelques watts. Onse tourna alors vers les triodes d'ernis-sion, dont la célèbre VT4C (211) auxUSA.
Ce tube, mis au point pendant la guerrede 1914-18, fut fabrique jusqu'en...1970 ! <, VT 4C » signifie t< Transmittingvalve n'Ll C'est ce tube qui remporte
la palme de longevite avec la 6L6.Cette triode alimentee sous 1250 voltsdelivre en classe A, monotriode, unepuissance de 19 watts, chargee par untransformateur de 9200 Q. sous 8 SI,avec un taux de distorsion de seule-ment 5 % (sans contre-reaction).Mais ce n'etait pas encore assez. C'estainsi que naquirent les amplificateurs atubes de puissance en parallele.
LES TUBES DE PUISSANCEEN PARALLELE
Cette idee, reprise depuis peu par cer-tains constructeurs, a le merite (appa-rent !) de la simplicite.En effet, en connectant, par exemple,deux tubes en parallele (figure la),c'est-a-dire en reunissant ('anode dupremier tube a ('anode du second, lagrille du premier tube a la grille dusecond et la cathode du premier tube ala cathode du second, voici ce qui sepassera :1) La resistance interne du « nouveautube ), ainsi realise sera &gale a la moi-tie de Ia resistance interne d'un seultube (p12).
2) La nouvelle resistance interne etantegale a la moitie de la resistance d'unseul tube, ['impedance de chargesera, elle aussi, divisee par deux. Parexemple, la charge optimale d'une300B etant de 4000 S2, si vous connec-tez deux 300B en parallele, la chargeoptimale ne sera plus que de 2 000 U.3) La charge etant la moitie de la char-ge pour un tube, mais le courant ayantdouble, la puissance etant &gale au pro-duit de Ia charge par le carre du cou-rant la traversant P(w) = Z.i', la puis-sance, dans le cas de deux tubes enparallele est donc doublee.4) Dans le cas d'une polarisation auto-matique, le courant de repos ayant dou-ble, la valeur de la resistance Rk depolarisation est divisee par deux.5) La pente S (en mA/volt) est doublee.
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L'AMPLIFICATION
6) Comme le courant de grille de corn-mande est (theoriquement) toujours nul,la tension d'attaque fournie par l'etagepreamplificateur ne demandera aucunemodification.7) Rien ne vous empeche de tripler,quadrupler, quintupler, etc. le nombrede tubes en parallele, vous multiplieriezd'autant la puissance delivree.Formidable ! me dites-vous. Halte la !
Ce tableau idyllique presente de fichusinconvenients... et pas des moindres !Tout d'abord, le transformateur de sor-tie. N'oubliez pas que vous fonctionnezobligatoirement en classe A. Plus vousaurez de tubes en parallele, plus le cou-rant de repos va doubler, tripler ou qua-drupler en fonction du nombre detubes. Son impedance primaire dimi-nuant, it y aura, certes, moins de tours,donc moins de cuivre, mais plus de ferafin d'eviter la saturation du circuitmagnetique.Ce qui &aft déjà le defaut majeur del'amplificateur monotriode (ou tetrode).Donc un transfo lourd et cher !Deuxieme inconvenient, les tubes doi-vent etre parfaitement appareilles etce durant toute leur duree de vie (mis-sion quasi impossible...). Mettre destubes en parallele revient a mettre desgenerateurs en parallele. En cas dedesequilibre, ce sont les tubes les plus
en forme » qui vont debiter le plus decourant et etre surcharges...Permettez-moi ici une reflexion en apar-te. Ce probleme des mises en parallele,vous le trouverez aussi dans le casd'amplificateurs push-pull de forte puis-sance (nous verrons cela plus loin) oil itest imperatif d'appareiller les tubes.Mais c'est le probleme majeur desamplificateurs a transistors ou it estcourant de monter ces derniers enparallele sur des radiateurs pour leurrefroidissement..Dans le cas oil les transistors de puis-sance d'un memo stage ne sont pasrigoureusement identiques, les plus. enerves » vont debiter le maximum decourant dans la charge, alors que leurscollegues debiteront peu de courant.C'est la mort assuree des « enerves »par emballement thermique (les tubesse contentent de rougir).
Rg I Ck I Rk
MO.
+ HT
Figure la : Montage theoriqued'un stage de puissance
equipe de deux tubes en parallele
I I
Eat+ HT
Figure lb : Montage recommande(voir texte)
C'est pour cette raison que lorsque l'onrepare un amplificateur de puissance atransistors, on ne se contente pas dechanger les « defunts >>, mais tout le jeude transistors de puissance, en prenantbien garde de les appareiller afin queleur debit soit identique. Bien quemoins dangereux, ceci est aussi valablepour les tubes de puissance.Autre inconvenient des tubes de puis-sance en parallele : le doublement de Iapente S avec, en prime, le doublementdes capacites parasites. L'ensemble deces facteurs est generateur d'oscilla-tions parasites dans neuf cas sur dix.L'apparition de ces oscillations para-sites a haute frequence est une sourceimportante de distorsions et va reduiredrastiquement Ia puissance de sortie,sans compter les degats dans les cir-cuits.Pour eviter ce phenomene, it faut res-pecter les points suivants (figure lb) :1) Placer les tubes mis en parallele leplus 'ores possible les uns des autres.2) Le cablage entre les electrodes misesen parallele doit etre le plus court pos-sible.3) Des resistances anti -oscillation doi-
vent etre montees en serie dans lesconnexions de grille (1 ki.2) et ce direc-tement sur les supports des tubes.4) Dans le cas des pentodes ettetrodes, des resistances de 50 S2 a200 S2 doivent etre montees en seriedans les connexions de « grille-ecran »au plus pros des supports de tubes.5) II est parfois necessaire de confec-tionner une bobine de deux a troisspires de fil de forte section, montee enserie dans le circuit d'anode.Comme vous le voyez, la mise en paral-lele des tubes de puissance n'est pas lasolution ideale. C'est pourquoi I'on aremis au gout du jour, dans les annees30, le montage dit « push-pull ». Lequelavait ete invents en 1910 par HaroldGerdien, experiments en 1913 parLangmuir et Alexanderson et abandon-ne dans un tiroir pendant plus d'unedecennie...
LE MONTAGEDIT « PUSH-PULL »
C'est le montage « pousse-tire »,
comme disent les Quebecois.L'expression est imagee, mais ne repre-
ire 304 wwwelprtrunirp lel-vat-1qt le. r i 55 ELECTRONIQUE PRAT1QUF
'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE
Les courants de repos :
sont en opposition dans le transformateur (fleches en sens inverse)
Les courants variables s'ajoutent : (fleches dans le memo sens)+HT Figure 2
sente pas exactement la realite du fonc-tionnement, pas plus que ('expressionanglaise d'ailleurs ! Mais le pli est pris !On appelle ce montage « push-pull »,alors ne soyons pas plus royalistes quele roi et appelons-le nous aussi « push-pull », comme tout le monde.Avant toute chose, it convient de preci-ser que, bien que ce type de montagesoit toujours identique dans sa structu-re, son fonctionnement dependraessentiellement de la classe d'amplifi-cation choisie (A, AB1, AB2, B ou B2),donc de la polarisation choisie pour lesgrilles de « commande » (que nousallons etudier en detail) et de la valeurde la charge (transformateur de sortie)qui sera differente pour cheque classed'amplification.Dire qu'un push-pull en classe A sonnemieux qu'un push-pull en classe AB estcompletement aberrant et n'a aucunsens ! Tout dependra de la parfaitema arise de la conception des circuitset surtout de la charge. C'est ce quenous allons etudier ici, en gardant tou-jours a ('esprit que notre etude est des-tinee essentiellement a la reproductionsonore, ce qui nous amene souvent
devier du chemin bien trace de l'elec-tronique generale.Pour simplifier et definir les caracteris-tiques generales de ce type de monta-ge, nous allons tout d'abord etudier lemontage push-pull de deux triodes depuissance fonctionnant en classe A,c'est-e-dire dans la partie quasi recti-ligne de la caracteristique de transfert(voir cours n°21).Reportez-vous a la figure 2. II nous fauttout d'abord parler du transformateur
C'est le transformateur dit « inver-seur de phase ». Nous verrons plus tardque ce transformateur est, dans neufcas sur dix, remplace par un inverseurde phase « electronique ». Toutefois,pour la simplicite de la demonstration,nous conserverons le transformateur.Celui-ci a un point milieu M, les deuxsections d'enroulement MA et MB sontegales. Le courant i, sinusoidal alterna-tif, produit par le tube V3 traversant leprimaire de T1, va induire au secondai-re deux tensions entre MA et MB enopposition de phase (decalees de180°). En clair, lorsque la tension mon-tera en A, elle descendra en B et vice -versa.
