MESURE&TEST

8 Elektor 10/2002

Le détail le plus marquant de cemontage est que son affichage estconstitué d’un panneau doté de 10ampoules à incandescence. Il est dif-ficile, dans ces conditions, de lerater, ce qui en fait, d’un coup d’unseul une nouvelle catégorie d’appa-reils de mesure. La grande majoritédes instruments de mesure de pres-sion acoustique ou VU-mètres utili-sent un affichage à base de LED oude galvanomètre à bobine mobilebien moins « agressif ».À quoi peut bien servir un affichaged’une taille aussi « extraordinaire »? A-t-il uniquement été prévu pour leplaisir de l’art. Notre réponse à cettequestion est typiquement normande,oui et non. Il va sans dire qu’un affi-chage de cette taille se doit d’êtreprésent dans les discothèques etautres « dance-parties » où il pourraservir de sorte de chenillard visuali-sant le niveau de la « musique ».Nous sommes persuadés que cetteréalisation sera très bien accueilliedans ces milieux.Il nous faut cependant avouer que cen’était pas là le domaine auquel nousavons pensé en premier lors dudéveloppement de ce montage. Sonapplication première devait être,croyons-nous, de fournir une indica-tion visible de la pression acoustiqueexistant dans des lieux de travail,des salles de fêtes et accessoirementdans des discos, en un mot, partoutoù un niveau sonore de longue durée

PhonomètreAu format « Kingsize »

L’instrument de mesure décrit dans le présent article se distingue, parrapport à ses concurrents, par une caractéristique évidente. Son affichageest en effet d’une taille telle qu’il est difficile, c’est le moins que l’on puissedire, de ne pas le voir, ce qui ne manque pas d’ouvrir de nouvellesperspectives quant à son utilisation.

MESURE&TEST

910/2002 Elektor

+8V

+8V

S202S02

IC51

2

3

4

0A5 F

F1

K1

D1MSB

R22

100Ω

S202S02

IC61

2

3

4

0A5 F

F2

K2

D2R23

100Ω

S202S02

IC71

2

3

4

0A5 F

F3

K3

D3R24

100Ω

S202S02

IC81

2

3

4

0A5 F

F4

K4

D4R25

100Ω

S202S02

IC91

2

3

4

0A5 F

F5

K5

D5R26

100Ω

S202S02

IC101

2

3

4

0A5 F

F6

K6

D6R27

100Ω

S202S02

IC111

2

3

4

0A5 F

F7

K7

D7R28

100Ω

S202S02

IC121

2

3

4

0A5 F

F8

K8

D8R29

100Ω

S202S02

IC131

2

3

4

0A5 F

F9

K9

D9R30

100Ω

C12

100n

JP1

BAR

R20

82

0Ω

R21

82

0Ω

500Ω

P2

9

10

8IC1.C

13

12

14IC1.D

R19

30k9

R18

1k

00

S202S02

IC141

2

3

4

0A5 F

F10

K10

D10R31

100Ω

LSB

R32

1k

2

R33

47

0Ω

C15

1000 6V3

+8V

C3470

16V

R2

22

0Ω

R1

10

k

MIC1

MCE2000

C1

2240V

C22

3

1IC1.A

C4

15p

REFOUT

REFADJ

LM3915

IC3

MODE

SIG

RHI

RLO

L10

17

16

15

14

13

12

11

10

L9

L8

L7

L6

L5

L4

L3

L1

18L2

9

5

8

4

6

7

3

2

1

REFOUT

REFADJ

LM3915

IC4

MODE

SIG

RHI

RLO

L10

17

16

15

14

13

12

11

10

L9

L8

L7

L6

L5

L4

L3

L1

18L2

9

5

8

4

6

7

3

2

1

R3

27k

500kP1

C5

56n

C8

8n2

C9

10n

R4

10

0k

R7

10

0k

R10

5k

6

R910

k

R8 39

k

R5

3k9

R6

3k3

C6

2n7

C7

4n7

6

5

7IC1.B

+8V

C11

2 2 63V

R17

47k

6

5

7IC2.B

R16

20k0

JP2

C10

2 2 63V

R112

20

k

K12

LINE

R12

10k0

R13

10k0

2

3

1IC2.A

D11

1N4148

D12

BAT85R15

20

k0

R14

10

k0

K11

AC BAC A

Tr1

9V4VA8

B1

C18

470 25V

C17

1063V

7808

IC15

R35

4Ω7

+8V

C16

47010V

D13

R36

2k

7

POWER

32mA T

F11

AC A

AC B

020122 - 11

230V

IC111

4

IC2

8

4

C14

470 16V

C13

100n

R34

100Ω

+8V

+8VA

+8VA

LINE

MIC

2x

50Hz

No. 020122

230V

F = 10 x 0A5 F; 1 x 32mA T

ELEKTUUR

~ 50Hz

No. 020122

230V

F = 10 x 0A5 F; 1 x 32mA T

ELEKTOR

~ 50Hz

No. 020122

240V

F = 10 x 0A5 F; 1 x 32 mA T

ELEKTOR

~

IC1 = TLC274IC2 = TLC272

3V36

Figure 1. L’électronique comporte un amplificateur pour microphone, un filtre, un redresseur et un affichage. L’échelle à LED classiqueest dotée ici d’un circuit de commande d’ampoules à incandescence.

peut provoquer, sans grand risque de setromper, des dommages irrémédiables del’ouïe.

Le conceptÀ y regarder de près, la réalisation d’un pho-nomètre n’a rien de bien sorcier. Si l’on faitabstraction du microphone, tout ce dont on abesoin est un étage d’amplification, unredresseur et un affichage.Il reste encore, de préférence, à ajouter, si l’onveut que l’indication corresponde aux carac-téristiques de l’ouïe humaine, un filtre ditpondéré en A et dans notre cas, vu l’applica-tion que nous envisagions, un étage de com-mande d’ampoules à incandescence.Il suffit d’un rapide coup d’oeil au schémareproduit en figure 1 pour se faire une idéede l’approche adoptée pour ce montage.En vue aérienne : une capsule de microphoneà électret, MIC1, capte le son; ce dernier estamplifié par IC1.A et filtré par IC1.B. Ondécouvre ensuite un redresseur double alter-nance, IC2, en aval duquel le signal estmoyenné (il subit une intégration) par leréseau RC R17/C11 avant d’être tamponné etamplifié par une paire d’amplificateurs opé-rationnels, IC1.C et IC1.D. Le signal attaqueensuite une paire de circuits de commandedu type LM3915, vous aurez reconnu IC3 et

IC4. Ce type de circuits intégrés aété développé en vue de commanderdirectement une échelle de visuali-sation à base de LED. On trouve, prisen série sur chacune des 10 LED, unmême nombre d’opto-triacs, IC5 àIC14, qui se chargent à leur tour del’activation des ampoules branchéessur les borniers K1 à K10.

L’ajustable P1 permet de régler lasensibilité; un changement de posi-tion du cavalier JP2 permet de sub-stituer au signal fourni par le micro-phone un signal « ligne » qui auraété appliqué au bornier K12. C’est làla situation dans laquelle on se trou-vera si l’on décide d’utiliser ce mon-tage en tant que chenillard pour uneinstallation de sonorisation (PA),application qui n’est cependant passa fonction première. Si l’on envisaged’utiliser ce phonomètre uniquementà cette intention, on pourra mêmesupprimer le microphone ainsi queIC1 et les composants connexes.Nous avons vu ainsi d’essence dumontage. Mais comme à l’accoutu-mée, il est un certain nombre dedétails qui valent la peine d’êtrementionnés. Passons en revue lesdifférents sous-ensembles.

L’ampli de microLe microphone utilisé ici est unepetite capsule électret du typeMCE2000. Il est fort probable quevous puissiez utiliser sans problèmed’autres capsules micro de caracté-ristiques similaires.L’alimentation du microphone àélectret se fait par le biais de larésistance R1. La paire de filtrageR2/C3 débarrasse la tension d’ali-mentation des éventuels résidusparasitaires qu’elle pourrait véhicu-ler, vu que sinon, IC1.A les ampli-fierait fortement.Le facteur d’amplification (le gain)

MESURE&TEST

10 Elektor 10/2002

vs

-57-54-51-48-45-42-39-36-33-30-27-24-21-18-15-12-9-6-303

AMPL(dBr)10 100 1k 10k 100k

FREQ(Hz) 020122- 12

Figure 2. La courbe du filtre pondéré en A a, tout comme nos oreilles, sonmaximum à une fréquence de l’ordre de 3 kHz.

Le filtre

Le domaine d’applications privilégié du filtredit « pondéré en A » est celui des mesuresde signaux sonores tant en audio que lors dela mesure de rapports signal/bruit. L’essencede ce type de filtre est qu’il adapte le spectrede mesure à la caractéristique de l’ouïehumaine. Comme vous n’êtes pas sans lesavoir, la sensibilité de l’ouïe est à son maxi-mum aux alentours de 3 kHz et diminue rapi-dement de part et d’autre de cette valeur defréquence. Le filtre pondéré en A est partantdimensionné de façon à avoir son maximumaux alentours de 3 kHz. La figure 2 proposela courbe de réponse de ce filtre. Nous avonschoisi, pour vous éviter de problèmes d’ap-provisionnement, de n’utiliser que des com-posants de la série E-12 pour la réalisation dece filtre. En dépit de cela, nous avons réussià faire en sorte que la dérive par rapport à lacaractéristique idéale ne dépasse pas del’ordre de ±1 dB.

Le redresseurLe redresseur double alternance repose surune électronique standard à 2 amplificateursopérationnels. IC2.B fait subir un gain de 2 ausignal « négatif » du redresseur mono-alter-nance IC2.A, avant qu’il ne soit additionné ausignal d’entrée, ce qui se traduit, en final, parun redressement double alternance. D12 estune diode Schottky en raison de sa tension deseuil plus faible, ce qui se traduit par uneaugmentation et de la linéarité et de la bandepassante. L’inconvénient de ce type de diodesest un courant de fuite plus important, ce quiexplique l’utilisation, pour D11, d’une diodede type « normal ».Le réseau RC que constituent R17 et C11moyenne (on parle d’intégration) le signal

du signal fourni par le microphonedépend du rapport entre l’impé-dance de sortie de la capsule élec-tret utilisée et R1, ainsi que de larésistance constituée par la paire P1+ R3. La valeur adoptée pour R3 esttelle que le domaine de réglage deP1 bat une plage de quelque 26 dB.Il est bon de savoir, pour la mesurede la pression acoustique absolue,que lorsque l’on donne à IC1.A ungain défini par la mise de P1 à sonmaximum et par P2 à « 0 », undébattement à pleine échelle corres-pond à un niveau de quelque 90dBA, un choix fait en toute connais-sance de cause vu que cette valeurde pression acoustique constitue lalimite au-delà de laquelle le risqued’endommagement de l’ouïe est réel.Quelques détails supplémentaires.

La sortie (à FET) de la capsule élec-tret se trouve forcée, par le biais dela paire de condensateurs C1/C2, àun niveau de tension constant, cequi a un effet bénéfique sur la «modulabilité » et permet en outre dedonner une valeur un peu plusimportante à R1. L’amplificateur opé-rationnel IC1.A fait de ce fait officede convertisseur courant/tension. C4élimine, lorsque le gain est réglé àson maximum, d’éventuels parasitesHF et limite alors la bande passanteà de l’ordre de 20 kHz.Nous avons évoqué plus haut la pos-sibilité de changer le cavalier JP2 deposition de manière à pouvoirconnecter un signal « ligne » au bor-nier K12. Dans ce cas-là, le micro-phone et son amplificateur sont mishors-fonction.

MESURE&TEST

1110/2002 Elektor

La pression acoustiqueNous avons maintenant en main un bien bel instrument, mais quels sont les cri-tères à utiliser lors d’une mesure. Quand la pression acoustique est-elle normaleet quand court-on un risque d’endommagement de l’ouïe ?

Le tableau ci-dessous donne quelques valeurs de référence. IL ne faut pasconfondre, dans ce récapitulatif, le seuil de douleur avec le seuil de risque physio-logique. Des études récentes suggèrent que cette dernière limite se situe auxalentours de 85 dB, seuil du danger. Il est recommandé de porter un casque anti-bruit dès que le niveau sonore continu dépasse 80 dB. Si le niveau augmente, lesrisques croissent très vite : une pression acoustique de 90 dB peut entraîner desdommages physiologiques si l’on y est exposé pendant 1 heure, une pression de95 dB ramenant cette durée à 1 quart d’heure. Un coup d’oeil au tableau ci-des-sus devrait vire avoir convaincu les amateurs de disco qu’il est préférable d’y alleren ayant prévu une forme ou une autre de protection anti-bruit !

120 dB seuil de douleur110 dB concert pop en live100 dB scie industrielle90 dB train sur passage à niveau80 dB au bord d’une autoroute————————————————70 dB aspirateur60 dB conversation normale50 dB rue tranquille40 dB chambre calme30 dB bibliothèque20 dB frémissement des feuilles0 dB seuil de perception

Avec le présent montage, si l’on met P1 au gain maximum et P2 à 0 Ω , un «débattement à pleine échelle » correspond à un niveau de quelque 90 dB. Si l’onveut modifier cette donnée ou que l’on utilise un autre type de capsule électret, ilfaudra ajuster la sensibilité en s’aidant d’un sonomètre étalonné.

Tableau 1Rapport entre les valeurs de pressionacoustique théoriques et réelles.LED théorique mesuré

[dB] [dB]D1 0 0 MSBD2 –3 –3D3 –6 –6D4 –9 –9D5 –15 –16D6 –21 –22D7 –27 –28D8 –33 –33D9 –42 –40

D10 –57 –48 LSB

redressé avec une constante de temps de 0,1s environ. Il se peut que ce facteur soit relati-vement court, ce qui se traduit par une réac-

tion sur le bord rapide de l’affichagemais cela a également l’avantage debien mieux visualiser les crêtes. On

pourra, le cas échéant, adapter à songoût la constante de temps en aug-mentant la valeur de C11 (il devrait

MESURE&TEST

12 Elektor 10/2002

(C) ELEKTOR

020122-1

B1

C1C2

C3

C4

C5

C6

C7C8C9

C10

C11C12

C13

C14C15C16

C17

C18

D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10

D11D12

D13

F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10

F11

H1 H2

H3H4

H5

H6

IC1IC2

IC3IC4

IC5IC6IC7IC8IC9IC10IC11IC12IC13IC14

IC15

JP1

JP2

K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10 K11

LA1LA2LA3LA4LA5LA6LA7LA8LA9LA10

P1

P2

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8R9

R10

R11

R12

R13

R14

R15R16

R17R18R19

R20R21

R22R23R24R25R26R27R28R29R30

R31

R32

R33

R34

R35

R36

TR1

~~

32m

A/T

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

0A5/

F

MIC +T

BAR

MIC

LINE

T

020122-1

(C) E

LEK

TOR

020122-1

Figure 3. Le sous-ensemble le plus proéminent sur la platine est celui des 10 opto-triacs (+ fusible + bornier) destinés à la commandedes lampes.

plus parfaitement linéaire et que l’utilisationde certaines des sorties seulement permet decorriger cette non-linéarité. La seconde rai-son est que nous tenions à ce que le montagesoit également en mesure de visualiser desniveaux faibles. Le tableau 1 donne la rela-tion entre l’indication théorique et la valeurmesurée par notre prototype (mesures faites à1 kHz). Le tableau 1 nous apprend que lephonomètre possède une plage de 48 dB, cequi devrait être suffisant pour la majorité desutilisations envisageables.L’étalement de l’échelle sur 2 LM3915 estrendu possible par l’application d’un gainsupplémentaire de 30 dB à la valeur demesure fournie par C11 et destinée à IC4.L’ensemble du montage est dotée, de pat laprésence du diviseur de tensionR32/R33/C15, d’une masse virtuelle rustique,qui constitue aussi la valeur de référence laplus faible (RLO = Reference LOw) pour lediviseur de tension intégré dans chacun deLM3915. Le choix de ce niveau de tension esttel qu’à modulation totale, la sortie de IC2.Barrive en butée presque symétriquement. Leniveau supérieur des diviseurs de tension(RHI = Reference HIgh comme vous l’auriezsans doute deviné) est défini par les réfé-rences propres de LM3915 (REFOUT), desorte qu’il peut se faire que les tolérancesspécifiques des 2 échelles ne se recoupentpas parfaitement, caractéristique qui n’a pasla moindre importance dans la présenteapplication.La sensibilité de IC3 et IC4 est à son maxi-mum lorsque le niveau de tension de REFADJest celui du potentiel de la masse virtuelle (P2mis à 0 Ω). Les 2 broches ainsi dénomméessont interconnectées, de sorte qu’il est pos-sible d’ajuster le niveau par le biais d’un seulajustable.Il est possible ainsi, par exemple, en jouantsur P2, d’étalonner le montage pour un signalLINE (ligne) de 2 V à pleine échelle (corres-pondant au niveau à la sortie d’un lecteur deCD ou autre équipement similaire). La tensionde référence interne est de 1,28 V typique.Dans le cas d’un signal parfaitement sinusoï-dal cela signifie une sensibilité de 1,42 Veff(1,28 x π)/2√2.

Commande des ampoulesLe courant de d’amorçage des opto-triacs uti-lisés ici est de 8t de 50 mA au maximum.Nous avons opté pour un courant d’amorçagede 16 mA (10 x 1,28 V/R20), valeur supé-rieure au minimum requis, ceci pour rester ducôté « safe ». À des fins de contrôle, chacunedes entrées d’amorçage a été dotée d’uneLED avec résistance de limitation de courantde manière à pouvoir s’assurer, même en l’ab-

y avoir suffisamment de place sur laplatine pour un condensateur de100 µF/10 V de petite taille).

Circuits de commande d’affichageLe pilotage de l’affichage est confiéà une paire de circuits intégrés dutype LM3915, composant que les lec-teurs assidus de ce magazineconnaissent bien. Un mot sur ce cir-cuit à l’intention de ceux d’entrevous qui n’en auraient jamaisentendu parler. Le LM3915 a étédéveloppé en vue de visualiser direc-tement une tension d’entrée variablesur une échelle de LED.Pour cela ce composant possède, eninterne, 10 comparateurs dont lesentrées inverseuses (–) sont inter-connectées et reliées à la sortie d’untampon/amplificateur interne lui

aussi. Les entrées non-inverseuses(+) des comparateurs sont reliéeschacune à l’une des points nodauxd’un diviseur de tension en échellequi définit ainsi les différentsniveaux de référence. Le principe defonctionnement de chaque compara-teur est le suivant : dès que la ten-sion appliquée à l’entrée inverseusedépasse le niveau de la tension deréférence présente sur l’entrée non-inverseuse correspondante, leniveau de sortie du comparateur enquestion bascule au niveau bas cequi se traduit par l’allumage de laLED connectée à la dite sortie.Pourquoi a-t-on utilisé ici 2 LM3915alors que chacun de ces circuits inté-grés est en mesure de piloter 10LED ? Ce choix repose sur unedouble raison... La première tient aufait que, dans le domaine bas, leredresseur mono-alternance n’est

MESURE&TEST

1310/2002 Elektor

Liste des composants

Résistances :R1,R9 = 10 kΩR2 = 220 ΩR3 = 27 kΩR4,R7 = 100 kΩR5 = 3kΩ9R6 = 3kΩ3R8 = 39 kΩR10 = 5kΩ6R11 = 220 kΩR12,R13,R14 = 10kΩ0R15,R16 = 20kΩ0R17 = 47 kΩR18 = 1kΩ00R19 = 30Ωk9R20,R21 = 820 ΩR22 à R31,R34 = 100 ΩR32 = 1kΩ2R33 = 470 ΩR35 = 4Ω7R36 = 2kΩ7P1 = ajustable 500 kΩP2 = ajustable 500 Ω

Condensateurs :C1,C2 = 22 µF/40 V radialC3,C14 = 470 µF/16 V radialC4 = 15 pFC5 = 56 nF au pas de 5 mmC6 = 2nF7 au pas de 5 mmC7 = 4nF7 au pas de 5 mmC8 = 8nF2 au pas de 5 mmC9 = 10 nF au pas de 5 mmC10,C11 = 2µF2/63 V radialC12 = 100 nFC13 = 100 nF au pas de 5 mm

C15 = 1 000 µF/6V3 radialC16 = 470 µF/10 V radialC17 = 10 µF/63 V radialC18 = 470 µF/25 V radial

Semi-conducteurs :D1 à D10 = LED rouge(pas de haut

rendement !)D11 = 1N4148D12 = BAT85D13 = LED verte (haut rendement)IC1 = TLC274IC2 = TLC272IC3,IC4 = LM3915 (National

Semiconductor)IC5 à IC14 = S202S02 (Sharp)IC15 = 7808

Divers :JP1 = embase autosécable mâle à 2

contacts + cavalierJP2 = embase autosécable mâle à 3

contacts + cavalierK1 à K11 = bornier à 2 contacts au

pas de 7,5 mmK12 = embase Cinch pour montage

châssisTr1 = transfo 9 V/4VA8 tel que, par

exemple, Gerth 421.09B1 = B80C1500 plat (– ~ + ~)F1 à F10 = porte-fusible + fusible

0A5/FMIC1 = capsule électret MCE2000

Monacor (ou équivalent)F11 = porte-fusible +

fusible 32 mA/T

sence d’am-poules, que le pilo-tage des opto-triacs se fait bien. Lafonction première des résistances est de limi-ter la dissipation des LM3915, mais elles per-mettent également de contrôler le courantd’amorçage.Autre caractéristique intéressante du LM3915: il offre, par le biais de sa broche 9, le choixentre un mode barre-graphe (bar) et un modepoint par point (dot). Le choix du mode se faitpar implantation, dans une position ou dansl’autre, du cavalier JP1. Lorsque l’on utilise 2LM3915 montés en série et que l’on veut tra-vailler en mode « point », il faut faire appel àune astuce si l’on veut disposer de la LED depoids fort (MSB) du LM3915 inférieur; commecette sortie n’est pas utilisée, cela n’est pasnécessaire ici.

Quelques points pratiquesLa figure 3 vous propose la platine dévelop-pée à l’intention du phonomètre. De par laprésence de 10 borniers de connexion desampoules et d’un nombre identique defusibles destinés à protéger les opto-triacs, laplatine présente un certain embonpoint, maiscela n’a pas de conséquence néfaste, bien aucontraire, sur la complexité de la réalisation.Tous comptes faits, le nombre de composantsrequis n’a pas de quoi effrayer et comme ledessin des pistes est bien aéré, la réalisationde ce montage est également à la portéed’amateurs d’électronique moins expérimen-tés auxquels il ne devrait pas poser de pro-blème. Pour peu que l’on respecte les indica-tions de la sérigraphie et de la liste des com-posants et que l’on évite toute erreur devaleur au niveau des résistances, tout devrait

bien se passer.Comme d’habitude on commencerapar l’implantation des composantsde petite taille pour terminer par lesplus encombrants. Les borniers, lesopto-triacs et le transformateur ter-mineront l’étape de mise en placedes composants. Les circuits inté-grés seront montés sur support.Le dessin des pistes respecte l’isola-tion de classe II; les opto-triacs res-pectent eux aussi, très largement,cette norme (isolation de 4 kVeff !).Nous avons choisi de monter égale-ment sur la platine, la circuiterierequise par l’alimentation ainsid’ailleurs que le transformateur, cecien vue de simplifier la réalisation.Comme le montre un examen de lafigure 1, l’alimentation est du typeclassique, sa recette repose sur untransformateur de 4,8 VA, un pontde redressement (attention à la pola-rité), un condensateur de lissage etune référence de tension 8 V, IC15.La LED D13 fait office d’indicateurmarche/arrêt. Il est recommandé,pour bloquer les parasites en prove-nance du réseau secteur, de prévoirun bon filtre secteur (charge de ser-vice de 5 A au minimum !). Permet-tez-nous, en guise de conclusion, deparler de la « mise en boît(i)e(r) » decette réalisation. Il n’est sans doutepas nécessaire d’insister sur le faitque la sécurité requiert, de préfé-

rence, uncoffret en plastique. Vousn’aurez pas de problème à en trouverun de la taille adéquate. Si l’on optepour un boîtier de plastique transpa-rent les LED resteront visibles mêmelorsque le boîtier sera fermé. Si l’onutilise un plastique opaque il faudramonter les LED à une hauteur tellequ’elles affleurent la partie supé-rieure du boîtier. Sur notre prototypenous avons utilisé des LED de diffé-rentes couleurs : rouge pour D1 etD2, jaune pour D3 à D5 et vert pourD6 à D10.Il restera à veiller, lors de la mise enboîtier et du câblage, à ne pas créerde court-circuit; on utilisera soit uneentrée secteur classique soit un dis-positif anti-arrachement pour lecâble de liaison vers le secteur. Pourvous éviter d’avoir à chercher,sachez que le bornier du câble allantvers le secteur se trouve exactementau milieu des 8 borniers destinés àrecevoir les lampes. À pleine modu-lation et à charge maximale du cir-cuit (100 W au maximum parampoule !) il faudra veiller à dispo-ser d’une bonne ventilation, les opto-triacs IC5 à IC14 produisent pas malde chaleur lorsqu’ils doivent com-muter une puissance importante.

(020122)

MESURE&TEST

14 Elektor 10/2002

Figure 4. Voici à quoi devraitressembler votre montage une foisqu’il sera terminé.

MICROPROCESSEUR

16 Elektor 10/2002

Nous vous avons proposé, en avril dernier [1],une interface pour le port sériel d’un PC qui,en combinaison avec l’environnement dedéveloppement de Dallas Semiconductor, per-met d’entrer facilement en communicationavec les composants reliés au bus 1-Wire.Nous vous présentons, ce mois-ci, une réali-sation dont la fonction est exactement lamême, mais destinée elle à être connectée auport USB (Universal Serial Bus). Ce bus voitson utilisation croître de jour en jour sachantqu’il permet la connexion de toutes sortes depériphériques tant au PC qu’au Mac. Ceci setraduit par un abandon progressif du portsériel. Certaines (mauvaises) langues n’hési-tent pas à affirmer que notre vieille interfaceRS-232 aura très bientôt disparu totalementdu PC et que son espérance de survie sur lesordinateurs portables est devenue quasimentnulle. L’avenir nous le dira.Il est vrai que le port USB présente, comparéau bus sériel, un certain nombre d’avantagesindiscutables. Ne serait-ce déjà le simple faitqu’il soit possible, par le biais d’un (ou de plu-sieurs) hub(s) de connecter plusieurs péri-phériques au même port USB constitue uneamélioration très sensible qui libère de lacrainte de manquer de ports disponibles. Par

le passé, chaque périphérique requé-rait son propre port sériel ou il fallaitalors faire appel à des boîtiers decommutation (switch) encombrants

(solution qui ne fonctionnaitd’ailleurs pas toujours impeccable-ment). Autre caractéristique intéres-sante de nombreux périphériques

Interface USBpour bus 1-WireDu quadrifilaire au bifilaire

Projet : Luc Lemmens

Le bus 1-Wire de Dallas Semiconductor convient on ne peut mieux à la réali-sation d’un petit réseau (domestique) sériel doté de toutes sortes d’interrup-teurs, capteurs et autres activateurs. La simplicité du matériel requis est inver-sement proportionnelle à la complexité du protocole de gestion de ce bus,mais heureusement que le fabricant a trouvé une solution à ce problème parla production de circuits d’interface spéciaux et de logiciels qui facilitent à l’ex-trême la communication entre le PC et des composants 1-Wire.

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1710/2002 Elektor

gies pourrait nous confronter.Le premier composant que nous rencontrionscôté USB est R3, une résistance de forçage auniveau haut (pull up) de la ligne D+ vers latension d’alimentation qui signale au portUSB-hôte la connexion au bus d’un périphé-rique haute vitesse (high-speed). La présencede cette résistance de forçage donne, lors dela connexion d’un périphérique USB, le signalau PC-hôte de charger le pilote (driver) cor-respondant.R1 et R2 assurent une terminaison correctedes lignes USB, les condensateurs C1 et C2agissent en supresseurs, éliminant les fré-quences (parasites) élevées découplant dumême coup les entrées (réduction des IEM,les fameuses Interférences Électro-Magné-tiques). Les selfs L1 et L2 remplissent unefonction similaire au niveau des lignes d’ali-mentation qui entrent par le biais du connec-teur USB.IC2 est un régulateur de tension 3,3 V. Onpourra, si nécessaire, lui substituer n’importequel autre régulateur en boîtier TO-220 si tantest qu’il possède le même brochage d’unrégulateur de tension du type 78XX standard.IC1 possède plusieurs broches d’alimenta-tion. VD assure l’alimentation du bus 1-Wire.La broche VPP met à disposition une tensionde programmation pour d’éventuels compo-sants programmables (ROM) présents sur lebus 1-Wire et se doit de présenter un niveaude tension supérieur à celui de la tensiond’alimentation du circuit intégré présent surla broche VB. Notons qu’il n’est pas possible,

USB, ils tirent leur alimentation duport USB ce qui permet de se passerd’autant d’adaptateurs et de leurscâbles d’alimentation. Dernieraspect innovateur : il est possible debrancher et de déconnecter le câbleUSB à chaud, c’est-à-dire sans avoir àattendre que le PC soit mis à l’arrêt.Le système d’exploitation de l’ordi-nateur détecte quasi-instantané-ment cette connexion et installera lepilote correspondant au périphériqueconcerné avant de l’activer. Tout celaconstitue un enrichissement indé-niable du monde micro-informatiqueet justifie amplement un déclin etune éventuelle disparition de l’inter-face RS-232.La communication par l’intermé-diaire du port USB est sensiblementplus compliquée que ne l’était lacommunication par le biais de notrevieille interface sérielle, encore quecette dernière pouvait dans certainscas constituer un casse-tête chinoisavec le paramétrage correct du tauxde transmission (baudrate), dunombre de bits, etc. Cette com-plexité est heureusement compen-sée par l’apparition sur le marché deplus en plus de circuits intégrés quise chargent du respect du protocoleUSB et rendent partant le port USBtotalement transparent. Grâce auxpilotes que les fabricants de cescomposants proposent gratuitementau téléchargement par le biais d’In-ternet, nous pouvons oublier tout cequi se passe précisément au niveaudu bus USB. Dans le cas de la pré-sente application le protocoleconcernant un second bus, le bus 1-Wire, est également totalement prisen charge par le système de sorteque nous n’avons pas à nous eninquiéter.Les composants 1-Wire sont convien-nent idéalement à la création d’unpetit réseau. Une paire de fils, il n’enfaut pas plus pour assurer l’alimen-tation de ces circuits intégrés et lacommunication avec eux. Cettefamille de circuits intégrés comportedes interrupteurs, des thermostats,des mémoires, des potentiomètres,des circuits horodateurs pour neciter que quelques-unes de leursfonctions.Nous vous renvoyons à l’article citéen référence [1] ou au site Internetde Maxi/Dallas Semiconductor(www.dalsemi.com) pour un pano-

rama complet des composants « 1-Wire ». Signalons qu’il court desbruits de couloir comme quoi lafamille se verrait très bientôt dotéed’un capteur de température/d’hu-midité de sorte que l’on aura enmain tout ce dont on a besoin pourréaliser une régulation climatolo-gique. La majorité des questionsconcernant ce bus que nousenvoient nos lecteurs concernentl’art et la manière de réaliser unréseau domestique destiné à per-mettre la mesure et la régulation detoutes sortes de grandeurs phy-siques (température en particulier).Nous allons nous intéresser mainte-nant à ce qui est nécessaire pourconnecter les dits composants à unPC au travers de son interface USB.

