Les fournisseurs Tobtenir un peu

émigrent en sion sur vo

le Net, 5rayonn

épau

Toute l’Europe del’Ouest se couvreactuellement de nou-velles stations pour leréseau UMTS. Riend’étonnant à ce quebeaucoup de gens setracassent à proposdes quantités derayonnement électro-magnétique que cesforêts d’antennesengendrent. AussiElektor vous permet-il,grâce à un instrumentsensible, de les déter-miner précisément,mais en plus de trouverles endroits qui en sontencore exempts.

26 Renifleur d’électrosmog

16 ÉLEDE LA FU

Entrez de plain-pieddans votre environ-nement

Nous avons fait fort ce mois-ci avec unnuméro consacré pour près de sa moitiéà son thème : le milieu. L’environnementde l’homme n’a jamais changé aussi vitequ’au cours de ces 10 dernières annéeset à en croire les cris effarés des spécia-listes les choses ne sont pas prêtes de s’ar-ranger au cours de la prochaine décen-nie. La catastrophe de Tchernobyl a étéune chère leçon quant aux risques desrayonnements invisibles. L’homo universa-lis s’équipe à tour de bras qui de son por-table 100% portable (lire téléphone), quide son portable moins portable (PC) maisdoté d’une carte PCMCIA UTMS… Deplus en plus nombreuses sont les per-sonnes à se plaindre d’un mal ou d’unautre attribué, à tort ou à raison à cettejungle de rayons plus invisibles les unsque les autres qui ne cessent de s’ajouteraux rayonnements déjà et de plus en plusprésents…

Il est temps de s’informer…

Guy Raedersdorf – Rédacteuren chef

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elektorelektorl’électronique imaginative

46 Hélio-courant, un jeu d’enfant61 Bruits de labo68 Secrets du concepteur70 Comment ça marche : suppres-

seur de pub pour TV

26 Renifleur d’électrosmog35 Testeur de CEM (Mini-projet)50 Cure de soleil pour batterie54 Baro-altimètre de précision62 Enregistreur de températures

38 WiFi brin d’éther76 TRICK.e78 rétronique

Charger en solaire avec/sansrégulateur, tout un programme.Des régulateurs de charge et desredresseurs complexes font deleur mieux pour tirer des modulessolaires la dernière goutte d’éner-gie. Contrairement à l’avis géné-ral, il est extrêmement facile deconnecter une batterie à unmodule.

28e annéeJuin 2005 Nº 324

16 Élektrosmogde la fumée sans feu ?

22 Enquête : L’électrosmog ?Connais pas !

42 Économies d’énergie - Conseilspour traquer les fuites

72 Delphi pour électroniciensPartie 6 : Le PC en oscilloscope

Télécom lancent une offensive de marketing pouru partout en Europe que ;es possesseurs de GSMmasse vers l’UMTS. Les bienfaits ? Avoir la télévi-

otre mobile, la vidéo-phonie, une promenade sur50 000 mâts d’antenne supplémentaires, unnement électromagnétique inquiétant... Le toutulé par une enquête…

Peut-on lui faireconfiance ? Très envogue, le point d’accèsWiFi et la carte pourordinateur portable necoûtent plus aujourd’huiqu’une bouchée depain. Vous êtes déjàéquipé ? Vous n’êtespas le seul !Le système est rapide,simple et pratique.Assez pour satisfaire tout le monde. Que les communications n’y soientpas sécurisées, nous l’avions tous deviné.

06 Ours08 Courrier11 Mises à jour12 Infos & actualités53 Grains de sel : WinECAD82 Sécurité

théorie

pratique

technologie

info & marché

récréation

38 WiFi brin d’éther

46 Hélio-courant, un jeu d’enfant

ECTROSMOG: UMÉE SANS FEU ?

SOMMAIRE

Mise à jour du SAK(Swiss Army Knife)L’auteur n’est pas resté lesbras croisés. Jim Spence apoursuivi le développementdu programme du projet àmicrocontrôleur « SAK » deseptembre 2004. Il nous ainformé de la disponibilitéd’une nouvelle version deTCB (TB-2-K) qui dote la ver-sion d’origine de TCB desfonctions additionnelles sui-vantes :Nouveau Symbole decommentaire – permet dedoter le code-source de com-mentaires qui ne seront paspris en compte lors de l’enre-gistrement en mémoireMeilleur traitement deserreurs – mention dunuméro de la ligne danslaquelle s’est produite uneerreurHex – traitement améliorédes nombres hexadécimaux.Il est possible maintenant d’u-tiliser des nombres décimauxou hexadécimaux sans avoirà changer de mode de fonc-tionnement. Un exemple :a=&FELOADB – permet un gain detemps appréciable. LOADBcharge maintenant un pro-gramme TCB avec ou sansnuméros de lignes.I2C – Support total de com-posants I2C par logiciel sansbesoin de matériel addition-nel. Nouvelles instructionsI2C : CPOKE, CPEEK, CPUT,CGET, CREAD et CWRITE.24LC256 – Support de l’EE-PROM (LOAD et SAVE) per-

elektor - 6/20058

info & marché courrier

met de sauvegarder et decharger des programmes cequi permet de se passer deRAM sauvegardée par pileRUN – étendu pour permet-tre l’exécution de program-mes dans le domaine deRAM appelés du domaine deROM.

Il existe également une versionconvenant à la carte à 89S8252Flash d’Elektor. Elle se différenciede la version tout juste décrite parune désactivation de la recon-naissance automatique de laRAM.Les mises à jour sont disponiblesau téléchargement depuis notresite www.elektor.fr.

A quoi ça sert sur leconvertisseur Cuk ?Quelle est la raison du cou-plage magnétique (noyauunique) des 2 inductancesåuk ? Un redessin du schémadonne un convertisseur-blo-queur (flyback converter) àself unique. Une simulationdans Simplorer confirme cettehypothèse : les courants d’en-trée et de sortie sont de formerectangulaire, il ne circuleaucun courant par lescondensateurs film. L’avan-tage majeur du convertisseuråuk, à savoir des courantsd’entrée et de sortie cons-tants, disparaît du mêmecoup. Je suis d’avis qu’il fau-drait opter pour des selfs dis-tinctes si l’on tient à avoir descourants d’entrée et de sortieconstants, sinon on feraitmieux de choisir un convertis-

seur bloqueur à une induc-tance unique, sans parler dufait que cette option permetde se passer des condensa-teur film coûteux. Se pourrait-il que je fasse fausse route.Burhard Müller

Le couplage des 2 selfs est, pourle principe du convertisseur åuk,impératif vu que si l’on modifie lescomposants le circuit se trans-forme, comme vous l’avez fortbien déduit, en convertisseur-blo-queur. Comme vous le signalez àraison, les condensateurs devien-nent alors superflus, mais le mon-tage perd les avantages duconvertisseur åuk, tels qu’induc-tances par lesquelles il circule uncourant en permanence et faiblestockage d’énergie. Pendant laphase active le convertisseur-blo-queur stocke la totalité de l’éner-gie à transférer U x I x ton et latransfère au secondaire. Cecirequiert la présence de fortesinductances. Le convertisseur-blo-queur n’est pas en mesure, souscharge, de réguler à des rapportscycliques faibles, de sorte qu’iln’est pas possible de réaliser unréglage continu de la tensiondepuis zéro volts. Le convertisseur-bloqueur a encore plus de peineavec la régulation haute vu quedes rapports cycliques supérieurs à50% se traduisent par une satura-tion du noyau et par conséquentla destruction des semi-conduc-teurs (il n’a plus le temps, pendantla période de pause, de se déma-gnétiser). Si l’on définit une ten-sion plus élevée par le biais durapport de conversion, cela ne faitqu’accentuer les problèmes dansla plage des tensions plus faibles.Le convertisseur-bloqueur est l’a-limentation à tension fixe idéalGeorg Gerads

DCI PLC goes InternetIvo de Conink, l’auteur de lacarte DCI-PLC populaire (DCI-PLC, simulation PLC par ordi-nateur, n° 276, juin 2001,

page 66 et suivantes) nous ainformé qu’il travaillait à unlogiciel permettant d’accéderau DCI-PLC depuis un PC enpassant par des pages Wen.L’extension Ethernet pour lacarte à MSC1210 présentéedans le numéro double del’an dernier (Micro-webserver,n° 313, juillet/août 2004) faitoffice d’interface entre lacarte DCI-PLC et le Net.Vous trouverez plus d’infor-mations à ce sujet surhttp://home.scarlet.be/~dc11cd/dcieth.htmlAutre sujet : je suis en trainde réaliser la platine de « l’in-terface USB pour bus 1-Wire(n° 292, octobre 2002). J’aitéléchargé le dessin de la pla-tine depuis votre site et l’aigravé mais j’ai un petit pro-blème. La DS9503 (D1) quevous avez utilisée possède unboîtier totalement différent(8 broches) de celui del’exemplaire que m’a envoyéDallas (6 broches, 6/TSOC).Sur quel type de boîtierrepose votre montage ?R.M. Wester

Sur notre platine nous avons eneffet prévu une DS9503 en boî-tier CMS 8 broches car c’était leformat sous lequel était fourni cecomposant à l’époque de laconception de ce montage.Depuis lors, il semble en effet queDallas soit passé à un boîtier6 broches. Dans la pratique, ce

6/2005 - elektor 9

Article Tubes –> TransistorsPar la présente, je souhaiterais réagir après lecture de l’article« Tubes –> Transistors », pages 27 à 29, n° 321 (Mars 2005).À 54 ans et en 2005, je ne pensais pas qu’une telle questionpuisse encore se poser et suis révolté de la façon dont les troisintervenants ont répondu !

Comment des professionnels peuvent-ils dire autant de banalités(voire de bêtises...) sur un sujet qui devrait quand-même avoirmûri au fil du temps ?

Pour information, j’ai racheté en 1980 un studio O.R.T.F. com-plet (console 24 pistes, amplis de ligne, pré-amplis micropho-nes, magnétophones, etc.) tout à tubes et avec des NEUMAN oudes SCHOEPS à tubes, ça marchait pas mal du tout... Mainte-nant, je mélange sans soucis, le meilleur de l’analogique et dunumérique, mais avec discernement : c’est un choix, non une loi.Que les intervenants jugent l’AUDIO de façon « médicale »(labo-labo..), abordent les nuisances environnementales (!) ; leslongs temps de comparaison entre deux microphones(SCHOEPS), et qu’enfin, grâce aux DSP et autres Plug-IN, tousles problèmes soient résolus, on croit rêver ou plutôt se désoler.