Ces deux tensions en opposition dephase vont etre appliquees aux grillesde « commande » des tubes de puis-sance V1 et V2 montes « tete-beche ».C'est ce qui a donne naissance auterme « push-pull ».Les grilles de V1 et V2 sont doncreunies a la masse (potentiel zero) a tra-vers l'enroulement du transformateurT1. Comme nous sommes en classe A,donc qu'il n'y a pas de courant de grille,la resistance de l'enroulement de T1(qui est de toutes fawns tres petite) n'aaucune importance.Les tubes V1 et V2 vont donc etre atta-ques en opposition de phase par lestensions entre A et la masse et B et lamasse. Et la polarisation ? II nous fauttout d'abord eller voir le transformateurde sortie T2. Lui aussi a un point milieuN situe a la moitie de l'enroulement pri-maire. Ce point N va etre relic a ('ali-mentation haute tension du montage(+HT). Les anodes de V1 et V2 vontdonc etre relides a la haute tension atravers T2. Les cathodes des tubes V1et V2 sont reunies en 0. Entre 0 et lamasse du montage (-HT), on a placeune resistance Rk.
n° 304 www.electroniquepratique.com 56 ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'AMPLIFICATION
Vous l'avez reconnue, c'est la resistan-ce de polarisation automatique etcomme nous sommes de bons petitseleves, nous nous sommes empressesd'installer un condensateur de decou-plage Ck en parallele sur cette resistan-ce. Nous verrons plus loin qu'en classeA, ce condensateur est inutile, maisn'allons pas trop vite.Voyons maintenant ce qui se passe encourant continu. En partant du -HT,donc de la masse, un courant va traver-ser Rk (fleche rouge), puis va se scinderen deux pour traverser V1 et V2. Jevous rappelle, a ce sujet, qu'en electro-nique a tubes, on suit le sens reel ducourant, du (-) vers le (+), correspondantau deplacement des electrons. Le cou-rant traverse V1, passe a travers l'en-roulement primaire de T2, de C a N etrejoint le +HT. Du cote V2, le courant letraverse, passe a travers l'autre moitiede T2 de D a N et rejoint le +HT. Cedouble trajet du courant continu dans letransformateur T2 est l'avantage capi-tal du fonctionnement en « push-pullEn effet, les courants entre C/N et D/Ncirculent en sens inverse dans chaquemoitie de l'enroulement primaire de T2.Le courant C/N a tendance a produireun champ magnetique, mais le courantD/N a, lui, tendance a produire unchamp oppose. Les effets s'annulant,le champ magnetique resultant estnul. En clair, les courants dans V1 et V2etant egaux, le courant total qui circuledans le circuit ne produit aucunemagnetisation du circuit magnetique.II n'y a donc pas de danger de satura-tion du circuit, quel que soit le courantcontinu qui traverse V1 et V2. On Mimi-ne par consequent cet inconvenientmajeur qui affectait les montagesmonotubes.La resistance Rk de polarisation auto-matique est parcourue par la sommedes courants traversant V1 et V2. .Savaleur doit donc etre moitie de celleque vous aviez calculee pour un fonc-tionnement en monotube.Tout ce que nous venons d'etudierconcerne le fonctionnement au point derepos des tubes en courant continu.Faisons maintenant fonctionner notremontage.
LE FONCTIONNEMENTDU PUSH-PULL,CLASSE A, EN ALTERNATIF
N'oubliez pas, qu'en alternatif, le point+HT est a la masse par le condensa-teur CD dit de filtrage. C'est la cle de lacomprehension du fonctionnement enalternatif de tous les circuits electro-niques (lire nos precedents cours).Activons notre circuit en appliquant unetension alternative sur la grille du tubeV3. Comme nous l'avons vu precedem-ment, nous recueillerons deux tensionsalternatives en opposition de phase en Aet B. Voyons ce qui se passe dans letube V1 lorsque la tension passede (1) a(2) sur la sinusoide. La grille de V1 deve-nant plus positive, le courant augmentedans le tube et suit le trajet suivant :-HT/Rk/Tube V1/C/N/-HT.Ceci est represents sur la figure 2 parles fleches vertes.Voyons maintenant ce qui se passedans le tube V2. La tension alternativeen B etant en opposition de phase avecla tension en A de (1) A (2), en A la ten-sion augmente alors que de (1) a (2), enB elle diminue. La grille de V2 devientdonc plus negative, le sens du courantdans V2 diminue dans le tube (flechesbleues).Or, regardez le sens des fleches dans letransformateur de sortie : entre C et D,les fleches vertes et bleues vont dansle meme sens. Cela signifie que lescourants variables de V1 et V2 s'ajou-tent dans l'enroulement du transfor-mateur, car ils circulent dans Ia memedirection. Les champs magnetiquesinduits par ces courants (V1 dans C/N,V2 dans N/D) vont donc s'ajouter et,comme le flux est double, Ia puissancerecueillie au secondaire sera pratique-ment le double de celle produite parun monotube.Deuxierne observation : si vous regar-dez le sens des fleches vertes et bleuesdans la resistance Rk, vous constaterezque le courant variable circule en sensoppose dans la resistance de polarisa-tion. Leur effet s'annule dans la resis-tance. Aucune tension alternative n'ap-paraitra au point 0, seul le courant de
repos fixera Ia tension de polarisationce point. C'est pour cette raison que lecondensateur Ck est inutile dans le casd'un push-pull en classe A, a condi-tion evidemment que les tubes V1 et V2soient rigoureusement identiques.Nous verrons plus loin les problemesposes par des tubes non appareilles.
LES AUTRES AVANTAGESDU PUSH-PULLEN CLASSE A
Le premier avantage du push-pull, etnon des moindres, est que toute per-turbation en phase qui peut effecterles tubes V1 et V2 est impitoyablementeliminee par le transformateur de sortie.Je m'explique. Supposons que le filtra-ge de la haute tension soit mediocre. Leronflement a 50 Hz ou 100 Hz, qui seraitinsupportable dans le cas d'un monotu-be, va purement et simplement etreannuls dans le cas du push-pull.Pourquoi ? Tout simplement parce quecette tension variable, residu de filtrage,va etre injectee au point N de la figure 2.Tout comme le faisait le courant continude repos, le courant induit va circuler ensens oppose dans les deux demi-enroulements, donc le champ magne-tique resultant sera nul... Exit le ronfle-ment III en sera de meme de toute perturba-tion en phase affectant le circuit (ron-flement induit par Ia tension des fila-ments, certains bruits parasites, etc.).Ceci n'est valable qu'a la condition sui-vante : le debit des tubes V1 et V2, ainsique leurs caracteristiques de base, doi-vent etre rigoureusement identiques,sinon equilibres.Pour l'anecdote, si votre amplificateurpush-pull ronfle, ne vous precipitez passur ('alimentation, verifiez plutot lestubes de puissance.En outre, si l'ampli comporte un reglaged'eqUilibre du courant dans les tubesV1 et V2 (ce que nous etudierons par lasuite), essayez d'equilibrer les courantsde repos. Si les tubes sont en bonnesconditions, les ronflements disparaf-front.Deuxierne avantage du push-pull : l'an-nulation des harmoniques d'ordre pair.
n° 304 vvvvvv.electronlquepratique.com 57 ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE
i max .1-I ap , F ondamentale
I I I
Ar.,r 2e harmoniqueI.