Le matériel (le hard)La figure 1 nous présente le schémade l’interface. Il est difficile de faireplus simple. IC1, un DS2490, enconstitue le composant le plusimportant, sachant qu’il prend à soncompte les tâches d’interfaçage.D’un côté, ce composant se chargedu protocole USB, de l’autre il assurele respect du protocole 1-Wire. Cecomposant nous libère de toutes lesvicissitudes auxquelles un non-res-pect de protocoles ou de chronolo-

DS9503

D1

1

2

6

5

D3

BAT85

D2

BAT85

X1

12MHz

C4

33p

C3

33p

R1

27Ω

R2

27Ω

C2

33p

C1

33p

R3

1k5

L2

MURATA

L1

K1

1

2

4 35

USB

LF33CVIC2

C7

1µ 16V

C6

100n

C5

100n

+3V3

+5V

DS2490PMOD

IC1SUSO

GND

1-W

VPP

12

X I

19

X O

20

VB

10

17

VD

D+

D–

1

5 24

8

76

X1 = 020092 - 11

*

*

BLM31AJ601SN1L

L1, L2 =

voir texte*

Figure 1. L’électronique de l’interface 1-Wire.

sur la présente réalisation, de procéder àquelque programmation que ce soit vu que latension requise sur la ligne VPP doit être de12 V. Il est bien entendu envisageable demodifier le dessin des pistes (layout) de laplatine pour disposer sur la dite broche deces 12 V, opération qui devra cependant sefaire avant d’avoir implanté IC1 ! L’avertisse-ment donné dans l’article de l’interfacesérielle du numéro d’avril vaut également ici :il faudra, pour une programmation, neconnecter qu’un seul composant et ce avecun câble court. Il ne faudra jamais donnerd’instruction de programmation sur un bus oùse trouvent également des composants necomportant pas d’EPROM; une telle opérationrisque d’endommager ce composant voirel’interface !Les 2 diodes D2 et D3 protègent, du côté dubus 1-Wire, contre des niveaux de tensiontrop élevés en provenance du bus 1-Wire. Ladiode assistée D1 a été conçue spécialementpour protéger l’interface contre desdécharges électrostatiques venant du bus 1-Wire. Il s’agit d’une diode zener très rapideintégrant dans le même boîtier une paire derésistances à faible impédance. Les résis-tances ne gênent en rien la communication 1-Wire normale, mais prennent une impédanceélevée par rapport à la diode zener lorsquecette dernière entre en conduction et garan-tissent le transfert de la décharge électrosta-tique au travers de la diode zener et empêcheque celle-ci ne tente de se frayer un cheminpar la voie de l’interface.

La réalisationNous avons dessiné une platine pour cetteréalisation, mais n’en avons pas, vu sa taille,lancé la fabrication en série. Vous pouveztélécharger son dessin des pistes, tel quereprésenté en figure 2, depuis notre site(www.elektor.fr) par le biais de la rubriqueTéléchargements et le mois concerné.La réalisation de ce montage ne devrait guèreposer de problème pour ceux d’entre nos lec-teurs qui ont l’habitude de souder des com-posants CMS. On commencera par l’implan-tation des composants devant prendre placecôté « pistes ». La première étape consiste àdoter l’un des premiers îlots d’un peu de sou-dure; on fait ensuite reposer la patte corres-pondante du circuit intégré et on appuie surl’ensemble pour que la soudure fonde etenglobe la patte en question. On s’assureensuite que les autres pattes tombent bien àl’aplomb du reste des îlots et on soude lapatte diamétralement opposée. Il ne resteplus maintenant qu’à souder successivementle reste des pattes, en changeant alternati-vement de côté pour éviter une surchauffe du

circuit intégré. Attention : les selfsL1 et L2 prennent place, elles aussi,côté « pistes » en dessous de l’em-base USB. On vérifiera les souduresde IC1 et D1 en particulier en s’as-surant de l’absence de court-circuitqu’aurait pu produire une soudureun peu trop « généreuse ». Une fois

les composants CMS mis en place onpourra passer aux composants clas-siques. Cette opération terminée, etaprès un dernier coup d’oeil (desatisfaction quant à la qualité du tra-vail effectué) on pourra brancher l’in-terface à un port USB du PC et effec-tuer un premier test.

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(C) ELEKTOR

020092-1

C1C2

C3

C4

C5

C6

C7

D2 D3

H3

H5H6

IC2

K1R1

R2

R3

X1

T

020092-1

D1

IC1

L1 L2

(C) E

LEK

TOR

02

00

92

-1

Figure 2. Ce dessin des pistes de la platine est également télédéchargeable depuisnotre site.

Figure 3. Sélection de l’interface USB dans le iButton Viewer.

Liste des composants

Résistances :R1,R2 = 27 ΩR3 = 1kΩ5

Bobines :L1,L2 = BLM31AJ601SN1 Murata

(Farnell 581-094)

Condensateurs :C1 à C4 = 33 pF

C5,C6 = 100 nFC7 = 1 µF/16 V radial

Semi-conducteurs:D1 = DS9503D2,D3 = BAT85IC1 = DS2490IC2 = LF33CV (Farnell 302-4520)

Divers :K1 = embase USB type B encartableX1 = quartz 12 MHz

quer, dans la colonne de gauche, le numérode série unique de chacun des composantset, en fonction du paramétrage du pro-gramme, ouvrir une fenêtre qui indique lescaractéristiques du périphérique et (selon lecas) offrir une possibilité de les modifier.La figure 4 permet de vous faire une idée dece que vous devez vous attendre à voir appa-raître sur l’écran de votre PC.

En guise de clôtureLe présent montage ne fait ni plus ni moinsque l’interface sérielle décrite en avril, maispeut se targuer d’en être une version plusmoderne destinée à être connectée à un typede port de PC différent, l’USB au lieu du RS-232. Toutes les remarques faites dans le pré-cédent article concernant le bus 1-Wire, leiButton Viewer, le Software Developer’s Kit ettous les composants pouvant être connecté àce bus restent d’actualité lors de l’utilisationde cette interface USB.

(020092)

BibliographieInterface sérielle pour puces 1-Wire, Elektor n° 286, avril 2002, page 40 et suivantes

La mise en oeuvre

Nos premiers pas se feront avec l’in-terface nue (sans y avoir connecté decomposant 1-Wire). Si vous faitespartie de ceux qui ont réalisé l’inter-face sérielle du mois d’avril et qu’ellefonctionne sur votre PC, vous n’aurezsans doute rien à faire de plus vuque le pilote USB adéquat doit sansdoute déjà se trouver sur votre sys-tème. Il faudra sinon commencer partélécharger le logiciel à l’adresse :www.ibutton.com/software/tmex/index.htmloù l’on cherchera TMEX avec iBut-ton Viewer (avec pilotes) et éven-tuellement l’environnement 1-WireSoftware Developer’s Kit. Il nous fautensuite, en tous cas, installer, le pre-mier set de logiciel, à téléchargersous la dénomination deTM320 32.EXE (version 3.20, 32 bits,pour Windows), qui mettra le piloteUSB dans le répertoire requis. Ilsemble que les choses ne se passentpas toujours sans le moindre pro-blème, il faudra partant lire avecattention les indications concernantl’USB affichées en cours d’installa-tion. On commencera, en cas de pro-blème, par lire les fichiers READMEet HELP dont Dallas Semiconductora doté son logiciel. Il faudra, dans laplupart des cas, redémarrer Win-dows une fois l’installation terminéeavec succès.Si vous avez déjà travaillé avec l’in-terface sérielle et que vous avez, àcette occasion, installé iButton Vie-wer, il est fort probable que vouspuissiez immédiatement vous mettreau travail sans avoir à passer par laprocédure d’installation décrite ci-après, le pilote USB se trouvant déjàsur votre PC.À partir de là, si tout se passecomme prévu, on se trouve embar-qué dans un déroulement « Plug &Play » : on enfiche le connecteur ducâble USB relié à l’un des ports USBdu PC à l’interface et on devraitentendre le disque dur travailler cequi signifie que le système à détec-ter le périphérique et que Windowscharge le pilote correspondant. Sousle point de menu « Panneau de confi-guration » –> « Propriétés système »–> « Matériel » –> « Gestionnaire depériphérique » –> « Contrôleurs debus USB » vous devriez retrouversous l’en-tête USB, le pilote avec la

dénomination « USB host for 1-WiremicroLAN ». Nous pouvons ensuitelancer, par le biais du bouton« Démarrage », l’application iButtonViewer, dont la première manifesta-tion sera de vous demander desélecter l’interface. Dans le cas pré-sent il s’agit, comme l’illustre lafigure 3, de l’interface USB. Atten-tion : dans le programme en ques-tion le nom de l’adaptateur estDS1490 et non pas comme on pour-rait s’y attendre, DS2490. DS1490 estla dénomination d’une interface réa-lisée à base de DS2490.Vous pourrez, si vous ne deviez pasarriver à trouver immédiatement l’in-terface et l’USB correct, lancer le pro-gramme spécial « Default 1-WireNet » de manière à laisser au PC latâche de trouver lui-même l’inter-face. Il faudra penser à noter lesparamètres affichés lorsque le sys-tème identifie l’adaptateur DS1490,car il semblerait que ces paramètresne soient pas automatiquementrepris lorsque l’on redémarre le Vie-wer et qu’il faille, partant, souvent,les entrer à nouveau manuellement.Il est temps maintenant de passeraux choses sérieuses et de nous« amuser » à connecter au bus un ouplusieurs extensions 1-Wire. Le Vie-wer devrait immédiatement indi-

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1910/2002 Elektor

Figure 4. Le iButton Viewer en pleine action.

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20 Elektor 10/2002

Si vous faites partie de ceux de nos lecteursqui travaillent avec différents types de micro-contrôleurs vous n’aurez pas manqué de ful-miner contre l’inconvénient d’avoir besoin,pour pratiquement chacun d’eux, d’un nou-veau programmateur. S’il vous faut, à chaquefois, mettre la main au portefeuille, votre vio-lon d’Ingres peut s’avérer coûteux.La plupart des programmateurs présentent

en outre l’inconvénient de nécessi-ter l’extraction du microcontrôleur àprogrammer du montage sur lequelil se trouve lorsque l’on veut le(re)programmer.

Le choix de la présente réalisationpersonnelle présente un doubleavantage : simplifier les choses et

cela à un coût moindre. Le program-mateur décrit ici, associé au logiciel(gratuit) correspondant et à un câbled’interconnexion, permet la pro-grammation en circuit, en toute sim-plicité, des processeurs de la sérieAT90S/LSXXXX d’Atmel. On peutainsi se passer d’avoir à extraire lecontrôleur du montage et à leremettre en place dès que l’on abesoin de le reprogrammer. L’électro-nique requise est étonnamment bonmarché puisqu’elle se résume en faità un câble de liaison servant autransfert du programme du PC versle microcontrôleur. La réalisation telleque présentée ici est un peu pluscomplexe que le strict indispensablenécessaire à la fonction mentionnéeparce que nous avons voulu faciliterle test de programmes basiques. Uncoup d’oeil au schéma de la figure 1aura vite fait de vous convaincre quel’on se trouve ici en présence d’uneréalisation toute simple.

Le logicielLe programme servant au transfertdes fichiers .hex vers le microcontrô-leur met à profit le fait que la pro-grammation des processeurs d’At-mel se fait en mode sériel. Cette opé-ration fait appel aux broches MISO

Programmateur deAT90S8535Utilisable en mode en circuit

Marc van Houwelingen

Ce programmateur de contrôleurs Atmel est un rêve de débutant : facileà réaliser et d’un prix très abordable. Il se résume à un support de test,4 embases SIL et 32 LED. Le programme de transfert qu’il requiert estdisponible gratuitement au téléchargement sur notre site Internet.

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son, mais de mettre à contribution l’alimen-tation du montage concerné.

L’électroniqueComme le montre le schéma de la figure 1,l’électronique de notre platine de test serésume à un support FIN (à Force d’InsertionNulle) à 40 broches destiné à recevoir leAT90S8535, 4 petits morceaux de barretteautosécable auxquels pourront être connec-tés des périphériques (au sens large duterme) externes et pas moins de 32 LED pro-tégées chacune par sa résistance de limita-tion de courant. Ces LED servent à visualiserl’état de sortie d’une ligne de port donnée encours d’exécution d’un programme de votrecru. On y découvre également un bouton-

(Master data Input, Slave data Out-put) , MOSI (Master data Output,Slave data Input) et SCK (SlaveClocK) que l’on retrouve sur chacundes composants de la sérieAT90S/LSXXXX. Le logiciel utilise enoutre les broches de remise à zéro(RESET), de masse et d’une ligned’alimentation reliée au port paral-lèle. Si vous voulez connaître le findu fin de la technique de program-mation utilisée par Atmel, nous vousrecommandons la lecture des fichesde caractéristiques des composantsde ce fabricant.Lorsque l’on sait que seules lesbroches mentionnées plus haut sontrequises pour une programmation

de contrôleur, on a vite compris qu’ildoit être possible de doter la grandemajorité des montages à base de cetype de processeur, d’une embasedestinée à recevoir un câble servantau transfert de fichiers .hex (le pro-gramme à exécuter). Ceci expliquele sous-titre de cet article danslequel nous évoquions une possibi-lité de programmation en circuitconfortable.Il est un aspect qu’il ne faudra pasperdre de vue, le fait que le portparallèle ne peut fournir qu’unepuissance limitée. Il est recom-mandé pour cela de ne pas assurerl’alimentation du microcontrôleurpar l’intermédiaire du câble de liai-

K2K1 K3 K4

R2

1kR

31k

R4

1k

R1

1k

R5

1kR

61k

R7

1kR

81k

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

R10

1kR

111k

R12

1k

R9

1k

R13

1kR

141k

R15

1kR

161k

D9

D10

D11

D12

D13

D14

D15

D16

R18

1kR

191k

R20

1k

R17

1k

R21

1kR

221k

R23

1kR

241k

D17

D18

D19

D20

D21

D22

D23

D24

R26

1kR

271k

R28

1k

R25

1k

R29

1kR

301k

R31

1kR

321k

D25

D26

D27

D28

D29

D30

D31

D32

X1

C1

22p

C2

22p

K5

R33

10

k

S1

V+

*

C4

100n

C3

470

7805

IC2K7

K6

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

1

2

3

4

5

6

7

8

9

D25

R34

220Ω

R35

220Ω

R36

220Ω

(TOSC1)PC6

(TOSC2)PC7

AT90S8535

(AIN0)PB2

(MOSI)PB5

(MISO)PB6

(AIN1)PB3

(OC1A)PD5

(ADC0)PA0

(ADC1)PA1

(ADC2)PA2

(ADC3)PA3

(ADC4)PA4

(ADC5)PA5

(ADC6)PA6

(ADC7)PA7

(INT1)PD3

(INT0)PD2

(OC1B)PD4

(TXD)PD1

(RXD)PD0

(OC2)PD7

(SCK)PB7

(OCP)PD6

(T0)PB0

(T1)PB1

(SS)PB4

RESET

IC1

AVCC

AGND

AREF

PC2

PC4

PC5

PC3

PC0

PC1

40

39

38

37

36

35

34

33

22

23

24

26

27

28

29

12

X1

13

X2

11

10

17

16

32

31

30

15

14

19

25

21

20

18

9

1

2

3

4

5

6

7

8

zie tekst*see text*siehe Text*voir texte*

024051 - 11

16V

Figure 1. Le schéma de notre combiné programmateur/testeur. L’alimentation externe, par le biais de K7, n’est requise que pour lafonction de test.

poussoir de remise à zéro (RAZ = reset), ainsiqu’un régulateur de tension intégré +5 V quidérive sa tension d’entrée d’un adaptateursecteur (+8 V minimum) connecté à l’em-base-jack K7. Cette alimentation n’est néces-saire que lorsque l’on procède au test d’unprogramme, à l’alimentation des LED, maispas pour le processus de programmation pro-prement dit.La fréquence du quartz X1 utilisé devra cor-respondre à la fréquence de travail du micro-contrôleur utilisé, vu qu’il en existe des ver-sions 4 et 8 MHz. La solution la plus sûreconsiste à utiliser un quartz de 4 MHzsachant que les 2 versions de processeurspeuvent travailler à cette fréquence d’horloge.

La platineLa figure 2 vous propose le dessin des pisteset la sérigraphie de l’implantation des com-posants de la platine dessinée à l’intention denotre programmateur/testeur. Rien de bienbiscornu à ce niveau. La mise en place descomposants ne devrait poser de problème àaucun de nos lecteurs, même débutant en lamatière. Assurez-vous de bien utiliser desLED à haut-rendement vu que la valeur desrésistances-série a été calculée en fonction decette caractéristique.Il faudra, si l’on envisage d’utiliser ce mon-tage en vue de programmer un type de micro-contrôleur comportant un nombre plus faible

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024051-1(C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

D12

D13

D14

D15D16

D17

D18

D19

D20

D21

D22

D23

D24D25

D26

D27

D28

D29

D30

D31

D32

H1

H2

H3

H5

IC1

IC2

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

R1R2R3R4R5R6R7R8

R9R10R11R12R13R14R15R16

R17

R18R19R20R21R22R23R24R25

R26R27R28R29R30R31R32

R33R34

R35

R36

S1

X1

024051-1

024051-1(C) ELEKTOR

Figure 2. La réalisation de ce montage ne devrait pas vous occuper plus d’une heure.

Liste des composants

Résistances :R1 à R32 = 1 kΩR33 = 10 kΩR34 à R36 = 220 Ω

Condensateurs :C1,C2 = 22 pFC3 = 470 µF/16 V radialC4 = 100 nF

Semi-conducteurs :D1 à D7,D9 à D15,D17 à D23,D25 à

D31 = -LED rouge 3 mm (faiblecourant)

D8,D16,D24,D32 = LED jaune 3 mm(faible courant)

IC2 = 7805

Divers :IC1 = support FIN à 40 brochesK1 à K4 = embase autosécable SIL

mâle à 1 rangée de 8 contactsK5 = = embase autosécable SIL mâle

à 1 rangée de 3 contactsK6 = embase sub-D (mâle) à 25

contacts encartable en équerreK7 = jack d’entrée pour adaptateur

secteurS1 = bouton-poussoirX1 = quartz 4 ou 8 MHz (cf. texte)

de broches, réaliser un adaptateurqui viendra s’enficher dans le sup-port FIN à 40 broches. Il devientpossible ainsi de programme l’en-semble de la série AT90S/LSXXXX.Lorsque vous réaliserez un tel adap-tateur pensez aussi à interconnecterles ports de manière à pouvoir testerles versions à plus petit nombre depattes sur ce montage.

Pour finirLe programme de transfert est uneversion freeware en DOS. On pourra

le télédécharger sur le site Internetde l’auteur sis à l’adresse : www.student.tue.nl/E/

m.j.v.houwelingen. Dans la rubrique Download voustrouverez un point de menu « load-program ». Un clic sur ce repèredéclenche le transfert du pro-gramme dont le nom est «Laadpr~1.exe ». Notez que l’ontrouve sur ce même site d’autresprogrammes qui peuvent vous aiderà faciliter le développement de vospropres programmes.

(024051)

CIRCUITSdeLECTEURS

24 Elektor 10/2002

Tout amplificateur à tubes demandeà être alimenté par le biais d’une ali-mentation haute tension. Nous vousproposons, dans le cadre de cettenouvelle rubrique baptisée « Cir-cuits de lecteurs », un montagefonctionne à la pleine satisfaction deson auteur, Nils Gohr. Son conceptconvient éminemment bien pour ali-menter un étage de sortie à tubepentode du type KT66 ou KT88, tra-vaillant en push-pull A/B et requé-rant une tension d’anode relative-ment élevée (420 V dans le cas pré-sent) et travaillant avec une tensionde préchauffage de grille négative(servant au réglage du courant derepos) de – 45 V.L’étage de préamplification peutprendre la forme d’une double triodesachant que l’on dispose de 2 ten-sions d’anode de 250 V parfaitementdécouplées d’une de l’autre.

3 tensionsNotre montage requiert un transfor-mateur secteur disposant d’unenroulement 315 V et d’un autre de45 V, connectés au bornier X1.

Alimentation H-TAlim universelle pour amplificateur à tubes

Nils Gohr

La présente alimentation fournit les tensions d’alimentation stables, etdébarrassées de ronflement résiduel, requises par les étages depréamplification et de sortie à tubes, sans oublier la tension négative depréchauffage de grille.

LM317L

IC1

LM317T

IC2

LM317T

IC3

R12

24

0Ω

R13

6k

8

R4

56

k

R14

22

0Ω

R1

10

k

R2

68

k

R3

24

0Ω

R10

24

0Ω

R9

47

k

R6

10

0k

R7

22

0Ω

4k7P3

5kP1

2k2P2

C12

1063V

C9

22063V

C10

10063V

C2

10450V

C4

10450V

C5

100450V

C1

470450V

C3

10350V

C6

10350V

SD

G

T1IRFBC40

T2IRFBC40

D5ZD68

D6ZD100

D7ZD100

D8

ZD15

D10

ZD15

D3

1N4005

D1

1N4005

D21N4005

D41N4005

D9

1N4005

B12KBB

B2RB1A

X1

1

3

2

4

2A

F1R5

4Ω7- Θ NTC

X2

1

3

2

4

5

6

R11

100Ω

R8

100Ω

C7

10350V

C8

10350V

315V

45V

— 45V

— 45V

250V

250V

420V

GND

020096 - 11

LM317T IRFBC40

G

D

S

LM317L

268V

SD

G

Figure 1. Une « triplette de jumeaux» : régulateurs de tension pour 3tensions d’alimentation.

CIRCUITSdeLECTEURS

2510/2002 Elektor

Chaque tension possède sa propre régulation.Les 3 sous-ensembles ainsi créés reposentsur un régulateur de tension intégré ajustabledu type LM317 et sont pratiquement iden-tiques. Les 2 branches de haute tension ontété dotées d’un circuit de démarrage en dou-ceur (soft-start) à base de transistors FET,dont l’absence pourrait entraîner la destruc-tion quasi-instantanée des régulateurs detension en raison des courants de chargeimportants des condensateurs de filtrage.Le pont de redressement B1 fait subir unredressement à la tension de l’enroulementsecondaire de 315 V, avant que celle-ci nesoit tamponnée par le condensateur C1 etn’arrive, par le biais du FET, au régulateur detension. Le niveau de la tension continue pré-sente à l’entrée du régulateur est de l’ordrede 444 V. La tension de sortie de consigne de420 V est réglée à cette valeur par le biais del’ajustable P1 pris dans la ligne de réglage durégulateur. La tension Adjust se situe toujoursà 1,2 V en dessous de la tension de sortie.Cela implique d’ailleurs que l’on a une chutede tension de près de 420 V sur le montagesérie constitué par R1, R2 et P1.On trouve, en parallèle sur ces composants,le condensateur C2 chargé du tamponnagede la tension Adjust. La diode D1 a pour fonc-tion de faire en sorte que (en raison de la pré-sence de C2), lors de la coupure, la tensionAdjust peut devenir positive par rapport à la

Circuits de lecteursNous nous proposons, sous cette nouvelle rubrique, de présenter, sous forme compacte, des développementseffectués par nos lecteurs. Nous voudrions ainsi constituer une sorte de forum pour des montages intéressantsayant trébuché sur l’un des critères de sélection, mais également vous proposer des parties de montages, desidées de réalisation et des solutions à divers problèmes.

Grâce à la rubrique « Circuits de lecteurs », un nombre plus important de nos lecteurs aura la possibilité devoir son montage être publié dans Elektor, ce qui donnera, nous l’espérons, des idées de réalisations et detrucs & astuces utiles, à d’autres de nos lecteurs. Un effet boule de neige en quelque sorte.La condition sine qua non d’une éventuelle publication est bien évidemment un fonctionnement impeccable dumontage. Contrairement à ce qui est le cas avec les projets Elektor « normaux », notre laboratoire n’en aurapas effectué de test ni d’améliorations.

Nous proposons, pour la publication d’un montage « Circuits de lecteurs », un honoraire compris entre 50 et250 ceci en fonction de l’originalité du montage et de sa complexité de développement.

Figure 2. La platine dessinée par l’auteur estlargement dimensionnée : elle fonctionneimpeccablement mais à certains endroits,l’écartement des pistes aurait mérité d’être unpeu plus grand.

tension de sortie tamponnée par C5. De façonsimilaire, la diode D2 protège le régulateur :elle empêche la tension de sortie de devenirsupérieure à la tension d’entrée. Tous lescondensateurs électrochimiques pris dans cetrajet doivent avoir une tension de serviced’au moins 450 V= !Le circuit de démarrage en douceur prend laforme d’un réseau RC constitué par R4 et C4.De par la présence de R4, le condensateur C4se charge relativement lentement, ce qui setraduit par une croissance proportionnelle ducourant qui traverse le FET. La diode D10empêche la tension source-grille de dépasser15 V.La régulation de 250 V est identique à cellede l’ensemble 420 V, aux diodes D5 à D7près. Ces 3 diodes zener maintiennent la ten-

sion de grille et par son biais la ten-sion d’entrée du régulateur, àquelque 268 V. Vu que l’étage depréamplification est le plus souventdoté d’une double triode, on a prévuun découplage des tensionsd’anodes par le biais des paires RCR8/C8 et R11/C7.Nous en arrivons à la partie « basse-tension » basée sur le régulateur IC1et chargée de fournir une tension degrille négative. L’intensité de courantrequise ne dépasse pas quelquesmilliampères. Comme la tension desortie doit être négative par rapportà la masse, il faut impérativementdisposer d’un redressement diffé-rencié en vue de pouvoir relier le

potentiel de la sortie du régulateur àla masse. Il faudra donner à l’ajus-table P3 la position se traduisant parla mise à – 45 V du potentiel deréférence inférieur. Nous avons uti-lisé ici encore un régulateur du typeLM317, mais en version L et en boî-tier TO-92, composant qui ne peutfournir que quelques centaines demilliampères.

Dessin de platineLes 2 autres régulateurs utilisés ontun boîtier de type TO-220; ils sont enmesure de fournir un courant de1,5 A. Vu la dissipation qu’ils ont àeffectuer, il faudra les doter d’unradiateur, remarque qui vaut égale-ment dans le cas des FET du « soft-start ». Dans le cas de son dessin deplatine l’auteur a trouvé une solutiontrès élégante à ce problème : les 2composants en boîtier TO-220 sontmontés dos à dos sur des radiateursde type SK129. Malheureusement lespotentiels des 2 surfaces de refroi-dissement ne sont pas identiques(LM317 : sortie, IRFBC40 : drain), cequi implique impérativement la miseen place d’une isolation.Le trajet des pistes ne mérite pas deprix d’élégance : il est prévu,lorsque l’on a affaire à des tensionsde ce niveau dans un montage, d’uti-liser des écartements de piste supé-rieurs à 0,9 mm. Si l’auteur respectebien ce minimum, il n’y aurait aucuninconvénient, bien au contraire, deprévoir un écartement plus grand.Dans le cas présent on court unrisque (virtuel) de voir s’électrocuterune mouche qui entrerait en contactavec la platine...