Techniquement parlant, tout est imparfait, voire faux :

– Labo-labo: c’est « simple » et rassurant mais bien peu VIVANT.Certains constructeurs ne faisaient-ils pas leur publicité enannonçant que leurs amplificateurs étaient capables de faire dela soudure à l’arc, via les sorties haut-parleurs ?Quel « fou » aurait proposé pour les manèges de fêtes forai-nes, des amplis HI-Fl ou HI-END? Même ALTEC s’y est cassé lesdents, pendant que GOUGEON envahissait le marché, sansaucune prétenlion de linéarité, mais juste de RÉSULTAT sur leterrain. Comparer deux microphones est à la limite de l’ab-surde, voire de l’impossible dans des conditions techniquessatisfaisantes.

Tout d’abord, comparer ce qui est comparable me semble fon-damental, et si l’on parle « Tubes-Transistors » je suis surpris queMonsieur Bernard VOLLMER ne se soit pas aventuré à une expé-rience simple : enregistrer une source de référence (si possiblemusicale et immuablement reproductible), puis comparer lecorps des ELA221 à tube, avec la version transistors (alim. posi-tive à la masse) et ce avec la MÊME capsule.Voila un test comparatif sérieux et rigoureux : il suffit d’écouterl’enregistrement A puis B, pour se faire une idée. Un seul para-mètre a changé : le corps du micro est à tube ou à transistor,tout le reste étant identique, du début à la fin de la chaîne. Quoide plus simple ?

– Pour le dernier intervenant, je reste coi... Au besoin, rappelez-lui qu’en 1980, DYNACORD offrait pour son PRECUTRON, desblocs échantillonnés au choix : caisse claire de tel type, grossecaisse de n pouces, fûts divers, cymbales tous types, etc.Mais comment oser parler de DSP s’il y a bien une particularitédu son TUBES ?

C’était la question, non ?Me pardonnerez-vous ces critiques (constats), mais il me sembleque l’aspect humain soit bien absent de ces propos, et c’estétrange quand on parle de SON.Cent fois j’ai eu l’occasion de proposer des comparaisons immé-diates de matériel à tubes et à transistors, dans des conditions detotale transparence et hors technique pure et dure. Par exemple,j’ai maintes fois constaté que les femmes privilégiaient le son« tubes ». Pourquoi ? Je n’en sais rien et m’en moque totalement.Si il y a un aspect psychologique du mythe tubes, pourquoi nepas en jouer artistiquement parlant? Si un chanteur ou un lec-teur, en studio, se sent bien avec un micro à tubes, sa prestationn’en sera que meilleure, et c’est le plus important.Enfin, j’ai comparé jadis par hasard, en insert dans la mêmechaîne d’amplification un tuner à transistors (A76 REVOX) et untuner de fabrication maison à tubes, que l’un de mes fils souhai-tait entendre. Sans doute était-il amusé par « l’oeil magique »,mais il y avait quand même un climat très peu différent certes,mais évident.

L’émission consistait en un dialogue entre deux personnes,même source, même amplification et pourtant il y avait cettenuance que j’ai fini par identifier, témoin à l’appui : la percep-tion d’une dimension supplémentaire au bénéfice des tubes.La prise de son avait été faite au second ou troisième étage d’unimmeuble, et -avec le tuner à tubes- on ressentait le bruit lointainde la circulation, comme venant d’en-bas, alors qu’avec le tunerà transistors, ce bruit –30 dB en dessous du niveau moyen, semélangeait « à plat » aux autres modulations!Je vous remercie, Monsieur le rédacteur en chef, d’avoir pris letemps de lire ces lignes, et souhaite le meilleur à ELEKTOR.Jean Alary

Le rédacteur en chef international tenait à faire parler quelquesexperts en la matière pour montrer combien la polémique tubes vstransistors est subjective. Il y a apparemment réussi, témoin votreréaction et certaines autres. Merci de ce long courrier intéressant.Le Forum de notre site est ouvert à ce genre de discussions.

de sorte qu’il consomme moins. Ilest possible, la plupart du temps,de remplacer un 555 par sa ver-sion CMOS sans que cela nepose de problème. Il existecependant des 555 CMOS qui nepeuvent pas fournier autant decourant qu’un 555 classique (lirenon CMOS) ou qui travaillent àune tension de service plus faible.Ceci dépend beaucoup du fabri-cant.

Accus du wagon caméra

Dans votre numéro de novem-bre (NdlR :il s’agit de novem-bre 2000) vous décrivez laréalisation d’un wagoncaméra. Ce qui me frappe estqu’il n’y a pas de limitationde niveau de charge pour lescellules CdNi. Est-ce que jefais erreur ou ceci peut-il (surune très longue durée ) com-porter un risque d’endomma-gement des cellules, voire lesamener à fuir voireexploser ? Comment remédierà ce problème ?Elmar Jongerius

Dans la réalisation en question, lacharge des accus se fait à un cou-rant du 1/10ème de la capacité.En principe, rien n’interdit de pro-céder à une charge continued’une cellule CdNi ou NiMH à cecourant. Sur les accus les plusrécents, la capacité est bien supé-rieure, comprise entre 1,5 et2,5 Ah et un courant continu de70 mA ne peut pas avoir le moin-dre effet néfaste. De plus, lacharge des accus n’a lieu qu’encas de présence de la tension de

rail, ce qui n’a jamais lieu24 heures sur 24. Il n’y a doncpas la moindre raison de crain-dre une surcharge des accus.

iAccess est-il réveillé ?Chère équipe d’Elektor – j’airéalisé le système iAccess(NdlR : n°308, février 2004)mais je n’ai pas la moindreidée de ce qui doit se passerlorsque je le mets enfonction ? Par exemple, com-ment puis-je savoir que lemicrocontrôleur fonctionneeffectivement ?Dietmas Terhörst(Projet Engineer Electronics, Opel Germany)

L’auteur/concepteur de cetteréalisation, Ilse Joostens répond :lors de la mise sous tension ouaprès une réinitialisation (reset) leprogiciel force la ligne P0.2 (bro-che 37) du processeur au niveaubas pendant de l’ordre de 0,1 s.Ceci devrait se passer même enl’absence de module d’affichageconnecté au système. En cas deconnexion d’un résonateur à laposition Bz1 sur le circuitimprimé, vous devriez entendreun bref signal vu qu’il est relié àP0.2. Si vous voulez mesurer leniveau présent sur P0.2 à l’aided’un voltmètre en l’absence derésonateur, il vous faudra prendreune résistance de 1 kΩ environentre la ligne +5 V et P0.2 vu quele port P0 ne possède pas derésistances pull-up.Si P0.2 ne passe pas brièvementau niveau bas après RAZ ou misesous tension, il y a probablementun problème au niveau de C3,C4, X1 ou IC1 qui n’a pas étéprogrammé (ou l’a été incorrec-

elektor - 6/200510

info & marché courrier

problème se pose régulièrementdans le cas de composants pré-sents depuis un certain temps aucatalogue d’un fabricant. Il n’estpas facile d’imaginer une solutionsimple à ce problème et vu qu’ils’agit d’un montage vieux de prèsde 3 ans, il n’est pas judicieux deprocéder à un redessin de la pla-tine. Mais comme nous avonsjoué la sécurité en doublant lesdiodes Schottky, D2 et D3 encombinaison avec D1, vous pou-vez en toute quiétude ne pasimplanter D1 et la remplacer parune paire de ponts de câblageque vous implanterez respective-ment entre les îlots 1 et 6 et 2 et5 de l’emplacement de D1.Il reste bien entendu la possibilitéde reprendre le schéma dans unprogramme de saisie de schémaet de le modifier en fonction dunouveau brochage de D1 et derefaire votre propre dessin deplatine à partir de là.

Testeur d’alimentation ATX

C’est avec grand intérêt quej’ai lu votre article « Bancd’essai global pour alimenta-tion ATX » du numéro 319,janvier 2005. Les alimenta-tions de PC sont relativementbon marché et deviennent dece fait intéressantes pournombre d’applications,Cependant ce que je n’ai pastrouvé dans votre article c’estun test de la sécurité d’unetelle alimentation, même lesplus récentes ! Ma propreexpérience permet d’affirmer

que l’on peut à raison seposer des questions à ce sujet,Parlons expérience. J’aiacheté une alimentation touteneuve et il est apparu qu’ilfallait bien en mettre la zéroà la terre. Si l’on ne prenaitpas cette précaution, la sortieflottante pouvait aisémentatteindre de valeurs de ten-sion trop élevées (>40 VAC).Une situation on ne peut plusdangereuse !!!D’où ma recommandation.Vérifier toutes les tensions etcommencer par le zéro, oupar la ligne baptisée à tortGND (masse).Jan Lichtenbelt

Le problème que vous signalezn’est pas une erreur, mais estintrinsèque à la constructioninterne d’une alimentation de cetype. Elle comporte toujoursquelques condensateurs dedécouplage pris entre la terre etla phase et le zéro. Si l’on bran-che l’alimentation à une prise necomportant pas de terre, on trou-vera inévitablement une certainetension alternative sur le coffret,tension que, dans bien des cas,on ressentira en cas d’entrée encontact. Elle ne présente pas dedanger, mais nous recomman-dons cependant fortement de tou-jours connecter de type d’alimen-tation pour PC à une prise dotéed’une ligne de terre.

Variantes du 555Dans votre magazine vousutilisez souvent le circuit tem-porisateur du type 555. Vousutilisez et le NE555 et leTLC555.Existe-t-il des différences entreces 2 types de circuit et sioui, quelles sont-elles ? Puis-jeles utiliser indifféremment ?Martijn Brands

La différence majeure entre ces2 types de 555 est que le TLC estfabriqué en technologie CMOS

tement) à l’aide du progicielprévu (IC1 pourrait aussi êtredéfectueux).Assurez-vous de monter le quartzX1 à 0,5 mm au-dessus de laplatine pour éviter que son boîtiermétallique n’entre en contact avecdes îlots de soudure côté « com-posants ». Vérifiez, si nécessaire,à l’oscilloscope la présence dusignal d’horloge sur la broche 18(XTAL2) du contrôleur. J’ai cons-taté par le passé que le pro-gramme Microflash nécessaire àla programmation du contrôleurne fonctionne pas toujours impec-cablement. Certains contrôleursse trouvent programmés partiel-lement, voire pas du tout, et cesans le moindre message d’erreurde Microflash. Si vous utilisezMicroflash, je recommande deprogrammer le contrôleur en utili-sant le programme ATMELISPbien plus sûr. Vous pouvez le télé-charger ici :

www.itronics-design.be/downloads/ atmelisp.zip

Sélectez le bon port COM dans lemenu Parameter et DK7JD pourla compatibilité matériel.Il me reste à signaler que si vousavez, pour IC10, utilisé un74LS126 au lieu d’un 74HC126ou 74HCT126, il se peut que lecontrôleur se bloque dans un étatde RAZ après la mise sous ten-sion. Dans ce cas-là, la program-mation est impossible elle aussi.Vérifiez le niveau en broche 9(RESET) qui doit être bas en modede fonctionnement normal.