I I IIi min -L 11°- 1- Lit_.12.r
1/1
V2
HT
111
111
Figure 3
V1
T2
Ll
L2
11,1111L _4,,
I2e
harmjiquel
I I/ I 11 I/1\oPr \11 1/, I I
V2
Les composantes continues s'annulent
Les fondamentales du signal s'ajoutent
Les harmoniques d'ordre pair s'annulent
Figure 4 :Schema equivalent du peg
push-pull parallele
RCH
II rend ce montage imbattable en termede distorsion en utilisant des triodes depiiissance ou des tetrodes a faisceau.ding& Ces deux types de tubes generent, en effet, une majorite d'harmo-niques pairs, contrairement aux pen-todes. dont les harmoniques impairssont dominants.Si vous vous reportez au cours n°19(Electronique pratique n°300), vousvous souviendrez que la forme de lacourbe de transfert dynamique d'unetriode (et d'une tetrode a faisceau din-go) sur-amplifie une sinusolde dans Iapartie montante de Ia sinusoide et Iasous-amplifie dans sa partie descen-dante, ceci etant du a la courbure pare-boloide de la caracteristique.Nous avons reproduit (figure 3) uncycle sinusoidal de courant, tel qu'il esttraits par le tube V1 et le tube V2 (signalen opposition de phase) montes enpush-pull et polarises en classe A. Queconstate-t-on ? En dehors du fait queles deux sinusoldes sont deformeescomme prevu mais en opposition dephase, ('harmonique 2 (dominant) quiprend obligatoirement naissance dans
les deux tubes est, lui, en phase.Or, comme nods l'avons vu precedem-ment, tout signal en phase s'annuledans le transformateur de sortie. Cesera le cas pour toutes les distorsionsd'ordre pair (H2, H4, H6, etc.) qui serontannulees de la merne fawn.Malheureusement, si le signal comportedes distorsions d'ordre impair, ce quiest le cas lorsque l'on arrive a satura-tion, ces dernieres ne seront pas annu-lees car en opposition de phase...Personne n'est parfait !
En résuméUn push-pull classe A
Delivre le double de la puissanced'un simple stage et ce pour untaux de distorsion bien plus faible. Utilise un transformateur de sor-tie moins imposant a puissancedoublee car le circuit magnetiquene se sature pas (bonne reponsedans les basses frequences). Bien equilibre, ii est tres silen-cieux car insensible aux residus defiltrage et aux ronflements divers.
ET L'IMPEDANCEDE LA CHARGE ?
Que devient la charge, donc !Impedan-ce du transformateur en classe A(attention, uniquement en classe A,nous verrons qu'en classe AB et B, leprobleme est fres different) ?En classe A, on considere que les deuxtubes V1 et V2 sont deux generateursfonctionnant en parallele. Le schemaequivalent du « push-pull parallele » estrepresents figure 4.Ces deux tubes fonctionnent bien enparallele, car a tout instant les courantsvariables s'ajoutent dans le transfor-mateur (fleches bleues et vertes sur lafigure 2). Or, lorsque deux generateursfonctionnent en parallele, leur resistan-ce interne est divisee par deux.En fonctionnement, it convient donc deconsiderer le push-pull classe A commeun tube de type nouveau de resistanceinterne moitie moins grande. La char-ge par tube sera donc divisee par deux.L'impedance de charge totale dite
plaque a plaque » (de C a D sur la figu-re 2) sera egale a 'Impedance de char-ge que vous aviez determinee pour untube unique fonctionnant en classe A.Pour exemple, nous avions determine,pour un tube 300B Western, une impe-dance de charge optimale de4 000 0./sous 8 S2. En push-pull, 'Impe-dance totale du transformateur . plaquea plaque » sera aussi de 4 000 Q. Nousavions fixe le point de repos en classe Amonotube a : haute tension 300 volts,- Vg = 60 volts, 'repos = 65 mAEn push-pull, la haute tension appli-quee au point N sera aussi de 300 volts.Mais le courant fourni au repos par lasource de haute tension sera de :65 mA x 2 = 130 mAEt la resistance de polarisation Rk quietait de 923 LI sera de :923/2 460 SI
Soit la moitie, car parcourue par uncourant de 130 mA au lieu de 65 mA,pour obtenir la meme tension de polari-sation.Mais attention, Ia puissance qui seradissipee dans la resistance sera de :P(w) = R.l2 = 460 x 0,1302 = 7,7 W
re 304 wwvv.electroniquepratique.com 58 ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'AMPLIFICATION
Figure 5 0
360 -Ef = 5.0 VOLTS, A.C.
100 200
320
280
240
200
160
120
75 mA - - -8:.^_65mA -
Otl -
A DO/
40
001 -
Zl Gqnj.8 00C
I I
009
V
009
09 -
Ec = 0
300 400 500 600 700 V
300V
- 20
notr ode 000 fl
09 -
000
re
Op -
A00£
00£
- 40
OZ -
- 60
Z _Pus
n
0 = 33
00Z
- 80
300 BTube T1
- 100
'3 V 'S.I.10A 0"9 =13
001
120
04
- 140
-fL-65mA75 m.
031
091
00Z
OtZ
08Z
038
0098
Vous choisirez une resistance de 10 Wpour etre tranquille.La puissance obtenue dans la chargeatteindra environ 12 W, au lieu de lapuissance de 6 W que vous obteniez enmonotube.Donc la methode la plus simple pourdefinir la charge en push-pull classe Aconsiste tout d'abord a tracer la droitede charge pour un seul tube commedefini le mois dernier (cours n°22), ainsi
que le point de fonctionnement aurepos. Ensuite, it faut considerer lamerne charge ,r plaque a plaque >,dans le cas du push-pull en conservantla merne haute tension et le merne pointde repos.A ce stade du raisonnement, j'entendsau loin les puristes marmonner ou rica-ner, au choix ! II existe, bien entendu,d'autres methodes plus <, scientifiquespour definir la charge dynamique du
tube, notamment la methode graphique(la plus simple). Nous l'avons reprodui-te figure 5. Elle consiste, dans un pre-mier temps, a reproduire deux fois lescourbes la = fUa a Ug = Cte des tubesde puissance utilises (ici la 300B).On va placer ces courbes tete-beche(comme le push-pull) en faisant coinci-der le point de haute tension choisi(ici 300 volts). Vous pouvez constaterqu'a ce point, la courbe - 80 volts du
P
n' 304 wwvv.electroniquepratique.corn 59 ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE
tube V1 match la courbe - 80 volts dutube V2. Tracez une perpendiculaire aupoint 300 volts.Et voici le point le plus important :
lorsque nous avions etudie la monotrio-de 300B en classe A, nous avions fixe lepoint de fonctionnement au repos pour300 volts de haute tension a -60 voltsgrille de commande », courant derepos 65 mA (voir cours n°22). Je vousrappelle que Ion peut fixer le point derepos en classe A pour une triode (etuniquement pour une triode), en appli-quant la formule :I repos = 0,8 Ua/pNous avions trouve, pour la 300B enclasse A alimentee sous 300 volts, uncourant de repos de 65 mA.Notre ligne rouge coupe pour les deuxtubes montes tete-beche » les
courbes - 60 volts a environ « 65 mA ».Tout depend de la precision graphiquedu dessin. N'hesitez pas a travailler surdu papier millimetre de grande taille.Nous avons donc les points de reposdes deux tubes T1 et T2 (pointillerouge). L'ecart de tension entre les deuxgrilles sera donc de :60 volts + 60 volts = 120 voltsCet kart sera maintenu tout au longdu fonctionnement en push-pull. II estimportant de le comprendre.A titre d'exemple si, en fonctionnement,Ia tension de grille de T1 descend a-80 V, T2 fonctionnant en oppositionverra sa tension de grille passer de-60 V a - 40 V.L'ecart sera toujours de :80 volts + 40 volts = 120 voltsA ('inverse, si T1 monte par exemple-20 V, T2 descendra a - 100 V.20 volts + 100 volts = 120 voltsCet ecart constant de 120 volts vanous permettre de tracer le nouveaureseau de caracteristiques, synthese dufonctionnement des deux tubes en push-pull. en tracant les tangentes auxcourbes opposees (60/60, 80/40,100/20, etc.) (droites bleues sur la figure).Si vous vouliez etre hyper précis (ce qui,entre nous, ne servirait pas a grandchose), ce ne sont pas des droites qu'ilfaudrait tracer mais une serie decourbes qui suivraient les tensions etcourants opposes. Vous vous rendriez