(020096)

CIRCUITSdeLECTEURS

26 Elektor 10/2002

MICROPROCESSEUR

28 Elektor 10/2002

La mise en oeuvre de modules DCF « nus »qui ne comportent en fait rien de plus qu’uneminuscule platine dotée d’un circuit intégréspécifique sous forme de puce collée (dice) etquelques rares composants discrets (de typeCMS bien évidemment), ressemble un peu, enraison du manque d’informations concernantl’électronique et ses possibilités, à de lapêche en eau trouble. Ces puces à hautniveau d’intégration ne sont produites quepour les fabricants d’équipements originaux(OEM = Original Equipment Manufacturer),de sorte qu’il est pratiquement impossible auparticulier de mettre la main sur des outils dedéveloppements ou des fiches de caractéris-

tiques les concernant, vu que nousavons nous-mêmes les plus grandesdifficultés à y arriver. Heureusementqu’il existe certains revendeurs, troprares, dont Selectronic et Conrad, quiles proposent à l’unité. Nous aime-rions tant que cela soit le cas pourbien d’autres composants que lesfabricants ne « lâchent » que parpaquets ou bandes de plusieursdizaines, centaines, voire milliers.Ceci explique que nous n’ayonsguère été étonnés qu’au cours desderniers mois on nous ait demandécomment faire pour connecter un

module de ce type à un port demicrocontrôleur. Ceci nous a amenésà vous proposer, à titre d’exemple,une solution discrète destinée,concrètement, à être connectée àPICÉE, notre système de développe-ment à PIC [1]. La spécificité decette approche ne concerne que lebrochage d’un connecteur, l’électro-nique proprement dite pourra êtreutilisée avec n’importe quel type decarte à microcontrôleur et demodule DCF.Le module DCF que nous avons uti-lisé ici vient tout juste d’être prisdans le programme de Conrad RFA,mais il existe également sous uneversion (peut-être ?) légèrement dif-férente chez Selectronic (nousn’avons pas pu les comparer). Ontrouve sur le site de Conrad RFA(www.conrad.de) outre le brochagedu module, également son schéma,reproduit ici en figure 1. L’examen dece dernier nous permet de découvrir3 caractéristiques importantes : lapuce intégrée spécifique est unT4224, produit développé à l’originepar Telefunken. Le département dedéveloppement de circuits intégrés aété depuis acquis par Atmel, de sortequ’il est impossible de mettre la mainsur une quelconque fiche de caracté-ristiques de ce composant. Il s’agitd’un récepteur direct (sans fréquenceintermédiaire ni mélangeur) qui pré-sente l’avantage, d’une part, de neconsommer que fort peu, ce qui n’a

DCF pour le PICÉEL’heure en temps réel pour µC

Projet : Waldemar Linker

Les modules DCF sont devenus très abordables; en dépit de leur petitetaille, ils restent très mystérieux. Rares sont partant les amateurs ayanttenté d’interconnecter un tel récepteur de signal horaire à un microcon-trôleur (d’où le µC du sous-titre).

MICROPROCESSEUR

2910/2002 Elektor

Notre adaptateur permet partant laconnexion de (pratiquement, nous ne lesavons bien entendu pas essayé tous) n’im-porte quel module DCF à une mono-carte àmicrocontrôleur. Si le module DCF dont vousdisposez ne possède qu’une sortie « inver-sée » il suffira de remplacer T1 du schéma parun BC556 dont la polarité est exactement l’in-verse, comme le montre le schéma de lafigure 1.Il n’y a qu’une ligne au cahier des chargesque doit remplir la carte à microcontrôleur uti-lisée : le générateur d’horloge doit être unquartz horloger oscillant à une fréquence de32,768 kHz. Il s’agit là d’un facteur dont il fau-dra tenir compte pour toutes les applicationsà la chronologie critique.

Décodage du signal DCFLe matériel ne se suffit bien entendu pas àlui-même, il nous faut un logiciel dont l’unedes fonctions est de décoder le flux de don-nées fourni par le module DCF; ce logiciel pré-sente d’autres caractéristiques intéres-santes : ainsi, il d?code le signal 2 fois par

pas grande importance dans la pré-sente application vu qu’il dérive sonalimentation de la carte à microcon-trôleur qui est elle alimentée par unadaptateur secteur, mais aussi de nenécessiter que très peu de compo-sants externes. Il faudra, en contre-partie, accepter de bonne grâce sasélectivité faible et sa sensibilité infé-rieure à celles que présente un récep-teur de type hétérodyne.La seconde caractéristique intéres-sante est à peine visible à l’oeil nu. Ils’agit de la triplette constituée parR6, C8 et la diode zener D1,ensemble chargé de la régulation dela tension. Ce module se laisse ali-menter tant par la tension fourniepar une cellule de pile, 1,2 V, que parune tension continue pouvant allerjusqu’à 15 V.La sortie du T4224 présente unebifurcation : le signal attaque lestransistors de sortie d’une partdirectement, après avoir subi uneinversion par T1 de l’autre. Cecisignifie tout simplement que l’on dis-pose du même signal sous 2 formesdifférentes : normale et, comme c’estle cas sur nombre de modules,inversé. Les transistors de sortiesont de vieilles connaissances puis-qu’il s’agit tout simplement deBC547 à collecteur ouvert. Il est pos-sible, par leur biais de commuter destensions allant jusqu’à de l’ordre de

30 V, sachant cependant qu’il faudracalculer la résistance de forçage auniveau haut (pull up) pour un cou-rant de 1 mA au maximum.

Une petite santéCe courant maximum de 1 milliam-père n’offre pas de grandes perspec-tives. Il est tout juste encore possibled’envisager une connexion directe àune ligne de port d’un microcontrô-leur CMOS, mais dès lors que l’onveut, par exemple, ajouter une LEDvisualisant le transfert de données,il faudra impérativement prévoir untampon (buffer). Et c’est très préci-sément la tâche de la circuiteriereprésentée en figure 2.Elle interconnecte la sortie non-inverseuse du module DCF à la lignede port RA4 de la carte du PICÉE. Lacharge de la sortie DCF n’est que de0,5 mA. La LED rouge, D2, visualisele flux de données, la seconde LED,de couleur verte, D1, signale la misesous tension de la mono-carte et dumodule DCF.La figure 3 propose le dessin despistes et la sérigraphie de l’implan-tation des composants d’une minus-cule platine dessinée à l’intention decet « adaptateur ». Les 3 orifices pré-sents sur le circuit imprimé sont des-tinés à la fixation du module DCF etde l’antenne de ferrite.

X1 X2C7

10n

T4224

IC1TCO

VCC

X1A X1B X2A X2B

GND

SL

IN

16

14 13

SB

15

PON

10 11

12

1

3

2

5 6

47 8 9

L

C6

330p

C5

4n7

C4

22nC2

10n

C1

100n

R3

1k

R6

1k

R5

100k

R2

470k

R4

100k

T1

BC556

T2

BC547

T3

BC547R1

10

k

C8

100n

C3D1

+VDD

DCF

DCF

GNDTP1

012021 - 12

FLA FLB

REC INT DEC

1V4

ANT

Figure 1. L’électronique du module DCF utilisé ici.

K1

K2

K3

T1

BC547

R2

10

k

R3

10

k

R4

47

0Ω

D2

D1

R1

47

0Ω

+5V

+5V

+5V

C2

100n

C1

47µ16V

012021 - 11

Figure 2. Un adaptateur avec tampon : c’est ceà quoi se résume l’électronique de la présenteréalisation.

heure. Entre temps, le module fait office demontre à quartz d’excellente précision. L’in-formation décodée, heure, date, jour, viendras’inscrire sur un affichage LCD. Le pro-gramme de commande se trouve, tant sous laforme de fichier .hex, dcf77gb2.hex, que defichier source (pour MPASM) de manière àpouvoir être adapté à d’autres types demicrocontrôleurs, dans la rubrique Téléchar-gement du site Internet d’Elektor (www.elek-tor.fr). Il nous semble plus judicieux, au pointoù nous en sommes, d’évoquer quelquesaspects du signal DCF77 plutôt que de nousperdre dans l’examen d’une bonne douzainede routines.La dernière fois que nous avons examiné leformat BCD du signal DCF dans les colonnesde ce magazine doit bien remonter àquelques lustres (de 5 ans chacun). Ce signalpossède une fréquence de 1 Hz, une informa-tion chronologique complète dure 60 impul-sions, soit 1 minute. Un « 0 » logique prend laforme d’une impulsion de 100 ms, un « 1 »logique celle d’une impulsion de 200 ms. Lafigure 4 vous donne la signification des diffé-rents bits constitutifs de ce code.Le début de la minute est marqué par l’ab-sence du repère de la 59ème seconde (ou partoute autre pause de signal supérieur à999 ms). Les bits 1 à 14 n’ont toujours pasencore de signification. La première informa-tion décodable débute à la 15ème seconde.Le bit d’antenne R signale l’activation ou nonde l’antenne de réserve (en fait de l’émetteurde réserve émettant par le biais de la diteantenne) à Mainflingen (RFA). Cela pourraitêtre le cas lors d’opérations de maintenancede l’émetteur principal. Le 16ème bit, A1,passe, une heure avant le basculement del’heure d’été vers l’heure d’hiver et inverse-ment, au niveau logique haut (« 1 »). Les bitsZ1 et Z2 indiquent si l’information horaireconcerne l’heure d’été MEST (Mid-EuropeanSummer Time, Z1 = 1, Z2 = 0) ou l’heure d’hi-ver MET (Z1 = 0, Z2 = 1). Le bit A2 signalel’adjonction d’une seconde additionnelle(pour des raisons de remise à l’heure). Dansce cas-là ce ne sera pas la 59ème seconde quel’on sautera, mais la 60ème.Le bit de début, S (Start), au niveau logiquehaut (à « 1 ») introduit l’information d’heure etde date proprement dite. Minute, heure, date,jour de la semaine, mois et année se succè-dent au format BCD. Les données de minute,heure et d’année sont dotées d’un bit deparité, P1, P2 et P3 respectivement.

(012021)

BibliographieSystème de développement PICÉE, Elektor n° 284, février 2002, page 8 et suivantes

MICROPROCESSEUR

30 Elektor 10/2002

(C) ELEKTOR012021-1

C1C2

D1D2

K1

K2

K3

R1

R2

R3R4

T1

+ T

012021-1

(C) ELEKTOR012021-1

Figure 3. Dessinée spécifiquement à l’intention de notre carte PICÉE : dessin despistes et sérigraphie de la platine enfichable.

Figure 4. Format de codage du signal fourni par DCF77 : heure et date.

Liste des composants

Résistances :R1,R4 = 470 ΩR2,R3 = 10 kΩ

Condensateurs :C1 = 47 µF/16 V radialC2 = 100 nF

Semi-conducteurs :D1 = LED verteD2 = LED rouge

T1 = BC547

Divers :K1,K2 = bornier à vis encartable à

2 contacts au pas de 5 mm (RM5)K3 =connecteur mâle à une rangée

de 32 contacts ou embase autosé-cable mâle en équerre à 1 rangée de32 contacts (en fonction de l’em-base montée sur la carte PICÉE)

module DCF tel que, par exemple,Selectronic 22.1143 ou Conrad RFA641138)

INFOCARTE 10/2002

AD8307Amplificateur logarithmique 92 dBdu CC à 500 MHzAmpli op, OTA, comparateurs

AD8307Amplificateur logarithmique 92 dBdu CC à 500 MHzAmpli op, OTA, comparateurs INFOCARTE 10/2002

110/2002

Elektor

AD8307Amplificateur logarithmique 92 dB du CC à 500 MHz

Fabricant :Analog Deviceswww.analog.com/productSelection/pdf/AD8307 a.pdf

Caractéristiques :– Amplificateur logarithmique multi-étage complet– Plage de dynamique de 92 db (–75 à +17 dBm,

jusqu’à –90 dBm avec réseau d’adaptation)– Alimentation asymétrique

(2,7 V minimum à 7,5 mA typique)– Plage de fréquences :

CC à 500 MHz à ±1 dB de dérive– Pente : 25 mV/dB, interception à –84 dBm– Stabilité en température élevée– Trajet de signal différentiel parfaitement découplé

en tension continue– Temps d’activation : 100 ns,

consommation en standby de 150 µA

Applications :– Conversion de niveau de signal

pour affichage de puissance– Mesure de la puissance d’antenne d’un émetteur– Affichage de puissance de champ d’un récepteur

(RSSI)– Traitement de signal radar/sonar faible coût– Analyseurs de spectre et de réseau

(jusqu’à 120 dB)– Mesure de décibels vrais pour multimètre

(mode CA)

Description :Le AD8307 est le premier amplificateur logarith-mique à être présenté en boîtier à 8 broches. Ils’agit d’un amplificateur logarithmique démodula-teur complet qui travaille selon le principe de com-pression progressive (détections successives). Ilpossède une plage de dynamique de 92 dB caracté-risée par une erreur de conversion maximale de±3 dB et de 88 dB avec une erreur de ±1 dB àdes fréquences allant jusqu’à 100 MHz. L’amplifica-

Parameter

Conditions Min. Typ. Max. Unité

CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES

Plage des tensions d’entrée (erreur ±1 dB) en dBm (0 dBm = 1 mW/50 Ω) –72 16 dBm

Conformité logarithmiquef ≤ 100 MHz, plage de 80 dB environ ±0,3 ±1

dBf = 500 MHz, plage de 75 dB environ ±0,5

Échelonnement logarithmiquenon pondéré 23 25 27

mV/dBavec évolution de température 23 27

Interception logarithmique

Amplitude sinusoïdale, non pondérée 20 µV

Puissance sinus équivalente dans 50 Ω –87 –84 –77dBm

avec évolution de température –88 –76

Densité de bruit spectral d’entrée Entrées court-circuitées 1,5 nV/√Hz

Plancher de bruit RSOURCE = 50 Ω/2 –78 dBm

Résistance de sortie broche 4 à la masse 10 12,5 15 kΩ

Capacité de charge interne 3,5 pF

Réponse impulsive 10 à 90 %Petit signal 0 à 100 mV, CL = 2 pF 400

nsGrand signal 0 à 2,4 V, CL = 2 pF 500

Plage utilisable jusqu’à 500 MHz

Plage utilisable jusqu’à Couplage CA en interne 10 Hz

CARACTÉRISTIQUE DES CELLULES D’AMPLIFICATION

Bande passante de cellule –3 dB 900 MHz

Gain par cellule 14,3 dB

CARACTÉRISTIQUE D’ENTRÉE

Tension en mode commun CC Couplage CA en interne 3,2 V

Plage de tension de mode commun Chaque entrée (petit signal) –0,3 1,6 VS–1 V

Tension d’offset d‘entrée CCRSOURCE = 50 Ω 50 500 µV

Dérive 0,8 µV/°C

Compteur incrémental Différentiel 1,1 kΩ

Capacité d’entrée Chaque broche à la masse 1,4 pF

Courant de repos d’entrée Chaque entrée 10 25 µA

ALIMENTATION

Tension d’alimentation 2,7 5,5 V

Consommation de courant VENB ≥ 2 V 8 10 mA

Standby VENB ≥ 2 V 150 750 µA

Paramètre

Caractéristiques électriques (VS = +5 V, Tamb , RL > 1 MΩ sauf indication contraire)

AD8307Amplificateur logarithmique 92 dBdu CC à 500 MHzAmpli op, OTA, comparateurs

AD8307Amplificateur logarithmique 92 dBdu CC à 500 MHzAmpli op, OTA, comparateurs INFOCARTE 10/2002INFOCARTE 10/2002

2El

ekto

r10

/200

2

teur est extrêmement stable, facile à mettre enoeuvre et ne requiert pratiquement pas de compo-sant externe. Il se contente d’une alimentation asy-métrique fournissant une tension comprise entre2,7 et 5,5 V et ce à une consommation de courantde 7,5 mA, ce qui correspond à une dissipationnégligeable de 22,5 mW à 3 V. Une entrée de pilo-tage rapide compatible CMOS désactive le AD8307de sorte que la consommation de courant tombe àmoins de 150 µA.Chacun des amplificateurs/limiteurs pouvant êtrepris en cascade possède un gain signal faible de 14,3dB à une largeur de bande passante –3 dB de 900MHz. L’entrée est pleinement différentielle et pré-sente une impédance modérée (1,1 kΩ parallèle à1,4 µF). Le AD8307 possède une plage de dyna-mique allant de quelque –75 dBm (ce dBm référantà une source de 50 Ω, soit une amplitude sinusoï-dale de l’ordre de ±56 µV) à +17 dBm (amplitudesinusoïdale de 2,2 V). La prise à l’entrée d’unréseau d’adaptation simple permet de décaler laplage pour la placer entre -88 et +3 dBm. La linéa-rité logarithmique se situe, typiquement, entre±0,3 dB à 100 MHz sur la majeure partie de cetteplage, sachant qu’elle ne se détériore que peu à 500MHz. Il n’existe pas de limite de fréquence inférieu-re, le AD8307 pouvant même être utilisé à des fré-quences audio (20 Hz) et en-deçà.L’échelonnage de la sortie est de 25 mV/dB, la ten-sion étant produite par un courant nominal de 2µA/dB généré par une résistance interne de 12,5kΩ. La tension varie entre 0,25 V dans le cas d’unsignal d’entrée de –74 dB (ce qui correspond, avecun point d’interception CA de –84 dBm/, à unsignal sinusoïdal de 20 µV) et 2,5 V dans le casd’un signal d’entrée de +16 dBm. Il est possible defixer, en externe, à une tension d’alimentation de2,7 V, la raideur et le point d’interception à 15mV/dB par exemple, en vue d’obtenir la totalité dela plage de sortie.La courbe de transfert du AD8307 est pour unelarge part indépendante des variations de la tensiond’alimentation et de la température. La combinai-

son étonnante de prix faible, dimensions com-pactes, faibles dissipation, précision élevée, plage dedynamique très étendue et un domaine de fré-quences allant de l’audio à l’UHF ouvre nombre dedomaines d’application au AD8307. Ce composantest proposé en boîtier SOIC et DIP à 8 brochespour la plage de température industrielle (–40 à+85 °C).

Application typique :Wattmètre HF numérique, Elektor n° 292, octobre 2002

Types de boîtiers et brochage :AD8307AN : DIP 8 broches plastiqueAD8307AR : SOIC 8 broches plastique

Plage de températures : –40 à +65 °C

Broche Nom Fonction1 INM Moins du signal d’entrée,

normalement à VPS/22 COM Broche commune,

normalement à la masse3 OFS Réglage de l’offset, connexion à

un condensateur externe4 OUT Sortie de tension logarithmique

(RSSI), ROUT = 12,5 kW5 INT Réglage de l’interception ±6 dB6 ENB Validation de puce compatible

CMOS (active au niveau haut)7 VPS Plus de la tension d’alimentation

2,7 à 5,5 V8 INP Plus du signal d’entrée,

normalement à VPS/2

Valeurs maximalesParamètre ValeurTension d’alimentation +7,5 VTension d’entrée de signal Tension d’alimentationTempérature de soudure +300 °C @ 10 s.Plage des températures de service –40 à +85 °C

INPUT LEVEL – dBm

3

2

–3–80 20–60

ER

RO

R –

dB

–40 –20 0

1

0

–1

–2

FREQUENCY INPUT = 100MHz

FREQUENCY INPUT = 300MHz

INPUT LEVEL – dBm

3

2

–3–80 20–60

ER

RO

R –

dB

–40 –20 0

1

0

–1

–2

TEMPERATURE ERROR @ –40°C

TEMPERATURE ERROR @ +25°C

TEMPERATURE ERROR @ +85°C

INP VPS ENB INT

INM COM OFS OUT

AD8307

VP INT NC VN

X1 X2 Y1 Y2

AD830

C10.1µ F

C21µ F

VIN

TEMP

R23.3kV

+5V

R14.7V

VR250kV

R5*

* 51kV FOR20mV/dB

5k FOR100mV/dB

20mV/dB

+5V FOR 20mV/dB+10V FOR 50mV/dB+15V FOR 100mV/dB

VOUT

R7

R8

R7,R8:SEE TEXT

AD589

R31kV

Q12N3904

VR12kV

C30.1µ F

–5V

R632.4kV

R9250V

–5V

VR350kV

NC = NO CONNECT–2V

MINI-PROJET

Voltmètre acoustique

Mesurer à l’oreille

Burkhard Kainka

Si, au cours d’une mesure de tension sur une platine à forte densitéd’implantation, la pointe mesure dérape alors que l’on tente de lire lavaleur, cela peut fort bien avoir des conséquences catastrophiques, aurisque d’une destruction de certains des composants du montage. Cerisque est bien moins grand avec notre voltmètre acoustique.

T2

BC547B

T1

BC547B

R2

1k

R4

1k

R1

470k

R3

470k

C1

10n

C2

10n

Bz1R5

2k2

0V/0V25 0V/0V36

1V6/1V3 1V6/1V0

1V6/1V60mA9

010126 - 11

BT1

1V5

1...50V

BC547B

CB

E

Figure 1. L’électronique se résume à un multivibrateur tout ce qu’il y a de plussimple pilotant un résonateur requérant une tension de service alternative.

Comme le laisse entendre son nom, la pré-sente réalisation convertit une tension élec-trique en un signal acoustique. La hauteur dusignal est proportionnelle au niveau de la ten-sion. S’il est vrai que cela peut paraître, à pre-mière vue, moins précis qu’un voltmètre àaiguille ou à affichage numérique, cetteapproche permet cependant de se concentreruniquement sur le point de mesure sans avoirà jeter de coup d’oeil furtif vers un affichagequelconque. Il est étonnant de voir à quellevitesse on arrive, avec un rien d’habitude, àune très bonne approximation !

MultivibrateurLe montage se résume en fait à un simplemultivibrateur, auquel l’objet de mesure four-nit le courant de base nécessaire au fonc-tionnement des 2 transistors. Un résonateurpiézo-électrique convertit la tension rectan-gulaire fournie par le circuit en un signalsonore. Une tension de mesure de 10 V setraduit par un signal d’une fréquence prochede 1 kHz. À partir de 2 V environ il existeune relation linéaire entre la tension demesure et la fréquence. La plage de mesures’étend bien au-delà de 50 V. Des tensionsnégatives ne produisent pas de signal sonore,mais elles n’ont pas d’influence néfaste surles transistors vu qu’elles se trouvent limitéesà quelque –9 V en raison de la présence dediodes zener parasites dans les lignes debase des transistors. L’électronique secontente d’une alimentation de 1,5 V fourniepar une pile. On notera que le montage necomporte pas de bouton marche/arrêt. Il ne

34

s’agit pas d’un oubli sachant qu’il necircule pas de courant dans le circuiten l’absence de tension d’entrée.Notre voltmètre acoustique permetbien plus qu’un voltmètre ordinaire.La mesure de tensions alternativesne pose pas le moindre problème.Dans ce cas-là le signal sonore auraune tonalité spéciale vu qu’il seramodulé à la fréquence de la tensionde mesure.Les variations d’une tension conti-nue voire la présence d’une faible

composante de tension alternativesuperposée à une tension continuesont aisément audibles.

Rien ne vaut l’entraînement !La platine représentée en figure 2qui se distingue par une dispositionlargement étalée des composants,permet une réalisation rapide etsans risque de notre voltmètreacoustique. Si l’on fait abstraction

Elektor 10/2002

MINI-PROJET

Le facteur d’amplificationThéoriquement, les tensions sur les 2 bases et les 2 collecteurs doivent être égales. Celaest uniquement le cas lorsque le montage est inactif (1ère valeur); sur le schéma, on trouve,pour un circuit en fonctionnement, des valeurs (2ème valeur) sensiblement différentes. Le

des transistors et de la pile, le mon-tage ne comporte pas de compo-sant polarisé. Le résonateur piézo-électrique ne se formalise pas nonplus de son sens de montage. Il est

10/2002 Elektor

personnel du laboratoire d’Elektor voit-il des « rats bleus » ou existe-t-il une explicationrationnelle pour cela ? C’est heureusement la seconde possibilité qui prévaut !Un transistor dit « petits signaux » tel que le BC547 se caractérise par son facteur d’amplifi-cation (gain) en courant. Le courant de collecteur IC est proportionnel au courant de base IB.

B = IC / IB

Le facteur de pro-portionnalité B(aussi appelé HFE)est dénommé gainen courant statique(dans le cas d’unrapport des varia-tions en courant,nous avons affaire augain en courantdynamique ß ou hFE,qui est, dans le casdes transistors « petits signaux » pratiquement identique au gain statique).Il n’est pas possible de fabriquer un transistor présentant un facteur de proportionnalitédéfini avec précision. On lit ainsi, sur la fiche de caractéristiques du BC547 que le gain encourant est (à un courant de collecteur donné) compris entre 110 et 800 ! Ceci expliqueque l’on a subdivisé cette plage très étendue en 3 classes identifiées par l’adjonction d’unsuffixe : dans le cas d’un BC547A le gain est compris entre 110 et 220, avec un BC547B, ilest compris entre 200 et 450, allant de 420 à 800 dans le cas d’un BC547C.

Ainsi, même si l’on utilise 2 BC547B dans le montage décrit plus haut, il n’est pas excluque l’on soit confronté à des différences importantes. Avec ce petit montage on peutaccepter ces tolérances même si cela se traduit par des différences sensibles au niveaudes mesures...

010126-1

BA

T

BZ1

C1

C2

H1

H2

H3

H4 IN

R1

R2

R3

R4

R5

T1

T2

0

- +

01

01

26

-1

01

01

26

-1

Figure 2. Une platine largementdimensionnée pour quelques rarescomposants.

aisé de monter l’ensemble dans unboîtier pour sonde de mesure. La

Liste des composants

Résistances :R1,R3 = 470 kΩR2,R4 = 1 kΩR5 = 2kΩ2

Condensateurs :C1,C2 = 10 nF

Semi-conducteurs :T1,T2 = BC547B

Divers :Bz1 = résonateur tension

alternativeBt1 = pile mignon (R6) avec

porte-pileboîtier pour sonde à pointe de

mesure

fixation de la platine dans le boîtier se fera àl’aide de quelques gouttes de colle ou d’unmorceau de film autocollant double face, lapointe de mesure étant reliée à la platinepar le biais d’un petit morceau de fil decâblage souple.De par la faiblesse de la tension d’alimenta-tion, cette dernière n’étant que de 1,5 V, lerésonateur piézo-électrique ne peut prétendreréveiller des sourds. On pourra partant per-cer quelques orifices dans le boîtier àl’aplomb du résonateur.

L’utilisation de notre voltmètre acoustiquerequiert une phase d’entraînement au coursde laquelle on effectuera un bon nombre demesures en s’aidant d’un voltmètre servantde référence voire, mieux encore, d’un oscil-loscope. Après entraînement, on doit arriverà évaluer une tension avec une précision del’ordre du volt. Il en va de même dans le casdes tensions alternatives dont on arrive àidentifier l’amplitude, la fréquence et même, lapratique aidant, la forme d’onde.

(010126)

35

INFORMATIONS

36 Elektor 10/2002

L’amélioration de nombreux facteurs, parmilesquels la sécurité, le confort, sans oublier laprotection de l’environnement, rendent lesvéhicules automobiles modernes toujoursplus compliqués. Le replacement toujoursplus rapide des modèles par les fabricants, lapression des coûts exercée sur les garagesagréés et le manque de temps pour assurerla formation du personnel constituent des fac-teurs propices à l’introduction de systèmesde diagnostic pour véhicules garants d’unservice rapide, sûr et économique en cas depanne ou de contrôle.Pourquoi ne pas tirer parti de l’ordinateur, quiassure depuis longtemps la commande desystèmes et fonctions dans les véhicules,pour vérifier ceux-ci ? Pour protéger sesconcessionnaires des garages indépendants,chaque fabricant a bien entendu développéun système « maison ». Seule la pression descoûts exercée au cours de la même périodesur l’industrie des accessoires a permis l’ap-parition de quelques embryons de normali-sation. Mais tout changea lorsque les législa-

tions sur la protection de l’environ-nement se profilèrent à l’horizon.Bien que la densité de population n’ysoit pas particulièrement élevée, lesÉtats-Unis ont joué – et jouentencore – le rôle de précurseur dansla lutte contre la pollution causée parles véhicules automobiles. L’État deCalifornie, en particulier, se dis-tingue par la rigidité de ses lois dansle domaine de la protection de l’en-vironnement. Les fabricants euro-péens se sont longtemps opposés àl’emploi de catalyseurs bien qu’ilsaient dû depuis longtemps en équi-per leurs véhicules destinés auxÉtats-Unis. Les progrès de la tech-nique, par exemple l’augmentationde la puissance des ordinateurs et ledéveloppement de capteurs appro-priés, et les exigences légales enmatière de réduction toujours pluspoussée des gaz d’échappement desvéhicules se trouvent dans un état

d’interdépendance, le but ultimeétant les véhicules « zéro pollution» dont un certain pourcentage seraexigé prochainement des fabricantspar la Californie.Alors qu’en Europe l’État exerce unepression sur l’usager par la voie ducontrôle des émissions de gazd’échappement ou par l’augmenta-tion/la diminution de la taxe sur lesvéhicules routiers polluants selon ledegré de « propreté » du véhicule,la législation américaine, elle, préfèrefrapper les fabricants. Ceux-ci sesont donc vus contraints de régler detelle façon les systèmes de diagnos-tic des véhicules que le conducteursoit prié de se rendre au garage lorsd’une augmentation, même tempo-raire, des gaz d’échappement entreles entretiens et les contrôles. Lesystème se nomme « On-Board Dia-gnostic », abrégé OBD, et provoque,en cas de mauvais fonctionnement

Systèmes de diagnosticpour véhicules (I)Passage à la deuxième génération avec interface normalisée (OBD-2)

par Gerhard Müller

Les systèmes de diagnostic pour véhicules dépendaient jusqu’à présentdu fabricant et étaient conçus pour ne permettre l’accès aux donnéesqu’aux garages agréés. Mais une directive de l’UE a imposé, sous le nomde système EOBD, le système normalisé OBD-2 pour les nouveauxvéhicules. La contribution que voici décrit l’interface en détail. Un articleen préparation contiendra la description d’un adaptateur de diagnostic àréaliser soi-même pour la connexion EOBD.