Interface USB/I2CVotre « Interface USB/I2C »(NdlR : n°318, décembre2004) utilise le même contrô-leur USB (TUSB3410) queD’Artagnan – ProgrammateurUSB du numéro de juin 2004.Dans le premier article lapuce est reliée à une tensionde 3,3 V, D’Artagnan utilisantune alimentation de 5 V.Compte tenu de l’utilisationd’une version LC de l’EE-

PROM et des valeurs maxima-les admissibles données dansla fiche de caractéristiques duTUSB3410 (tension max. surles broches d’E/S = Vcc +0,3 V), j’en déduis que votreconcept est erroné. A noterau passage que j’ai constatéque l’EEPROM de D’Arta-gnan est reliée au 5 V.Rainer Bittendorf

Correct, mais l’alimentation del’EEPROM sous 5 V ne pose pasde problème vu que les résistan-ces de limitation de courant (pull-up) limitent suffisamment le cou-rant. Texas Instruments utilise lamême technique dans ses notesd’application.

Modifierle convertisseur CukEst-il possible de modifier leconvertisseur åuk décrit dansle numéro de janvier d’Elektorpour faire en sorte d’il four-nisse une tension de sortiemaximale de 130 volts ? Sicela était possible, celaaurait-il des conséquencesimportantes sur le concept etque faut-il modifier ? A quellevaleur chuterait alors le cou-rant de sortie maximal ?Arjan Havelaar

De l’avis de l’auteur, Mr Gérards,voici comment procéder pouraugmenter la valeur de la tensionde sortie maximale :Il faut modifier le diviseur de ten-sion R4 à R7 de manière à ceque la tension à la sortie de IC1.Bsoit, à la tension de sortie maxi-

male, de 5 V (pour 130 V celanous donne R4=R5=R6=82 kΩ).Il est possible de faire cela àl’aide de composants standardjusqu’à de l’ordre de 200 V, au-delà de cette valeur il faudra uti-liser d’autres transistors et diodes.Dans le cas de tensions de sortieplus importantes le courant desortie maximal devra bien évi-demment être réduit de manièreà ce que la puissance de sortiemaximale ne dépasse pas500 W. On peut le faire pardiminution de R11. Si l’onadopte, pour R11, pour une résis-tance de 500 Ω au lieu de 1 kΩ,le courant de sortie maximalpasse à 2,5 A. A 130 V, l’alimen-tation peut fournir un maximumde 3,8 A ; si l’on donne à R11une valeur de 680 Ω, le courantse trouve limité à 3,4 A.

6/2005 - elektor 11

Règles du jeu

– Publication de la correspondancede lecteurs à la discrétion du

Rédacteur en chef– Les points de vue et opinions

exprimées par les correspondants nesont pas nécessairement ceux duRédacteur en chef ou de l’Éditeur.

– La correspondance pourra, le caséchéant, être traduite ou éditée

en longueur, clarté et style.– En cas de réponse à COURRIER,

veuillez S.V.P. indiquerle numéro concerné.

– Veuillez S.V.P. adresser votre correspondance :

redaction@elektor.fr ou

Rédacteur en chef ElektorChez W.W.S.

38, Rue la Condamine75017 Paris - France

MISES AU POINT

Extension de commandeIR rustique, (030103-1)Elektor juillet/août 2004, page 123L’article mentionne le transis-tor T1 type BD240 comme untransistor de “postcombus-tion” ...Le transistor BD240 est untransistor de type PNP.Sur le schéma on retrouvepour T1 le symbole d’untransistor NPN...– Est-ce la référence du com-

posant qui est correcte ouest-ce le schéma ? Merci deme m’éclaircir !

– Comment fait-on pour mesu-rer le courant dans les LEDIR ? C’est plutôt difficileétant donné que le rapportcyclique des signaux IR estfaible. Y-a-t-il un “truc” pra-tique ?

Salutations John Roose

Le schéma de la page 123 com-porte une petite erreur de déno-

mination : T1 n’est pas un BD240qui est un PNP, mais un BD241,un NPN tel que le représente leschéma...Un double merci à Gilbert Delogeet John Roose.Il faut mesurer le courant aux bor-nes de la résistance R7 (56 kΩ) etprendre la valeur de crête avecun multimètre qui puisse le faire...

SAK (Swiss Army Knife(030448-1)Elektor n° 315, septembre2004, page 24 et suivantesIl semblerait qu’il ait manquéun fichier au logiciel proposésous la dénomination deEPS030448-11, le fichierMOD8252. Cette absence adonc été réparée.

elektor - 6/200512

info & marché info & actualités

Vous ne vous irriterez plus enarrivant dans un parkingannoncé « ouvert » à chercherune place disponible et, reve-nant d’une réunion fatigante oud’une soirée bien fêtée, d’avoiroublié quel était votre emplace-ment … Fini ce type d’erre-ments : le procédé breveté AFA-PARK® résout les deux problè-mes : l’arrivée et la sortie !Non seulement, à votre entrée ilvous annonce que vous avezune place libre mais il vousguide progressivement sansdétours inutiles jusqu’au spotlumineux clignotant au-dessus dela place libre.C’est alors que vous entendezun message personnel vousannonçant quel est votre numérode parking - ce qui facilite lamémorisation - et éventuellementdivers messages utiles, de typesécuritaire par exemple. Pour le conducteur : un procédélimpide de simplicité, pour laSociété de Parking, une gestioninformatique centralisée qui per-met une bien meilleure gestion :le procédé est gagnant-gagnant !À Varsovie vient d’être inauguré

le Centre Commercial Arkadiade 300 000 m2 et - no parkingno business - un parking de4 000 places que les dirigeantsont voulu à la pointe des technologies les plus modernes.AFFA Polska et SIIR, PMI franci-lienne ont proposé leur dispositif –protégé par un brevet bénéficiantd’une priorité internationale - quia convaincu immédiatement : au-delà des agréments qu’il procureà l’usager, il est amorti financiè-rement en quelques semaines …comment hésiter ?Une invention apparemment sim-ple, comme la carte à puce : ilsuffit de coller une puce sur unecarte et voyez ce que l’on en faitet ce brevet a été incontourna-ble. Simple donc mais très bienbrevetée afin que nul ne s’avisede copier ! Pensé en et managé de France (valeur ajoutée « cérébrale » ),fabriqué en Pologne ( valeur-ajoutée production ) voilà quiinaugure bien les nouvellessynergies européennes et ce, aubénéfice de tous.

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(Source Elan - Ch Salaun)

Le parking « guideur »Alliance franco-polonaise lance le parking « guideur »

Microchip annonce quatre nou-veaux membres de la famillePIC18F de haute densité àgrand nombre de broches, quicomprennent 96 et 128 Koctetsde mémoire Flash de hauteendurance auto programmablela plus économique avec uneperformance allant jusqu’à10 MIPS sur une large plage detensions de fonctionnement de2,0 à 5,5 V.

Ces caractéristiques, associées àune technologie de gestion de laconsommation nanoWatt et à unjeu complet de périphériquesanalogiques et numériques, per-met à cette série de microcontrô-leurs de concurrencer des circuits16 bits dans des applicationsembarquées haut de gamme touten conservant une simplicité d’u-tilisation et en permettant auxconcepteurs d’utiliser leur inves-tissement en outils de développe-ment et en logiciels 8 bits.Les ingénieurs ont de plus enplus besoin de microcontrôleursayant une puissance accrue etdes tailles de mémoire pro-gramme plus importantes, en rai-

son de la transition des méthodo-logies de développement ducode de l’assembleur vers le lan-gage C, et ils voudraient bien nepas abandonner leur code etleurs outils de développement8 bits. La série de microcontrô-leurs 8 bits P1C18F8722répond à ces besoins de perfor-mance et de mémoire en fournis-sant un accès linaire (nonpaginé) à un espace mémoireaussi large que 2 Moctets, touten proposant une compatibilitédu code et des outils avec desmicrocontrôleurs Microchip pluspetits. En outre, les nouveauxmicrocontrôleurs PIC18F com-portent une technologie Techno-logy nanoWatt pour réduire laconsommation et augmenter l’au-tonomie de la batterie, ainsi quedeux ports série synchrones(pouvant supporter SPI™ ouI2C™) et deux ports série asyn-chrones (USART pouvant suppor-ter LIN) pour une connectivitéétendue.Les domaines d’application pri-maires sont l’industrie, le grandpublic, le médical et l’automobile.

(057022-1-F)

P1C18F8722 Premiers microcontrôleurs PIC® 4 MHz avec128 Koctets de mémoire Flash auto reprogrammable

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Le lancement de la production ensérie des cartes de mémoire Flashles plus compactes au monde estimminent. Samsung annonce laproduction en masse de cartesMMCmicro 3 fois plus petitesque les déjà minuscules RS-MMC(Reduced Size MultiMediaCard). Avec 4 puces de mémoireNAND Flash réunies sur 12 x 14x 1,1 mm, elles lisent les don-nées à 10 Mo/s et les écrivent à7 Mo/s, soit 3 fois plus rapide-ment que les cartes Flash de laconcurrence, pour des capacitésde 32, 64, 128 ou 256 Mo. Laversion à 512 Mo ne tarderapas, suivie dans quelques moispar la version à 2 Go (4 pucesde 4 Gbits).La version 128 Mo peut stocker de

l’ordre de 60 photos numériquesde 5 Mpixels ou près d’une heurede vidéo à résolution QVGA.Si Samsung lance cette productionde masse, c’est évidemment pouréquiper ses propres modèles detéléphones mobiles à appareilphoto numérique de 5 et 7 Mpixelsdont la taille ne cesse de décroître.Samsung arrive à empiler jusqu’à5 puces de mémoire Flash NANDdans chacune de ces minusculescartes de mémoire.La tension de service de la nou-velle carte est de 3,3 ou 1,8 V,avec une consommation diviséepar 8 par rapport à celle desconcurrents. D’après Samsung, ladurée de vie est supérieure à100 000 cycles d’écriture.