alors compte que ces courbes seraientlegerement en S », caracteristique duresidu d'harmoniques impairs qui nepeuvent pas titres elimines par le mon-tage push-pull.Autre observation, ces droites ne sontpas rigoureusement paralleles. Cela estdu a Ia courbure des caracteristiques etrepresentatif des harmoniques pairs, ilsseront elimines par le push-pull.Retenez bien ce mode de construction,c'est celui que nous utiliserons plus tardlorsque nous etudierons le push-pull enclasses AB et B.Et maintenant, plagons la droite decharge dynamique sur le nouveaureseau. Lorsque notre push-pull estbien equilibre et qu'il n'y a pas designal, par principe meme, la charge(transfos de sortie) nest parcourue paraucun courant alternatif (ou musical).C'est uniquement a ('instant o0 lesgrilles des tubes T1 et T2 sont exciteesen opposition de phase qu'un dese-quilibre en opposition va entrainer la cir-culation d'un courant dans la charge.Au repos, comme aucun courant alter-natif ne traverse la charge, sauf le cou-rant continu de repos qui ne produitaucun effet (fleches rouges sur la figure2), le point de depart de la droite decharge dynamique du push-pull se pla-cera a « zero courant », donc au point 0(300 V) du reseau de caracteristiques.Pour placer la droite de charge, rien deplus simple, ii vous suffit de tracer Iaperpendiculaire a la droite passant parle point 0 (300 V), droite joignant lescourbes Ug (T1 et T2) - 60 volts.Cette perpendiculaire (en vert sur lafigure) va couper l'axe des courants aenviron ± 75 mA. Calculons la valeur dela charge dynamique :
UZ (0) = =
300= 4 000 cill) a P
I 0,075
Cela correspond, bien evidemment, a lavaleur de la charge que nous avionsdefinie pour le fonctionnement enmonotube au point de fonctionnementchoisi. II est d'ailleurs interessant dereporter sur la figure le trace de la droi-te de charge tel que nous l'avions defi-ni pour notre 300B en monotube (coursn°22). Cette droite de charge en mono -
triode (en pointilles sur la figure) estrigoureusement parallele a la droitede charge dynamique en push-pull.C'est pour cette raison qu'en classe A,it est aussi simple de considerer la char-ge en push-pull, plaque a plaque egalea la charge en monotube. Mais aurisque de me repeter, retenez bien cettemethode de construction, c'est Ia
seule qui nous permettra de calculercorrectement la charge en classes ABet B.Pour les pentodes et tetrodes en clas-se A (uniquement) la merne *le estvalable : Ia valeur de Ia charge plaquea plaque est egale a Ia valeur de Iacharge en monotube.On verra cependant, dans le prochainarticle, que pour les pentodes et lestetrodes, seule la classe AB permet unfonctionnement pratiquement sans dis-torsion.
L'IMPORTANCE DEL'APPAREILLAGE DESTUBES DE PUISSANCE
Tout ce que nous avons etudie jusqu'apresent suppose, pour un fonctionne-ment parfait du push-pull, sans distor-sion d'ordre pair, sans ronflement nibruit parasite, des tubes dont, aumoins, le debit soit rigoureusementidentique.Tout d'abord, le debit : vous compren-drez facilement que si le courant derepos dans, par exemple le tube T1,n'est pas rigoureusement egal au cou-rant du tube T2, les champs magne-tiques generes par les deux demi-enroulements du transformateur de sor-tie ne s'annuleront pas. Resultats :1) Transmission non lineaire du signalpar le transformateur, surtout vers lesfortes puissances.2) Production d'harmoniques impairs.3) Non annulation des ronflementsparasites.Les constructeurs de transformateurstiennent en general compte d'un legerdesequilibre en courant des deux moi-ties du push-pull (norme ± 10 %) enmenageant un entrefer dans le circuitmagnetique.Cela dit, it est difficile de realiser deux
re 304 www.electroniquepratique.com 60 ELECTRONIQUE PRATIQUE
L'AMPLIFICATION
enroulements rigoureusement iden-tiques, de merne trouver deux tubes entous points identiques en pente, coeffi-cient d'amplification et resistance inter-ne s'apparente au parcours du combat-tant ! Alors, tentons au moins de rendreles debits identiques.En figure 6, nous avons represents lesdeux methodes d'equilibrage couram-ment utilisees. En figure 6a, it s'agitd'une polarisation automatique, le
potentiornetre P, qui ne doit pas exce-der le 1/100 de la valeur de Rk, va per-mettre un lager ajustement de la polari-sation en fonction de la position du cur-seur. Vers V1, on diminuera la valeurglobale de la resistance de cathode, lapolarisation va diminuer, alors que laresistance serie dans V2 augmente, lapolarisation va augmenter, et vice -
versa.En figure 6b, it s'agit d'un reglage depolarisation. Lorsqu'on dispose d'unesource de tension negative, les reglagesde P1 et P2 permettent un reglage finde la polarisation. Mais attention, quelque soit le systerne de polarisationadopts, i1 faut imperativement que lestubes utilises pour un push-pull n'accu-sent pas « naturellement » une differen-ce de debit de ± 10 %.A ce sujet, it est imperatif que les tubessoient testes a leur debit maximum,apres un minimum de cinquante heuresde vieillissement. C'est malheureuse-ment et rarement le cas lorsque vousachetez des tubes soit disant appai-res >, chez le marchand de tubes ducoin !Pour equilibrer le debit des tubes, voiciquelques trucs simples :1) Reglez la tension de polarisation surun des tubes a sa valeur optimale.2) Connectez aux bornes du primaire dutransformateur de sortie un voltmetrecontinu (entre C et D, figure 2).3) Agir sur le reglage de polarisation jus-qu'a ce que la tension entre les points C
(b.)
Figure 6 : Deux facons de regler et equilibrer la polarisation de T1 et T2en a : polarisation automatique
en b : polarisation fixe avec tension negative
et D soit nulle (n'exagerons rien. unedifference de quelques millivolts est
tolerable).Si vous n'y arrivez pas, changez detubes ! Les Votres sont trop desequili-bres en debit.Une grande difference de debit signifieque les constantes des tubes (pente,resistance interne, coefficient d'amplifi-cation) sont loin d'etre des constantes !Dans ce cas, a tension d'excitationidentique, un tube '> tirera plus 5> que
l'autre ne poussera ... si j'ose m'ex-primer ainsi !
Le resultat ? Une forte augmentationdes distorsions d'ordre pair qui neseront pas completement annuleesdans le transformateur de sortie avec,en prime. une apparition des harmo-niques impairs et des distorsions dites
d'intermodulation
EN CONCLUSION
Le push-pull en classe A offre beau -coup d'avantages par rapport au
monotube ». II presente cependantdes inconvenients non negligeables, en
particulier1) Le rendement est faible, de l'ordre de25 %, car les deux tubes fonctionnent aleur courant maximum pendant toute laduree du cycle.2) Une usure rapide des tubes, pour lameme raison. Par exemple, deuxtriodes 300B en push-pull classe A ontune duree de vie maximale de l'ordre de1 500 heures (on verra qu'en classes ABou B, cette duree de vie peut etre dou-blee, voire triplee).3) La puissance maximale ne peutexceder deux fois la puissance fourniepar un monotube utilise aux mernespoints de fonctionnement.Or, I'avantage majeur du push-pull etantd'annuler les distorsions d'ordre pair,nous verrons, dans notre prochainnumero, que le fonctionnement ideal dupush-pull ne se situe pas, contraire-ment a la legende, en classe A mais enclasse AB. L'etude du push-pull classeA presente neanmoins I'avantagemajeur de faire comprendre le principegeneral de cet extraordinaire montage.