INFORMATIONS

3710/2002 Elektor

tion précédente était concentrée presqueexclusivement dans l’ordinateur du garage,on a de plus en plus recours aux ordinateurstoujours plus puissants à bord des véhicules.

de l’émission des gaz ou des dispo-sitifs de sécurité, l’allumage d’unelampe jaune « Check Engine »(figure 1) aussi désignée par « Ser-vice Engine Soon » ou « MalfunctionIndicator Lamp » (abréviation MIL).Ce système, prescrit en Californiedès 1988, et adopté dans les autresÉtats d’Amérique du Nord en 1994,a été remplacé à partir de 1996 parle système normalisé OBD-2 ou OBDII plus poussé et pratiquement indé-pendant des fabricants.Lors de ses tentatives de réconcilierlibre-entreprise et protection de l’en-vironnement, l’Union Européenne aengendré la directive UE 98/69/CEdu 13.10.1998 [1] qui prescrit à tousles fabricants une réduction supplé-mentaire des valeurs limites des gazd’échappements et l’utilisation desystèmes « On-Board Diagnostic »conformément aux directives de nor-malisation des États-Unis. Les fabri-cants se sont donc vus contraintspour la première fois d’incorporerdes interfaces et des connecteursunifiés de raccordement aux appa-reils de diagnostic. Ils ont même étéobligés de rendre publiques des par-ties essentielles de leurs systèmesde diagnostic « maison ». La direc-tive de l’UE s’applique aux véhiculeséquipés d’un allumage commandé,donc aux moteurs à étincelles, à par-tir de l’approbation type 2000, etaux moteurs à autoallumage, c’est-à-dire Diesel, à partir de l’approbationtype 2003.

Connecteur de diagnosticOBD-2Contrairement aux systèmes précé-dents, le connecteur de diagnosticpour OBD-2 ou EOBD (European On-Board Diagnostic systems) ne setrouve plus dans le compartimentmoteur mais doit, conformément audécret, être situé à proximité du

siège du conducteur. Il se trouvemaintenant dans la plupart des cassous le tableau de bord ou la consolecentrale ; il est parfois recouvertd’un couvercle et peut aussi êtresitué sous le cendrier.Le connecteur OBD-2 (figure 2)comporte 16 contacts, mais ceux-cine sont pas tous munis de broches(voir tableau 1).Le tableau 2 indique les différentsprotocoles du système de bus. Onpeut en déduire que l’accord n’estpas encore parfait. Alors que les 2entreprises américaines font appell’une, Ford, à un protocole PWM(Pulse Width Modulation) et l’autre,General Motors, à un protocole VPW(Variable Pulse Width Modulation),tous deux correspondant à la normeSAE J1850, les fabricants européenset asiatiques utilisent dans la plu-part des cas le protocole KWP (KeyWord Protocol) selon ISO 9141-2.

UtilitéQue signifie le nouveau système dediagnostic pour le conducteur ?Alors que l’intelligence des sys-tèmes de diagnostic de la généra-

Figure 1. Symbole de la lampe «Check Engine » (source : auteur).

9 10 11 12 13 14 15 16

1 2 3 4 5 6 7 8

Figure 2. Le connecteur de diagnostic à 16contacts pour OBD-2 (source : auteur).

Tableau 1Brochage du connecteur OBD-2-d’après les normes

Broche 2 + du bus J1850Broche 4 Masse du véhiculeBroche 5 Signal de masseBroche 6 CAN High (J-2284)Broche 7 Sortie K ISO 9141-2Broche 10 bus J1850Broche 14 CAN Low (J-2284)Broche 15 Sortie L ISO 9141-2Broche 16 + de la tension de batterie

Tableau 2Liste de toutes les données actuelles pouvant être extraites d’OBD-2 en mode 01

État des systèmes d’alimentation en carburant 1 et 2Valeur de charge calculéeTempérature de l’eau de refroidissement du moteurValeur courte de la distribution du mélange Banc 1Valeur longue de la distribution du mélange Banc 1Valeur courte de la distribution du mélange Banc 2Valeur longue de la distribution du mélange Banc 2Pression du carburant (mesurée)Pression absolue dans le conduit d’admissionNombre de tours du moteurVitesse du véhiculeAvance à l’allumage du cylindre #1Température de l’air d’admissionMesure de la quantité d’air par le MAF (Mass Air Flow sensor)Position absolue des étrangleursÉtat de la demande d’air d’appointEmplacement des sondes lambda dans le véhicule, Capteur 1 étant la sonde la plus proche du moteurSortie des sondes lambda Banc 1 – Capteur 1 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 1 – Capteur 2 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 1 – Capteur 3 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 1 – Capteur 4 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 2 – Capteur 1 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 2 – Capteur 2 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 2 – Capteur 3 et valeur courte déterminée de distr. mélangeSortie des sondes lambda Banc 2 – Capteur 4 et valeur courte déterminée de distr. mélangeCahier des charges OBD du véhiculeÉtats des entrées des systèmes auxiliaires

ignore la signification. Le moded’emploi n’est, en effet, pas d’ungrand secours : « Continuer jus-qu’au garage le plus proche ».

Mauvais fonctionnementQuand et pourquoi la lampe signa-lant un mauvais fonctionnement s’al-lume-t-elle ? Comme les autreslampes de contrôle, la « MalfunctionIndicator Lamp », MIL en bref, s’al-lume lors de la mise en circuit de l’al-lumage et s’éteint lorsque le moteurdémarre, ce qui équivaut à uncontrôle de la lampe elle-même. Ellesignale un fonctionnement défec-tueux lorsqu’elle reste allumée pen-dant la marche. Un clignotementpendant la marche signifie quel’électronique moteur a détecté desratés de l’allumage qui peuventendommager le catalyseur par l’en-voi de vapeurs d’essence imbrûléesvers l’échappement. Ces 2 signauxde la MIL font généralement passerl’électronique du moteur à un pro-gramme de fonctionnement en casd’urgence pour limiter les dégâts.Par exemple la détection d’unevaleur trop pauvre du mélange parles sondes lambda signifie que lemoteur pourrait subir des dégâtsimportants. Le programme de fonc-tionnement en cas d’urgence permetau moins de se traîner jusqu’augarage le plus proche et devrait limi-ter les dommages. Les moyens dubord s’arrêtent en effet là car,contrairement aux systèmes de dia-gnostic embarqués de la premièregénération, OBD-2 ne permet plusd’obtenir par exemple le numéro dela fonction défectueuse en plaçantun cavalier entre certaines brochesdu connecteur de diagnostic ou enactionnant des commutateurs surl’unité centrale.Avec un peu de chance, la MILs’éteindra brusquement aprèsquelques trajets. La norme prescritque les erreurs sporadiques qui dis-paraissent après un certain nombre

de cycles de marche ne doiventpas allumer la MIL ou doivent

annuler l’ordre d’allumage.Mais l’électronique du véhi-cule ne manque pas d’enregis-

Un lecteur peu coûteux suffit pour indiqueroù le véhicule a mal à la roue. Cela n’est pasd’un grand secours pour le conducteurmoyen qui n’est généralement pas en mesured’effectuer un dépannage. Mais s’il se trouveà proximité d’un petit garage ou d’une assis-tance routière, cela lui évitera de devoir

prendre rendez-vous auprès de songarage agréé, ce qui n’est de toute

façon pas possible surla route des

vacances. Il serapeut-être pos-

sible de fairedisparaître tout

au moins les e n t i m e n tde malaisecréé parune lampede contrôlea l l u m é e

dont on

trer dans un « instantané » (FreezeFrame) toutes les données des cap-teurs principaux lors de l’apparitiond’un fonctionnement défectueux. Cetenregistrement de données de fonc-tionnement peut être lu lors du pro-chain contrôle et fournira des indica-tions sur la cause du mauvais fonc-tionnement, même lorsque celui-cine se manifeste plus depuis long-temps, qu’il ait été temporaire ou nese soit produit qu’à une charge par-ticulière du moteur.

Codes d’erreurLes codes d’erreur à 5 chiffres selonSAE J2012 ou ISO DIN 15031-6sont indiqués dans la figure 3. Lanormalisation de OBD-2 prescrit lasignification indiquée pour les codesd’erreur conduisant à l’allumage dela MIL. Outre « P » pour « Power-train » (groupe motopropulseur), lesautres lettres initiales utilisées sont« B » pour « Body » (carrosserie duvéhicule), « C » pour « Châssis » et« U » pour « réseau » . Un « 0 » enseconde position indique qu’il s’agitd’un code d’erreur de la norme. Lesnombres « 1 » et « 2 » indiquent uncode d’erreur du fabricant, lequeldoit toutefois s’en tenir strictementà la norme. Le chiffre « 3 » estréservé aux extensions futures de lanorme. Le chiffre en troisième posi-tion désigne le système surveilléselon le schéma de la figure 3. Les 2derniers chiffres, enfin, donnent desprécisions sur l’erreur qui s’est pro-duite. Le texte en clair correspon-dant au nombre peut être repris dela description donnée par la norme.Par exemple, « P0133 » signifie quela réponse de la sonde lambda, Banc1, Capteur 1 (banc 1, capteur1) esttrop lente.

ExtractionQuelles sont les possibilités offertespour extraire les codes d’erreurs ?Comme l’indique précédemment letableau 2, on peut trouver auxbornes du connecteur OBD-2 n’im-porte lequel des 3 protocole de com-munication selon le fabricant duvéhicule et, en outre, aucun d’entreeux n’est compatible avec les proto-coles « normaux », comme le proto-cole de transfert de l’interfacesérielle d’un ordinateur.

INFORMATIONS

38 Elektor 10/2002

Décodage des codes d'erreur selonSAE J2012

P 0 X X X

Code d'erreur

1- Mesure carburant/air2- Buses d'injection3- Allumage4- Emissions système5- Contrôle de ralenti et de vitesse

P- Powertrain (transmission)

6- Ordinateur véhicule7- Transmission8- Transmission

0- Défini par SAE J20128- Défini par le fabricant

Figure 3. Codes d’erreur normalisés selonSAE2012 (source : auteur).

Figure 4. Terminal portatif typique permettant de relever les codes d’erreur (source :Actron Manufacturing Company, Cleveland, Ohio).

tent d’extraire la totalité des données duconnecteur OBD-2. Cette gamme de donnéesne se décline pas en moins de 9 modes diffé-rents :

01 afficher les données actuelles02 afficher les données « instantanées »

(freeze frame)03 afficher les codes d’erreur04 effacer les codes d’erreur et les valeurs

mémorisées05 afficher les résultats de l’autocontrôle des

sondes lambda06 afficher les résultats de l’autocontrôle des

systèmes qui ne sont pas constammentsurveillés

07 afficher les résultats de l’autocontrôle dessystèmes sous surveillance constante

08 mode de contrôle spécial09 obtention d’informations du véhicule

telles que version du logiciel, VIN

Mais tous les véhicules n’offrent pas l’inté-gralité des modes. Dans un mode donné,l’identification des paramètres (PID) sert,sous forme de nombre hexadécimal, à inter-roger l’ordinateur du véhicule. La suite d’oc-tets 01 00, par exemple, sert à déterminer àquelles questions l’ordinateur du véhicule estcapable de répondre ou quelles données ilfournit sur demande. Une fois le mode choisi,01 dans cet exemple, PID 00 détermine tou-jours quelles sont les commandes comprisesdans ce mode et auxquelles il sera répondu.Mais nous voici déjà au beau milieu de lastructure interne du protocole, ce qui n’ap-porte rien à l’utilisateur de progiciels. D’autrepart, la structure relativement simple du pro-tocole OBD-2 permet aussi, avec un peu d’ex-périence, d’écrire soi-même un programme.Ce qui manque est la conversion du protocolede transmission OBD-2 (41,6 kHz dans le casde la modulation PWM, 10,4 kHz dans le casde la modulation VPW et d’ISO 9141) en unprotocole compatible avec l’interface sérielledu PC. Il existe déjà des câbles d’adaptation,mais rien n’empêche de réaliser soi-même unadaptateur basé sur un microcontrôleur déjàprogrammé (par exemple en ayant recours àla famille PIC) et un simple circuit supplé-mentaire (figure 7). Un projet de ce genresera présenté dans un prochain article, publiédans le numéro de novembre.

Cela en vaut-il la peine ?La personne qui a déjà dû vider ses pochespour faire monter une nouvelle sonde lambdapeut se demander à bon droit s’il s’agissaitvraiment de la sonde ou simplement d’unconnecteur mal enfoncé, ou bien décider dene pas donner suite. Chaque test des

Oublions les appareils d’analyse coû-teux que les fabricants fournissent àleurs garages agréés, car il existe deplus en plus d’appareils de fournis-seurs tiers à un prix raisonnable. Ils’agit de terminaux portatifs toutjuste bons, pour la plupart, à extra-ire les codes d’erreur, ou de câblesd’adaptation qui permettent d’ac-complir davantage grâce au logicieldu PC auquel ils transmettent lesdonnées. Le connecteur OBD-2étend en effet l’accès à bien plusqu’aux codes d’erreur.Un représentant typique des termi-

naux portatifs, le Kal KM9040 (figure4) peut, comme la plupart des appa-reils de ce genre, aussi effacer lescodes d’erreur des véhicules. Il coûtedans les 500 à 2 000 euros.Le logiciel sur PC (figure 5) et lecâble d’adaptation (figure 6) sontentre-temps disponibles même pourles ordinateurs de poche Palm (chezAuterra par exemple, cf. la liste desliens Internet). Il existe des sys-tèmes bon marché à partir de 150euros. La navigation dans l’électro-nique d’un véhicule devient enfinabordable, car ces solutions permet-

INFORMATIONS

3910/2002 Elektor

Figure 5. Des programmes spéciaux, par exemple « Vehicle Explorer »,permettent aussi de relever les codes d’erreur sur un PC.

Figure 6. Outre le logiciel PC, on a besoin d’un câble d’adaptation appropriécomportant un microcontrôleur de conversion d’interface (source :onboarddiagnostics).

garages, qu’il ait été effectué par une asso-ciation d’automobilistes ou par un des innom-brables magazines automobiles, a indiquéjusqu’à présent que même une rupture de cir-cuit qui crève les yeux aboutit inéluctable-ment au remplacement du système completde senseurs. Dans de telles conditions, unoutil permettant d’épargner au garage lapeine d’effectuer les diagnostics sera viteamorti. Le tableau 3 réunit les donnéesactuelles lisibles en mode 01.Il ne faut pas s’attendre à ce que tous lesvéhicules puissent produire l’intégralité desdonnées : ils ne sont par exemple pas touséquipés de 4 sondes lambda. La valeur decharge calculée ne correspond pas à la puis-sance directement fournie par le moteur : ils’agit d’un nombre sans dimension obtenu àpartir du débit d’air momentané divisé par ledébit d’air maximum corrigé en fonction del’altitude. Un ordinateur portatif permet d’en-registrer les valeurs en continu pour les visua-liser plus tard. Les programmes pour PCconvertissent les données en graphiques(figure 8) ou en indications d’instruments vir-tuels. Il est possible dans certains cas depositionner des déclencheurs (triggers) quimettent en marche ou arrêtent l’enregistre-ment des données lorsque certaines limitessont dépassées par le haut ou par le bas.L’instantané des données déjà mentionné(mode 02) contient en règle générale lesmêmes données.Le mode 04 permet de réinitialiser (d’effacer)un code d’erreur. Il faut tenir compte de ceque cette opération efface aussi les donnéesde calibrage de l’ordinateur du véhicule. L’or-dinateur du véhicule accumule ces donnéesde calibrage pour compenser les tolérancesdes composants des détecteurs et des cap-teurs ainsi que les tolérances de l’usure dumoteur. Si ces données sont effacées, ellesseront régénérées automatiquement au coursdes prochains cycles de marche. Mais celasignifie aussi qu’il ne faut pas se précipiterimmédiatement au contrôle technique aprèsavoir effacé les codes d’erreur et donc lesdonnées de calibrage.Pour terminer, encore un mot à l’intention deceux qui espèrent augmenter la puissancede leur véhicule grâce au tuning de l’ordina-teur embarqué. La directive de l’UE précisequ’il incombe aux fabricants de veiller à ceque « tous les codes ou paramètres d’ex-ploitation reprogrammables doivent résisteraux manipulations ». On y parvient généra-lement par des procédés cryptographiqueset en encapsulant les puces correspon-dantes de l’électronique moteur. Les sys-tèmes OBD-2 sur PC ne comportent doncpas de procédés cryptographiques.

(020138-1)

INFORMATIONS

40 Elektor 10/2002

Figure 7. Prototype d’un convertisseur OBD-2/RS-232 à microcontrôleur PIC quenous avons testé dans nos laboratoires.

Figure 8. Les programmes pour PC convertissent les données en graphiques(figure 8) ou en indications d’instruments virtuels.

Litérature & Liens Internet:

[1] Normes EU EC70/220,EC98/69, EC99/102, ECE R83http://europa.eu.int/index_de.htm

[2] Normes ISO et SAEwww.beuth.de

[3] Tierces parties proposant desappareils de diagnostic OBD-2www.actron.com

www.auterraweb.comwww.autoxray.comwww.abcwc.net/accounts/quanta/www.eichstaedt-electronics.comwww.obd2.comwww.obd-2.comwww.obd-2.dewww.kalequip.comwww.mavericktechnology.co.ukwww.onboarddiagnostics.co.ukwww.snapon.com

TEST&MESURE

42 Elektor 10/2002

Wattmètre HFnumériqueà affichage LCDDe 1 kHz à 1 GHz

Projet : Thomas Scherrer OZ2CPU www.webx.dk

Tout radio amateur sait qu’il est important de disposer d’un wattmètreHF de précision. Un wattmètre peut être utilisé pour mesurer le gain d’unampli, la largeur de bande d’un filtre, la force de champ d’antennes, lapuissance d’un émetteur, le taux d’ondes stationnaires, la perte de retouret bien d’autres choses.

TEST&MESURE

4310/2002 Elektor

radio-amateurs, pour décrire les niveaux (rela-tifs) de puissance HF. Certains ingénieurssont familiers avec l’unité dBm, d’autres pré-fèrent parler de watts et d’autres encore detension RMS (Root Mean Square = valeur effi-cace vraie). Ce compteur affiche les trois uni-tés simultanément…

À propos du circuit AD8307L’amplificateur monolithique logarithmiqueAD8307 d’Analog Devices a été décrit pour lapremière fois, voici quelque temps déjà, dansl’article « VU-mètre HF » (Elektor n°247, jan-vier 1999, page 26 et suivantes). À titre deréférence, le synoptique de ce circuit intégrétrès populaire est reproduit en figure 1. L’am-pli AD8307 est un composant relativementbon marché – du moins d’après la feuille despécification –, dans la réalité, l’auteur en apayé un exemplaire environ 13 (+ port).L’auteur avait d’abord essayé la version DIL(Dual In-Line = à double rangée de broches)de l’ampli AD8307 –c’est aussi le type utilisédans l’article cité. Bien qu’il soit plus facile àsouder et à utiliser que la puce SMD (SurfaceMounted Device = unité montée en surface),ses broches de connexion plus longues lerendent inutilisable pour des fréquencessupérieures à de l’ordre de 100 MHz. Plu-sieurs essais furent tentés en utilisant cemodèle avant de constater que la versionSMD pouvait elle être utilisée jusqu’à envi-ron 500 MHz. Lors de nouveaux essais, l’en-semble fut optimisé en développant d’autresplatines et en changeant les résistances etcondensateurs d’entrée.À des fréquences supérieures à 300 MHz, lapuissance d’entrée ne doit pas dépasser+20 dBm (100 mW) pour conserver la préci-sion. C’est une faiblesse connue de l’ampliAD8307, qui n’est pas trop grave, en fait, sivous en êtes conscient – il faut juste utiliserl’atténuation d’entrée appropriée afin deréduire la puissance HF appliquée à la pucepour qu’elle ne dépasse pas 20 dBm et garan-tir ainsi la précision optimum.L’auteur exprime sa gratitude à tous les radio-amateurs et ingénieurs chevronnés qui ontcontribué par leur expérience, leurs bonnesidées, leur assistance lors des mesures et leurprêt d’équipements coûteux à la constructionde ce circuit d’entrée.

Description du circuit Le schéma du circuit du wattmètre HF estillustré en figure 2. Il comporte quatre sec-tions, qui vont être présentées brièvement ci-dessous, pour laisser un peu d’espace dansl’article à l’évaluation du second composantessentiel –oui, le microcontrôleur PIC16F876.

Ce wattmètre HF utilise un ampliAD8307 pour mesurer le niveau depuissance. Le circuit d’entrée duAD8307 est à la fois compensé enfréquence et optimisé pour la pertede retour afin de donner un tauxd’ondes stationnaires (TOS) d’entréeoptimum sur une grande plage defréquences.Un micro-contrôleur pré-programméde type PIC16F876 avec des conver-tisseurs à 10 bits analogique/numé-rique incorporés est utilisé pourconvertir la tension analogique desortie de l’ampli AD8307 en valeursnumériques. Ensuite, un ensemblede tables de recherche permet deconvertir les valeurs dBm en tensionet puissance (watts) HF. L’affichagede toutes les valeurs, y compris ungraphique à barres, apparaît sur un

large écran 2 x 20 à cristaux liquidesrétro-éclairé. Il y a aussi un voltmètreà courant continu conservant lesvaleurs de crête minimum et maxi-mum, ainsi que plusieurs autres dis-positifs, cf. la description du logicielplus loin dans l’article.

L’unité décibel milliwatt(dBm)En technologie HF, 0 dBm représente1 milliwatt à travers 50 Ω. De même,0 dBW représente 1 watt à travers lamême impédance. Donc, +10 dBm =10 mW ; +20 dBm = 100 mW ;+30 dBm = 0 dBW = 1 W, etc.Le terme « dBm » est utilisé par tousles centres professionnels de déve-loppement, de réparation ou de ser-vice radio, de même que par tous les

BANDGAP REFERENCEAND BIASING

SIX 14.3dB 900MHzAMPLIFIER STAGES

MIRROR

INPUT-OFFSETCOMPENSATION LOOP

COMMON

–INPUT

+INPUT

SUPPLY ENABLE

INT. ADJ

OUTPUT

OFS. ADJ.

AD8307

7.5mA

1.15k Ω

3

2

2µA/dB

12.5kΩ

COM

NINE DETECTOR CELLSSPACED 14.3dB

INT

ENB

OUT

020026 - 11

OFSCOM

INM

INP

VPS

Figure 1. Synoptique fonctionnel de l’ampli AD8307 (source: Analog Devices).

Spécifications– Couverture de fréquences : 1 kHz à 500 MHz (calibré) ; 1 kHz à 1 000 MHz

(non calibré, pour des mesures de puissance relative seulement)– Impédance normale d’entrée : 50 Ω– Plage de puissance d’entrée : –60 dBm à +30 dBm (1 nanowatt à 1 watt).– Plage de puissance d’entrée en utilisant l’atténuateur de 50 dB : jusqu’à

100 kwatts.– Plage dynamique : 90 dB avec un boîtier bien protégé HF. – Résolution : 0,1 dBm (1 dBm sur le graphique à barres)– Perte de retour en entrée : @300 kHz : –35 dB

@100 MHz : –27 dB@500 MHz : –25 dB

– Entrée SWR (Standing Wave Ratio = taux d’ondes stationnaires) :@300 kHz : 1,036@100 MHz : 1,094@500 MHz : 1,12

– Précision avant calibrage : ±1 dB de 1 MHz à 450 MHz.– Après calibrage : ±0,2 dB pour chaque fréquence calibrée.– Mesure de tension de courant continu : 0 à 20 volts.– Résolution de la tension en courant continu : 20 mV– Précision de la tension en courant continu après calibrage : ±20 mV– Tension d’alimentation : de 9 à 20 Vcc– Consommation de courant : sans rétro-éclairage de l’écran à cristaux liquides :

30 mA ; avec rétro-éclairage : 120 mA.

Le convertisseur de tension HF est présentécomme une unité séparée autour de l’ampliAD8307. L’équivalent « enregistrement » de latension représentant la puissance HF appli-quée au support K4 apparaît sur K5 sous laforme d’un palier de niveau entre 0 et 2,5 V.Le réseau résistant d’entrée est dimensionnépour une impédance d’entrée de 50 Ω qui estle standard de facto dans le mode HF. Leréseau d’entrée peut gérer des niveaux depuissance jusqu’à 1 watt. C1 et L1 servent àsupprimer les capacités et les inductancesparasites, et ainsi à optimiser le taux d’ondesstationnaires d’entrée pour les fréquencesplus élevées.La deuxième unité est le contrôleur numé-rique autour du circuit intégré IC2. Cette

« boîte noire » exécute le logiciel écritpar l’auteur pour gérer les fonctionssuivantes :– Traduire la sortie de l’ampli

AD8307 dans un format lisible etcompréhensible par nous autresterriens ;

– Lire les commandes utilisateurs(boutons-poussoirs S1, S2 et l’en-codeur rotatif sur K2) ;

– Piloter un affichage à cristauxliquides, lui permettant de présen-ter menus, valeurs, etc.

Le microcontrôleur d’interruptionsprogrammable (PIC, ProgrammableIinterrupt Controller) est initialisé àla mise sous tension par le circuit

R9-C8. Il est synchronisé par un réso-nateur céramique travaillant à4 MHz.La troisième unité est l’écran à cris-taux liquides. Ici, nous utilisons unécran de 2 lignes de 20 caractères.L’ajustable P1 est utilisé pour réglerle contraste.La quatrième unité est l’alimentationélectrique autour du circuit intégréIC3. De conception totalementconventionnelle, l’alimentation nejustifie pas de plus amples explica-tions. Elle peut être obtenue à l’aidede n’importe quel adaptateur sec-teur courant capable de fournir uncourant d’à peu près 150 mA sous 8 à16 VCC.

À propos du microcontrô-leur PIC16F876Pour les besoins de la section numé-rique de ce projet, il fallait un micro-contrôleur bon marché avec unconvertisseur ADC (Analogue toDigital Converter = convertisseuranalogique-numérique), une inter-face de programmation simple etpeu chère et une mémoire pro-gramme de type Flash pour faciliterle développement et la mise au pointdu logiciel. Il fallait aussi 4 entréesnumériques, 2 pour les boutons-poussoirs et 2 pour l’encodeur, 7 sor-ties pour l’écran à cristaux liquidesen mode 4 bits ou 11 sorties en mode8 bits. La puce 16F873 et les micro-contrôleurs PIC 16F876 à 4 et8 Kmots dans une mémoire pro-gramme Flash se sont révélés unexcellent choix. Les prix des deuxmodèles étant presque identiques,l’auteur a choisi celui le plus large à8 Kmots.Le microcontrôleur 16F876 disposede 5 entrées analogiques d’une réso-lution de 10 bits, représentant uneplage de 0 à 1 023 en valeurs discon-tinues lorsque la tension d’entréeévolue de 0 à 5 volts. Le signal decourant continu en provenance del’ampli AD8307 couvre de 0 à2,5 volts pour l’ensemble de la plagedes opérations. Pour obtenir une par-faite résolution numérique, le conver-tisseur ADC à l’intérieur du micro-contrôleur PIC pourrait utiliser uneréférence positive extérieure pour latension à pleine échelle. Cette fonc-tion est remplie par R10 et R11 quicréent une référence à 2,5 V à partir

TEST&MESURE

44 Elektor 10/2002

C10

100n

X1

4MHz

K2ENCODEUR

ENCODEUR

12

34

56

78

910

1112

1314

K3

1516

R10

1k

R11

1k

C9

100n

+5V

K1 +5V

K6

+5V

R15

12

0k

R16

10

k

R17

18

0k

C7

100n

PIC16F876

RA3/VREF

RB0/INT

RA5/AN4

RA1/AN1

RA0/AN0

RA2/AN2

RA4/T0

RC6/TX

RC7/RX

MCLRIC2

OSC2

OSC1

RC0

RC3

RC4

RC1

RC2

RC5

RB1

RB2

RB3

RB4

RB5

RB6

RB7

20

10

28

27

26

25

24

23

22

21

11

12

13

14

16

15

17

18

198

1

9

3

2

4

6

5

7

R9

47

k

C8

1n

+5V

R14

10

Ω

+5V

+5V

10k

P1

C14

100n

S1 S2

MENUSELECT

D1

D2

D3

D4

RS

D0

RW

E

D5

D6

D7

RS

E

D1

D3

D5

D7

RW

D0

D2

D4

D6

+5

0

A

DC

LED1LED2

LCD

LED

2

LED

1

VS

S

VD

D

Affichage LCD 2 x 20 caractères

VO

RS

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

10111213141516

RW

E

123456789

K3

BOURNS3315Y-1-016

7805

IC3

C11

100n

C13

100µ25V

C12

10µ16V

D1

1N4001

+5VDC

150mA

AD8307

IC1INP

OUTINM

OFS

INT

COM

SUP EN

8

7

2

41

6

3

5

R8

47

0k

R4

39

Ω

R5

33

Ω

R7

47

Ω

R1

100Ω

R2

100Ω

R3

100Ω

R6

68Ω

C1

8p2

L1

3T

Ø 3mm

C6

100n

C4

100n

C5

100n

C2

100n

K5

+5V'

+5

0

AK4 8...16V

020026 - 12

ENTREEVOLTMETRE

CC

Figure 2. Schéma du circuit du wattmètre HF. Les deux principaux composants sont l’ampliAD8307 dans le convertisseur d’entrée et le microcontrôleur PIC16F876 dans la sectioncontrôleur.