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Cartes multimédia de 2 GoDe la taille de l’ongle du pouce

Connaître immédiatement sa posi-tion exacte en tout point de la sur-face de la Terre, c’est un rêve queGalileo, système européen denavigation par satellite, réaliseradans quelques années. Les utilisa-tions d’un tel système, complémen-taire à l’actuel GPS sont multiples,tant dans le domaine destransports, du sauvetage de per-sonnes, du contrôle frontalier, destravaux publics, des loisirs…La radio navigation par satelliteest en effet une technologie depointe accessible à tous grâce àun récepteur individuel.La constellation Galileo sera com-posée de 30 satellites à l’horizon2010. C’est grâce à la géodésie(science étudiant la forme, lesdimensions, la rotation et le

champ de gravité de la Terre) quenous disposerons d’un repère deréférence terrestre dans lequel cespositions seront exprimées.L’Entreprise Commune Galileo(Galileo Joint Undertaking) a lancéun appel d’offre remporté par unconsortium de 5 organismes :– L’Institut Géographique National

(IGN), France– GeoForchungsZentrum Potsdam

(GFZ) RFA– Astronomical Institute of the Univer-

sity of Berne (AIUB), Suisse– European Space Operation Centre

(ESOC), Darmstadt, RFA (L’ESOCest le centre opérationnel de l’A-gence spatiale européenne - ESA)

– Bundesamt für Kartographie undGeodäsie (BKG), RFA

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Galileo construit ses repèresL’IGN est de la partie

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elektor - 6/200514

info & marché info & actualités

Atmel® annonce la mise sur lemarché de son AT73C213, bap-tisé ACC4MPA (Audio Compa-nion Chip for Multimedia Porta-ble Applications). Fabriqué entechnologie CMOS, leAT73C213 intègre un convertis-seur numérique/analogique(CNA) 20 bits stéréo de qualitéaudio et un amplificateur depuissance audio pouvant fournirjusqu’à 1 W au maximum. LeAT73C213 convient idéalementaux applications requérant uneinterface audio de haute qualité,la nouvelle génération de télé-phones portables, les AssistantsPersonnel, les ordinateurs depoche, les appareils photonumériques, les multimédia porta-bles et autres systèmes de repro-duction de musique.

Le AT73C213 intègre un CNAaudio stéréo hautes performan-ces complet fournissant uneplage de dynamique de 93 dBdoté en aval d’un circuit de com-mande de casque d’écoute sté-réo 32 ø à commande devolume programmable et fonc-tion de silencieux. Le CNA sté-

réo intègre un modulateur ∆/Σavec activation (dither) , des filt-res analogiques permanents etune circuiterie de commanded’étage de sortie analogique.L’horloge-maître travaille à 256ou 384 fois la fréquence d’é-chantillonnage, permettant ainsiun choix de taux d’entrée allantjusqu’à 50 kHz, y compris lestaux audio standards de 48,44,1, 32, 16 et 8 kHz. Les cir-cuits de commande du casque32 ø incluent un mélangeur pourpaire d’entrée stéréo ainsiqu’une entrée auxiliaire mono-phonique différentielle.

Les sorties CNA peuvent êtrereproduites, au travers d’unétage de mélange tampon, versl’amplificateur de puissanceaudio.L’étage tampon monophoniquepeut également se voir appliquerle résultat du mélange des entréesstéréo voire l’entrée monopho-nique différentielle (qui pourra,par exemple, être le pilote de sor-tie voix CODEC dans le cas detéléphones portables.

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AT73C213CNA audio stéréo avec ampli audio de 1 W max.

Microchip a introduit aujourd’-hui 8 microcontrôleurs PlC Flashdestinés aux applications hautde gamme nécessitant de lamémoire supplémentaire avecpeu de broches, comportant 48ou 64 Koctets de mémoire pro-gramme Flash et 4 Koctets deRAM.

Les exemples d’application deces circuits sont l’industrie(contrôleurs TCPIIP, commandede moteur, commande de bal-last), l’informatique (modemscâble, terminaux point de vente,cartes voix/fax), les télécommu-nications (unités GPS) et legrand public (lecteurs MP3, sys-tèmes de sécurité, thermostats).Microchip a aussi annoncé qua-tre microcontrôleurs PIC Flashdestinés aux applications écono-miques nécessitant des E/S sup-plémentaires, comportant jus-qu’à 70 broches d’E/S et dispo-sant de 8 ou 16 Koctets demémoire programme Flash et768 octets de RAM.

Exemples d’applications tirantprofit d’un plus grand nombre

E/S : les systèmes de sécuritédes immeubles, les commandesd’appareils Electroménagers, lespanneaux de contrôle vidéo, lessystèmes domotiques, et la col-lecte de données de capteursmultiples.

Ces nouveaux microcontrôleursPIC comportent une Flash stan-dard ou une Flash améliorée.Les produits à Flash améliorée(P1C18F2525, P1C18F2620,P1C18F4525 et P1C18F4620)ont une possibilité d’auto pro-grammation et jusqu’à 1 Koctetde mémoire programmeEEPRQM à haute endurance.

Avec la technologie exclusivenanoWatt, ces microcontrôleursoffrent des modes de gestion dela consommation qui les desti-nent idéalement aux applicationssur batterie et basse consomma-tion.

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P1C18F2525/2620/4525/462012 nouveaux microcontrôleurs PIC Flash

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Freescale Semiconductor, aréalisé avec succès l’échantillon-nage de son architecture révolu-tionnaire, baptisée Mobile Ext-reme Convergence, auprès deMotorola, Inc., l’un des deuxpremiers fabricants mondiaux detéléphones mobiles.

De la taille d’un timbre poste,Mobile Extreme Convergence(MXC) a été développé pourréduire drastiquement la partiematérielle et les efforts de déve-loppement nécessaires pour lestéléphones mobiles de milieu ethaut de gamme. Conçu pourpouvoir être inséré dans lesempreintes existantes, MXC per-met d’utiliser une plate-formeunique pour le développementde produits qui demandaient jus-qu’à présent l’utilisation d’envi-ron 300 à 400 composantsCette plate-forme peut potentielle-ment équiper tout type de pro-duit, depuis les lecteurs MP3 jus-qu’aux lecteurs DVD portablesen passant par les appareilsphoto numériques, et les transfor-mer en terminaux mobiles cellu-laires à part entière.

L’architecture MXC associe surun circuit intégré unique en90 nanomètres le premiermodem « single core » (singlecore modem - SCM) combinéavec un processeur d’applica-tion hautes performances. Lesterminaux basés sur cette archi-tecture utiliseront beaucoupmoins de mémoire grâce à uneapproche de mémoire partagéeunique et un environnement decache optimisé. L’association deces deux innovations apporte ungain de performance d’environ70% et réduit la consommationde 40%. Les terminaux intelli-gents disposeront ainsi de plusd’autonomie sur des batteriesstandard et permettront aux utili-sateurs d’utiliser plus longtempsleur terminal.

Le niveau d’intégration atteintlibère de l’espace pour l’intégra-tion de nouveaux modules deconnectivité et d’applications tel-les que les technologies WLAN,GPS, ZigBee™, Bluetooth™,WiMAX ou Ultra-Widebandmobile.

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MXC275-30Un timbre-poste au lieu de 300 à 400 composants

Le circuit intégré de gestion debatterie de Texas Instrumentsaméliore la sûreté de la batteriedes téléphones cellulaires et aut-res produits électroniques porta-bles par sa technologie d’au-thentification avancée qui iden-tifie et valide les batteries.

Texas Instruments annonce un cir-cuit intégré de gestion de batterieintelligent capable d’identifierfacilement les batteries potentiel-lement peu sécurisées et nonapprouvées par les fabricantsdes produits électroniques grandpublic pour être utilisées dansleurs appareils.. Le produitbq26150 authentifie les batte-ries alimentant les téléphonescellulaires, les assistants person-nels numériques, les appareilsphotos numériques, les ordina-teurs de poche et autres applica-tions portables. Consultez le siteWeb www.ti.com/sc05002.

Le bq26150 de TI est placédans la batterie et communiqueavec le micro-contrôleur ou leprocesseur de l’application dusystème central. Le processeur

hôte, tel que le processeur d’ap-plications OMAP2420 de TI,interroge la batterie mise enplace et sollicite des donnéespar une ligne de transmission àun seul fil. Le circuit intégré sécu-risé de gestion de la batterie cal-cule les données obtenues àl’aide d’une clé de déchiffrementsecrète que seul le fabricant del’équipement final connaît. Lesdonnées sont programméesexclusivement dans le circuitbq26150 au moyen d’unemémoire non volatile sécurisée.Si les informations de la batterieconcordent, le système peutautoriser le produit à fonctionnernormalement avec la batterie.Un fabricant peut programmer lesystème de manière à ce qu’ilintervienne pour protéger leconsommateur si la réponse dela batterie n’est pas correcte, sila batterie n’est pas approuvéeou si elle s’avère défectueuse.Par exemple, un fabricant peutdécider de rendre le produitinutilisable ou de permettre seule-ment la décharge de la batterieet non sa recharge.

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bq26150Circuit intégré de gestion de batterie

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théorie à la une

elektor - 6/2005

L’an dernier, la publication d’uneétude faite à Naila (RFA) a provo-qué bien des remous. Plusieursmédecins avaient, depuis la mise

en place d’un mât d’émission pour leréseau de téléphonie mobile en 1994,fait des statistiques quant à la santéde leurs patients vivant à proximité(dans un rayon de 400 m) de l’émetteuret les avaient comparées à la santéd’un groupe habitant en dehors decette zone. Les résultats avaient dequoi choquer : le premier groupe pré-sentait un taux de cas de cancer dou-ble de celui du groupe de référence, lesmalades du cancer étaient, enmoyenne, plus jeunes de 8,5 ans [1].L’enquête Reflex [2] d’un coût dépas-sant les 3 millions d’euros effectuée àla demande de l’Union Européenne aelle aussi soulevé bien de la poussière :il s’avérait que le rayonnement électro-magnétique HF des fréquences UMTSet GSM augmentait les ruptures deschaînes DNA : modification génétiqueforcée, changement des caractéris-tiques héréditaires.Expérience animale : lors de l’observa-tion d’un groupe d’animaux il apparutque le troupeau produisit moins de laitet s’amaigrissait après placement àproximité de leur pré d’une antenneGSM. Le nombre de mises à bas avor-tées et de veaux mort-nés augmenta.Le retour du troupeau dans un autrepré –hors de portée de l’antenne GSM–redressa la production de lait. Les aut-res problèmes s’amenuisèrent aussi.On répéta le mouvement pour éviter detirer des conclusions hâtives et, il fal-

lait s’y attendre, la production de laitrechuta et les problèmes refirent leurapparition. [3]

Pas de panique !De l’avis de J. Houtenbos dewww.straling.nl ces histoires à dormirdebout sont dramatisées. Il ne prétendcependant pas qu’il n’y a pas le moin-dre danger –il répugne à mettre unémetteur de téléphonie mobile de2 watts directement contre la tête–mais dans l’ensemble, le rayonnementdes mâts d’antennes reste limité (bienen deçà des normes). À quelquesexceptions près.Si, par exemple, l’on téléphone beau-coup à un endroit donné, il faut plus depuissance pour que tout le mondepuisse téléphoner en même temps.Tsuyoshi Hondou, un physicien de l’uni-versité Tohuko à Sendai (Japon), a faitdes recherches sur l’utilisation de télé-phones mobiles et la puissance dechamp dans un train. Il constata queles normes étaient dépassées lorsqueplus de 30 personnes téléphonaientsimultanément et que leur téléphoneémettait 0,4 watt en moyenne. Ceci estbien évidemment dû aux réflexions dessignaux et à l’espace réduit (cage deFaraday). Imaginez la quantité derayonnement dans un train bondé sitout le monde se mettait à téléphoner.