A bientotR. Bassi
--_-Les 11 11 premiers cours on parlait tubes... » en CD -Rom
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n" 304 wywv.electroniqueprotique.com 61 LLECTRONIQUE PRATIQUE
WATTMETRE STEREOPOUR CHAINE HIFI
Le but de ce montage est d'indiquer, a ('aide de vumetresa leds, la puissance efficace revue (a impedance fixe) parles enceintes dune chaine hi-fi. Grace a ('usage d'unmicrocontroleur PIC16F876, it est possible de programmerla puissance correspondant a la deviation a pleine echelledu vumetre, de 1 W (voire 0,5 W) a 255 W par pas de 1 W.
e double avantage de notremontage est d'utiliser defawn optimale la rampe de
MK:a- douze leds, quel que soit('ensemble sur lequel on ecoute. Deplus, it permet de savoir que lesenceintes sont surchargees lorsque laderniere led rouge s'allume, indiquant ledepassement de la puissance program-mee. Cette derniere est reglee a ('aided'interrupteurs dipswitch.II est, par ailleurs, possible de selection-ner !impedance des enceintes : soit4 Q, soit 8 Q.
PRINCIPEDE FONCTIONNEMENT
Pour determiner sommairement la puis-sance recue par ('enceinte, on supposecelle-ci simplement resistive, de resis-tance R constante et de valeur 4 ou 8 Q,selon le cas. Les fabricants ne suppo-sent pas vraiment autre chose lorsqu'ils
mentionnent des caracteristiquescomme, par exemple, 25 W/8 Q.En utilisant la formule :
Pefficace = (Uefficace)'/Ron volt qu'il suffit de mesurer la tensionaux bornes de ('enceinte pour avoir uneidee de la puissance effectivementrecue. Cette formule peut etre ecritesous la forme :
Pefficace = (Ucrete)7/(2 x R)C'est bien cette tension crete que nousmesurerons, le microcontrOleur IC1 sechargeant d'effectuer la division.Pour cela, on utilise un detecteur creteconstruit autour de IC3B/D1 pour lavoie 1 (figure 1).IC3B realise une <, diode sans seuil » quilui permet de detecter meme de faiblesniveaux de tensions.IC3A realise un tampon empechant lecondensateur C4 de se decharger, sasortie est reliee a ('entree RAO du PICpar laquelle le convertisseur analo-gique/numerique 10 bits va determiner
la valeur de la tension « residant » auxbornes de C4.Apres chaque mesure, tous les hui-tiernes de seconde, le transistor T12 estactive pour decharger C4, afin de com-mencer une nouvelle mesure de la ten-sion crete. Le pont diviseur R14/R15,d'un rapport de 19,6 environ, determineles tensions cretes minimales et maxi -males admissibles par le montage.En effet, la tension la plus faible mesu-rable par le PIC (le pas minimum, enfait) est d'environ 5 mV (4,88 mV). Cequi, multiplie par 19,6, donne environ100 mV mesurables au minimum.A ('inverse, la tension maximale admisepar le PIC est de 5 V soit, multipliee par19,6 donne environ 100 V.Une fois la valeur crete de la tensiond'entree lue, le PIC calcule la puissanceefficace correspondante et compareavec la puissance maximale autoriseequi est determinee par les interrupteurs1 a 8 du dipswitch SW1.En fait, le PIC lit cette donnee audepart, juste apres la mise sous ten-sion, ou bien apres un appui sur K1 quicommande le reset. II positionne sonport B en entrée et active les sorties deIC2 par l'intermediaire de sa sortie RA5.Des lors, la valeur selectionnee estaccessible.Ensuite, les sorties de IC2 sont desacti-\fees et le port B passe en mode <, sor-tie » pour commander les transistors T9a T11 qui activent la matrice de leds desvumetres.Chaque vumetre est constitue d'unensemble de douze leds (une rouge,deux jaunes et neuf vertes) multiplexeessous forme de trois blocs de quatre ledspar voie.La consommation atteint, en moyenne,40 mA par vole, soit moins de 100 mAau total pour le montage (figure 2).Les resistances R31, R32 et R33 ser-vent a equilibrer les differences de ten-sions de seuils des leds de differentescouleurs.Ces dernieres sont plus importantespour les vertes (2,4 V), puis viennent lesjaunes (2,1 V) et, enfin, les leds rouges(1,5 V environ).Cela depend aussi du modele utilise etle lecteur pourra toujours modifier la
re 304 wwweiectroniquepratique.Eom 62 ELECTRONIQUE PRATIQUE
OccLi
et Lucc
R13
9
IC1
'P
IC16F
876A
21
+5 V
X1
10 kitO
SC
1/CLK
INR
BO
/INT
OS
C2/C
LKO
UT
RB
10
2
0K
tC
3C1
4 MH
z
C2
23M
CLR
NppfT
HV
RB
2R
B3IP
GM
RB
4
242526
IT100nT
15 pF15 pF
TR
B5
27R
B6/P
GC
Inter poussoir97,7!
RB
7/PG
D2
RA
O/A
N0
RC
O/T
1OS
O/T
1CK
I1
31
RA
1/AN
1R
C 1/T
1OS
I/CC
P2
13R
A2/A
N2N
RE
F-
RC
2/CC
P1
514
RA
3/AN
3NR
EF
+R
C3/S
CK
/SC
L15
6R
A4/T
OC
KI
RC
4/SD
I/SD
A7
RA
5/AN
4/SS
RC
5/SD
O17
RC
6/TX
/CK
18
RC
7IRX
/DT
Entree vole 1
R14
100 1(5.2IC
3BT
L072D
1
857
poi
R15
5.1 kit
Entree vole 2
R17
IC4B
100 kitT
L072
R18
5,1 k(2
D2
BA
T85
7
poi
C4
1 pF
551 pF
T12
T13
R19
22 1(52
+11 VIC
3AT
L072
1
-11 V
+11 V
8IC
4AT
L0721
-11 V
IC2
74HC
T541
181716151413121
R10
T
00Q1
0203040506Q7
DO
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0E1
0E2
R11 (3 x 4.7 kit)
481
RP
1
10
NC
OH
Cr
C1
+5 V
R12
010 kit
H1-*
SW
1
SW
-DIP
10
a)UEZS
CA
cacl)
,EcD
E
CO
z03
zizrn
LL
R3
10
R4
10 k/2
co
R5
10 KO
R610 kit
R710 kit
R810 kit
+5 V0
T7
T8
8xBC
557
HE
10
03 01C
OC
O
t1.1 0 0000 0 oH
E -10
T11
I T10
IT
9
BC
337B
C337
BC
337
u_L.L1
00rnIDcraCv
cu
Tu
0AlC
VISUALISATION DE LA PUISSANCE EFFICACE
J6CONN-H10
CO ,f) CO 0 0- -R30270 52
R29270 i2
r)
R28270 52
R27270 0
® *D15
ID16 D17 D18 D19
verte I verte verte verte verte
R3110 0
Figure 2 :Chaque vumetre est constitued'un ensemble de douze leds
multiplexees sous formede trois blocs de quatre leds par voie
R32E_ 10 0 R33
470
D26rouge
F,
D20verte
I D21verte
D22verte
D23verte
D74jaune
D25jaune
J5CONN-H10
r-- 05-
0
R23270 0
CNI
_LR22270 0
D3verte
R21270 S2
R20270 0
D4
verteDb
ye rteD6verte
D7 D8 D9verte verte verte
R24
+11 V
Transfo
D27Reg1/7805
+5 V
C11100 nF
v. VoGnd
101
D29
1N4007
C62 200 NF
16 VnF
C8100 pF10V
C910uF6,3V
=2
C10=100
230 V41.10Figure 3 : Alimentation.
Apres redressement
V
028
D30
C71 000 C12
16V 100 nF- 11 V
et filtrage, on obtient230deux tensions
2 9Vsymetriques de ± 11 V 5 VA1411 0
valeur de ces resistances d'equilibrage.Le montage est alimente par un trans-formateur 230 V/2 x 9 V dont le pointmilieu est relic a la masse du montage.On obtient ainsi, apres redressement,les deux tensions symetriques +11 V et-11 V necessaires au fonctionnementdes amplificateurs IC3 et IC4 (figure 3).