Pour commencer, la platine du circuit, impri-mée double face et à trous métallisés, pré-sentée en figure 3 doit être coupée en deux

du rail d’alimentation de 5 volts.Cette tension n’est pas cruciale, ets’il n’y a qu’une légère erreur, ellesera calibrée par logiciel avec unpoint de départ à zéro dBM. Un outil de programmation simple etde bonne qualité pour ce microcon-trôleur PIC a été conçu par JohannAichinger. Il s’appelle PROPIC, etson architecture et son code peuventêtre téléchargés à :http://jaichi.virtualave.net/D’autres outils identiques s’appli-quent aux contrôleurs de type16F876, dont le « IC-PROG » deBonny Gijtzen. Celui-ci fonctionneaussi très bien et supporte la plupartdes circuits intégrés programmables.Vous le trouverez à l’adresse :www.ic-prog.comLe logiciel du wattmètre a été déve-loppé avec la suite de programma-tion des contrôleurs PIC « MPLAB »de Microchip, en association avec uncompilateur extérieur C appelé PICCde Hi-Tech, leur site Web se trouve à

l’adresse : www.htsoft.comd’où vous pouvez télécharger uneversion de démonstration gratuite. Sivous avez besoin de recompiler lelogiciel pour ce wattmètre, vous pou-vez changer l’écran de démarragepour afficher votre nom ou votreadresse d’appel si vous le désirez. Lecode source de ce logiciel peut êtretéléchargé depuis la section Télé-chargements Gratuits du site Webd’Elektor Electronics. Le numéro defichier correspondant est 020026-11(octobre 2002). Pour ceux qui n’ontpas accès à Internet (levez le doigt,s’il vous plaît), les fichiers sont aussifournis sur une disquette en s’adres-sant à l’adresse habituelle.

ConstructionUn instrument comme le présentwattmètre doit être construit en fai-sant très attention aux aspectsmécaniques, sinon il ne fonctionnerajamais si le blindage est négligé.

TEST&MESURE

4510/2002 Elektor

(C) ELEKTOR020026-1

C1

C2

C3

C4C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11C12

C13

C14

D1

H1

H2

IC1 IC2

IC3

K1K2

K5

K6L1 P1

R1 R2

R4

R5R6R7

R8R9

R10

R11

R14

R15

R16

R17 X1

+0

020026-1

+5

+5

0

0

DC

A

IN

A

K3

(C) ELEKTOR020026-1

Figure 3. Conception de la platine de commande de l’instrument. La platine estune double à trous métallisés ; elle est disponible toute prête aux adresseshabituelles.

Liste des composants

Résistances :(boîtier CMS 1206 ou 0805)R1,R2,R3 = 100 ΩR4 = 39 ΩR5 = 33 ΩR6 = 68 ΩR7 = 47 ΩR8 = 470 kΩR9 = 47 kΩR10,R11 = 1 kΩR15 = 120 kΩR16 = 10 kΩR17 = 180 kΩR14 = 10 Ω/1 WP1 = ajustable 10 kΩ

Condensateurs :(boîtier CMS 1206 ou 0805)C1 = 8pF2C2 à C7,C9 à C11,C14 = 100 nFC8 = 1 nFC12 = 10 µF/16 V radialC13 = 100 µF/25 V radial

Bobines :L1 = 3 spires de fil de cuivre émaillé de

0,5 mm (SWG #30), spires espacées de0,5 mm, diamètre interne de 3 mm

Semi-conducteurs :D1 = 1N4001IC1 = AD8307AR (CMS)IC2 = PIC16F876-04/SP (programmé EPS-

020026-41)IC3 = 7805

Divers :K1 = embase autosécable à 1 rangée de

5 contactsK2,K5 = embase autosécable à 1 rangée de

3 contactsK3 = embase à 2 rangée de 8 contactsK4 = embase BNC châssis à joue carréeK6 = embase autosécable à 1 rangée de

4 contactsS1,S2 = bouton-poussoir unipolaire à

contact travail pour montage châssisPC1,PC3,PC8,PC10,PC12 = picot

X1 = résonateur céramique 4 MHz(3 contacts)

module LCD à 2 lignes de 2- caractères telsque, par exemple, LM032L (PC2002LRS-BEA-C)

encodeur rotatif type 3315Y-1-016 (Bourns)embase-jack d’alimentation pour montage

châssissupport pour circuit intégré 20 broches

étroit

pour séparer la section du contrôleur de lapartie constituant la platine d’entrée.

Platine d’entréeCette platine (figure 4) utilise des élémentsCMS (SMD= Surface Mount Devices = com-posants montés en surface) parce que despetits composants gèrent mieux les hautesfréquences. Lisez les paragraphes suivants sic’est la première fois que vous construisezune platine utilisant des éléments SMD.Si vous soudez de la main droite, ajoutezd’abord une petite quantité d’étain sur lapatte de soudure droite.Placez avec précaution le composant avecvotre main gauche en utilisant une pince, etsoudez le côté droit tout en maintenant lecomposant parfaitement immobile. Mainte-nant soudez simplement la patte de souduregauche à la partie gauche du composant.Pour souder l’ampli AD8307, enduisez soi-gneusement et rapidement d’étain la pattenuméro 3 sur la platine. Puis appuyez etmaintenez le circuit intégré à sa place tout enappliquant la chaleur sur la broche 3, etfaites-le rejoindre la patte de soudure enpoussant légèrement avec le bout du fer àsouder. Si nécessaire, ré-alignez le circuitintégré, puis soudez les autres broches.La platine d’entrée a des formes spéciale-ment conçues avec des îlots de dimensionsgénéreuses permettant d’y fixer des compo-sants de style SMD aussi bien 1206 que 0805.L’implantation de la résistance CMS R3appelle une remarque particulière. Elle vientse mettre en parallèle par-dessus des résis-tances R1 et R2 déjà mises en place.La bobine L1 consiste en trois spires de fil decuivre émaillé de 0,5 mm de diamètre. Le dia-mètre intérieur de cette bobine est de 3 mmet les spires sont espacées d’environ 0,5 mmentre elles.La platine d’entrée doit être montée directe-ment sur la bride du support BNC (BayonetNeil-Councilman = verrouillage à baïonnette)avec quatre trous de montage filetés M2,5.Certains supports BNC ont un morceau d’iso-lateur en Téflon de 3 à 4 mm de long enrouléautour de la broche centrale. Enlevez cette iso-lation, et coupez la broche centrale de façonque sa longueur atteigne à peu près 2 mm.Vérifiez qu’il est possible de souder la partiearrière de la bride. Sinon, enlevez toutecouche de protection en la grattant avec unoutil de façon que la soudure soit possible.Montez maintenant la platine d’entrée, nefaites pas d’économies sur l’étain de soudure,soudez toute la longueur, y compris sur ledessous de la platine.

Platine du contrôleurUn prototype initial de cette platine est pré-

senté en figure 5. Si le microcontrô-leur PIC16F876 est monté dans unsupport de circuit intégré, vousdevez utiliser un microcontrôleur dequalité impeccable, un support àcontacts tulipe par exemple. Toute-fois, ceux d’entre vous qui ont accèsà des outils de programmation adé-quats peuvent aussi souder le micro-contrôleur PIC directement sur laplatine du contrôleur, la puce pou-vant être mise à jour in situ (capacitéISP = In Site Programming) lors-qu’une nouvelle version du pro-gramme est disponible.La fréquence du résonateur céra-mique est de 4 MHz, ce qui n’est pascrucial. Si vous ne voulez pas utiliserla sortie série facultative explicitéedans l’encart « Utilisation des

menus », prenez un type à 3 brochesavec condensateurs incorporés. Uneversion normale à 2 contacts fonc-tionnera aussi très bien.La platine du contrôleur est montéesur l’arrière du module d’affichage àcristaux liquides, en utilisant entre-toises d’une longueur d’environ10 mm ou ce que vous avez sous lamain.4 entretoises sont nécessaires pourmonter l’écran à cristaux liquides surle panneau frontal du boîtier.La résistance R14, du type à 1 watt,pilote le niveau de rétro-éclairage del’écran. Une valeur de 10 ohms don-nera un éclairage normal, mais sivous voulez utiliser des piles pouralimenter cet instrument, il vaudraitmieux augmenter sa valeur à envi-

TEST&MESURE

46 Elektor 10/2002

Figure 4. Platine d’entrée avec le support BNC à bride soudé le long du bord.

Figure 5. Platine contrôleur installée sur l’arrière du module d’affichage à cristauxliquide.

TEST&MESURE

4710/2002 Elektor

Utilisation des menus(logiciel v. 1.03)Toute l’intelligence présente dans l’instrument réside dans le logi-ciel développé par l’auteur et introduit dans la mémoire Flash dumicrocontrôleur PIC. Ceux d’entre vous qui avez accès à des logi-ciels et des équipements de programmation adaptés au PICseront intéressés de savoir que le code-source de ce projet esttéléchargeable depuis notre site Web (Téléchargements Gratuits,élément EPS02006-11, octobre 2002). Des microcontrôleursPIC déjà programmés sont aussi disponibles aux adresses habi-tuelles sous le code de commande EPS020026-41.L’écran d’accueil de l’instrument est affiché ainsi :

L’écran de démarrage principal affiche :DBm, status (état), RF-voltage bar-graph (graphique à barres de latension HF, RF-power watts (watts de la tension HF).

Si aucune atténuation n’est utilisée, l’affichage de la puissance endBm s’étend de –63 dBm (plancher de bruit) à +30 dBm (1 W).L’affichage de l’état montre la bande de fréquence sélectionnée etle mode d’atténuation. Utilisez le cadran de bande pour naviguerentre les mémoires de calibrage LF, HF, VHF, UHF et SHF. Il estsuggéré de calibrer la référence 0 dBm du wattmètre aux valeurssuivantes : LF = 3.5 MHz, HF = 14 MHz, VHF = 145 MHz, UHF= 430 MHz, SHF = 440 MHz. Bien sûr, vous pouvez calibrer selonvos fréquences favorites pour obtenir les meilleures performances.Dans le menu du compteur de puissance HF, utilisez le bouton de

sélection SELECT pour entrer en mode RELATIVE (relatif). Dansce mode, la valeur dBm et le graphique à barres apparaissent ; àl’entrée dans ce mode, l’affichage dB est remis à zéro.

Le menuPour accéder au menu / options, utilisez le bouton MENU. Dansun menu, utilisez l’encodeur rotatif pour accéder à l’option choi-sie. Arrivé à l’option adéquate, utilisez SELECT pour l’activer, ceciest aussi affiché sur l’écran.

Entrées menu disponibles :0 : 0 dB, aucun atténuateur monté, 1 W max.1 : –10 dB, atténuateur monté, 10 W max.2 : –20 dB, atténuateur monté, 100 W max.3 : –30 dB, atténuateur monté, 1 kW max.4 : –40 dB, atténuateur monté, 10 kW max.5 : –50 dB, atténuateur monté, 100 kW max.6 : Voltmètre à courant continu, valeur réelle, min. et max.7 : Compteur de puissance HF, l’écran de démarrage par défaut.8 : Wattmètre PEP BLU (PEP, Peak Envelope Power = puissance

de crête) à Bande Latérale Unique (SSB = Single Side Band),avec maintien de crêtes (peak hold) et décroissance variable(variable decay).

9 : Perte en retour avec affichage du taux d’ondes stationnaires(TOS), utilisable avec un pont TOS.

10 : Calibrage à 0 dBm dans la bande sélectionnée.11 : Lecture de toutes les valeurs de calibrage.12 : Remise à zéro des mémoires de calibrage.13 : Affichage du délai de mise à jour de 2 à 80 ms avec maintien

de crêtes et décroissance variable.14 : À propos du logiciel, montrant la version, etc.

Voltmètre à courant continuRien n’est détruit si la polarité d’entrée est inversée. La tensionréelle, les minimums et maximums sont affichés sur l’écran duvoltmètre à courant continu. Pour remettre à l’état initial l’affi-chage des min. et max., appuyez sur le bouton « Select » (sélec-tion). Le voltmètre peut être utilisé pour contrôler la tension de labatterie si une batterie est utilisée pour l’alimentation, ou pourtoute mesure que vous souhaitez effectuer, mais rappelez-vousque l’impédance d’entrée est d’environ 80 kΩ..

Dispositifs supplémentairesQuelques enthousiastes souhaitant disposer de dispositifs supplé-mentaires peuvent apprécier une sortie série en extra. Un flux dedonnées série sort de la broche 17 du microcontrôleur PIC, etpeut être converti en niveaux RS-232 par l’intermédiaire d’un cir-cuit intégré MAX232 dans sa configuration habituelle. Ce flux dedonnées peut être envoyé sur une porte RS-232 libre de votrePC. Tout programme de communication ou d’émulation de termi-nal comme HyperTerminal devrait être capable de lire le flux dedonnées. Les options de communication sont : 38 400 bauds,ASCII 8 bits, pas de parité, 1 bit d’arrêt. En résumé : 38K4 8 N 1.

ron 20 ohms, ou peut-être monter un inter-rupteur pour pouvoir couper le rétro-éclai-rage au moment où le compteur est alimentépar les piles. Le régulateur de tension 7805 va chauffer unpeu si la tension d’entrée dépasse environ10 V. Vous pouvez soit le rapprocher du boî-tier et le fixer pour sécurité avec une vis M3,soit monter un radiateur sur son dos métal-lique. Un modèle simple de type à enclique-tage sera suffisant.

Encodeur rotatif et interrupteursL’encodeur rotatif, de type à double contactbon marché, fournit un code binaire Gray. Ilest utilisé comme cadran de sélection d’op-tions dans le menu et pour modifier différentsparamètres, cf. la description du logiciel ci-dessous. S’il arrive que l’encodeur tournedans le mauvais sens, il suffit d’intervertir lesfils aux deux connexions de sortie de données.Les deux interrupteurs S1 et S2 doivent être dutype boutons-poussoirs. S1 sert à choisir lesoptions des menus et S2 à accéder au menu.

Tests initiaux (matériel)Arrivé à ce stade, nous supposons que lesdeux platines sont montées. Si le microcon-trôleur PIC est dans un support, enlevez-le ;s’il est soudé sur la platine principale, une ali-mentation variable à courant continu doit êtreutilisée pour les tests décrits ci-dessous.Commencez avec uniquement la platine ducontrôleur, avec le régulateur 7805 installé etéventuellement aussi le microcontrôleur PIC.L’affichage et la platine d’entrée ne sont pasencore connectés.Avant de procéder aux tests, il vous faut véri-fier que le régulateur 7805 marche correcte-ment. Alimentez la platine avec une tensionde 9 V, vérifiez qu’il y a bien +5 V sur la pattedestinée à connecter la platine d’entrée àcôté du condensateur C12. Vérifiez aussi qu’il

y a +2,5 V sur la broche 5 du circuitintégré IC1.Vérifiez la présence de +5 V sur labroche 1 du circuit intégré IC1. Fer-mez tout, connectez l ‘écran, insérezle microcontrôleur PIC et rebranchez.Tourner l’ajustable P1 dans le sensinverse des aiguilles d’une montre,de façon que l’écran ne reçoive quezéro volts sur la broche de réglage 3.Ceci produira un contraste maximumpour que vous puissiez voir si l’écranfonctionne. Réglez P1 pour lemeilleur contraste selon votre anglede vue. Vérifiez la présence d’unrétro-éclairage vert sur l’écran etvous verrez s’afficher le messaged’accueil du compteur de puissanceHF (cf. encart). Touchez du doigt leterminal d’entrée A, une réponses’affichera sur l’écran. Coupez tout.Vérifiez deux fois toutes les souduressur l’ampli AD8307 et la platine d’en-trée, puis connectez-la à la platine

principale à l’aide d’un câble blindéde type audio, ou de ce que vousavez sous la main pour transférer lesignal de la platine d’entrée à la pla-tine du contrôleur. Rebranchez l’ali-mentation et vérifiez que l’intensitédu courant ne dépasse pas 150 mA.Si vous ne disposez pas d’un généra-teur de tests HF pour calibrer et tes-ter l’appareil, introduisez une brochede résistance normale dans la prised’entrée BNC, et émettez avec votreinstallation VHF, UHF ou n’importequelle radio (émetteur-récepteur por-table) disponible. Plus vous appro-cherez votre radio du wattmètre, enémettant bien sûr, plus l’affichage surl’instrument sera lisible.

Lorsque ce test initial sera positif,utilisez, empruntez ou obtenez l’ac-cès à un générateur de signal HF.Ceci vous permettra de calibrer votrenouveau wattmètre numérique et del’utiliser pour des mesures précisesdans votre propre atelier. Mais vousdevez d’abord monter l’électroniqueà l’intérieur d’un boîtier correcte-ment blindé. Le calibrage aura lieuplus tard.

Un boîtier ? Fait main ou…Bien sûr, vous souhaitez que votreboîtier s’adapte parfaitement àl’écran d’affichage, au support BNC,aux interrupteurs, au connecteur decourant continu et ainsi de suite.Pourquoi ne pas essayer de leconstruire vous-même à partir d’uneplatine métallisée en cuivre sur unseul côté et non gravée ? Ce maté-riau est bon marché, facile à décou-per et à forer. Un rien d’attention etde temps supplémentaires furentconsacrés à l’ouverture rectangulairepour l’écran. Les côtés de la boîtepeuvent être facilement soudésensemble. La boîte terminée peutêtre peinte en noir avec un vaporisa-teur de peinture, et des lettresblanches imprimées plus tard avecdes caractères transferts « Seno ».Une couche de laque transparente aété vaporisée pour consolider le fra-gile lettrage. Un tel boîtier ne coûtepresque rien sauf du temps et de lapeinture. La version de l’auteur estprésentée en figure 6.

Calibrage de l’entrée HFet de l’entrée courantcontinuLe wattmètre HF est calibré par logi-ciel, en appliquant 0 dBm au termi-nal d’entrée. Sélectionnez d’abord lamémoire de bande de fréquence cor-respondante à l’aide du cadran enco-deur, puis appuyez sur le bouton desélection.La force du signal de 0 dBm est sau-vegardée dans la mémoire internedu compteur. À partir de mainte-nant, il fonctionnera dans une plagede ±0,2 dB dans cette bande de fré-quence. Répétez cette opérationpour toutes les autres bandes dési-rées. Il y a cinq mémoires de bandes

TEST&MESURE

48 Elektor 10/2002

Figure 6. À titre de suggestion, un hébergement protégé pour l’instrument peut êtreconstruit à partir de morceaux d’un circuit imprimé en cuivre sur un seul côté soudé le longdes bords. Cette méthode de construction, populaire parmi les radio-amateurs, permetmême d’utiliser des écrous de sécurité pour monter l’assemblage dans un boîtier plus grand.

appelées LF, HF, VHF, UHF et SHF.Rappelez-vous que vous pouvez réa-liser le calibrage pour toute fré-quence souhaitée, n’importe quandet à répétition.Le voltmètre à courant continu estcalibré physiquement. Il vous fautrégler finement la résistance supé-rieure R15 du diviseur de tension enparallèle avec la résistance R17 et larésistance inférieure R16. Vousdécouvrirez qu’un voltmètre numé-rique à courant continu très précisest nécessaire, de même qu’une ali-mentation à courant continuvariable.Changez l’écran d’affichage du watt-mètre en mode voltmètre à courantcontinu à l’aide de la commandeMenu -> Dial (Cadran) -> Select(Bouton de sélection).Appliquez 20,00 volts à l’entrée decourant continu et lisez l’affichage àcristaux liquides. S’il affiche unevaleur plus petite que 20,00, montezune résistance de 10 MΩ en parallèleà la résistance supérieure R17 ; s’ils’affiche plus de 20,00, montez-lasimplement sur la résistance infé-rieure R16. Pensez à déconnecter lasource de 20 V et l’alimentation duwattmètre avant d’effectuer des sou-dures à l’intérieur de l’instrument. Sivous court-circuitez les résistancesR15 ou R17 alors que 20 volts sontappliqués sur le terminal d’entrée àcourant continu, vous aurez besoind’un nouveau microcontrôleur !

PrécautionsLes tensions HF d’un couple devolts, spécialement quand elles pro-viennent d’émetteurs UHF, peuventcauser des brûlures et autres dom-mages à la peau. Ne touchez jamaisun terminal supportant une puis-sance provenant d’un émetteur.L’ampli AD8307 ne peut pas survivreà une tension de +5 V appliquée parerreur à sa broche de sortie, aussisoyez encore plus prudents en véri-fiant deux fois vos câbles sortant dela platine principale.Soyez conscient du fait que la pla-tine d’entrée est conçue pour desniveaux de puissance ne dépassantpas 1 watt. Si vous appliquez plusde puissance, l’affichage sur l’écrandiminue et disparaît ! Si vous nefaites pas attention et appliquez plusd’1 watt à l’instrument, vous pouvez

faire sauter votre ampli AD8307. Necomptez pas sur la fusion préalablede vos résistances d’entrée, parcequ’elles peuvent supporter beau-coup plus que leurs spécifications(même pendant plusieurs minutes,ce qui est suffisant pour faire rendrel’âme à votre ampli AD8307). Il n’y adonc aucune protection contre lasurpuissance !Si vous voulez tester un émetteur,utilisez une unité d’atténuation, uncoupleur directionnel ou un dériva-teur (prise intermédiaire) de puis-sance (power tap) L’auteur disposed’un atténuateur de 30 dB fait mai-son capable de supporter une puis-sance HF continue de 50 watts. Saréponse de fréquence est platedepuis le courant continu jusqu’à700 MHz. Aucun de ses émetteursVHF ou UHF ne peut engendrerplus de 50 watts, ce n’est donc pasun problème. Cependant, une ins-tallation HF nécessitera l’utilisationd’un atténuateur de type « priseintermédiaire » de 50 dB qui estaussi fait maison. Ce dernier permetdes mesures sans problèmes jus-qu’à un kilowatt. Plus de détailssont fournis sur le site Web de l’au-teur (cf. la mention au niveau del’auteur du projet)...

ConclusionL’auteur a utilisé ce wattmètre pen-dant plus d’un an et l’a trouvé trèspratique pour de multiples utilisa-tions impliquant des signaux radio.La précision à peine supérieure, lesplages de fréquences et de dyna-miques plus larges dont peuvent setarguer les wattmètres HF profes-sionnels, sont compensées « large-ment » par un coût de 20 à 40 foissupérieur à celui de l’instrumentdécrit ici.

En exemple d’extension future, il estpossible de monter deux platinesd’entrée avec un logiciel soustrayantl’entrée B de l’entrée A, pour afficherle résultat et la tension réfléchiesimultanément à la valeur calculéedu taux d’ondes stationnaires. Tou-tefois, ceci n’est qu’une idée, et laraison concrète de la présence dedeux prises d’entrées BNC appeléesentrée A et entrée B sur le boîtier duwattmètre HF de l’auteur.

(020026-1)

TEST&MESURE

10/2002 Elektor

Aujourd’hui, nous sommes, nous posses-seurs d’ordinateurs de la dernière généra-tion, on ne peut plus gâtés, avec des pro-cesseurs qui travaillent à 2 GHz voire plus,des disques durs de plusieurs dizaines degigaoctets et des écrans combinant unehaute résolution à des millions de couleurs.Et pourtant, il y a quelques années à peine,nous nous contentions et étions même trèssatisfaits avec bien moins.Malheureusement, les fabricants de logiciels

se contentent de suivre les dévelop-pements des matériels et organisentleurs nouvelles versions de pro-grammes de manière telle qu’ils ne «tournent » bien que sur des PCrécents rapides dotés de mémoire enquantité industrielle et des disquesdurs de capacités monstrueuses.S’il vous venait à l’idée de descendredu grenier l’un des vieux PC quevous y garez, pour l’utiliser pour des

tâches aussi triviales que du traite-ment de texte, les choses s’avèrentmoins évidentes que vous ne le pen-siez au premier abord. Il faut en effetrevenir à des programmes tournantsur une machine aussi lente, pas deversion moderne de Windows ou deWord avec une interface utilisateurgraphique de toute beauté.Il est fort probable que l’on n’ait pasgardé les programmes de l’époque etalors, que faire ? On trouve heureu-sement sur Internet des masses delogiciels gratuits qui conviennent enparticulier aux PC de générationsplus anciennes et donneront uneseconde vie à votre ordinateur

DOS gratuitLes ordinateurs du siècle dernier, lesmodèles antiques en particulier,tournent mieux sous DOS que sousWindows. Ce système d’exploitationpermet à l’utilisateur un accès bienplus direct au matériel du systèmeet, grâce à GW-Basic ou Q-Basic, ilest relativement facile d’écrire unpetit programme pour des applica-tions de mesure ou de régulation.

Un tour sur Internet permet dedécouvrir différentes versions deDOS. Si certaines d’entre ellesétaient connues à l’époque où DOSrégnait en maître, d’autres ont été

ÉLECTRONIQUEEN LIGNE

50 Elektor 10/2002

Logiciels pourordinateurs antiquesApplications utiles pour vieux PC

Harry Baggen

De plus en plus de ménages et de bureaux abritent des ordinateurs trop lentspour la génération de logiciels actuels. Ils restent dans leur coin attendant envain que quelqu’un veuille bien leur rendre vie. Ils ne méritent pas encored’être mis à la poubelle, mais que pourrait-on bien en faire ?

ÉLECTRONIQUEEN LIGNE

5110/2002 Elektor

faire un tour sur le siteDOS-Only [8] dont le nom est suffisammentexplicite. Nous n’avons rien à ajouter.

Langages de programmationPar le passé, Microsoft proposait, à l’intentiondes utilisateurs de ce système d’exploitationdésirant écrire leurs propres programmes, entandem avec MS DOS, l’interpréteur BASICGW-Basic remplacé plus tard par QBasic. Laplupart des versions Windows actuelles sontaujourd’hui encore accompagnées d’une ver-sion de QBasic. Allez donc faire un tour d’ho-rizon sur votre CD de Windows !Internet compte encore nombre d’utilisateursactifs de QBasic.La page QBasic [9] constitue un bon point dedépart si le sujet vous intéresse. Nous recom-mandons, si vous voulez tout savoir sur lessites QBasic, de faire un tour chezConnor’s House: Qbasic Links [10] où l’onne découvre pas moins de 570 liens concer-nant ce sujet.À l’époque de DOS, Turbo-Pascal était unautre langage de programmation très popu-laire. On trouve, sur la page Turbo PascalProgrammers Page [11] un panoramaexhaustif mentionnant les compilateurs, uti-litaires et autres programmes ayant trait à cecompilateur on ne peut plus apprécié.Si vous trouvez le sujet intéressant mais quevous n’y connaissez pas encore grand chose,pourquoi ne pas faire un petit tour sur le siteQuikBASIC/Turbo Pascal Info Base [12]. Ony d’excellents didactiques sur l’art et lamanière d’écrire un programme dans l’un deces langages.

(025053)

conçus par des amateurs de PCenthousiastes.Nombre de nos lecteurs se souvien-nent sans doute de DR-DOS [1], leconcurrent de MS-DOS de Microsoft.Ce système d’exploitation développéà l’origine par Digital Research en estactuellement à sa version 7. Il estgratuit pour une utilisation privée.FreeDOS [2] est un DOS très récenttout neuf. Il connaît un nombreimportant d’utilisateurs (dont le chefde file est Jim Hall), programmeursqui ne cessent de l’améliorer, toutcomme cela est le cas avec Linux

(notons qu’il n’y a aucune raison dene pas installer Linux sur un vieilordinateur, à condition de ne pas enutiliser l’environnement graphique).Si vous pensez que ces versions DOSsont de vieilles reliques poussié-reuses, vous vous trompez grande-ment. La plupart d’entre elles sontréactualisées assez régulièrement etsuivent d’assez près l’évolution de latechnologie du PC. Il existe ainsi, parexemple, un support pour desdisques durs utilisant les formatsFAT32 ou NTFS et les périphériquesdisposant d’une interface USB.

Des programmes à foisonOn trouve de très nombreux pro-grammes DOS. Nombre de sitesInternet proposent des collectionsétoffées de programmes tournantsous DOS. Il s’agit bien souvent de

vieux programmes shareware voirefreeware, mais on y découvre desprogrammes très intéressants et par-faitement fonctionnels.Simtel est un réseau qui collectionnedepuis de nombreuses années desprogrammes de toute sorte. Ontrouve, sur leur site, une sectionréservée aux programmes DOS [3],joliment classés par catégories.Free Software for DOS [4] proposequelques 700 programmes DOS gra-tuits. Le responsable de ce site a faitde son mieux pour classer les pro-grammes en catégories. Une fonction

de moteur de recherche permet detrouver rapidement un programme.Sur le site Garbo PC Archives [5],les programmes DOS disponiblessont répartis sur près de 150 pagesde rubriques. Il y a de quoi y passerun certain temps vu la quantitéimpressionnante de programmesrépertoriés.Le site File library [6] propose éga-lement un choix énorme de pro-grammes DOS. On y trouve 9rubriques subdivisées à leur tour encatégories.Chez Interesting DOS programs [7]c’est moins la quantité que l’actua-lité que l’on vise. On y trouve pré-sentéS les programmes DOS les plusrécents avec les liens correspon-dants. Si vous n’avez pas encoretrouvé votre bonheur et que vousn’en avez pas encore assez de tousces programmes DOS, vous pourrez

Adresses Internet :[1] www.drdos.com/

www.drdos.net/www.drdos.org/

[2] www.freedos.org/[3] www.simtel.net/pub/msdos/[4] http://members.cox.net/dos/[5] http://garbo.uwasa.fi/pc/[6] www.filelibrary.com/categories/

DOS.shtml3[7] www.opus.co.tt/dave/index.htm[8] http://dosonly.net/[9] www.qbasic.com[10] http://members.tripod.com/~connorr/

qb.htm[11] www.devq.net/pascal/[12] http://infobase.hypermart.net/

INFORMATIONS

52 Elektor 10/2002

Assurer la plus large diffusion possible dansdes régions du monde économiquement plusdéfavorisées exigeait de concevoir un récep-teur de prix compétitif, malgré la technolo-gie évoluée mise en œuvre. Aussi, la firmeWorldSpace a commandé d’emblée à STMicroelectronics et à Micronas la fabrication,à un million d’exemplaires, de l’ensembledes puces nécessaires pour constituer le setde puces (chipset) Starman dont vous retrou-vez la liste, la description et les fonctionsdans le tableau 1.