Si de plus la portée est mauvaise pourtout le monde, le niveau de rayonne-ment croîtra encore; les petits émet-teurs peuvent aller et iront, c’est auto-risé, jusqu’à 2 watts...[4] L’absence derisque est mise ainsi dans une autreperspective.

Que se passe-t-il ?La téléphonie mobile utilise le mêmerayonnement (micro-ondes) qu’unmagnétron. Les micro-ondes permet-tent de réchauffer. Si l’on peut utiliserles micro-ondes dans un magnétronpour réchauffer une matière, un télé-phone mobile doit le permettre aussi.Moins, vu la puissance d’émission plusfaible (750 W d’un magnétron contre2 W d’un GSM), mais quand même.Pas de quoi s’affoler avec 1 GSM, maissi plusieurs GMS téléphonent simulta-nément ? Et que penser des autresappareils vous environnant : télépho-nes DECT, WLAN, Bluetooth, magné-tron, caméras de surveillance sans fil,radar, émetteurs hertziens des télé-communications, satellites de commu-nication, la station de taxi au coin de larue, les mobilo-phones de la police, despompiers et des ambulances, lemodèle réduit automobile du gamind’en face, et dès maintenant UMTS(Universal Mobile TelecommunicationsSystem) en plus.

Les fournisseurs Télécom lancent une offen-sive de marketing pour obtenir que lesNéerlandais émigrent en masse du GSMà l’UMTS. Les bienfaits ? Avoir latélévision sur votre mobile, vidéo-phonie, promenade sur le Net,50 000 mâts d’antenne sup-plémentaires, un rayonne-ment électromagnétiqueinquiétant...

En savoir plus ?1 http://www.frankenwaldmed.de/Mobilfunkstudie/s1.htm

2 http://www.starweave.com/reflex/

3 Repacholi MH, Basten A, Bebski V,Finnie J, Harris AW. Lymphomas in E mu-Pim1 transgenicmice exposed to pulsed 900 MHzelektromagnetic fields. Radiat Res1997; 147 : 631-403

4 Journal of the Physical Society ofJapan, vol. 7, p. 432

5 G. Hyland, The Lancet, november25, 2000; 356 : 1833-40.

6 http://www.rivm.nl/bibliotheek/digitaaldepot/Zwamborn2003COFAMrap port.pdf

Élektrosmog:

On a trouvé un mot très parlant : l’É-lectrosmog (ce « smog » étant la ver-sion plus visible de la pollutionatmosphérique, dérivée de la combi-naison des mots « smoke » et « fog »,fumée et brouillard).Sous l’aspect de la physique, rien debien compliqué. Des émetteurs telsque les téléphones mobiles génèrentun champ électromagnétique. Un tissuhumain absorbe une partie de l’éner-gie captée et la convertit en chaleur.C’est l’effet thermique. De nombreusesrecherches ont été faites et les proces-sus sont parfaitement expliqués. La

législation exige que, pour des raisonsde santé publique, le tissu humain ensoit pas échauffé de plus de 1 degrépar le rayonnement (cf. l’encadré« Densité de puissance et valeursSAR »). Pas question d’échauffer plus.

On contrôle !Pour éliminer totalement tout risquepour la santé suite à des effets ther-miques on connaît certaines valeurs-limites pour la puissance de champd’installations d’émission fixes d’unepuissance supérieure à 10 W à desendroits fréquentés. Dans le cas d’é-metteurs travaillant à une fréquencesupérieure à 2 GHz (les stations debase UMTS par exemple), cette valeurde seuil est de 61 V/m, ce qui cor-respond à une densité de puissance de10W/m2 environ. Si un fournisseur deréseau veut implanter une installationd’une puissance de 10 watts ou plus illui faut obtenir une autorisation addi-tionnelle. Compte tenu de la caracté-ristique de l’antenne et de la situationimmobilière, l’instance de contrôle(publique) définit une distance desécurité au-delà de laquelle la valeurde seuil ne doit pas être dépassée.Comme le contrôle n’est qu’échan-tillonnaire et qu’il ne connaît pas tou-tes les sources, on utilise un facteur desécurité qui dépend du nombre d’an-tennes déjà présentes et de quelquesautres paramètres. Les services devérification procèdent à des mesures

sur la totalité du spectre HF à desendroits « sensibles » tels que les coursd’établissements scolaires.

Études et recherchesPour éviter de dire des bêtises quantaux émissions dans les parages directsdes émetteurs pour la téléphoniemobile, le gouvernement (ainsi que lesautorités locales) a effectué des étudesapprofondies, mais les fournisseurs deréseau ne sont pas restés inactifs à ceniveau. En RFA (Palatinat) un institutrenommé IMST GmbH (Institut fürMobil- und Satellitenfunktechnik) aprocédé à des mesures dans 10 villesallemandes; les valeurs relevées à l’in-térieur et à proximité de bâtiments (etd’antennes aussi) sont restées inférieu-res aux valeurs de seuil (à quelquesexceptions près, on n’a jamais relevéplus de 1% de la densité de puissanceautorisée). Ces mesures ont révéléquelques surprises. On a constaté parexemple que, jusqu’à 100 m, la densitéde puissance ne diminue pas progres-sivement; la différence de hauteurentre l’émetteur et le point de mesurea un effet sensiblement plus important.« À l’image d’un phare, l’émission dumaximum de la puissance des anten-nes est émise dans la direction pri-maire, mais il y a un certain nombre delobes latéraux » dit Christian Bornkes-sel du IMST chargé de la coordinationdes mesures. Ce sont précisément ceslobes latéraux qui démentent le dogme

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Localisation desantennesDepuis mars de cette année, les Néerlandais(mais les Français aussi) peuvent, via l’Internet,rechercher où se trouvent les antennes près dechez eux. Cela fait d’ailleurs scandale que lesautorités aient attendu si longtemps.Jusqu’alors, le renseignement n’était disponibleque par téléphone. Les Allemands en dispo-saient depuis des années. Chez eux, onconnaît la localisation exacte, mais aussi lamesure du niveau énergétique et la distancede sécurité correspondante. Sur le site hollan-dais, il n’y a que la valeur calculée. Pas facilede trouver une de ces antennes, il faut commen-cer par zoomer un maximum, puis chercher en

faisant glisser la carte au petit bonheur. Il fautle vouloir. De plus, les antennes programméesne s’y trouvent pas. Elles n’apparaissent sur leplan qu’une fois installées. Comme si on faisaittout pour la jouer en douce !

Antennes en service (France) : Cartoradiovisualise la densité d’antennes en tous genresen France : www.cartoradio.fr/.

Position des antennes aux Pays-Bas :http://www.antennebureau.nl/start.htm

Antennes rayonnantes (allemand) :http://munlv.nrw.de/sites/arbeitsbereiche/immission/pdf/immissio_final.pdf (page 65)

Si vous voulez vois ce qui anime nos voisins àl’est (allemand) :www.emf-forschungsprogramm.de/home

Il n’y a pas que sur Internetque l’on camoufle les antennes

de la fumée sans feu ?

de la quasi-absence de rayonnementjuste en dessous de l’antenne. « Ànotre grand étonnement, on ne peutplus penser qu’il n’y a pratiquementrien à mesure sous le toit d’une maisonsur laquelle est montée une antenned’émission pour la téléphonie mobile »affirme-t-il. « Cela dépend beaucoupdu bâtiment concerné. » Néanmoins,même dans le cas le plus défavorable,les valeurs sont restées largement endessous de la valeur de seuil. Il n’y adonc pas, de l’avis de Bornkessel,matière à sensation.De l’avis des antagonistes cependant,la valeur de « sensation » d’une mesuredépend à 100% des valeurs de seuiladoptées. « Dans l’axe du faisceau pri-maire, la puissance de champ à unedistance de 100 m est encore de6 V/m », dit l’ingénieur de mesure Rai-ner Müller, qui est aussi expert pourles BUND (Bund für Umwelt undNaturschutz Deutschland) des verts.

L’expert met ses constations en per-spective : « avec les puissances dechamp autorisées légalement, 90% desmontages d’Elektor ne fonctionne-raient plus !».Bornkessel à son tour pense que la dis-cussion d’une reformulation desvaleurs de seuil –aux 6 V/m des Suis-ses souvent cités– ne fait qu’accroîtrele sentiment d’insécurité de gens. Desconversations avec des collègues suis-ses le prouvent à l’évidence. « Les pré-cautions doivent être prises principa-lement au niveau des téléphones mobi-les eux-mêmes » pense l’expert desmobiles. Étonnant, l’expert du milieu,Muller, acquiesce. Lors d’un coup de filpassé avec un mobile, la puissance dechamp dans le crâne peut atteindre800 V/m –ce qui suffit, dit le roi desvisualisations– à faire sauter unmélange de gaz explosif ». Le niveaud’une station de base DECT domes-tique peut, elle aussi, souvent, attein-

dre le niveau de rayonnement d’unémetteur de téléphonie mobile.

Le silence des fabricantsÀ en croire les recommandations del’ICNIRP (International Commission onNon-Ionizing Radiation Protection), lesmobiles ne devraient pas rayonnerplus de 2 watts par kilogramme depoids corporel dans la tête. Les mobi-les actuels se situent, pour certains,sensiblement en deçà de cette valeur-limite SAR (Specific Absorption Rate,cf. encadré), ce que les fabricants necrient pas sur les toits. Ainsi le labelécologique « l’ange bleu de l’environ-nement » devant « décorer » les mobi-les à faible rayonnement (valeur SARinférieure à 0,6 W/kg) n’est pasaccepté par l’industrie. « Les fabricantsde mobiles sont pris entre deux feux »dit Bornkessel, le spécialiste. S’ils men-tionnent trop ouvertement leurs effortspour avoir une valeur SAR faible, onpourrait penser que le rayonnementdes mobiles n’est quand même pasaussi inoffensif que cela. »L’expert du BUND, Mr Müller, trouved’une importance capitale d’effectuerde nouvelles recherches sur ce qui sepasse dans la tête d’un enfant utilisantun téléphone portable. « Si l’on saitque des enfants de 3 ans téléphonesde nos jours, on ne peut plus secontenter d’effectuer des mesures surun modèle rempli d’eau et de la tailled’une tête d’adulte » dit-il.Le BUND veut, pour éviter tout risque,que l’on revienne à une valeur de

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théorie à la une

Pourquoi tant de stations de base ?Aux Pays-Bas, l’arrivée de l’UMTS se traduit, pratiquement, par un doublement dunombre de stations de base. Même si cela peut paraître alarmant, cela n’est pasnécessairement, par définition, le cas. Supposons qu’il soit possible de balayer latotalité des Pays-Bas à l’aide d’une unique antenne. Il faut construire alors une énor-me antenne rayonnant une puissance phénoménale. En raison de cette puissanceimportante, une zone étendue autour de cette antenne deviendrait zone interdite, lacharge de rayonnement serait trop importante pour la vie humaine. Avec l’appro-che actuelle à base d’antennes multiples émettant chacune de l’ordre de 20 wattsefficaces, cette zone interdite n’est plus que de quelques mètres 3 environ).