PRECISION DES MESURES
En verite, la difficulte vient du montagea <, diode sans seuil ». II reste un seuilresidue' qui ajoute une valeur faiblemais significative a la tension mesureepar le PIC. Cette valeur croit d'abord
avec la tension lue et plafonne a110 mV environ. A bas niveau, ('influen-ce est considerable. Ainsi peut-onmesurer un decalage positif de 100 mVpour 450 mV a l'entrée. C'est pourquoile programme du PIC corrige automati-quement, grace a une table stock& enEEPROM, cette tension d'erreur. On
364 VVNAVV t-li--qitt-t-iniclupprottque.com 64 ELECTRONIOUE RRATIOLJE
WATTMETRE STEREO
CiOnnOmmunD. 0
,
:17"m....?te0 0O 0
.
\...0 tI . 0
111111118' c.11 :.
i' i).
7 .
I
Figure 4Circuit imprime principal
Figure 5Circuits imprimes des vumetres
notera que cette tension depend dumodele de diode utilisee. Le lecteurdevra donc obligatoirement approvi-sionner le meme composant que celuisur notre prototype (BAT 85).Cependant, la dispersion des caracte-ristiques des composants ne permetpas de la corriger completement. IIreste une fraction atteignant au maxi-mum 18 mV qui limite la precision desmesures aux faibles puissances. Auxenvirons de 3 W, l'erreur sera (au maxi-mum) de 15 %; vers 10 W, elle ne seraplus que de 7 % (maximum) et, au des -sus de 15 W. de moins de 5 %.Chaque led correspond a un niveauprécis de puissance recue :- la led rouge (D26 ou D14) s'allumelorsque la puissance maximale program-mee par SW1 (Pmax) est depassee,- la premiere led jaune (D25 ou D13)s'allume lorsque Ion depasse Pmax
-3 dB (ce qui equivaut a Pmax/2),- la seconde led jaune (D12 ou D24)s'allume pour Pmax-6 dB.La couleur jaune indique que Ionapproche de la puissance maximale ane pas depasser.De D23 (D11) a D22 (D10), de D21(D9)D20 (D8) le pas reste de -3 dB par led,(soit 5 x 3 dB = 15 dB de D26 (D14) aD20 (D8). Apres, it passe a -6 dB parled. Ainsi, de D20 (D8) a D15 (D3), onperd 6 x 6 dB = 36 dB.Au total, la dynamique couverte par levumetre s'etend sur -51 dB par rapporta Pmax. Ce qui est, en fait, un peu infe-rieur a la dynamique offerte par leconvertisseur A/N 10 bits du PIC (envi-ron 60 dB), en partie pour des raisonsde calcul interne.Comme la dynamique d'un compactdisque est de 96 dB theorique, merneen ajustant les niveaux cretes du signal
a Pmax, le vumetre restera parfois tota-lement sombre en dehors de passagesa fort volume sonore.Le plus petit pas en puissance mesurepar le microcontrOleur est de 0,00125 W.
Or, s'il n'existe pas, entre ce pas et lapuissance Pmax, un rapport d'au moins51 dB, plusieurs leds vertes de basniveau s'illumineront ensemble par blocdu fait de la limite de precision des cal-culs. Mais ceci n'est vraiment flagrantque pour les tits faibles puissancesPmax programmees, comme 0,5 W.
REALISATION
Le circuit imprime principal de la figure 4ne pose pas de difficulte de realisation.Les deux circuits imprimes desvumetres de la figure 5 ont ete accolesafin de pouvoir les fabriquer en une fois,ils seront ensuite separes.
n° 304 vvww.electronlquepratique.com 65 ELECTRONIQUE PRATIQUE
VISUALISATION DE LA PUISSANCE EFFICACE
NOMENCLATUREDES COMPOSANTS
Resistance,R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R12, R13 : 10 kS2R9, R10, R11 : 4,7 kS2R14, R17 : 100 kS2R15, R18 : 5,1 ki2R16, R19 : 22 kitR20, IR21, R22, R23, R27, R28, R29, R30 : 270 0R24, R25, R31, R32 : 10 SZR26, R33 : 47
Reseau de resistancesRP1 : 8 resistances 10 k0 + 1 commun
Goi-iiienaLeu;C1, C2 : 15 pFC3, C10, C11, C12 : 100 nF ceramique multicoucheC4, C5 : 1 pF type LCCC6 : 2 200 pF/16 VC7 : 1 000 pF/16 VC8 : 100 pF/10 VC9 : 10 pF Alusol 6,3 V
Diouf.::,D1, D2 : BAT 85D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11 : leds vertesD15, D16, D17, D18, D19, D20, D21, D22, D23 : leds vertesD12, D13, D24, D25 : leds jaunesD14, D26 : leds rougesD27, D28, D29, D30 : 1N4007
TransistorsT1, T2, 13, T4, T5, T6, T7, T8 : BC557T9, T10, T11 : BC337T12, T13 : BC547
Cir, integresIC1 : PIC16F876AIC2 : 74HCT541IC3, IC4 : TL072REG1 : 7805
DiversConnecteur : HE10 - 10 conducteurs, 4 x male et 4 x femelleK1 : Inter-poussoir ITT touche D6 ronde (Selectronic)SW1 : Dipswitch 10 interrupteursX1 : Quartz 4 MHzCable nappe grise : 10 conducteursDissipateur : V5801 B pour 10220Transformateur : 230 V/2 x 9 V/5 VA
Photo ALes interrupteurs permettent de composer
en binaire la valeur de la puissance maximaleefficace admise par ['enceinte
Figure 7
Les composants sont d'un approvision-nement aise. II faudra preter attentionau sens d'implantation du poussoir K1,des leds et des diodes D1 et D2, dont('inversion menerait a la destruction duPIC. L'auteur a utilise, pour les deux vu -
metres, des leds o 5 mm dites « stan-dard » (Selectronic) dont la luminositeest tout a fait convenable. Le risque, enutilisant des leds < haute luminosite »,est de rendre trop evidentes les com-mutations de la matrice de transistors
T1/111 qui se traduisent par des petitseclats de lumiere a peine perceptiblesde tres pres.Le seul point delicat reside dans ('im-plantation et l'alignement des leds.L'emploi de connecteurs HE -10 pour
n° 304 www.electroniquepratique.cof 1166 FL ECTRONIQUE PRATIQUE
WATTMETRE STEREO
Entrée EntreeMasse voie 2 voie 1
5 7 9 4 30 0 0 0 00 0 0 0 06 8 10 1 2
Connecteur
T8
T7
T6
al. T5
I IrT4
T3
T2
T1
I I/ I 2 1 10 8 6
I 1 6
0 0 0 0 00 0 0 0 03 4 9 7 5
ConnecteurI
0 0 0
DT13
R17 H
D2-(u 1-
0 IC4
(ON)
c 2 I
Di-III T
RP1
n-iiiiiii IISVV1
110 0TT0, 0
e,00
T 1- 027-111- H D28
e0
R13 H
T9R9 1-
T10
T11H R11 I--
9 V Alt.
Point milieu
9 V Alt.
Figure 6Mise en place
des composantssur la carte principale.Veiller a ('orientation
des transistors et surtoutcelle des diodes D1 et D2
relier les plaquettes a rendu necessaireici de surelever au maximum les leds,ce qui complique un peu leur mise enplace. Le plus simple est de souderdirectement les fits liant les diversesparties du montage, sans faire appel ades connecteurs. Dans ce cas, it suffitde plaquer les leds sur le circuit impri-me, ce qui alors ne pose plus aucunedifficulte.Le dissipateur utilise pour le regulateurREG1 est un modele que Ion trouvechez Selectronic. II possede une petitelanguette en metal qui depasse trop ettouche le poussoir K1. II suffit de la pliera la pince et de la rabattre vers le haut(figures 6 et 7).Le programme servant a programmer lePIC s'appelle « watt.hex » et le fichiersource << watt.dat ». Ils sont telechar-geables sur le site web d'ElectroniquePratique. Lors de la programmation, it
faudra cocher ('option . PWRT a etdeselectionner toutes les autres, onchoisira egalement l'oscillateur XT.