RécepteurC’est ici qu’entrent en scène les firmes japo-naises Hitachi, Panasonic, Sanyo et JVC, quiconcluent avec la société WorldSpace uncontrat d’exclusivité jusqu’en 2001 pour lafabrication de récepteurs. Ces dernierstemps, d’autres constructeurs se sont jointsà eux, ils sont dix-huit jusqu’à présent, à avoirobtenu une licence WorldSpace. La plupartdes appareils proposés sont des portableséquipés d’une antenne plane orientable et nedisposent que d’un haut-parleur. Alors quecertains récepteurs (JVC, BPL et Polytron) seprésentent sous forme d’une imposanteradiocassette stéréophonique, une majoritéd’autres adoptent un format compact aisé-ment transportable. Mais tous disposentd’une prise stéréo pour écouteurs, un affi-chage à cristaux liquides, souvent à plusieurslignes, et s’alimentent aussi bien sur pilesque sur secteur, d’habitude à l’aide d’un petitadaptateur extérieur. Certains postes reçoi-

vent en outre la MF et les OM, voireles LO et les ondes courtes.

Sélectionner un programme peuts’opérer par numéro de canal de dif-fusion, par « Service Component »,selon la langue ou par genre de pro-gramme (cf. tableau 3 de la 1ère par-tie). Les récepteurs dotés d’unemémoire retiennent le type de pro-gramme et la langue choisis lorsd’une précédente écoute.

Le tableau 2 vous présente unepetite sélection de postes avec leurscaractéristiques, mais vous pouvezobtenir sur le site d’Elektor unaperçu plus complet des récepteurs

WorldSpace actuels (www.elek-tor.fr), sous le bouton Télécharge-ments, en référence à cette parution(juin 2002).Avec une gamme de prix de l’ordrede 100 dollars américains, la clien-tèle en Afrique reste moins large queprévu. Il faut dire que le prix d’achatd’un récepteur WorldSpace repré-sente deux mois de salaire moyen.Au Ghana, en Éthiopie, au Kenya eten Afrique du Sud, il coûte entre 140et 200 . Mais rien que dans l’Estafricain, on a déjà vendu 40 000 deces récepteurs.

La situation est généralement plusfavorable dans les zones de couver-

Radio WorldSpace (2)Un récepteur pour toute la planète

Gregor Kleine

Pour la réception de WorldSpace, la radio numérique par satellite, dontnous avons fait la connaissance le mois dernier, il existe déjà un ensemblede puces d’un prix accessible. Dans cette seconde partie, nous allonsanalyser les détails du récepteur, des antennes et les possibilités pratiquesde capter WorldSpace.

Tableau 1Les fiches de caractéristiques des sets de puces Starman

Fabricant Dénomination Fonction

ST Micro-electronics STA 001 C.I. d’entrée RF(Radio Frequency Frontend IC)

STA 002 Décodeur de canal(Channel Decoder)

STA 003 Décodeur de source(Source Decoder)

Micronas Intermetall DRD 3515 A Décodeur de canal(Channel Decoder)

MAS 3506 D Décodeur de source(Source Decoder)

INFORMATIONS

5310/2002 Elektor

d’un CD. Mais on peut aussi utiliser uneantenne en hélice ou une Yagi. L’ouvertureangulaire de l’antenne plane pour World-Space est telle qu’un pointage de précision,comme pour la télévision par satellite, n’est

ture d’AsiaStar et d’AmeriStar. Pourun prix équivalent, la dépense ysemble plus abordable et l’on s’at-tend à une pénétration du marchéplus rapide dans ces régions.

AntennesPour la réception des signaux World-Space, on dispose d’une antenneplane (Patchantenna), de la grandeur

Récepteur KH-WS 1 RE-WS 10 DSB-WS 1000

Hersteller Hitachi (Japon) Panasonic (Japon) Sanyo (Japon)

Nombre de mémoires 10 10 32

Autres gammes d’ondes OUC, PO, OC aucune aucune

Lautsprecher Mono, 0,5 W Stéréo, 2 x 3 W Mono, 0,7 W

Casque Stéréo Stéréo Stéréo

Affichage 1 ligne de 8 caractères 3 lignes de 10 caractères chacune 2 lignes de 8 caractères chacune

Data Port oui oui oui

Spécificités Haut-parleur à 2 voies Télécommande, montre/réveil

Alimentation 4 piles Mono 4 piles Mono 2 piles Mono + 2 piles Mignon

Dimensions 241 x 163 x 65 mm 302 x 300 x 135 mm 260 x 85 x 190 mm

Poids 1,5 kg 3,4 kg 1,1 kg

Accessoires Câble d’antenne de 5 m

Prix 180 245 190

www. www.hitachi.com www.pansonic.com www.sanyo.com

Tableau 2a. Différents récepteurs WorldSpace dotés de sets de puces Starman Note : vous pouvez trouver un panorama complet au téléchargement sur www.elektor.fr

Figure 1. Antenne Yagi et plane pour WorldSpace Radio.

pas nécessaire. Elle est voisine de 80 degrés,verticalement comme horizontalement. Sa lar-geur de bande fait 50 MHz.

L’antenne plane est d’habitude amo-vible et peut se placer à distance,près d’une fenêtre, par exemple,reliée par un câble d’antenne munide fiches F. Elle contient un amplifi-cateur intégré, alimenté par le récep-teur à travers le câble, sa consom-mation se situe autour de 70 mA.Simultanément, l’amplitude de latension d’alimentation assure lacommutation entre polarisations cir-culaires gauche et droite : compriseentre 2,8 et 3,3 V pour la droite, de2,2 à 2,5 V pour la gauche.Une longueur de câble d’antennejusqu’à 10 m ne pose pas de pro-blème. S’il en faut un plus long, ilexiste un amplificateur approprié quis’alimente aussi par le câble.On peut également se procurer uneantenne de toit avec ses accessoiresde fixation, pour un prix proche de80 , un modèle Yagi accordé sur labande de 1,5 GHz. Il faut y ajouter uncâble de descente.

Le récepteur WSSR-11, un modèlebon marché, est vendu accompagnéd’une petite Yagi au lieu de l’antenneplane. Une telle antenne présentenaturellement un diagramme deréception plus étroit, il faut donc l’ali-gner avec plus de précision. Lesrécepteurs portatifs ou mobiles dis-ponibles en Europe sont toujourslivrés avec l’antenne plane.Il existe même une antenne autoavec support aimanté pour les radiosWorldSpace. Elle a été conçue parSender Hit Mix FM et coûte 299 . Ils’agit d’une modification de l’an-tenne Patch du Sanyo DSB-WS 1000.Comme la réception n’est pas pos-sible si la vue vers le satellite setrouve masquée par des arbres oudes immeubles, on cherche actuelle-ment des méthodes pour éliminer lescourtes interruptions du signal. Unedes idées consiste à transmettresimultanément un canal en direct etle même programme retardé de

INFORMATIONS

54 Elektor 10/2002

Récepteur FR-DS 100 JSRA-WS 0110 DAR-WS 2000

Fabricant JVC (Japan) JS Info (Südkorea) JS Info (Südkorea)

Nombre de mémoires 20 10 10

Autres gammes d’ondes OUC, PO, GO aucune aucune

Haut-parleur Stéréo, 2 x 3,5 W Mono, 0,8 W Mono, 0,6 W

Casque Stéréo Stéréo Stéréo

Affichage 1 ligne de 8 caractères 1 ligne de 10 caractères 1 ligne de 10 caractères

Data Port oui oui oui

Spécificités

Alimentation 6 piles Mono 4 piles Mignon 2 piles Baby

Dimensions 450 x 58 x 250 mm 130 x 130 x 40 mm 157 x 139 x 25 mm

Poids 4,2 kg 0,9 kg 0,3 kg

Accessoires Câble d’antenne de 8 mCâble d’antenne de 3 m

Adaptateur secteurAdaptateur secteur

Prix 200 190 200

www. www.jvc.com www.joyear.co.kr www.joyear.co.kr

Tableau 2b. Différents récepteurs WorldSpace dotés de sets de puces Starman Note : vous pouvez trouver un panorama complet au téléchargement sur www.elektor.fr

Figure 2. Les 3 faisceaux de AfriStar.

quelques secondes (4,32 s). Lerécepteur reproduirait le signalretardé, tout en mémorisantcelui diffusé en temps réel, demanière à le restituer lemoment venu pour « boucherles trous ». Dès le retour de laréception normale, l’appareilreprendrait l’audition dusignal en retard et recharge-rait sa mémoire. Mais ce sys-tème souffre d’un inconvé-nient : on ne peut plusémettre du satellite que lamoitié des programmes.On pense aussi à des relais ter-restres destinés à couvrir leszones masquées, un principedéjà utilisé largement en télévi-sion, chez nous, pour lesréémetteurs de complémentlocal.

WorldSpace DirectMedia ServiceLe système WorldSpace sertaussi en transmission de don-nées. Le DMS (WorldSpaceDirect Media Service) peutenvoyer sur un canal de radio-diffusion jusqu’à 128 kbit/s. Iln’est évidemment pas questiond’une connexion complète àl’Internet, vu que le canal deretour fait défaut, mais on ypasse régulièrement une sélec-tion du contenu rédactionneld’une quinzaine de sites Web,que l’on peut capter sur unrécepteur WorldSpace. Il y aune liste tenue à jour des sitesWeb sélectionnés que l’on peutconsulter à l’adressewww.worldspace.com/productservices/directmedia/contentlist.html.Tous les récepteurs WorldSpacedisposent d’une sortie de don-nées que l’on peut connecter,par l’intermédiaire d’un adap-tateur, au port USB d’un PC. Ilexiste aussi une platine à insé-rer dans le PC, qui contient unrécepteur WorldSpace complet,équipée d’une prise F pour ybrancher l’antenne et avoirainsi accès au service de don-nées. Et celui qui veut écouterla radio peut y brancher unechaîne stéréo ou utiliser la cartesonore du PC pour obtenir un

INFORMATIONS

5510/2002 Elektor

BCID Station Type(s) de programme Langue(s) Faisceau O

543 EMA TEST Education diverses X

613 NGOMA Musique anglais X X

614 Killa Musika Musique arabe X X X

615 Haneen Musique arabe X X

627 WRN-1 Nouvelles anglais X X X

628 WRN-2 Nouvelles allemand X X X

700 BOB Musique, Rock Modern anglais X X X

701 Ultra Pop Musique Pop anglais X X X

702 24x7 Musique Dance anglais X X X

703 Potion Ville, Adulte, Musique contemp. anglais X X X

704 Up Country Musique Country anglais X X X

705 RIFF Musique Jazz anglais X X X

706 RITMO! Pan Africain anglais X X X

707 Maestro Musique Classique anglais X X X

750 ALC Nouvelles / Information anglais X X X

800 Egypt-1 Musique, Nouvelles arabe, anglais, français local X X X

801 Egypt-2 Musique, Nouvelles arabe, anglais, français local X X X

804 RadioVoyager Adult, Musique contemp. anglais X X X

805 KISS 100 Musique anglais X X

806 East FM Musique anglais, hindi, urdu X X X

807 KBC Varié, de tout swaheli X X X

810 Radio &TV Senegal Varié, de tout français X X -

812 WALF FM Varié, de tout français X -

814 CNN International Nouvelles anglais X X X

817 Medi-1 Varié, de tout anglais X X X

818 Bloomberg-En Nouvelles anglais X X X

819 Bloomberg-Fr Nouvelles français X X X

820 Bloomberg-Sp Nouvelles espagnol X X X

821 Bloomberg-It Nouvelles italien X X X

823 Radio One Varié, de tout anglais X X X

824 Capital Radio Musique anglais, turc X X X

825 RMC-MO Nouvelles arabe, français - X -

829 REE Varié, de tout espagnol - X -

830 MBC Varié, de tout arabe - X

831 RBC Musique hindi X - X

832 Canal EF Education français X X X

833 CONGO-BZV Varié, de tout français X X

834 Europe-1 Nouvelles français X

835 KIE Education anglais X

837 HITMIX FM Musique allemand, anglais X X

838 CAPITAL FM Pop Musique anglais X

900 KAYA - FM Varié, de tout anglais X X X

902 RFI-2 Nouvelles, Musique français, anglais - - X

903 RFI-1 Nouvelles français - X -

904 BBC-AfrW Nouvelles anglais - X -

905 BBC-AfrS Nouvelles anglais - - X

906 BBC-AfrE Nouvelles anglais - X -

907 BBC-Arab Nouvelles arabe - X -

908 AIR Varié, de tout hindi / urdu X - -

909 Lusofonia Varié, de tout portugais X

942 Jacaranda Musique anglais X

947 Highveld Musique anglais X

999 Ch Islam Education anglais X X

1515 Marine T Nouvelles diverses X

Faisceau S Faisceau E

Tabelle 3 AfriStar-Programme Hinweis: Die auf dem Westbeam abgestrahlten Programme sind in Mitteleuropa empfangbar.

Littérature :– Fiche de caractéristiques ST

Microelectronics, STA001 et

STA002 (sur www.stmicro.com)

– Fiche de caractéristiques Micro-

nas, DRD3515 et MAS3506 (sur

www.micronas.com)

Sources d’informationsur Internet(cf. liens intéressants sur www.elektor.fr)www.worldspace.comwww.worldspace.orgwww.stmicro.comwww.micronas.comwww.iis.fhg.dewww.alcatel.com/telecom/spacewww.charly-hardt.de/worldspace.htmlwww.thiecom.dewww.conrad.dewww.worldspaceradios.co.ukwww.orbitica.comwww.hitfm.de/worldspace/main.htmlwww.hit-fm.comwww.afristar.dewww.kwrs.de/qso_04_01.pdf

son radiophonique de qualité.Enfin, les spécifications de WorldSpace pré-voient également la possibilité de trans-mettre, sur un canal « broadcast », du texteet des images de télévision en format réduit(176x144 pixels, 8 à 12 images par seconde).Sur les récepteurs de haut de gamme, on peutencore se passer de PC et afficher les don-nées sur un écran approprié.

Radio WorldSpace en EuropecentraleAprès le lancement d’AfriStar, la firme Hita-chi a commencé ses essais de réception, etpas uniquement dans les régions ciblées. Ons’est alors aperçu qu’il était possible de trèsbien capter, avec l’antenne plane d’origine,radio WorldSpace loin de la zone prévue.Comme on le remarque à la figure 2, l’Écosseet le sud de la Scandinavie reçoivent sans dif-ficulté le faisceau Ouest d’AfriStar. Le fais-ceau Est, en revanche, n’atteint que le Midieuropéen et ne pourrait être capté dans leNord de la France ou en Allemagne qu’avecune antenne plus sensible, une Yagi, parexemple. Le faisceau Sud d’AfriStar est natu-rellement hors de portée des Européens.

Les programmes de radioWorldSpaceAu cours de la mise en service du systèmeWorldSpace, on a assisté à de nombreuxchangements dans la réservation des canauxdes satellites. Tout d’abord, WorldSpace s’estchargé de la production de nombreux pro-grammes, de quoi stimuler l’achat de récep-teurs. Après que le système a pu faire sespreuves et que la zone de couverture soit trèslargement assurée, de plus en plus de pro-ducteurs de programmes ont loué des canauxde radiodiffusion. À présent, outre quelquesémissions d’information et de divertissementque WorldSpace à conservées, de nom-breuses chaînes célèbres se partagent lespectre disponible : la BBC, CNN, RadioFrance Internationale (RFI) et Europe-1, pourn’en citer que quelques-unes.Comme il n’y avait à l’origine que très peu deprogrammes en langue allemande sur AfriS-tar, les fabricants de récepteurs WorldSpacen’avaient pas jugé utile d’en assurer la distri-bution en Allemagne. Seuls quelques impor-tateurs étaient en mesure d’en fournir ennombre limité. Au contraire, en France et enGrande-Bretagne, ils sont disponibles dans lecommerce normal.Le premier canal en allemand sur AfriStar futWRN, World Radio Network. Cet émetteurrelaie, à destination de l’étranger, les pro-grammes en allemand d’une série de sta-

tions, entre autres Radio Suède,Radio Vatican, Radio Budapest,Radio Prague, Radio Bulgarie, RadioChine Internationale, ORF Interme-dia, Radio Slovaquie Internationale,Radio HCJB (La cime des Andes) etRadio Pologne. Voilà qui rend cesprogrammes particulièrementattractifs pour les fanatiques desondes courtes, qui peuvent désor-mais écouter, par l’intermédiaire deRadio WorldSpace, leurs émissionsfavorites, mais avec une pureté cris-talline. C’est un peu au détriment dela séduction que pouvait offrir, àl’aide d’antennes perfectionnées etde récepteurs à ondes courtessophistiqués, la recherche de récep-tions lointaines. WorldSpace estnumérique : on le reçoit impecca-blement ou pas du tout.Depuis un certain temps, HITMIXFM, un canal musical produit àMunich, est également « monté »sur le satellite. La radio locale, 89Hit FM, très en vogue, s’estdébrouillée pour fournir, sur place ouvia l’Internet, des récepteurs World-Space. Entre-temps, Conrad a mis àson catalogue de vente par corres-pondance les postes Hitachi.On attend toujours que la radio offi-cielle allemande prenne des positionssur WorldSpace. Vous trouverez dansle tableau 3 la totalité des pro-grammes diffusés par le faisceauOuest d’AfriStar. Mais à tout moment,vous pouvez obtenir la répartition desprogrammes à l’adresse Internetwww.worldspace.com.

PerspectivesWorldSpace est la première radio parsatellites à vocation planétaire. Elleassurera, après la mise en placed’AfriStar, AsiaStar et AmeriStar, lapossibilité de réception, aussi bienfixe que portative, des programmes.Le nombre de sociétés qui partici-pent au système WorldSpace est enconstante augmentation. Les coûtssont encore subventionné temporai-rement par l’organisation World-Space elle-même. Ils décroîtront àmesure que le système s’étendra etque les participants seront plusnombreux. On travaille actuellementà la branche automobile de l’activité.En espace libre, aussi longtempsque le satellite se situe en vuedirecte, le contact est immédiat. Ce

n’est que dans les régions non cou-vertes ou lorsque le récepteur estmasqué par les constructions, enville, que le système à transmissionsdécalées se révèle nécessaire.Tout bien pesé, WorldSpace disposedes atouts nécessaires pour obtenirun succès planétaire, bien plus queles initiatives nationales de radionumérique par satellite. Il faut aussitenir compte du fait que World-Space s’adresse en priorité auxrégions négligées sur le plan de laradiodiffusion et ne se voit pas forcéd’entrer en concurrence avec desréseaux déjà surchargés et équipésdes moyens de transmission lesplus modernes. Cependant, World-Space réfléchit, et des pré-accordsavec le fabricant des satellites ontdéjà été pris, à la construction d’unsatellite EuroStar destiné à diffuserles signaux WorldSpace sur toutel’Europe.

(021002-II)

INFORMATIONS

56 Elektor 10/2002

MICROCONTRÔLEUR

Elektor 10/2002

Même après 10 ans, lesdiverses technologiesque connaissent lesmémoires Flash n’ontpas réussi à supplanterles EPROM. Il n’en restepas moins que le pro-cessus d’effacementaux rayons UV (ultra-violet) coûte trop detemps et que le boîtiercéramique à fenêtrequartz constitue unepart importante du coûtde ce composant. LesEPROM effaçables élec-triquement, lesEEPROM (ElectricalyErasable PROM) consti-tuent une alternativeintéressante. Elles selaissent programmerdans les programma-teurs courants commedes EPROM normaleset peuvent, dans lesmontages d’application,remplacer, sans lamoindre arrière-pensée,les EPROM effaçablesaux UV. Cependant, ilse veut que tous lesprogrammateurs nesoient pas en mesured’effacer une EEPROM,situation qui a justifié la

Effaceur d’EEPROMVpp en place et lieu de rayons UV

Projet : Paul Höpping & Kai Goßner Höpping Elektronik Design

Nombre de programmateur sont en état d’écrire des EEPROM, maisincapables de les effacer. Notre petit effaceur d’EEPROM, hed.eraser deson petit nom comme on peut le voir sur la platine (hed pour höppingelektronik design), apporte une solution rapide et simple à ce problème.

MICROCONTRÔLEUR

5910/2002 Elektor

Un petit microcontrôleur d’Atmel au prixabordable assure l’ordre correct de l’applica-tion des signaux et du respect de la duréedes impulsions. Quelques cavaliers servent àparamétrer la configuration correspondant àchaque type d’EPROM.Le reste de l’électronique représentée enfigure 1 sert en fait principalement à lagénération des tensions requises. Nousavons en effet besoin d’une tension d’ali-mentation de 5 V et d’une tension de pro-grammation dont la valeur se situe dans uneplage allant de 12 à 14 V.La source d’énergie est un adaptateur sec-teur du commerce courant. Ils associent lesavantages d’un prix très abordable et de nepas avoir à s’inquiéter de l’aspect de la

naissance de l’effaceur d’EEPROMdécrit dans le présent article.

Cet effaceur n’est pas un projet Elek-tor « classique », mais pourra êtreobtenu sous la forme de kit ou d’ap-pareil construit auprès de l’auteur(cf. encadré). Le programme dumicrocontrôleur (code-source etfichier hex) sont à votre dispositionsur le site Internet d’Elektor àl’adresse : www.elektor.fr.

Algorithme d’effacementL’effacement d’une EEPROM requiertl’application de différents niveaux de

tension, dans l’ordre correct, et ce àdifférentes broches du composant.L’algorithme d’effacement n’a cepen-dant rien de compliqué :

1. Appliquer la tension d’alimenta-tion de 5 V

2. Mettre CE, OE, PGM à 5 V3. Appliquer la tension de program-

mation aux lignes A9 et Vpp4. Envoyer une impulsion d’efface-

ment à CE ou PGM (en fonctiondu type d’EEPROM concerné)

5. Couper la tension de programma-tion

6. Couper la tension d’alimentation.

AT90S1200

PB6(MISO)

PB5(MOSI)

PB1(AIN1)

PB0(AIN0)

PD2(INT0)

PB7(SCK)

PD4(T0)

RESET

-12PC

IC1

XT1 XT2

PB4

PB3

PB2

PD0

PD1

PD3

PD5

PD6

20

10

19

18

17

16

15

14

13

12 11

5 4

1

2

3

6

7

8

9

K1

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

2021

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40 1

2

3

4

5

6

7

8

9

PGM

8x 10k1

2 3 4 5 6 7 8 9

RN1

+5V

69RN2.F

1k

Q1

7.3728MHz

C3

22p

C2

22p

C8

100n

RN3.D

1k

4

11

R3

D9

SW1

+5V

T1

BC327

114RN2.A

1k

T2

BC327

213RN2.B

1k

+5V

RN2.C3

12

JP1JP2JP3

T7

BC327

1k

RN2.D

1k

4

11

RN2.E

1k

10

5T4

BC337

78RN2.G

1k

D1

1N4148

+12V

+5V

T5

BC327

RN3.C

1k

3

12

+12V

RN3.B

1k

13

2

T3

BC337

1

14

RN3.A

1k

X1

D2

1N4001

D6

1N4001

D7

1N4001

D3

1N4148

D4

1N4148

JP4

D8

20V

D5

BZ102

T6

BC337

96RN3.F

1k

T8

BC337C5

10µ

R2

12

k

C7

100µ

C6

100µ

ICL7662

IC4

VOUTTEST

OSC

CPA

C+

C- LV

8

5

3

2

4 6

7

1

87RN3.G

1k

7805

IC2

7812

IC3

C1

10µ

C4

10µ

+5V

+12V

020009 - 11

105RN3.E

1k

Figure 1. L’électronique de l’effaceur d’EEPROM.

MICROCONTRÔLEUR

60 Elektor 10/2002

Figure 2. Dessin des pistes et sérigraphie de l’implantation des composants de laplatine double face réalisée à l’intention de ce montage.

Où placer les cavaliers ?En fonction du type d’EEPOM à effacer ilfaudra implanter 2 cavaliers sur 2 des4 embases prévues à cet effet, JP1 à JP4. Les2 premiers emplacements, JP1 et JP2 para-mètrent le type de boîtier du composant, lescavaliers JP3 et JP4 servant à définir le niveaude la tension de programmation Vpp..

Boîtier JP1 JP2DIP28 en place ouvertDIP32 ouvert en place

Vpp JP3 JP412 V ouvert en place12,5 V en place ouvert14 V ouvert ouvert

La société HED propose 2 adaptateurs parle biais desquels il devient également pos-sible d’effacer des EEPROM proposées enboîtier PLCC à 32 broches. Attentioncependant : les composants CMS de formeDIL à 32 broches (la 27C0x0 par exemple)requièrent l’adaptateur PLCC32, sachantque les EEPROM, la 27C512 par exemple,dont la version PLCC comporte elle aussi32 broches mais dont la version DIL ne pos-sède que 28 broches requièrent l’utilisationde l’adaptateur PLCC32_28.

SourcesLe logiciel du microcontrôleur se trouve,comme souvent, sous la forme de code-source et de fichier .HEX, dans le domaineTéléchargements du site Elektor; vous trou-verez au même endroit le dessin des pistesau format .pdf.La sérigraphie de l’implantation des compo-sants (sous format .GIF), un mode d’emploi(de 8 pages en allemand et au format .pdf) etles codes source et binaire du microcontrô-leur sont également disponibles sur le siteInternet de l'auteur. Notons que l'on pourraégalement y commander le AT90S1200 pro-grammé, le ICL7662CPA et les 3 réseaux derésistances pour 9,50 voire un effaceurd’EEPROM construit et testé pour 71,18 .On pourra avoir un adaptateur secteur nonrégulé (12 V/800 mA) pour 6,70 .

Höpping Elektronik DesignPaul HöppingKantorie 9745134 EssenTél. : (+49) 2 01 / 84 33 31Fax : (+49) 2 01 / 47 19 18Internet: www.hed.deE-Mail: paul@hed.de

l’aide de résistances ordinaires soudées enconséquence.Une fois les opérations de soudage terminéeson mettra l’adaptateur secteur en position« 12 V » et on le connectera à l’effaceur d’EE-PROM (l’âme du jack constituant le pôlechaud). N’ayez pas d’inquiétude, D2 protègel’appareil contre une inversion malencon-treuse de la polarité de la tension d’alimen-tation. Il faudra, avant d’implanter le micro-contrôleur dans son support, s’assurer de laprésence des différentes tensions en lesmesurant à l’aide d’un multimètre et ce parrapport à la masse.

– Support de IC1, broche 20 : 5 V ±0,1 V– Entrée du 7812, broche 1 : 20 V ±1 V– Sortie du 7812, broche 3 : 14 V ±0,5 V.

Lorsque les valeurs relevées sur le circuit sontcorrectes on pourra couper la tension d’ali-mentation et implanter le microcontrôleurdans son support. Après réapplication de latension d’alimentation on devrait voir la LEDverte s’allumer brièvement, s’éteindre et serallumer définitivement : on peut en déduireque le microcontrôleur fonctionne et que par-tant l’effaceur d’EEPROM devrait lui aussifonctionner correctement.L’effaceur d’EEPROM est paramétré par lebiais d’une paire de cavaliers (cf. le tableau 1)en fonction du type de composant à effacer.Une fois les cavaliers mis dans les positionscorrectes on pourra implanter le circuit inté-gré à effacer dans le support FIN (à Forced’Insertion Nulle) et on appuiera sur le bou-ton-poussoir. La LED verte, D9, s’éteint pen-dant la durée du processus d’effacement(quelques secondes) avant de se rallumer.

(020009)

sécurité électrique. Cependant dèslors que l’on a besoin de tensionsrégulées supérieures à 12 V, l’utili-sation d’un adaptateur secteur dece genre implique une électroniquedont la complexité est quelque peusupérieure à ce que l’on a l’habi-tude de rencontrer au niveau d’unealimentation.Dans l’effaceur la tension d’entrée estappliquée à un doubleur de tensiondu type ICL7662CPA qui, comme onpouvait s’y attendre, en double leniveau. Sachant que, comme vousavez sans doute pu le constater parvous-même, la tension de sortie four-nie par un adaptateur secteur estaussi prévisible que les chiffres duLoto, il n’est pas inutile de prévoirune limitation de cette tension à 20 Vmaximum. C’est là la fonction de latriplette constituée par la diode zenerD8, la résistance et du transistor T8.La tension régulée grossièrementprésente une ondulation résiduellede l’ordre de 1,0 V et pourra êtrechargée jusqu’à 25 mA environ. Si latension de sortie du doubleur de ten-sion tend à dépasser la tension zenerde la diode zener, le transistor T8devient passant, bloquant ainsi l’os-cillateur de IC4. Dès que la tensionredescend, le transistor T8 cessed’être passant, ce qui permet à l’os-cillateur de redémarrer. Un choix judi-cieux de la diode zener permet defaire en sorte que toute tension nesorte pas d’un domaine donné.