Avec encore plus d’émetteurs qui en deviennent moins puissants, il n’y aurait plusde zone interdite, normalement, vous mettez votre mobile contre votre oreille, non ?Ce n’est donc pas, par définition, plus mal, vu que la puissance locale diminue...

Panorama des systèmes sans filFréquence Structure Créneaux Puissance Puissance max./

[MHz] Impulsions Appareil station de base crête/moyenne

GSM 900 890 à 960 217 Hz 1 von 8 5 à 50 W 1) 2 W / 250 mW) 2)

GSM 1800 1710 à 1880 217 Hz 1 von 8 5 à 20 W 1) 1 W / 125 mW) 2)

UMTS 1900 à 2170 techniques diverses 5 à 50 W 1) 1 W 2)

DECT 1880 à 1900 100 Hz 1 von 24 250 mW max. 250 mW / 10 mW

WLAN 2400 à 2483 10 Hz 4) 100 mW max. 1) 100 mW 1)

Bluetooth 2402 à 2480 1600 Hz 1 von 2 6) 1; 2,5; 100 mW max. 5) 1; 2,5; 100 mW 5)

1) la puissance réelle dépend du type de conversation/de la quantité de données 2) la puissance réelle est fonction de la situation de réception 3) cas défavorable : hors du champ

principal de l’émetteur 4) fonction de la quantité de données 5) classe de signal 3, 2 1 6) liaison parole 7) estimé selon enquête WLAN de APUG NRW

0,5 V/m pour tenir compte des effetsnon-thermiques sur l’organisme. Ceseffets semblent exister mais sont diffi-ciles, pour le moment, à prouver. De l’a-vis de Mr Müller, il faut encore procé-der à des études plus focalisées. Il neretrouve pas ce « fil rouge » dans lesétudes en cours du « Deutsche Mobil-funk Forschungsprogramm ».

Effets secondairesMr Müller a raison, les normes actuellessont axées sur les effets thermiques etnon pas sur les effets non-thermiques.Pourquoi est-il interdit d’avoir un télé-phone mobile en route dans un hôpi-tal ? L’« appareillage sensible » n’est enaucun cas gêné par le réchauffementproduit par un téléphone. Il y a doncplus que les seuls effets thermiques.Ces effets peuvent-ils avoir uneinfluence sur des êtres vivants ? Plusscientifiquement : quels sont les effetsdes champs électromagnétiques HFsur le bien-être d’un être humain ?Le professeur Jiri Silny, directeur ducentre de recherches FEMU (Fors-chungszentrums für elektromagnetis-che Umwelt Verträglichkeit = de com-patibilité électromagnétique pour l’en-vironnement) de la cliniqueuniversitaire d’Aix-la-Chapelle dirigeune équipe de 25 chercheurs qui étu-dient les effets des champs électroma-gnétiques sur les êtres vivants maisaussi sur les implants. Le FEMU a ras-semblé plus de 7 800 publications surle sujet. Lors de leurs expériences souschamp de mobiles tant GSM qu’UMTS

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1. Garder ses distances : On placera les WLAN et station de

base DECT (en émission permanen-te) de préférence dans l’entrée; lachambre à coucher (où l’on passepas mal de temps) n’est pas le bonendroit. Il est recommandé d’opterpour une distance de 3 à 4 mètresau moins.

En position de stand-by, les mobilesémettent aussi (de temps en temps).Ne pas mettre le sien sur la tablede nuit tout près du lit.

Ne mettez pas votre GSM dans lapoche de votre pantalon ou devotre veston, mettez-le dans votresacoche. Utilisez sinon une pochede veston protégée vers l’intérieur.

Utilisez le plus possible un casque(à fil de préférence, sinon vousvous exposez à un rayonnement(Bluetooth) additionnel).

Remplacez une courte conversationpar un Texto.

Ne placez votre mobile près de l’o-reille qu’une fois la communicationétablie (un GSM démarre avec uneémission à puissance maximale !).

Dans certains conditions, un dispo-sitif de maintien à distance(housse ?) est à considérer. « Unécartement supplémentaire de 1 ou2 mm se traduit par une différencesensible dit Christian Bornkessel del’IMST.

2. Réduire la durée d’exposition : Utilisez lorsque cela est possible, le

réseau fixe.

Une conversation courte est plusefficace qu’un long bavardage.

Un GSM n’émet pratiquement pass’il ne fait que recevoir, écoutez etme parlez pas trop vous-même.

Coupez les mobiles, les stations debase DECT et les points d’accèsWLAN lorsqu’ils ne servent pas (lanuit par exemple). On peut souventse passer de la fonction WLANd’un routeur ADSL WLAN. Nombred’appareils fonctionnent mêmelorsque l’émetteur est désactivé.

3. Veillez à une bonne réception :Si les téléphones DECT émettent à puis-sance constante, les mobiles fonctionnentavec une régulation automatique de lapuissance émise. Un GSM démarre uneliaison à pleine puissance, la réduisantensuite dans la mesure du possible.UMTS au contraire débute la communi-cation à une puissance faible pour l’aug-menter vers la valeur optimale. Lemeilleur consiste donc à veiller à debonne conditions de réception, ce quilimitera automatiquement la puissance.

Téléphonez de préférence prèsd’une fenêtre.

En voiture utilisez une antenne exté-rieure et coupez un téléphone nonutilisé.

Dans le train attendez d’arriver engare pour appeler. On y trouvesouvent des antennes à proximité,la puissance d’émission sera moin-dre.

N’utilisez pas de housse anti-rayon-nement. Le téléphone devra aug-menter sa puissance d’émission cequi annule l’effet d’atténuation derayonnement espéré.

Évitez de téléphoner à un endroitoù de nombreuses personnes utili-sent leur GSM simultanément.

Évitez au maximum de téléphonerdans un environnement « métal »(bus, train, ascenseur, etc.). On aici une cage de Faraday : lamajeure partie du rayonnement estréfléchie. Le rayonnement reste àl’intérieur et il faut une puissanceplus importante pour sortir de la« cage ».

Ne mettez pas l’index à proximitéde l’antenne lorsque vous télépho-nez, il modifie la syntonisation etdétériore la caractéristique d’émis-sion.

Si vous savez où se trouvent lesantennes, ne vous rapprochez pastrop du mât mais ne vous en éloi-gnez pas trop non plus, la puissan-ce nécessaire reste minimale.

N.B. Le positionnement vertical ou nondu mobile n’a pas d’effet. Contrairementà ce qui se passait par le passé, lechamp d’un émetteur n’est plus polarisédans le plan vertical uniquement. Suiteaux réflexions, le sens de polarisation del’onde radio varie en cours de trajet.

Il suffit de respecter quelques règles simples pour rédui-re très sensiblement le rayonnement émis par leschamps électromagnétiques de son mobile, téléphonesans fil et système WLAN dont on fait l’objet :« garder ses distances » et « réduire la durée d’exposition ».

Valeur limite Distance pour champ

champ em station base de 6 V/mn

1,375 √ (f) V/m jusqu’à 100 m 3)

1,375 √ (f) V/m jusqu’à 100 m 3)

61 V/m jusqu’à 100 m 3)

pas de limite jusqu’à 0,5 m 7)

pas de limite jusqu’à 0,5 m 7)

pas de limite jusqu’à 0,5 m 7))

Mieux utiliser sontéléphone

ils n’ont pas découvert le moindre effetayant un impact sur la santé. On effec-tua également des études sur lesimpulsions des GSM qui, avec leur217 Hz, se situent dans la plage desfréquences naturelles du corps et quel’on supposait par conséquent présen-ter le plus grand danger. « Ici encore ilnous fut impossible de découvrirquelque effet important que ce soit »résume Mr Silny. Ceci ne vaut pas pourles porteurs d’un pacemaker auxquelsil est recommandé de veiller à ce quele mobile ne soit jamais à moins de10 cm de l’implant. « Dans les casextrêmes, un mobile peut même êtremortel » tel est l’avertissement de cemédecin.

Division du monde médicalCependant, bien longtemps aupara-vant, le magazine anglais de premierplan The Lancet a publié un article [5]consacré au fonctionnement du cer-veau en relation avec un téléphonemobile. Voici ce que l’on a découvert :Il existe, dans notre cerveau, des fré-quences électromagnétiques, lesondes alpha et delta, qui se trouventdans la même plage de fréquencequ’un téléphone DTX et le protocoleTDMA (DTX = protocole où le télé-phone n’émet que lorsque l’on parle,TDMA = Time Division MultipleAccess, par subdivision d’une fré-quence en 8 cellules réparties dans letemps permet à un maximum de 8 per-sonnes d’utiliser une même fréquence.Si le cerveau et le téléphone travaillentaux mêmes fréquences on est en droitde penser qu’ils peuvent s’influencerl’un l’autre, sachant que les 2 watts depuissance d’émission d’un mobileprendra largement le dessus sur le« réseau fixe » du système nerveuxhumain (l’aura humaine n’est pas prête

de dérégler un mobile).On pourrait en déduire que la présenced’un mobile sur l’oreille peut influencerle métabolisme et le fonctionnementde vos cellules grises. Ce n’est pas tantla quantité d’énergie emmagasinée–elle reste, limitée– mais que du typed’information envoyée au cerveau etde la façon. Tout le monde sait que l’onpeut déclencher une attaque d’épilep-sie à l’aide d’une source de lumièreflashant à 15 Hz. Ce n’est pas l’inten-sité lumineuse qui joue un rôle mais lavitesse de détection de la lumière parle cerveau. Celui-ci peut faire « tilt ».Rassurez-vous, une source de lumièreflashant ne déclenche pas de crise d’é-pilepsie chez tout le monde, mais sivous y êtes sensible, cela peut arriver.Il semblerait qu’il en aille de mêmeavec un rayonnement.Une étude danoise récente (partied’une enquête Interphone dans13 pays européens), publiée dans lemagazine Neurology du 12 avril der-nier, a montré que la téléphonie mobilen’avait pas d’effet sur l’apparition detumeurs au cerveau. On a comparé400 sujets ayant une tumeur au cer-veau à 800 personnes prises au hasard.Détail frappant : les gros consomma-teurs de mobile semblaient avoirmoins souvent une certaine forme detumeur au cerveau donnée.