MODE D'EMPLOI
Relier le fil de masse au plan de massede l'amplificateur et les fils « voie 1 » et
voie 2 » aux sorties actives de ce der-nier.
Choisir, en premier, ('impedance desenceintes par l'intermediaire de l'inter-rupteur note 10 sur le dipswitch SW1.En position ON (vers le haut), on selec-tionne 4 0; en position basse (OFF),c'est 8 0.Les interrupteurs 1 a 8 de SW1 (photo A)permettent de composer en binaire lavaleur de la puissance maximale effica-ce admise par ('enceinte (le numero
8 » correspond a 128, le « 7 » a 64, le« 6 » a 32, etc. jusqu'au premier qui cor-respond a « 1 »).
En position « haute » (ON), ils sont inac-tifs, en position « basse » (OFF), ils sontactifs. Ainsi, si Ion abaisse le huitiame,le quatrieme et le premier, on obtient lavaleur 128 + 8 + 1= 137 W pour Pmax.
II faut alors appuyer sur le poussoir K1pour que le microcontroleur prennecette valeur en compte. On peut ainsien changer a tout moment.Si les interrupteurs 1 a 8 sont tous enposition « haute », alors la valeur de lapuissance correspondante s'eleve a 0,5 W.
L'interrupteur 9 de SW1 nest pasconnecte.
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n< 304 wvvvv.electroniqu0pratique.com 67 FLECTRONIQUE PRATIQUE
OPTIMISATIONDU PREAMPLI KTR 5725
Dans les numeros 182 et 183 de Ia revue Led, nous vousavons propose ('etude et Ia realisation d'un preamplifica-teur KTR 5725, ainsi que son alimentation stabilisde. Cetteetude a ete mende afin de permettre a tous les audiophilesn'ayant jamais realise le moindre montage, d'entreprendrecelui-ci avec la certitude d'obtenir les resultats annoncesdans 100 % des cas.
'est pourquoi ('etude pro-posee ne comportait quedeux entrées et autant desorties sans commutation.
De merne, ('alimentation a ete realisee['aide de composants standards.Ces choix ont ete faits en respectant laqualite finale du preamplificateur enmatiere de reproduction sonore.Seule la tension de saturation de ren-tree est quelque peu limitee a 2 V, ce quipeut etre un handicap avec certainessources, comme un lecteur de CD.Compte tenu des quelques remarquesformulees par les nombreux realisateursde ce preamplificateur, nous nous pro-posons de vous decrire des circuitscomplementaires permettant de
pousser le KTR 5725 dans ses der-niers retranchements.Afin de permettre la mise a niveau pro-gressive, les modifications sont propo-
sees sous la forme de circuits indepen-dants adaptables a ('etude de base.
COMMENT RENDREL'ENTREE INSATURABLE ?
Sans donner des justifications theo-riques et pour fixer les idees, disonssimplement que la tension de saturationd'un stage d'entree normal est legere-ment inferieure a la tension de polarisa-tion.On trouvera le schema theorique adop-ts en figure 1.Dans un stage d'entree a sortie catho-dyne, le signal est appliqué entre grilleet masse, mais seule une partie dusignal est appliquee sur la grille.Sans entrer dans le detail des calculsmathematiques qui sortent du sujet,disons simplement que la tension desaturation Vsat d'un tel stage se calcu-
le par la formuleVsat = Vg x (K + 1)Avec K = k.Rp/Rp + pSi Rp = pK= k/2 :
- Vsat est la tension de saturation a ('entree
- Vg, la tension grille- K, le coefficient d'amplification dyna-mique- Rp, la resistance de plaque- p, la resistance interne du tube- k, le coefficient d'amplification statique.Comme dans le cas present :k = 31
K = 37/2 = 18,5Vsat 2 x (18,5 + 1) = 39 VII devient donc possible de parler d'uneentrée insaturable.De plus, 'Impedance d'entree de l'eta-ge comportant une resistance de fuitede grille Rg de 1 MS2 est, elle, superieu-re a 30 M. Cet stage ne peut interferersur l'etage de sortie qui le precede.Enfin, la transmission des frequencesbasses reste excellente, merne avec uncondensateur d'entree, l'effet Miller etles capacites parasites de l'etage etant« gommes » dans cet stage.Un petit circuit de 100 mm x 80 mm estaffects a cet usage. II vous est proposeen figure 2. L'insertion des composantsse fera conformement a la figure 3 et ala photo A.Ce circuit est prevu pour pouvoir y inse-rer un condensateur d'entree de seule-ment 1 pF Philips, LCC ou SCR et uncondensateur Mundorf Gold de 3,3 pF(ou un LCC ou un SCR) en sortie.La sortie se faisant par la cathode, lesignal reste en phase avec le signald'entree, le gain est inferieur a runite(environ 0,94) et !Impedance de sortieest faible (autour de 80 52.).
Enfin, le taux de distorsion de ce typede circuit est proche de zero, n'affec-te donc aucunement les caracteris-tiques du circuit KTR 5725.
COMMENT RENDREL'IMPEDANCE DE SORTIECONSTANTE ?
L'impedance de sortie du circuit KTR5725 est donnee par la formule :Zs = 1/2 S, soit environ 80 0.
n° 304 www.electroniquepratique.corn 70 ELECTRONIQUE PRA1 iQuF
UNE ENTRÉE INSATURABLE
1 -IT
P1 5
5725(Th1.2pF 250V
MKP
Entrée -137i
C23,3pFMKP MUNDORFou LCC
SORTIE BF
P25725/\6
U1
R2
415 Q
LM317T
V Out 2 RV3
Figure 1 : Schema du preampli insaturable
Photo A : Le module cable pret a l'emploi
NOMENCLATURE DES COMPOSANTSCarte orerimniiR1 : 1 Mi2R2 : 415 c2RV3 : 500 c2U1 : LM317T
P1, P2 : 5725C1 : 1,2 pFC2 : 3,3 pF(MKP Mundorf ou LCC)2 prises Cinch pour C.I.
Figure 2 : Face cuivree du preampli
a
MUNDORFCPPA
CI CI II
Figure 3 : Insertion des composants
n° 30.2 www.electroniqueprotique.corn 71 ELECTRONIQUE PRATIQUE
OPTIMISATION DU PREAMPLI KTR 5725
Entree BFinsaturab ek-
SORTIE BF
RV2R4
150k11-BAL 10k
RV1
Pot. 50k Log
Photo B: Reglage de volume
NOMENCLATUREDES COMPOSANTSCarte notantiometre stereoR4 : 150 kitRV2: 10 IcS2 (multitours)RV1 : 50 Id2 log(potentiometre ALPS)4 prises Cinch pour C.I.
Figure 4 : Schema du controlede volume et de balance
Figure 5 : Circuit imprime
Figure 6 : Insertion des composants
Cependant, le circuit potentiometriquede reglage de volume et de balance,introduit en sortie du kit KTR de base,amene une impedance de sortievariable, ce qui peut poser problemeavec certains amplificateurs.Pour regler definitivement cette ques-tion, la seule vraie solution est de sup -primer le circuit potentiometrique desortie, soit RV3/5 et le potentiometreALPS de 50 ka la sortie se faisantdirectement au niveau du condensateurC2/4. Le signal BF est directement pre-leve sur le condensateur d'isolement de3,3 pF. Ce condensateur peut eventuel-lement etre double pour attaquer »deux amplis en biamplification, parexemple.Dans le nouveau schema, le dispositifpotentiometrique du reglage de niveauet de balance, situe en sortie du circuitKTR, est donc purement et simplementsupprime.Ceci rend ('impedance de sortieconstante et egale a environ 80 D.L'adoption du circuit insaturable et dupotentiometre en entrée permet cettemodification.Le gain en finesse et transparence,
amene par cette simple modification,est considerable.