Le réglage « fin » de la tension deprogrammation se fait à l’aide d’unrégulateur de tension classique dutype 7812. L’une ou l’autre diode, D3à D5, rehausse la tension de sortieà 12,75 voire 14 V. Si l’on a deschances de trouver la diode BZ102dans la catégorie « diodes zener »d’un catalogue de composants élec-troniques, il s’agit en fait de2 diodes ordinaires prises en série(on pourra partant, si nécessaire,remplacer la BZ102 par son équiva-lent électronique). On pourra, pourles EEPROM qui requièrent une ten-sion de programmation de 12 V trèsexactement, ponter les dites diodesà l’aide du cavalier JP4.

Fonctionnement et mode d’emploiLa réalisation du montage sur la pla-tine dont la figure 2 donne le dessindes pistes et la sérigraphie de l’im-plantation des composants est élé-mentaire (...mon cher Wilson) et nedevrait guère prendre plus long-temps que la durée séparant 2 mi-temps d’un match de football. Onveillera à se souvenir que lesréseaux de résistances utilisés dansle présent montage sont des compo-sants dotés d’une polarité; ceci estégalement vrai pour RN1. On pourra,si l’on ne dispose pas de cesréseaux de résistances, les rempla-cer par leur équivalent réalisé à

MICROCONTRÔLEUR

6110/2002 Elektor

Liste des composants

Résistances :R2 = 12 kΩR3 = 270 ΩRN1 = réseau SIL de 8 résistances

de⋅10 kΩRN2,RN3 = réseau DIL de 7 résis-

tances de 1 kΩ

Condensateurs :C1,C4,C5 = 10 µF /25 V (RM2,5)C2,C3 = 100 nF (RM5)C6,C7 = 22 pF (céramique)C8 = 100 µF/25 V (RM5)

Semi-conducteurs :D1,D3,D4 = 1N4148D2,D6,D7 = 1N4001D5 = diode zener BZ102 (1,4 V)*D8 = diode zener 20 V/500 mW

D9 = LED verte 5 mmT1,T2,T5,T7 = BC327-40T3,T4,T6,T8 = BC337-40IC1 = AT90S1200-8PC (programmé,

source hed)IC2 = 7805IC3 = 7812IC4 = ICL7662CPA (Intersil)

Divers :X1 = quartz 7,3 MHzEmbase mâle de 2 rangées de

4 contacts + 2 cavaliersS1 = bouton-poussoir unipolaire à

contact travail (ITW...)Support pour circuit intégré à

20 brochesSupport FIN à 40 brochesK1 = embase-jack d’alimentation

encartable

Matériel d’information :Fiche de caractéristiques duICL7662CPA :www.intersil.com/data/fn/fn3/fn3181/fn3181.pdf

Fiches de caractéristiques d’EPROMeffaçables électriquement :de SST :www.ssti.com (série SST27SFxxx)

de Winbond :www.winbond.com.tw(par le biais de « Products » aller à« EPROMs »)

NOTIONSDEBASE

64 Elektor 10/2002

Le décibel (dB) est un élément de comparai-son. Il exprime le rapport existant entre deuxquantités de même nature: – celle qui est mesurée et – celle qui sert de référence (clairement défi-

nie).On utilise une échelle logarithmique qui sim-plifie la manipulation des nombres.(Par exemple : 0,000 0316 V en comparaisonà 1 V se traduit par un rapport de –90 dB).

Différence entre dB de tensionet de puissancedB de tensions = 20 x log10 (U/Uo)formule où Uo est la tension de référence.Ainsi une valeur de +6 dB signifie un dou-blement de la tension.

dB de puissances = 10 x log10 (P/Po)où Po est la puissance de référence. Ainsi, unfacteur de +3 dB = une puissance doublée.

Il existe différents dB :dBV représente un rapport de tensions avec1 VRMS comme référence. La source n’étantpas chargée, il ne se rapporte pas à l’impé-dance.(Pour s’en rappeler, la lettre » V » de dBV rap-pelle le V de Volt).dBV = 20 x log10 (U/1 VRMS)0 dBV = 1 VRMS–10 dBV = 0,316 VRMS

C’est le niveau de référence stan-dard en Hi-Fi et chez certains fabri-cants comme TASCAM. Les appa-reils équipés de connecteurs RCA(ou Cinch) travaillent généralementà ce niveau.dBV = dBu + 2,2 dB.

Le tableau 1 donne les valeurs de

tension correspondant aux différentsniveaux exprimés en dBV.

dBv = dBu La notation « dBv » pouvant êtreconfondue avec « dBV », elle a étéremplacée par « dBu ».Les symboles dBv et dBV ne sont niéquivalents ni égaux.

Tout savoirsur les décibelsMarc Basquin

La lecture d’un certain nombre de lettres et d’E-mail en provenance desources diverses nous ont amené à la constatation suivante : bien que ledécibel soit l’une des unités les plus utilisées en électronique audio et enacoustique elle n’en est pas moins l’une des plus méconnues si ce n’estdes plus mal comprises. Il nous a paru temps de remédier à cet état dechoses grâce à un article que nous a envoyé Mr Basquin.

Tableau 1dBV

dBV Tension (V) dBV Tension (V)0 dBV = 1 V

+1 1,112 –1 0,891+2 1,259 –2 0,794+3 1,413 –3 0,708+4 1,585 –4 0,631+5 1,778 –5 0,562+6 1,995 –6 0,501+7 2,239 –7 0,446+8 2,512 –8 0,398+9 2,818 –9 0,354+10 3,162 –10 0,316+20 10,00 –20 0,100+30 31,62 –30 0,031+40 100,0 –40 0,010+50 316,2 –50 0,003 +60 1 000 –60 0,001

NOTIONSDEBASE

6510/2002 Elektor

signal maximum permis.– sur les magnétophones numériques, lesignal maxi autorisé à partir duquel survientde la distorsion.dB VU = 20 x log10 (U / Uo)

0 dB VU correspond à un niveau de référencelorsque l’aiguille d’un Vu-mètre indique zéro :

Le tableau 3 donne quelques valeurs de réfé-rence.

dBm représente un rapport de puissancesavec en général 1 mW comme référence.(La lettre « m » rappelle le mW)

En général 0 dBm = 1 mW sous 600 ΩdBm = 10 x log10 (P/0,001 W)

On peut en extraire les tensions correspon-dantes avec Uo = √(Po x Ro).En général 0 dBm = 1 mW sous 600 Ω =0,775 VRMS(Uo = √(0,001 W x 600 Ω = √0,06 = 0,775 V)

Cependant, à condition que les paramètressoient indiqués, on peut toujours recalculer:– Si 0 dBm = 1 mW sous 50 Ω, U = √(P x R) =0,224 V(U = √(0,001 W x 50 Ω = (0,05 = 0,224 V)– Si 0 dBm = 0,775 V sous 200 Ω, P = U2/R =3 mW(P = U2/R = (0,775 V) 2/200 (= (0,775 V x0,775 V)/200 (= 0,600 V2/200 Ω = 0,003 W)

Puisque le dBm concerne surtout des puis-sances, le niveau de référence de tension estexprimé de préférence en dBu ou dBV :+4 dBu, –10 dBV.

dBW représente un rapport de puissancesavec 1 W comme référence. Il permet de com-parer la puissance d’amplificateurs.(La lettre « W » rappelle le W).

dBW = 10 x log10 (P/1 W)0 dBW = 1 W

Un ampli de 100 W est ainsi un ampli de20 dBW.10 x log10 (P/Po) = 10 x log10 (100 W/1 W) =10 x 2 = 20 dBWUn ampli de 1 000 W est ainsi un ampli de30 dBW10 x log10 (P/Po) = 10 x log10 (1 000 W/1 W)= 10 x 3 = 30 dBW

dBk représente un rapport de puissancesavec 1 kW comme référence. Il permet decomparer la puissance d’amplificateurs.(La lettre le « k » rappelle le kW)

dBv = 20 x log10 (U/0,775 VRMS)0 dBv = 0,775 VRMS

dBu représente un rapport de ten-sions avec 0,775 VRMS comme réfé-rence. La source n’étant pas chargée,il n’est pas fait référence à l’impé-dance.(u = unloaded ou unterminated =non chargé)

dBu = 20 x log10 (U/0.775 VRMS)0 dBu = 0,775 VRMS+4 dBu = 1,23 VC’est le niveau de référence de l’au-dio professionnelle.

dBu = dBV – 2,2 dB.

Le tableau 2 donne la correspon-dance entre les valeurs de dBu et latension.

dBj représente un rapport de ten-sions avec 1 mVRMS comme réfé-rence. La source n’étant pas chargée,il ne se rapporte pas à l’impédance.dBj = 20 x log10 (U/1 VRMS).

0 dBj = 1 mVRMS.

dBr représente un rapport de ten-sions où le niveau de référence a étéchoisi arbitrairement et doit être spé-cifié (d’où le r de référence).dBr = 20 x log10 (U / Uo).Exemple : 0 dBr = « dBre +4 » = 1,23VRMS = +4 dBu.

dB VU représente un rapport de ten-sions où le niveau de référence a étéchoisi arbitrairement et doit être spé-cifié ; il précise un point ou un repèrede fonctionnement facile à lire sur unappareil de mesure. La mesure peutêtre sujette à des limitations debande passante ou subir descontraintes de balistique.(VU = Volume Unit)– en radio, le 100% de modulationautorisé.– sur les magnétophones analo-giques, le point de fonctionnementrecommandé par rapport à la bandemagnétique utilisée. Il correspond àune quantité de flux magnétiqueexprimé en Wb/m. Ce n’est pas le

Tableau 2dBu

dBu Tension (V) dBu Tension (V)0 dBu = 0,775 V

+1 0,869 –1 0,690+2 0,975 –2 0,615+3 1,095 –3 0,548+4 1,228 –4 0,489+5 1,377 –5 0,435+6 1,546 –6 0,388+7 1,735 –7 0,346+8 1,946 –8 0,308+9 2,183 –9 0,274+10 2,450 –10 0,245+20 7,750 –20 0,077 5+30 24,50 –30 0,024 5+40 77,50 –40 0,007 5+50 245,0 –50 0,002 45+60 775,0 –60 0,000 775

Tableau 3Domaine d’application 0 dB VU Tension présenteRadio, TV +8 dBu 1,95 VStudio Pro +4 dBu 1,23 VStudio Semi-Pro –10 dBV 0,316 VInstrument –15 dBV 0,178 V

dBW = 10 x log10 (P/1 kW)0 dBk = 1 kW

dB PWL représente un rapport de puissancesacoustiques tenant compte du temps deréverbération d’un espace clos.(PWL = PoWer Level)

DB PWL = 10 x log10 (P/Po)Avec P = valeur RMS de la puissance en W etPo = 10–12 W = 1 pW

Il est plus courant d’utiliser le dBSPL.

DB SWL = dB PWL(SWL = Sound Power Level)

dBSPL représente un rapport de pressionsacoustiques en fonction d’une surface et

pour un emplacement de la sourcespécifié.(SPL = Sound Pressure Level =niveau de pression acoustique)

0 dBSPL = 0,000 2 dynes/cm2 =0,000 02 N/m2 = 0,000 2 µbar =20 µPa

Attention : un niveau de pressionsonore (SPL) utilise l’équation avec« 20 x log » :dBSPL = 20 x log10 (SPL/SPLo).Avec SPL = valeur RMS de la pres-sion en Pa et SPLo = 20 µPa (dansl’air).

On pourrait tirer de cette équationque +6 dB = le double et que 20 dB

= 10 fois plus, cependant un son de+3 dB apparaît nettement commeétant plus élevé et un autre son de+10 dB, comme étant deux fois plusfort en raison de la perception del’oreille humaine influencée par lafréquence et la pression absolue(courbe physiologique, loudness).

Le tableau 4 permet de déterminerle niveau de bruit en fonction de cer-tains événements marquants :

dBA représente un rapport de pres-sions acoustiques (SPL = SoundPressure Level) mesurées avec unfiltre de pondération A.

Le tableau 5 montre que la référenceutilisée pour le dBA est une fré-quence de 1 kHz (0 dB).

DB FS représente la tension de crêtemaximale possible avant l’écrêtagenumérique.(FS = Full Scale = pleine échelle)La valeur « pleine échelle » dépenddes convertisseurs A/D et D/A. Elle se calcule en injectant un signalnumérique de 997 Hz et en mesurantla tension analogique résultante pré-sentant une THD+N < –40 dB rela-tive au signal (THD+N + Total Har-monic Distorsion + Noise, distorsionharmonique totale + bruit en bas-gaulois).La dynamique est le rapport entre leniveau FS et le seuil de bruit.

0 dB FS représentant le niveau maxid’un équipement numérique, toutesles autres expressions devraient êtrenégatives.Le seuil minimal dépend de la réso-lution des convertisseurs et corres-pond à leur dynamique :

pour 16 bits = –96 dB FSpour 20 bits = –120 dB FSpour 24 bits = –144 dB FS.

Après la lecture de cet article vousne vous vous poserez plus jamais dequestion sur la signification des dif-férentes unités que vous rencontre-rez au cours de vos lectures demagazines d’électronique et d’audio.

(020192)

NOTIONSDEBASE

66 Elektor 10/2002

Tableau 4Environnement DB SPL SensationTir de roquettes 18030 m d’un aéroport militaire au décollage, coup de feu à 100 m 140Seuil de la douleur, presse pneumatique, grosse sirène à 1 m 130 Insupportable 60 m d’un avion au décollage, salle des moteurs d’un paquebot 120Ancien métro, atelier de confection 110Niveau maxi en discothèque 105 Très bruyantImprimerie, train sur pont métallique, pétard 100Chantier de construction, niveau moyen d’une chaîne Hi-Fi 90Grand boulevard, alarme de réveil à 1 m 80Radio très forte en habitation, rue passante 70 BruyantConversation au restaurant, grand magasin 60Bureau, conversation normale à 1 m 50 CalmeHabitat de nuit, murmure à 2 m 40Conversation normale à 3 m, murmure à 5 m 30Studio d’enregistrement, bruissement de feuilles 20 Très calmeDésert 10 Seuil de l’audition 0

Tableau 5f en Hz dBA f en Hz dBA f en kHz dBA f en kHz dBA

10 –70,4 100 –19,1 1 0 10 –2,512,5 –63,4 125 –16,1 1,25 +0,6 12,5 –4,316 –56,7 160 –13,4 1,6 +1 16 –6,620 –50,5 200 –10,9 2 +1,2 20 –9,325 –44,7 250 –8,6 2,5 +1,3

31,5 –39,4 315 –6,6 3,15 +1,240 –34,6 400 –4,8 4 +150 –30,2 500 –3,2 5 +0,563 –26,2 630 –1,9 6,3 –0,180 –22,5 800 –0,8 8 –1,1

DOMESTIQUE

70 Elektor 10/2002

En dépit de tous les efforts de sociétés dedéfense des consommateurs et de toutes lesprécautions prises par les utilisateurs eux-mêmes, ce risque de transfert « imprévu »persiste. C’est en particulier lors de prome-nades sur La Toile qu’il peut arriver que l’ontélédécharge, sans en être conscient, un pro-gramme de sélection de numéro de téléphonequi coupe la connexion existante et lui sub-

stitue une connexion vers un numéroà coût de facturation élevé (lafameuse famille des 0190 en RFA parexemple). Les programmes de pro-tection les fameux anti-dialers, neconstituent malheureusement pasune solution infaillible sachant quedès qu’apparaît un nouveau logicielde protection, la « partie adverse »

prend, dans les délais les plus brefs,des contre-mesures qui enlèventtoute efficacité au système de pro-tection. Il existe sans doute la possi-bilité, auprès de son fournisseurd’accès téléphonique, de bloquertoute une série de préfixes. Mais lesspécialistes n’ont pas manqué detrouver une parade, les liaisons call-by-call. Ceci implique la mise enoeuvre d’un appareil externe impos-sible à manipuler, mais qui n’en offrepas moins la possibilité d’actualisa-tion (update). Nous allons voir, enprenant les infâmes numéros 0190 enRFA comme exemple, comment leschoses se passent et comment yremédier.

Ces fameux numéros0190, qu’est-ce acquo ?Les liaisons par numéro télépho-nique à préfixe 0190, qui connaissentdes tarifs fixes, mais malheureuse-ment aussi variables, servent à lafourniture de services dont le règle-ment se fait par le biais de la facturede téléphone. Le prix d’une telleconnexion peut coûter quelques cen-

Blocage de numéros de téléphone programmable

DialerCutLa fin des pièges à finances

Christian Lercher

Certains pays plus que d’autres, la RFA en particulier, sont touchés parune épidémie de détournements de numéros de téléphone pendant un« surfing » sur Internet; des associations criminelles utilisent destechniques de commutation insidieuses, pour transférer, à l’insu del’utilisateur, la connexion vers des lignes à haut tarif. DailerCut, sert àbloquer ce type de numéros de téléphone et est totalement insensible àce genre de manoeuvres sournoises.

DOMESTIQUE

7110/2002 Elektor

occupation de ligne par un téléphone et quele modem analogique ou un télécopieurveuille établir une connexion, le relais deboucle pris en série avec le téléphone estactivé. Il s’agit en fait d’un relais tout ce qu’ily a de plus classique, à ceci près qu’il estdoté d’une bobine à impédance très faible |-il n’est bien évidemment pas dans nos inten-tions de charger la ligne téléphonique d’unerésistance additionnelle de forte valeur. Lesrelais de boucle possèdent, en règle générale,une résistance typique inférieure à 10 Ω. Lecourant qui circule par l’appareil en fin deligne et le relais de boucle est, typiquement,de 20 mA, ce qui devrait se traduire par unechute de tension de quelque 200 mV. En casde circulation du dit courant, le relais activeun petit contact à lame souple (reed) que l’onretrouve sur le symbole du relais de bouclereprésenté en figure 2. Il s’agit d’un relaispolarisé, ce qui signifie que le sens de circu-lation du courant dans les bobines a uneimportance. S’il devait se faire qu’il circule, àtravers les 2 bobines, des courants de sensdifférents, les champs magnétiques s’annu-lent de sorte que le contact à lame souplecommute pas.Dans ces conditions, lorsque le relais deboucle a détecté une connexion, le contrôleurreçoit un signal ce qui l’amène à s’intéresserau travail du décodeur DTMF.Les condensateurs de couplage C1 et C4 ser-vent à découpler les tonalités DTMF en alter-natif par rapport à la ligne de téléphone. Lesbroches IN+, IN– et GS du MT8870 font partied’un amplificateur opérationnel interne dontle gain (le facteur d’amplification) est fixé parla résistance R4.R6 et R7 forcent les entrées à Vref et ce àimpédance élevée. D’après la fiche de carac-téristiques on devrait trouver sur cette brocheune tension de Vdd/2, soit quelque 2,5 V. Lacombinaison RC R5/C2 «mesure» la longueurde la tonalité DTMF; si le résultat de cettemesure est correct, on a apparition d’uneimpulsion sur la broche STD. Le flanc des-

times, mais peut également grimperà 200 par connexion ou par impul-sion. Ce principe de facturation n’arien d’illégal et permet un règlementpratique de petits frais tels que ser-vices par téléphone ou autres aidespar voie téléphonique. Il existe mal-heureusement des mauvais joueursdans toutes les branches et c’est àeux que nous allons nous intéresserici. Ils font appel à un « dialer » quicoupe la connexion via modem ouISDN existante et l’établit à nouveau,à l’insu de l’utilisateur, par le biais,cette fois, d’un numéro 0190 au tarif(extrêmement) élevé.Notre DialerCut interdit ce type detransfert de fournisseur deconnexion téléphonique par sa capa-cité de bloquer un maximum de 10numéros ou parties de numéro tousprogrammables librement. Il est pos-sible ainsi de bloquer des numéros àpréfixe 0190, mais il est aussi pos-sible d’interdire d’autres familles denuméros (par exemple, seule autori-sation des numéros en local, blocagedes numéros sortant de l’Hexagone,pas de Call-by-call, etc.).

Entre prise de téléphoneet modemL’appareil, dont on retrouve leschéma synoptique en figure 1, s’in-tercale, à l’image d’un répondeur detéléphone, dans la ligne de télé-phone et s’active lors de la prise deligne (lors du décrochement du com-

biné). S’il reconnaît une série detonalités DTMF qui correspondent àun numéro d’appel « interdit » laliaison téléphonique est coupée,interrompant du même coup laconnexion.Cette fonction requiert une paire deblocs fonctionnels à prendre dans laligne de téléphone, à savoir un sys-tème de surveillance du courant deboucle et un dispositif de coupure deligne. Ces 2 blocs attaquent unmicrocontrôleur auquel sont égale-ment connectés un décodeur detonalités DTMF et une EEPROM I2Cexterne, mémoire dans laquelle sontstockés les numéros à bloquer. Laprogrammation du DialerCut se faitpar le biais d’une interface RS-232dotée d’un MAX232, ce qui lui per-met de travailler à des niveauxsymétriques respectant les normes.Un dernier bloc, celui de l’alimenta-tion, fournit la tension d’alimentationstable de +5 V requise.De par son concept, le DialerCutlibère la ligne de téléphone en cas dedisparition de la tension du secteur.Ce n’est pas dû à une négligence–tout un chacun pourrait sortir lafiche de la prise secteur pour faire unnuméro bloqué en toute impunité–mais ce choix est guidé pour des rai-sons de sécurité : s’il devait se faireque la tension du secteur dispa-raisse à la suite, par exemple, d’unincendie, il reste possible d’alerterles pompiers par téléphone.Si l’on se trouve dans le cas d’une

Décodeurde tonalités

DTMFAlimentation

Ligne

Téléphone

Détectiondu courantde boucle

EEPROM

Micro-contrôleur

InterfaceRS-232du PC

Circuitd'isolement

+UB

+5V

0V

020106 - 12

+UB

+9...12V

0V

Figure 1. Le synoptique du DialerCut.

1

2

3

4

5

6

218

NP-CL-1A181 020106- 13

Figure 2. Brochage du relais de boucle.

cendant indique que la tonalité a été décodéeet qu’il est disponible, sous format valide, surles 4 sorties de données.

Le microcontrôleurLes tâches de pilotage du montage sont «enmain» d’un microcontrôleur, un 89C2051 d’At-mel. Après une réinitialisation (reset) lemicrocontrôleur commence par vérifier la pré-sence (ou non) d’un signal de niveau bas surla ligne P3.3. Si tel est le cas, cela signifiequ’il existe une liaison de terminal vers le PCpar le biais de l’interface RS-232 du montage.Le signal DTR (broche 4 de K2) est posi-tionné (mis à «1»). Vu d’autre part que lessignaux CD (broche-1 et DSR (broche 6) sontreliés à la ligne DTR, l’ordinateur et aussi leprogramme de terminal sont convaincus del’existence d’une liaison de donnée en bonneet due forme.Le microcontrôleur est épaulé par une

EEPROM sérielle dotée d’unemémoire de 256 octets qu’il pilotepar le biais d’une liaison I2C bifilaire.Une paire de LED est en liaison avecle microcontrôleur. La LED rouge, D3,signale la prise de la ligne. Elles’éteint automatiquement dès recon-naissance de la première tonalité. LaLED de couleur verte, D2, signaleque l’électronique est prête à fonc-tionner. Elle sera uniquement éteinteà la suite d’une action sur le bouton-poussoir S1 qui sert à mettre le Dia-lerCut en inactivité pour la connexionsuivante ou en cas d’établissementd’une liaison avec l’ordinateur.Le DialerCut comporte une paired’embases RJ 11 à 6 contacts. Onpourra également utiliser desembases RJ 12 si tant est que leurbrochage soit adéquat. Il arrive aussique l’on utilise, pour des liaisons

analogiques, des embases RJ 45 à 8contacts normalement utilisées pourles liaisons de données ou ISDN. Onpourra également s’en servir. Cetteapproche ne respecte cependant pastotalement les normes. L’embaseLine pourra être reliée directement àla prise de téléphone ou être interca-lée comme entrée dans la lignemodem. On branche ensuite, selon lecas, soit le téléphone soit le modemà l’embase Phone. On pourra trouverde plus amples informations (en alle-mand malheureusement) sur lesconnecteurs RJ et TAE (les prises detéléphone en RFA) à l’adresse Inter-net suivante :www.hardware-bastelkiste.de/modem.html.Il faudra, pour qu’il y ait la liaison versl’ordinateur nécessaire au paramé-trage (setup), les éléments suivants :

DOMESTIQUE

72 Elektor 10/2002

X2

11.0592MHz

C13

27p

C15

27p

24C16

IC1SDA

SCL

A0

A1

A2

WC

1

5

8

4

6

2

3

7

+5V

+5V

C16

100n

MAX232

T1OUT

T2OUT

R1OUT

R2OUT

R1IN

IC3

T1IN

T2IN

R2IN

C1–

C1+

C2+

C2–

11

12

10

13

14

15

16V+

V-

7

89

3

1

4

5

2

6

K2

DB9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

INT0/P32

INT1/P33

89C2051P10/IN+

P11/IN–

RXD/P30

TXD/P31

T0/P34

T1/P35

IC2

P12

P13

P14

P15

P16

P17

RST

P37

X1 X0

20

10

12

13

14

15

16

17

18

19

11

5 4

2

3

1

6

7

8

9

C3

4µ716V

C5

10µ63V

C6

10µ63V

S1

C14

10µ63V

C710µ

63V

C810µ

63V

+5V

R8

10

k

T1

BC547B

D1

1N4001

RE1

V++

D3D2

R9

1k

R2

1k

7805

IC5

C9

100n

C10

100n

C11

10µ16V

C12

100µ25V

+5VL1

L2

D4

1N4001

K3

R5

27

0k

C2

100n

+5V

X1

3.579MHz

R1

10

0k

R3

10

0k

C17

100n

R4

10

0k

R6

47

k

R7

56

k

C4

10n

C1

10n

MT8870

IC4

VREF

OSC1

OSC2

VSS

VDD

IN+ TOE

STD

IN–

EST

GND INH

ST

18

10

15GS

11Q1

12Q2

13Q2

14Q3

16

17

9

1

5

4

6

2

3

7

8

K1

1 2 3 4 5 6

K4

1 2 3 4 5 6

RJ45 RJ45

RE2

NP-CL-1A181

36

1

2

4

5

V++

+5V

020106 - 11

Figure 3. Le détail de l’électronique du DialerCut.

– connexion du câble RS-232 (ne doitpas être du type modem zéro)

– lancement du programme de terminal

– avoir débranché brièvement lemontage du secteur en vu dedéclencher une réinitialisation.

Que se passe-t-il maintenant si le

modem ou un autre terminal prend la ligne ?Comme les bobines de courant du relais deboucle constituent, au travers des contactsouverts de K1 et le terminal, un montage-

DOMESTIQUE

7310/2002 Elektor

020106-1(C) ELEKTOR

C1

C2 C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

D1

D2

D3

D4H1 H2

H3H4

IC1

IC2

IC3IC

4

IC5

K1

K2

K3

K4

L1

L2

R1

R2

R3R4

R5

R6R7

R8

R9

RE1

RE2

S1

T1

X1

X2

020106-1

020106-1(C) ELEKTOR

Figure 4. Dessin des pistes et sérigraphie de l’implantation des composants de la platine simple face du DialerCut.

Liste des composants

Résistances :R1,R3,R4 = 100 kΩR2,R9 = 1 kΩR5 = 270 kΩR6 = 47 kΩR7 = 56 kΩR8 = 10 kΩ

Bobines :L1,L2 = self de choc de ferrite type VK

200 (Selectronic) à 2 x 2 spires

Condensateurs :C1,C4 = 10 nFC2,C9,C10,C16,C17 = 100 nFC3 = 4µF7/16 V radial

C5 à C8,C11,C14 = 10 µF/63 V radialC12 = 100 µF/25 V radialC13,C15 = 27 pF

Semi-conducteurs :D1,D4 = 1N4001D2 = LED verte à haut rendementD3 = LED rouge à haut rendementT1 = BC547BIC1 = EEPROM 24C02 et mieux (DIL 8)IC2 = AT89C2051 (programmé

EPS020106-41)IC3 = MAX232CPIC4 = MT8870 (GTE) ou KT3170IC5 = 7805

Divers :K1,K4 = embase RJ 45- ou RJ 11 pour

circuit imprimé à 6 contacts(Selectronic)

K2 = embase sub-D femelle pour circuitimprimé à 9 contacts en équerre

K3 = embase–jack d’alimentation pourcircuit imprimé à 4 contacts (Roka)

S1 = bouton-poussoir (Digitast) à contacttravail (Selectronic)

X1 = quartz 3,579 545 MHz (avec 32pF parallèle)

X2 = quartz 11,059 2 MHz (avec 32 pFparallèle)

Re1 = relais 12 V bipolaire tel que, parexemple, Fujitsu D012-02CP ouSiemens V23042-A2003-B101

Re2 = relais blindé NP-CL-1A181-4/4-218 (Meder/Finder/Omron, disponiblechez E.B.S. France)

série, la prise de la ligne se traduit, au niveaudu relais de boucle, par la fermeture ducontact à LS (reed). Cette information arriveau microcontrôleur sous la forme d’un flancdescendant sur son entrée P1.7. La prise dela ligne est signalée par l’allumage de la LEDrouge, D3. Il n’est pas nécessaire de prévoirde résistances de forçage au niveau haut (pullup) externe vu qu’elles existent déjà eninterne. Le logiciel se charge d’éliminer lesrebonds au niveau du contact.C’est alors que débute l’entrée d’un numéroà appeler. Le flanc montant présent sur l’en-trée P1.4 apprend au microcontrôleur lareconnaissance d’une nouvelle tonalité DMTF.Le microcontrôleur ne peut prendre les don-nées qui prennent la forme d’un mot de 4bits présent aux broches P1.0 à P1.3, qu’aprèsque le signal présent sur la ligne P1.4 soitrepassé au niveau bas. Le contrôleur procèdeà une comparaison avec le premier emplace-ment de mémoire du tableau de numérosd’appel. Le tableau donne le format souslequel les numéros à bloquer sont mémorisésdans l’EEPROM. Le microcontrôleur a détectéune tonalité valide qu’il a converti en uncaractère ASCII. On a ensuite entrée enaction d’une sorte de pointeur de tableau quipointe sur la colonne 0 et qui compare toutesles données saisies avec la tonalité DTMF.Dans notre exemple, il s’agit du chiffre 0(30HEX). Cette condition est remplie pour cha-cune des lignes, de sorte que le pointeur decolonne pourra être pointé vers la colonne 1de chacune des lignes. Le caractère suivantà détecter est un 9 ASCII (39HEX). Cettecondition n’est remplie qu’en ligne 2, pourtoutes les autres lignes, le pointeur decolonne a été mis à la valeur FFHEX, ce quisignifie qu’il n’est pas nécessaire de pour-suivre l’évaluation de ces lignes-là.Le jocker identifié par un «x» (78HEX) repré-sente un bloc de 2 ou 3 chiffres. Cette fonc-tion a été rajoutée de manière à pour procé-der à une évaluation variable des numérosd’accès aux réseaux Call-by-call. La succes-sion des chiffres qu’ils comportent est sans

importance. La seule chose quiimporte est que l’on peut trouverensuite un nouveau numéro d’appel0190 à haute tarification, numéroqu’il faut impérativement reconnaîtreégalement en vue de couper laconnexion avant qu’elle ne soit éta-blie et qu’il ne soit trop tard. L’entrée0DHEX correspond à une instructionEntrée (Enter) rudimentaire; elle apour conséquence une coupure de laconnexion.