Recherches aux Pays-BasLe professeur titulaire P. Zwamborn, dela TU d’Eindhoven a procédé, à lademande du Ministère de l’Économie,une enquête sur les effets du rayonne-ment de type UMTS. L’hypothèse dedépart était que le rayonnement UMTSn’a pas d’effet sur notre bien-être. À sasurprise, il n’a pas réussi à vérifiercette hypothèse. La conclusion de l’en-quête [6] fut que ce rayonnement avait

bien un effet sur la condition physiquede l’être humain. Il fallait bien évidem-ment que ces recherches soient repro-duites pour qu’elles ne soient atta-chées d’erreurs involontaires ou d’ef-fets du hasard, de sorte qu’elles furentconfiées à un institut de recherchessuisse, dont on attendait qu’il soitindépendant. Mais il s’avère depuisque le dit institut est sponsorisé parles fabricants de téléphonie mobile(dont Nokia, Orange et Swisscom) et legouvernement. (Vous vous en souve-nez sans doute, ces mises aux enchè-res des fréquences UMTS ayant coûté(rapporté ?) des milliards d’euros).

Encore plus de règles internationalesLe Ministère de l’Économie des Pays-Bas ne se prononce pas sur la possibilitéde faire faire une étude qui affirmerait,noir sur blanc, que le rayonnementUMTS présente des dangers. Peu vrai-semblable bien évidemment, cela signi-fierait une énorme « tuile » pour l’indus-trie des télécommunication qui a payédes sommes « monstrueuses » pour lesfréquences et mettrait en danger lesdéveloppements dans le domaine del’UMTS. Les fournisseurs néerlandaisnous demandent de ne pas faire tant dechichis. « L’inquiétude au sujet desantennes UMTS n’a aucune raison d’ê-tre » affirme Hugo van Bergen deMonet (Mobiele NetwerkoperatorsNederland, une association de KPN,Vodafone, T-Mobile, Telfort et Orange)le 14 avril sur WebWereld, citant à sadécharge, logiquement, toutes les étu-des tournant à son avantage, ignoranthabilement celles en sa défaveur. Ilsemblerait d’ailleurs que ce soit unconsensus au niveau international carlorsque l’on examine les recommanda-tions que les différents instances de

elektor - 6/200520

théorie à la une

Abri à faible rayonnementDr. Hugo Schooneveld

Certaines personnes ont des problèmes d’avoir à subir la présence de champs électriques et électromagnétiques dans leursparages. La seule protection contre des champs d’émission HF est un blindage efficace de la maison ou d’aller voir ailleurs.Mais où ? La totalité des Pays-Bas se remplit d’émetteurs. Un groupement, WEO (www.elektroallergie.org) a, dans les para-ges de Nijkerk/Putten, installé un abri à faible rayonnement. Nombre de personnes y ont retrouvé la paix, loin des rayonne-ments en tous genres. Mais, catastrophe, très prochainement on va installer à proximité, en pleine campagne, un mâtGSM/UMTS. Nous avons protesté, mais cela aura-t-il un effet ? Nous craignons qu’il nous faille partir à la recherche d’unendroit plus favorable.

Le Dr Hugo Schooveld (67) a été, au cours de sa vie active, enseignant doctoral à l’Université et au Centre de Recherches de Wageningen, y ayant effec-tué des recherches ayant trait au système nerveux et au système hormonal des insectes. Depuis 25 ans il souffre d’hypersensibilité aux rayonnements eta fondé, voici 2 ans, le Groupe de Travail WEO, groupe épaulé par un site Internet (néerlandais/anglais), www.electroallergie.org.

santé donnent à leur autorité gouverne-mentales, il y a loin d’y avoir une lignede conduite commune. En Grande Bre-tagne, le NRPB (National RadiologicalProtection Board) recommande d’éviterau maximum l’utilisation par lesenfants de téléphones mobiles, alorsqu’aux Pays-Bas le Conseil de Santé nefait pas de distinction entre un enfantde plus de 2 ans et un adulte et partantne donne pas d’avis négatif quant à l’u-tilisation des GSM. Il n’en reste pasmoins que différentes communes auxPays-Bas (Haarlemmermeer, Amers-foort, Oosterhout Eindhoven, Nijmegen)ne suivent pas les (bons) conseils duGouvernement et de la Chambre Séna-toriale et limitent la construction d’é-metteurs UMTS.

En Grande Bretagne on prend les cho-ses plus au sérieux. Un peu partoutdes parents, instituteurs et élus com-munaux inquiets se rebellent contre lamise en place d’antennes GSM à pro-ximité voire sur les bâtiments d’écoles.Les écoles manquent pour la plupartde moyens et l’injection financière d’unfournisseur télécom est la bienvenue.Il ne devrait pas y avoir de danger dèslors que l’on suppose que la puissanced’émission de téléphones reste faible àproximité immédiate d’une station debase à puissance de champ élevée.Faux disent des chercheurs indépen-dants car ici encore c’est l’objectionque ce sont moins les effets ther-miques que les impulsions GSM non-thermiques qui risquent d’avoir uneffet sur les cerveaux d’adolescents(jusqu’à 12 ans). Les Télécoms anglaisse réfèrent à des normes dépasséesrecommandant une puissance de 40 à60 V/m au lieu des 4 à 6 V/m acceptéespartout actuellement. Ces protesta-tions sont quelquefois du succès, ainsi,à Ampthill les émetteurs implantés surles tours de la caserne des pompiersont été démontés. De l’autre côté de labalance, les géants des Télécoms T-Mobile, Orange et Hutchinson 3G ontgagné, en Haute Cours, un procès fai-sant jurisprudence (quant au place-ment d’un mât GSM de 25 m de haut àproximité de 3 écoles. Les élus locaux,les fonctionnaires chargés d’études etles bureaucrates de l’UE se réfèrent–tout comme aux Pays-Bas– à l’ab-sence d’études prouvant le danger réeldes rayonnements électromagné-tiques. À noter que la Grande Bretagnea été le premier pays ayant mis les fré-quences UMTS aux enchères. Le Pac-

tole : plus de 33 milliards d’euros.En France, on donne à penser qu’il n’ya pas de quoi fouetter un chat. La seuleinstance gouvernementale ayant réagità nos demandes d’informations (leMinistère des Finances) réfère à desétudes datant de 2002 et 2003 qui dis-ent qu’il n’y a personne qui puisse don-ner de chiffres précis quant aux risquesencourus. Cependant, ce n’est pasparce qu’on ne voit rien qu’il n’y a rien !

NdlR : Il s’agit là d’un résumé succinct et sug-gestif des auteurs d’une bonne page d’informa-tions que vous pouvez télécharger depuis notresite (050009-11-F).

En RFA, les experts non seulements’entredéchirent mais se contredisenteux-mêmes. Selon le professeur JiriSilny, l’étude Reflex concernant les cul-tures de cellules avec des gênes modi-fiés va rejoindre le tas d’études n’ayant

rien prouvé et à Nalia les médecins ontobtenu des résultats qui, scientifique-ment, ne tiennent pas la route. « Si l’onétudie 2 échantillons d’une populationpris au hasard, il est possible », dit-il,« de prouver n’importe quoi ».Quoi qu’il en soit, on ne cesse de lan-cer de nouvelles études –à la demande,principalement, des fournisseurs detéléphonie mobile– dans l’espoir d’ob-tenir des résultats permettant, enfin,d’éliminer l’incertitude. Mr Silny enpersonne ne peut pas donner le feuvert. « Il n’est jamais possible de prou-ver un effet nul » déclare-t-il.

Espérons alors que la téléphoniemobile ne se trouvera pas, d’ici unevingtaine d’années, dans les mêmesmauvais draps que l’industrie du tabacet de l’amiante aujourd’hui.

6/2005 - elektor 21

H = E / Z avec résistance en plein airZ = 377 Ω.

La puissance par une surface donnée–dite densité de puissance S– est fonc-tion du produit de vecteur de E et H,ce qui donne :

S = E2 / Z.

Donc, si l’on diminue de moitié lapuissance de champ, la densité depuissance sera ramenée au quart dela valeur d’origine.

Une partie de l’énergie atteignant lecorps humain est absorbée et conver-tie en chaleur, l’eau du tissu concernéétant le facteur déterminant.

Prenons le scénario le plus pessimiste– une absorption complète sur la moi-tié de la surface d’un adulte standardde 1 m2 et d’un poids de 80 kg– où,dans le cas d’une densité de puissan-ce de 320 W/m2 on a absorption de320 W et ainsi de 4 W par kg depoids corporel. Cette dernière valeurest appelée SAR (Specific AbsorptionValue).

Ceci se traduit par un échauffementdu corps, comme en cas de fièvre.Des expériences ont montré que l’on

peut accepter une augmentation detempérature de 1 °C de l’ensemble ducorps. Ceci correspond, dans le casd’un corps« ventilé » normalement, àune valeur SAR de quelque 4 W/kg.L’introduction d’un facteur de sécuritéde 10 permet de faire face aux situa-tions moins idéales (mauvaise évacua-tion de la chaleur par le corps) ce quise traduit par une valeur SAR (à nepas dépasser !) de 0,4 W/kg. Cettevaleur de référence est celle qui vauten RFA pour les personnes se trouvant,professionnellement, à proximité d’é-metteurs, le personnel d’entretien d’unémetteur de téléphonie mobile parexemple. Pour la population « norma-le » on a pris le 1/5ème de cettevaleur, soit 0,08 W/kg. Les valeursSAR étant difficiles à mesurer, on aopté pour des valeurs limites de lapuissance de champ d’installationsd’émission fixes.

On accepte, pour une partie du corps–la tête par exemple– une valeur SARplus élevée vu que l’échauffementd’une partie du corps est moyennéepar la circulation du sang. D’après lesnormes de la CommissionInternationale de Protection duRayonnement cette valeur est de2 W/kg. Pas de problème dans le casd’une tête d’adulte de plusieurs kilos,mais il en va tout autrement dans lecas d’un enfant.

Les champs électromagnétiques comportent une composanteélectrique et une composante magnétique. La puissance(amplitude) d’un champ électrique (E) et le champ magné-tique (H) sont rendus en volt/mètre et ampère/mètrerespectivement. Les grandeurs des 2 composantes pré-sentent, en champ libre (la distance à l’émetteur estimportante par rapport à la longueur d’onde et à lataille de l’antenne), un rapport constant :

Densité de puissanceet valeurs SAR

elektor - 6/200522

Neuf personnes sur dix nesavent pas ce que signifie leterme électrosmog. C’est làle résultat d’une petiteenquête faite au cours duweek-end du 25 mars 2005par CentERdata de Tilburg(Pays-Bas). 2 085 person-nes de 16 ans et plus eurentà répondre à 3 questionsconcernant l’électrosmog.Les résultats sont représen-tatifs pour la populationnéerlandaise.

Question 1 : Avez-vousdéjà entendu parler depollution électromagné-tique (électrosmog)?

La population des Pays-Bas neconnaît pas le terme d’électrosmog(figure 1); 67% n’en a jamais entenduparler et si 20% en ont entendu par-ler, ils ne savent pas de quoi il s’agit.Les 12% restant connaissent ceterme d’électrosmog et savent aussice qu’il recouvre.