COMMENTREGLER LE VOLUME
Sur le schema du circuit KTR de base(voir Led n°182 et 183), on remarqueque ('entree se fait directement sur lagrille du premier tube 5725, le T1/3, lagrille etant reunie a la masse par uneresistance R1/3 de 82 kQ.II n'y a donc aucun reglage de niveau al'entrée, ce qui peut entrainer des pro-blemes de saturation lorsque la sourcefournit une tension superieure a 2 V.Si cette source dispose d'un potentio-metre de reglage de niveau, it n'y a bienevidemment aucun probleme.Sur le circuit d'entree insaturable, le
potentiometre ALPS 50 ki2 Log initial,recupere sur le circuit KTR de base, seraplace a l'entree du circuit, en serie avecune resistance de 150 id2 (figure 4).Le signal entrant verra donc une resis-tance constante de 200 ka Le pointmilieu du potentiometre sera raccordela grille du tube d'entree.Pour maintenir un reglage de balance,
une petite resistance variable de 10est montee en serie.Le potentiometre ALPS etant prevupour etre soude sur un circuit imprime,vous trouverez en figure 5 ('illustrationd'un petit circuit d'adaptation . poten-tiometre ALPS- resistance de balance -prises cinch ».L'insertion des composants est indi-quee en figure 6 et photo B.Le potentiometre peut ainsi etre facile-ment deporte et monte en face avant dubditier. II sera relie par des cables blin-des a ('entree du circuit insaturableet a ('entree du KTR de base.Ce circuit est prevu pour y souder desRCA coudees, qui ne sont pas indis-pensables. II est possible de souder leblinde directement sur le circuit impri-me.
COMMENT AVOIRPLUSIEURS ENTRÉESCOMMUTABLES
Le circuit de base ne comporte qu'uneseule entrée par vole. II est naturelle-ment possible d'y adjoindre une cartede commutation.
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UNE ENTRÉE INSATURABLE
J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J 1J12
(?) YY ? ? ? ? °
RL1D RL2D
0 G.)
RL4D RL5D RL6D
PRE PREAMPLI KTR VINYL
SORTIE GAUCHE
Vers PREAMPLI KTR
SORTIE DROITE
RL1 G+D RL2 G+D RL3 G+D RL4 G+D RL5 G+D RL6 G+D
I I I I I I I
-1'00001- 10000)- 10000- 00001- 10000- 100001--
D1 D2 D3 D4 D5 D6
(c)
COMMUTATEUR
D7
C)1
D11 D12
(58 ig it° ® ®R13
L I
500 fl
D13LED
GND
U97805
Figure 7 : Circuit de commutation pour six entrées
0 0 --ENTREE 6,3V DC
La carte proposee en figure 7 compor-te six entrées commutables par relais afaible resistance serie, une entrée etantdediee a la commutation d'un pre -previnyl.
La commutation se fait depuis la faceavant du boitier par l'intermediaire d'uncommutateur 2 circuits/6 positions.Les relais sont des modeles profession-nels a tres faible resistance de contact,ceux-ci etant dores.Les relais 5V polarises sont alimentesdepuis le circuit de chauffage filamentsde 6,3 V, tension ramenee a 5 V par l'in-termediaire d'un simple LM7805 en boi-tier TO220.Le circuit imprime de la carte de corn -
mutation fait appel a un double face.Nous retrouvons le dessin des pistescuivrees aux figures 8a et 8b.Le cablage des quelques composantsest reproduit a la figure 9. Respecter('orientation des diodes D1 a D6 auxbornes des bobines des relais.
LES CONDENSATEURSMUNDORF
Les condensateurs Mundorf Supreme,Silver Gold, qui semblent plebiscitespar nos lecteurs, sont difficiles a instal-ler sur le circuit imprime de la version debase du KTR.En effet, ceux-ci sont beaucoup plus
volumineux que les LCC ou les SCR. IIest possible d'installer les « Supreme »sous le circuit, ce qui necessite de lesurelever. La solution est d'installer cescomposants lateralement au C.I. (pho-tos C et D).Pour doubler les sorties, la solutionretenue en figure 10 necessite de dou-bler les condensateurs C3/5.Un petit circuit, dont le schema estrepresents sur cette merne figure, per -met de doubler C3/5 et d'installer desMundorf Supreme ou Gold sans difficul-t& Le circuit imprime est illustre enfigure 11 (face cuivree).Si vous utilisez des amplis identiquesde memes conception et fabrication, ou
re 304 www.electronlquepratique.com 73 ELECTRONIQUE PRATIQUL
OPTIMISATION DU PREAMPLI KTR 5725
CD
CD
9
esgit
0
.
8a
vO 0E lE l
0I 0
0
E E CD CD
O E 0 0
0
o o
mmo o
of
O 0
8b
Figure 8 a et b : Circuit imprime double face de la carte de commutation six entrées
re 304 www.elerrroniqueprauque.com 74 ELECTRONIQUE PRATIQUE
UNE ENTRÉE INSATURABLE
CONNEXION CARTE COMMANDE
VIALS ERT NAI
CONNEXION CARTE PMEAMPLI
RELAIS ERT RATS RELAIS EAT NAL
VINYL
RELAIS ERT NAI
VINYL
VINYLCARTE ENTREES SORTIES
PREAmPLI VINYL RIAA
Figure 9 : Insertion des composants de la plaquette de commutation des sources
NOMENCLATURE DES COMPOSANTSCarte de commutationR13 : 500 CIR45 a R56 : 100 kQR57 : 5012 diodes led p 3 mm rouge ou verte
1 diode led 0 3 mm bleueU9 : regulateur 7805Commutateur 2 circuits/6 positions6 relais 5 V/2RT tits faible resistance serie et contacts dolts12 prises RCA chassis isolees
Figure 10 : Utilisation de condensateurs Mundorf Silver Gold
NIUNDORFCARA
SILVER GOLD3 . 3 MF
MUNDORFCARA
SILVER GOLD3.3 MF
Figure 11 : Circuit imprime
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OPTIMISATION DU PREAMPLI KTR 5725
Circuit imprime Circuit imprime Circuit imprimePotentiometre Entrée insaturable KTR 5725
HT
P1C1 5725(-\
1,2pF 250V
5 P4
C257251-
5 P55725C35
SORTIE BF MKP33uF 3,3pF
uMKP MUNDORF . MKP MUNDORF
Entree BF '--IIEntree BFou LCC
2
ou LCC
insaturableI.--
1.----Lj_ii\.......)
SCR"11 R1
4........1 r........____A I____.SORTIE 81
0 R4150k1I-BAL
_RV2
10k - R1
T1M11
3 4
R2
_415 S2
--a.
R341511
nFtV1
UPot 50k LogP2
57255
/Th P35725'' P65725/
,--,5\
-
U 4-1.2
39 391-1_2_
U1 .._..i U2 U3
V Out
LM3177
J.RV3 R5
..,
.-..,Csl .
V
LM317T
2
IRV4
.,
04
LM317T
IRV5
- 82kI10,.
5oonV
_50011
Figure 12
I i.
: Schema general du preamplificateur KTR5725
1
-4.
. I Ci: i 1
pi
.
'
i
.-. '.--i,
1. 1'44
.
... .
-
d- -1
...
_..1
li.,....,----.---
volf47,,s,--': .142V JrS 0:----
-
.11
r1.
.
-11 ' ' . --- ' .,
....e" .
-- -----L_
Photos C et D : Les volumineux condensateurs Mundorf ne peuvent pas etre soudes directement au circuit imprime.Its sont donc deportes sur les bords lateraux. L'un des condensateurs doit avoir ses pattes de liaisons allongees.
Attention aux courts -circuits avec les pistes. Prevoir de la gaine isolante.
si vos amplis ont un condensateur deprotection a l'entrée, it n'est pas neces- LE SCHEMA GENERAL en entrée avec la balance, suivi par
l'Atage <' insaturable " avec sortie asaire de doubler la sortie, tous lesamplis pourront etre raccordes sur unesortie unique.
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Le schema general, apres modifica-tions, devient celui de la figure 12.Nous y retrouvons le reglage de volume
76 ELECTRONIQUE
basse impedance et le preamplificateurKTR 5725 publie dans le n°182 de Led.
Andre Cocheteux
PRATIQUE