Réalisation et testComme à l’accoutumée, on commen-cera l’implantation des composantssur la platine, dont la figure 4 donnele dessin des pistes et la sérigraphiede l’implantation des composants,par la mise en place des composantsde petite taille tels que résistances,diodes et ponts de câblage. Onpasse ensuite aux supports pour cir-cuit intégré, aux relais, embases etautres condensateurs.Une fois que l’on aura implanté lerégulateur de tension IC5, on pourra

appliquer une tension continue del’ordre de 12 V à l’embase-jack d’ali-mentation (le contact central est le«+», la diode D4 protège contre uneinversion de polarité de la tensiond’alimentation). On devrait alorsmesurer +5 V aux broches corres-pondantes des différents circuitsintégrés. Aucune des LED ne devraits’allumer, seul le relais devrait com-muter vu qu’il circule suffisammentde courant de base à travers R8 pourqu’il y ait mise en conduction dutransistor T1. En mode de fonction-nement normal le microcontrôleurforce la base de T1 à la masse desorte que la chute de l’ensemble dela tension se fait au niveau de larésistance R8.Ceci fait, nous débranchons l’ali-mentation du montage et implantonsles circuits intégrés dans leurs sup-ports respectifs. Si nous appliquonsà nouveau la tension d’alimentationnous devrions entendre le relais Re1coller rapidement une fois et voir les2 LED s’allumer jusqu’à ce que lecontrôleur soit sorti de son sommeilet que toutes les sorties aient trouvéleur stabilité. La consommation decourant devrait se situer aux alen-tours de 28 mA.Nous déconnectons à nouveau laplatine de l’alimentation et établis-sons une liaison sérielle (câble RS-232 à 9 contacts standard, pas dutype modem zéro) avec le PC. Nouslançons, sur ce dernier, un pro-gramme de terminal tel que, parexemple, HyperTerminal (paramé-trage 19200/8/N/1) et rebranchonsl’alimentation. Nous devrions voirapparaître l’écran de la figure 5 : le

DOMESTIQUE

74 Elektor 10/2002

Figure 5. Recopie de l’écran obtenu sous HyperTerminal.

Quar

tet de

poids

fort

de l’a

dress

e de m

émoir

e

Quartet (nibble) de poids faible de l’adresse de mémoire Numéro d’appel bloqué0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

0 30 31 39 30 0D 01901 30 31 39 33 0D 01932 30 39 30 30 0D 09003 30 31 30 78 78 30 31 39 0D 010xx01904 30 31 30 78 78 30 31 39 33 0D 010xx09005 30 31 30 78 78 30 39 30 30 0D 010xx01936 30 31 30 78 78 78 30 31 39 30 0D 010xxx01907 30 31 30 78 78 78 30 31 39 30 0D 010xxx09008 30 31 30 78 78 78 30 39 30 30 0D 010xxx01939 30 30 0D 00

avec les installations plus anciennes à impul-sions. L’ISDN et le DSL impliqueraient uneapproche totalement différente.Il est naturellement possible d’envisager debrancher cet appareil au côté analogiqued’une installation téléphonique ISDN, nonseulement à un modem branché au système,mais aussi, par exemple, pour bloquer cer-tains des appareils secondaires.Note : si l’on a des difficultés pour mettre lamain sur le relais ILS Re2 adéquat, on peutenvisager d’utiliser un relais ILS standard surlequel on enroulera 2 couches de 25 spires defil de cuivre émaillé de façon à avoir le cou-rant d’activation suffisant. Il faudra vérifierexpérimentalement que cette approche fonc-tionne bien. Attention à ne pas faire d’erreurau niveau du sens de circulation des courants(qui en cas d’opposition s’annulent).

(020106)

DialerCut se trouve en mode deconfiguration.Le programme de configuration neconnaît qu’un tout petit nombred’instruction :

l listAffiche la liste de tous les numérosbloqués.

0 à 9 Choix des emplacements demémoire

On peut entrer à ce niveau la sériede chiffre des numéros à bloquer.Comme nous le disions plus haut, lalettre « x » fait office de joker, lafonction Enter (retour chariot = CR)signifiant déconnexion et fin de lasaisie d’une ligne.

q quitFait passer l’appareil automatique-ment en mode actif, ce qui permetde procéder à un test de la ligne detéléphone.

k killÀ l’aide de cette fonction on effacel’ensemble du contenu de l’EEPROMexterne

Lors de la saisie des numéros d’ap-pel il faut tenir compte d’une petitespécificité. Une fois que l’on a choisil’emplacement de mémoire pour lenuméro d’appel par la saisie de l’undes chiffres allant de 0 à 9 il fautimpérativement saisir un numérod’appel ou entrer un « e » pour «Exit ». Si l’on a actionné directement

la touche Enter, cette condition setrouve également à l’emplacement 0du tableau, de sorte que toute liaisonest immédiatement coupée. Il faudrapartant, si l’on a sélecté une positionde tableau erronée, toujours sortir duprogramme de saisie par un Exit.Nous en arrivons enfin aux premierstests. L’appareil est relié à la prisede téléphone et à un téléphone (àcapacité DTMF). On devraitentendre le signal signalant uneligne libre. Nous établissons uneliaison à l’aide du téléphone. La LEDD3 devrait s’allumer très peu detemps après, signalant ainsi la prisede la ligne. Nous appuyons ensuitesur un chiffre du clavier du télé-phone, le microcontrôleur reconnaîtle chiffre ce qui se traduit par l’ex-tinction de la LED rouge D3.Si tout s’est passé comme prévu,nous reposons le combiné et tentonsde faire un numéro bloqué. La com-munication est coupée, ce que tra-hissent la commutation du relais etl’allumage de la LED rouge.S’il a subi ces tests sans le moindreproblème, le DialerCut est prêt à rem-plir sa mission. Il n’est malheureuse-ment pas possible de donner unegarantie de protection totale, vu qu’ilest impossible de prévoir à l’avancece dont est et sera capable la « mafiades dialers » pour soutirer de l’ar-gent aux personnes qui ne sont passuffisamment sur leurs gardes.DialerCut ne fonctionne qu’avec desinstallations de téléphone analo-giques avec DTMF, et partant pas

DOMESTIQUE

7510/2002 Elektor

Liens Internet MT8870, msan-108.pdf :

http://products.zarlink.comAT24C02 :

www.atmel.com/atmel/products/prod162.htm

AT89C2051 :www.atmel.com/atmel/products/prod71.htm

NP-CL-1A81-4/4-218 :www.meder.com/ReedRelays/npcl_se.htm

Brochage des embases pour téléphone :www.hardware-bastelkiste.de/ modem.html

facement des messages individuels.On peut choisir, entre 1 et 255, unnuméro particulier de message quiaura n’importe quelle longueur, dansles limites de capacité du ISD, ystocker un long ou des centaines depetits, jusqu’à remplir totalement lamémoire.On peut commander à distance levolume de la reproduction et, sinécessaire, un amplificateur externepar les broches PWR et AUX. Dansles applications sur piles, le modulepeut passer en veille pour économi-ser l’énergie.

Options de commande duQV381m0Le module peut être commandé parun PC, grâce à un berceau d’inter-face pour la programmation, leQV430P, également disponible chezQuadravox.Le QV430P offre tout le confort pos-sible pour réaliser les adaptations dulogiciel et le tester sur les modulesde reproduction à ISD. C’est ainsique le QV381 vous permet, de votrePC, de configurer le module, d’yenregistrer des phrases et de lesreproduire. En outre, un logiciel deconfiguration avancé, le QV300s2,actuellement utilisé pour préparerd’autres modules de la gamme Qua-dravox, sera disponible pour leQV381m0. L’algorithme d’enregistre-ment existant est présent sur tousles modules QV3xx ; le 430P est uneversion « muette » pour lesconnexions logiques et électriques.Il y a une autre méthode pour relierle module à un PC ou un autre circuità microcontrôleur, c’est par portsériel, en se servant simplement dessignaux TxD et RxD. Il faut pour celalimiter les niveaux de tension à +5V et 0 V.Mais nous allons ici étudier laconnexion du QV381m0 au très

APPLIKATOR

76 Elektor 10/2002

Le module QV381m0 profite d’un microcon-trôleur avancé qui exécute un algorithme decollecte dynamique des messages pour four-nir à l’utilisateur, avec le concours duISD5008, une haute qualité et beaucoup deliberté. Vous pouvez voir un schéma dumodule à la figure 1.Le circuit permet l’enregistrement des mes-sages à différentes fréquences d’échantillon-nage, selon la qualité de son désirée à lareproduction et la longueur du ou des mes-sages. Chacun d’eux peut être mémorisédans une résolution distincte, au gré de l’uti-lisateur qui, après avoir défini cette sélection,commande l’enregistrement, la lecture ou l’ef-

Module QV381m0Enregistre et reproduit avec le Basic Stamp II

concepteur du QV381m0 : James Evans Electronics (R-U) fabricant : Quadravox Inc (USA)

Le QV381m0 est le dernier module en date dans la famille desenregistreurs-lecteurs pour compléter la gamme existante des dispositifsde mémorisation de la parole chez Quadravox.

APPLIKATOR est une rubrique servant à la description de composants intéressants récents et de leurs applications; parconséquent, leur disponibilité n'est pas garantie. Le contenu de cette rubrique est basé sur les informations fournies par lesfabricants et les importateurs, ne reposant pas nécessairement sur les expériences pratiques de la Rédaction.

populaire Basic Stamp II de Parallax.Nous partons du principe que le BS2est connecté au BoE (Board of Edu-cation).

Jeu d’instructions duQV381m0Le tableau 1 regroupe toutes lesinstructions et tous les codes, d’er-reur ou de réponse, nécessaires pourcommander le module et interprétercorrectement ses réponses. Toutesles instructions envoyées au modulecomportent deux octets. Le premiersera toujours l’une des instructionsdu tableau, la valeur du seconddépendra de l’instruction. Le Manueld’utilisateur QV381m0, disponible entéléchargement sur le site de Qua-dravox, détaille la fonction de cha-cune de ces instructions. Il supposeque les commandes sont émises àpartir d’un PC.Une LED connectée à la sortie LEDdu module ne s’allume que pendantla durée d’exécution d’une tâche. Laligne BUSY du module passe égale-ment au niveau bas pendant letemps d’exécution de la tâche poursignaler qu’il n’est momentanémentpas en mesure d’en exécuter uneautre ni de répondre à une com-mande sérielle.Lors d’instructions de très courtedurée, la LED se contente d’émettreune brève lueur.

Interface entre BasicStamp II et QV381m0Le QV381m0 est tout désigné pourtravailler seul, en collaboration avec

un microcontrôleur. Un des meilleurscandidats pour assumer cette fonc-tion, c’est le Basic Stamp II bienconnu (BS2) qui se programme… enBASIC, évidemment, d’autant quevous pourrez le placer dans le «Board of Education » (BoE), uneplate-forme d’initiation parfaitementadaptée. Le BoE est disponible chezParallax et ses distributeurs (Selec-tronic, par exemple, en France ; il ya aussi des distributeurs en Bel-gique, en Suisse, etc. Consulterparallaxinc.com). Tout ceci a fait l’ob-

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024129 - 11

Figure 1. Schéma du module d’enregistrement-lecture QV381m0.

Caractéristiques– enregistrement de messages de longueur différente par placement totalement

dynamique– algorithme évolué d’assignation des messages à l’enregistrement et à la lecture– capacité de 255 messages indépendants– effacement des messages individuellement– contrôle de volume numérique à huit niveaux– fréquence d’échantillonnage au choix : 4,0 kHz, 5,3 kHz, 6,4 kHz ou 8,0 kHz– interface sérielle RS-232 simple (TxD et RxD)– commande par instructions simples à 2 octets– sorties PWR et AUX à disposition pour commande d’amplificateurs externes– fonction de veille pour applications à très faible puissance– adaptateur de programmation QV430P pour composer les invites– logiciel d’enregistrement gratuit (QV381) sur site Web Quadravox– petite taille : 58,4 x 45,7 mm.

Tableau 1Instruction Description234 (0xEA) demande l’identité du module235 (0xEB) demande la position du réglage de

volume236 (0xEC) demande l’actuelle fréq. d’échan-

tillonnage237 (0xED) demande le numéro disponible sui-

vant238 (0xEE) demande le nombre de secteurs

disponibles239 (0xEF) demande la durée du message enre-

gistré240 (0xF0) reproduction sur haut-parleur241 (0xF1) reproduction par sortie auxiliaire244 (0xF4) enregistrement microphonique245 (0xF5) enregistrement par l’entrée auxi-

liaire246 (0xF6) inverser vers la broche PWR247 (0xF7) inverser vers la broche auxiliaire249 (0xF9) fixer la fréquence d’échantillonnage250 (0xFA) mode de veille251 (0xFB) effacer le message252 (0xFC) régler le volume253 (0xFD) formater l’unité230 (0xE6) arrêter la reproduction ou l’enregis-

trementCodes d’erreur et de réponse220 (0xDC) nombre illicite221 (0xDD) numéro de message inexistant222 (0xDE) numéro de message déjà attribué223 (0xDF) plus de numéro de message dispo-

nible224 (0xE0) ISD complet ; aucun secteur dispo-

nible254 (0xFE) accord – confirmation

tage 1 suppose que le module vaenregistrer un signal audio en pro-venance de l’entrée ANA-IN etnécessitera la modification d’uneinstruction si le message provient dumicrophone.Si vous préférez enregistrer le son

jet de descriptions en long et en large dansnos éditions de septembre 1999 à avril 2000.Nous avons encore, en septembre 2001,consacré au BS2p un article : « Plus de puis-sance et de meilleures perfos (Rendez-vousavec le BS2p) ».Comme on peut le voir dans le schéma de lafigure 2, une simple interface suffit pourcommander le module. Le logiciel de test duBasic Stamp II (nous allons y revenir) peutaisément être adapté ou allongé et constitueune bonne amorce pour l’expérimentation.Toutes les connexions au module QV381m0rejoignent un connecteur en nez de carte à 16contacts et sont numérotées sur la platine.Leur position concorde exactement avec lemodule.Le schéma se base sur l’utilisation simulta-née du Basic Stamp II et du Board of Educa-tion ainsi que le matériel associé (sa zone deprototypage et l’alimentation régulée de 5 V).Le QV381m0 peut se brancher directementdans la zone d’expérimentation du BoE.L’interface entre le BS2 et le module se sertde trois broches d’un port du Basic Stamp II.Elles sont configurées comme lignes sériellesde transmission et de réception pour com-muniquer avec le module, plus une ligne demise à zéro pour lancer le microcontrôleur.Le connecteur X3 de la platine d’initiation esten mesure de fournir, au module, l’alimenta-tion et les connexions de masse, comme l’in-dique le schéma. Il n’y manque plus qu’uneLED pour donner à l’utilisateur un repèrevisuel. Elle demande l’interposition d’unerésistance de limitation du courant (parexemple 270 Ω comme sur le schéma) pourse relier au +5 V par l’anode, puisque le sys-tème est actif à l’état bas.La source sonore que l’on désire enregistrerdoit se brancher à l’entrée ANA-IN, mais s’ils’agit d’un microphone à électret approprié,il sera relié aux broches MIC+ et MIC–.On peut raccorder l’entrée audio ANA-INdirectement à la sortie de ligne analogiqued’une carte sonore d’un PC à l’aide d’uneprise de jack stéréo de 3,5 mm et d’un courtcordon blindé que l’on peut facilementassembler soi-même.La sortie de ligne d’une carte sonore de PCest normalement stéréophonique, alors quele module QV381m0 n’enregistre qu’un canalunique. Il ne faut donc qu’une seule liaison àla prise pour jack. Le logiciel peut en com-penser l’effet sur la carte sonore. Il faudraquelque peu expérimenter pour déterminer leniveau d’enregistrement optimal sur lemodule pour éviter la distorsion.Il y a lieu également de prévoir un moyenadéquat de relier l’extrémité libre du cordon,dans la zone de prototypage, pour l’entrée

ANA-IN et la masse du module, aumoyen de broches enfichables, parexemple.

Le logiciel de testLe logiciel de test repris dans le lis-

APPLIKATOR

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Figure 3. Le QV381m0 s’accompagne du logiciel de test appelé QV381. Lasobriété de l’écran de commande principal dénote la puissance de ce logiciel.

P15

P14

P13

P12

P11

P10

P9

P8

P7

P6

P5

P4

P3

P2

P1

P0

5V RXD

5V TXD

BUSY

MIC+

MIC-

RECLED

+5V

GND

ANA-IN

ANA-OUT

GND

PWR

AUX

RESET

SP-

SP+

1

9 8 7 6 5 4 3 2 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Mo

du

le Q

V38

1M0

BO

E C

on

nec

teu

r X

2 d

u B

S2

BOE Connecteur X3 du BS2

Vers Line-out carte-son Vers HP 8 Ω

R

LED1

VCC VSS

A

K

270Ω

024129 - 12

Figure 2. Détails des liaisons entre la platine d’initiation Basic Stamp II et le moduled’enregistrement-lecture QV381m0.

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Listage 1‘QV381M0 Test Program for Basic Stamp-2 ‘=================================================‘Quadravox, Inc (C) 2002 ,J.E.E. (C) 2002

‘Ce programme teste quelques caractéristiques du‘module QV381M0

‘Veuillez consulter le schéma pour le détail de la‘connexion entre le QV381M0 et le ‘Board of Education’ sur lequel se trouve le‘Basic Stamp-2

‘$STAMP BS2

RECEIVE_LINE con 1TRANSMIT_LINE con 2

RESET_LINE con 4NBAUD9600 con 84SMP8KHZ con 0SMP6p4KHZ con 1SMP5p3KHZ con 2SMP4KHZ con 3

‘============================================‘ I/O Definitions

out2 = 1 ‘Transmit line highoutput TRANSMIT_LINE out4 = 1 ‘Reset high output RESET_LINE ‘============================================‘ Aliases for QV381M0 commands‘QV_QUERY_ID con $EAQV_QUERY_VOLUME con $EBQV_QUERY_SAMPLING con $ECQV_QUERY_MSG_NUM con $ED

QV_QUERY_NUM_CLUST con $EEQV_QUERY_DURA con $EF QV_PLAY2SPEAKER con $F0QV_PLAY2AUX con $F1QV_RECFRMIC con $F4QV_RECFRAUX con $F5QV_TOGGPWR con $F6QV_TOGGAUX con $F7QV_SETSMPFR con $F9QV_SLEEPMODE con $FAQV_ERASEMSG con $FBQV_SETVOL con $FCQV_FRMTDEV con $FD

QV_OK con $FEQV_INV_NUM con $DCQV_NOMESSNUMEX con $DDQV_MESSNUMEX con $DEQV_NOFREEMESSNUM con $DFQV_NOFREECLUST con $E0QV_STOP con $E6

‘============================================‘ variables ‘serData var byteserData1 var byteMessNum var byteqvVolume var byteqvSampling var byte

‘============================================‘ Program start‘============================================

debug clsdebug “QV381M0 Demonstration “,CRdebug “———————————”,CR

issu d’un microphone, un modèlesub-miniature à électret est l’idéal(voyez le feuillet qui donne en détailles fonctions des différentes brochesdu QV381m0).Ses connexions, on les réalise ensoudant au microphone de courts filsrigides de cuivre étamé que l’on peutalors enficher directement dans lestrous de la plaquette perforée pourréaliser les liaisons voulues avec lemodule. Il faut respectez la polaritédes broches MIC+ et MIC– et donccommencer par les repérer. D’habi-tude, l’une d’elles, reliée au boîtiermétallique, est bien visible, sinon, unmultimètre branché en test de conti-nuité vous y aidera. C’est elle quidevra aller à la broche MIC– dumodule.

Pour faire en sorte que le logiciel pro-cède à l’enregistrement par le micro-phone, recherchez dans le pro-gramme de test la routine :

do_record:

et changez-en la première ligne :

seroutTRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_RECFRAUX,MessNum]

pour obtenir :

seroutTRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_RECFRMIC,MessNum]

La seule modification se situe dansla commande envoyée au module, leson sera maintenant pris de l’entréemicrophonique.Pour écouter la lecture, on peut bran-cher un haut-parleur de 8 Ω auxbroches SP+ et SP– du module(voyez le feuillet de caractéristiquesdes différentes broches duQV381m0).Le logiciel de test du Basic Stamp II

considère que le son sera reproduit sur haut-parleur, mais on peut aussi l’envoyer à la sor-tie ANA-OUT du module, qui peut alors sebrancher à un amplificateur externe. Pour réa-liser cette modification, allez à la routine :

do_play :

et changez la première ligne :

serout TRANSMIT_LINE , NBAUD9600 ,[QVPLAY2SPEAKER , MessNum]

pour en faire :

serout TRANSMIT_LINE , NBAUD9600 ,[QVPLAY2AUX , MessNum]

Le seul changement affecte la commandeexpédiée au module pour qu’il reproduise leson vers la broche ANA-OUT, la sortie auxi-liaire.Quand toutes les connexions ont été effec-tuées comme sur le schéma, on peut chargerle logiciel de test dans le Basic Stamp II et le

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gosub do_reset ‘Reset the modulegosub do_format ‘Format the modulefor first use gosub query_msg_num ‘Return the nextavaialble message number gosub query_id ‘Return the moduleidentification number

qvVolume=0 ‘0=loudest, 7=quie-testgosub do_set_volume ‘Set the playbackvolume

gosub query_volume ‘Return the currentvolume setting

qvSampling=SMP8KHZ ‘Set the samplingrate to 8Khz gosub do_set_sampling

gosub query_sampling ‘Read the Samplingrate setting back

MessNum=1 ‘Record message No1 gosub do_record ‘Record from line-in for 10 seconds

MessNum=1 ‘Playback message No1gosub do_play ‘Playback to speaker

MessNum=1gosub do_erase_mess ‘Erase Message No 1

debug “End Of Program”,CR

STOP

endProgram:

‘=================================================‘Error Conditions‘=================================================playNok:debug “Play Command Refused”,CRstop

endrecordNok:debug “Error On End Of Recording”,CRstop

recordNok:debug “Recording Refused”,CRstop

formatNok:debug “Formatting failed”,CRstop

query_msg_Nok:debug “Query Msg Num Failed”,CRstop

query_id_Nok:debug “Query Id Failed”,CRstop

query_sampling_Nok:

debug “Query Sampling Rate Failed”,CRstop

query_volume_Nok:debug “Query Volume Failed”,CRstop

samplingNok :debug “Sampling Rate Refused”,CRstop

volumeNokdebug “Volume Not Set”,CRstop

EraseNok debug “Message cannot be erased”,CRstop

‘=================================================‘Command Subroutines‘=================================================

query_msg_num:

debug “Query Msg Num “,CRseroutTRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_QUERY_MSG_NUM,0]serinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,query_msg_Nok,[ser-Data]debug “Next Msg: “,HEX2 serData,CR,CRreturn

‘=================================================query_id:

debug “Query ID “,CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_QUERY_ID,0]serinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,query_id_Nok,[ser-Data,serData1]debug “Module Series: “, DEC2 serData ,” Ver-sion: “, DEC2 serData1, CR,CR return

‘=================================================query_sampling:

debug “Query Sampling Rate “,CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_QUERY_SAM-PLING,0]serin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,query_sam-pling_Nok,[serData]debug “Sampling Rate: “,DEC2 serData,” Khz”,CR,CRReturn

‘=================================================query_volume:

debug “Query Volume “,CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_QUERY_VOLUME,0]serinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,query_volume_Nok,[ser-Data]debug “Volume: “,HEX2 serData,CR,CRreturn

‘=================================================do_reset:

10 s sous le numéro 110. reproduction de ce message11. effacement du message numéro 1.Le logiciel de test est structuré de telle sorteque l’utilisateur puisse facilement y incorporerles routines qu’il a écrites ou simplement expé-rimenter pour se familiariser avec le fonction-nement des différentes parties. Il fournit unpoint de départ, permet d’enregistrer de mul-tiples messages puis de les rejouer et de leseffacer en ayant recours aux routines adé-quates. D’autres possibilités du module, aux-quelles le programme de test ne fait pas appel,sont décrites dans le manuel d’utilisateur etpourront être ajoutées au logiciel, qui serviraalors de canevas. Le logiciel de test comportede nombreux commentaires pour faciliter sonextension. Il est disponible gratuitement sousla fonction « Téléchargements » sur notre site.

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module sera capable d’enregistrer lesignal audio selon les desiderata del’utilisateur.

Le logiciel de test effectue les tâchessuivantes :1. mise à zéro du module2. formatage du module3. interrogation du module pour

connaître le premier numéro demessage disponible

4. demande d’identification dumodule

5. réglage du volume lors de lareproduction

6. vérification du volume7. réglage de la fréquence d’échan-

tillonnage8. vérification de cette fréquence9. enregistrement d’un message de

APPLIKATOR

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OUT4 = 0pause 1000out4 = 1debug “Device Reset”,CR,CRreturn

‘=================================================do_format:

debug “Formatting Device.....”,CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_FRMTDEV,0]serinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,16000,formatNok,[serData]if serData<>QV_OK then formatNokdebug “Formatting OK....”,CR,CRreturn‘=================================================

do_set_sampling:

debug “Altering Sampling Rate: (0)=8.0KHZ,(1)=6.4KHz, (2)=5.3Khz ,(3)=4.0Khz “, CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_SETSMPFR,qvSam-pling]serin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,samplingNok,[serData]if serData <> QV_OK then samplingNok debug “Sampling Rate = “,HEX2 qvSampling,CR,CR return

‘=================================================

do_record:

serout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_RECFRAUX,Mess-Num] ‘Record from line-inserinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,recordNok,[serData]if serData <> QV_OK then recordNokdebug “Start Recording For 10 Seconds”,CRpause 10000 ‘wait 10 secondsserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_STOP] ‘endof record commandserinRECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,endrecordNok,[serData]

if serData <> QV_OK then endrecordNokdebug “End Of Recording -OK-”,CR,CRreturn

‘=================================================do_play:

seroutTRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_PLAY2SPEAKER,MessNum]‘Play to speakerserin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,playNok,[ser-Data]if serData <> QV_OK then playNokdebug “Playing -OK- “,CR serin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,[serData]debug “Playback Finished”,CR,CR return

‘=================================================do_set_volume:

debug “Set Volume (0 to 7) “,” 0=Max, 7=Min”, CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_SETVOL,qvVo-lume]serin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,volumeNok,[ser-Data]if serData <> QV_OK then volumeNokdebug “Volume = “ ,HEX2 qvVolume,CR,CRreturn

‘=================================================

do_erase_mess

debug”Attempting to erase message”,CRserout TRANSMIT_LINE,NBAUD9600,[QV_ERASEMSG,Mess-Num]serin RECEIVE_LINE,NBAUD9600,1000,EraseNok,[ser-Data]if serData <> QV_OK then EraseNokdebug “Erased Message No:= “ ,HEX2 MessNum,” -OK-”,CR,CR

‘=================================================‘=================================================

Où trouver le module ?Le QV381m0, module d’enregis-trement-lecture, est disponiblechez

Quadravox Inc.,1701 N. Greenville Ave., Suite 608,Richardson, TX 75081, USA.Tel. 1-800-779-1909 ou1-972-669-4002.Télécopie : 1-972-437-6382. Site Internet : www.quadravox.comCourriel : info@quadravox.com

Vous pouvez contacter JamesEvans Electronics à l’adresse :jamesevansjee@hotmail.comPour plus d’adresses concernant leBasic Stamp 2, nous vous ren-voyons à notre site Internet à l’on-glet Liens Intéressants.