Question 2 : Pensez-vous que ce rayonne-ment peut être nocifpour l’être humain ?

Toutes les personnes ayant répondu àla question « Avez-vous déjà entenduparler d’électrosmog » on donna ladéfinition suivante de ce terme :« L’électrosmog est causé par le rayon-nement des émetteurs utilisés notam-ment pour la téléphonie mobile (GSM,UMTS), les réseaux sans fil et les télé-phones domestiques sans fil DECT(Digital Enhanced Cordless Telecom-munications). Ce rayonnement est invi-

théorie à la une

0Non, jamais Oui, mais j'ignore ce que c'est Oui et je sais ce que c'est

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0Absolument pas Probablement pas Peut-être bien Certainement Sans opinion

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0Absolument pas Probablement pas Peut-être bien Certainement Sans opinion

5

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L’électrosmog ?

2 : Pensez-vous qu’il puisse êtrela raison de soucis de santé ?

1 : Avez-vous déjà entendu par-ler de pollution électromagné-tique (électrosmog)?

3 : Vous faites-vous du soucisquant aux conséquences que l’électrosmog pourrait avoir survotre santé ?

sible et inaudible mais mesurable. »La question suivante était de savoir sil’on pensait que ce rayonnement pou-vait être une source de problèmes desanté. Nombreux sont ceux qui pen-sent que « oui » (figure 2), 41% répond« oui, peut-être bien » et 22% pense« oui, certainement ». Plus de 22% despersonnes interrogées n’ont pas d’idéeet le reste ne croit pas que l’électros-mog puisse être la raison de soucis desanté. Les femmes plus que les hom-mes sont convaincues que l’électros-mog conduit à des problèmes de santé(femmes 26%, hommes 18%).

Question 3 :Faut-il craindre l’in-fluence de ce rayonne-ment sur la santé ?

À la question de savoir s’il faut se fairedu soucis quant à l’influence de lélectrosmog sur la santé, la majorité nele pense pas (figure 3). (8% non, abso-lument pas et 46% probablement pas),mais 11% se fait « certainement » dusoucis et 26 répondent « peut-êtrebien ».

Les hommes se fontmoins de soucis que lesfemmes

Il existe une différence significative (netenant pas au hasard) entre les répon-ses des hommes et celles des femmes.Les hommes savent plus souvent (14%)que les femmes (10%) ce qu’est l’élec-trosmog (figure 4). Les femmes pen-sent plus que les hommes que l’élec-trosmog est avec certitude la raison desoucis de santé (26% de femmes contre18% d’hommes, figure 5).

Les femmes se font plus souvent dusoucis que les hommes quant à l’in-fluence que l’électrosmog peut avoirsur la santé (figure 6).

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0Non, jamais Oui, mais j'ignore ce que c'est Oui et je sais ce que c'est

masculinféminin

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0Absolument pas Probablement pas Peut-être bien Certainement Sans opinion

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Connais pas !4 : Avez-vous déjà entendu par-ler de l’électrosmog ?Répartition par sexe.

5 : Pensez-vous que ce rayonne-ment peut être la raison de pro-blèmes de santé chez l’êtrehumain ? Répartition par sexe.

6 : Vous faites-vous du soucisquant aux conséquences que l’é-lectrosmog pourrait avoir survotre santé ?Répartition par sexe.

De quoi faire peur ?!

6/2005 - elektor 25

1. Avez-vous déjà entendu parler d’électrosmog?Resultats au 20-4-05 Pays-Bas Allemagne Grande-Bretagne France Néerlandais

en pourcentages Elektuur Elektor Elektor Electronics Elektor moyen

www.elektuur.nl www.elektor.de www.elektor- www.elektor.fr

electronics.co.uk

Non, jamais 10% 1% 18% 2% 67%

Oui, mais j’ignore

ce que c’est (4% 7% 5% 11% 20%

Oui et je sais

ce que c’est 86% 92% 77% 87% 12%

2. Pensez-vous que ce rayonnement puisse être raison de soucis de santé ?~Resultats au 20-4-05 Pays-Bas Allemagne Grande-Bretagne France Néerlandais

en pourcentages Elektuur Elektor Elektor Electronics Elektor moyen

www.elektuur.nl www.elektor.de www.elektor- www.elektor.fr

electronics.co.uk

Absolument pas 7% 20% 10% 2% 2%

Probablement pas 16% 21% - 7% 13%

Peut-être bien 30% 23% 26% 40% 41%

Certainement 36% 31% 51% 51% 22%

Sans opinion 11% 5% 13% 0% 22%

3. Faut-il craindre l’influence de ce rayonnement sur la santé ?Resultats au 20-4-05 Pays-Bas Allemagne Grande-Bretagne France Néerlandais

en pourcentages Elektuur Elektor Elektor Electronics Elektor moyen

www.elektuur.nl www.elektor.de www.elektor- www.elektor.fr

electronics.co.uk

Absolument pas 13% 25% 3% 2% 8%

Probablement pas 30% 27% - 0% 46%

Peut-être bien 22% 25% 23% 40% 26%

Certainement 35% 20% 59% 58% 11%

Sans opinion 0% 2% 8% 0% 9%

Le fait que le Néerlandais non-connaisseur moyen ne soit pas parfaitement au courant peut faire mal, maisn’est guère surprenant. Qu’en est-il maintenant des connaisseurs ? Nous avons, sur nos sites Internet,procédé à une enquête auprès des lecteurs de différentes éditions internationales d’Elektor.

Les lecteurs d’Elektor ne semblent attacher que peu d’importance aux informations des journaux. Dans le pays où l’électrosmog estun sujet « hot » (Grande-Bretagne) 18% ne savent pas, et le pays où l’on n’en parle guère (France) 87% sait de quoi il retourne.Les non-connaisseurs en savent sensiblement moins que les « professionnels de l’électronique ».

À nouveau des résultats frappants. Le pays des normes (RFA) ne se fait, en dépit des explications, que relativement peu de soucis.

Tranquillité d’esprit dans le pays plat comparée à la paranoïa de pays isolés (volontairement ou non) ? L’avenir nous le dira.

Et les connaisseurs

De quoi faire peur ?! Tournez rapidement la page pour votre propre renifleur d’électrosmog

théorie à la une

De tous côtés, ces jours-ci, impos-sible d’ignorer l’érection d’anten-nes pour le réseau UMTS. Nonseulement on en garnit les sites

existants, souvent sans que les rive-rains en soient avertis, mais on endresse de nouvelles à tour de bras. Onen a ainsi ajouté 10 000 aux Pays-Bas,près de 40 000 en Allemagne. Tout sim-plement parce que UMTS réclame unmaillage plus fin des cellules duréseau.Pas de doute, vous aussi, vous voudrezsavoir si ce développement est nuisi-ble à la santé, surtout si demain, vousdécouvrez une de ces antennes en facede chez vous !Elektor peut vous y aider de deuxmanières. D’abord, par une descriptionaussi objective que possible de ce quipeut être dangereux et de ce qui nel’est pas. Ensuite, en vous offrant lapossibilité, à l’aide de l’instrument demesure du brouillard électromagné-tique, de l’évaluer vous-même et devous forger une opinion personnelle, desavoir enfin si une menace existe ou sivous pouvez dormir sur vos deuxoreilles. Et comme, de toute façon,mieux vaut éviter tout risque inutile, ilvous permettra aussi de dénicher lesendroits les moins exposés à ce typed’irradiation.

Qu’est-ce qui rayonne ?Quand vous pourrez vous balader chezvous avec le renifleur d’électrosmog,vous constaterez vite, sans doute, que

26

pratique à la une

Toute l’Europe de l’Ouest se couvreactuellement de nouvelles stations pour leréseau UMTS. Rien d’étonnant à ce quebeaucoup de gens se tracassent à propos desquantités de rayonnement électromagnétiqueque ces forêts d’antennes engendrent. AussiElektor vous permet-il, grâce à un instrumentsensible, de les déterminer précisément, maisen plus de trouver les endroits qui en sontencore exempts.

Karel Walraven, Projet : Gert Baars

Tenez l’appareil vertica-lement à l’emplacementà évaluer. La mesuredémarre dès que vousappuyez sur le bouton.

Si la LED tout à droites’allume, il faut changerla pile.

Si cette LED ne s’allumepas, il est presque cer-tain que vous ne rece-vez qu’un signal GSM.

10 LED indiquent laquantité de rayonne-ment présente. La LEDverte du bas signifiequ’il n’y a presque pasde radiation ; quand laLED rouge supérieures’éclaire, les conditionsdeviennent critiques.

Dans la plupart des cas,l’émission est pulsée,donc plusieurs LED s’al-lumeront en mêmetemps. Leur intensitéest proportionnelle à ladurée des salves.

L’électrosmog au banL

vous êtes le principal pollueur, dumoins si vous avez un téléphone d’in-térieur ou un réseau sans fil. Le détec-teur les traquera sans difficulté. Labonne nouvelle, c’est que vous en êtesmaître, il n’y a qu’à retirer la fiche !

Un petit tour de plus, testeur au poing,vous convaincra que l’intensité dusignal décroît très vite. Dans le fau-teuil, à 3 mètres de la station de base,le rayonnement est déjà beaucoupmoins intense et probablement, dansla chambre à coucher, est-il à peinedécelable. Et si ce n’est pas le cas,vous pourrez certainement changer deplace la station, non que cette émis-sion soit dangereuse (voyez les valeursofficiellement permises dans letableau 1), mais parce qu’il est tou-jours plus sain de s’exposer le moinspossible. L’appareil vous guidera effi-cacement pour choisir un nouvelemplacement.

Intensité de champQuel mérite attribuer aux indicationsde l’instrument ? Nous insistons sur lefait qu’il ne s’agit pas d’un appareil demesure étalonné avec précision, apte àfournir des données scientifiques. Lesujet est bien trop complexe, la déter-mination de ce genre de signaux doitêtre faite par des spécialistes. Le tes-teur d’électrosmog mesure des rayon-nements à fréquence très élevée, dansla gamme de 900 à 2 400 MHz où l’on

trouve les GSM, UMTS, WLAN, fours àmicro-ondes et caméras de TV sans fil.Il vous donne une idée du niveau deradiations, pour vous renseigner sur undanger éventuel dans votre environne-ment. Il vous permet de trouver lesdomaines à forte charge et ceux où lerayonnement reste très faible, de véri-fier que l’énergie transmise par la sta-tion de base n’est pas constante, maisqu’elle varie d’un instant à l’autre avecle débit de données.Dans le tableau 2, on voit la correspon-dance entre chaque LED et la force duchamp. La norme légale acceptable sesitue aux alentours de 40 à 60 V/m,une valeur qui se trouve tout en hautdans l’échelle de notre testeur. La der-nière LED indique que le rayonnementdépasse les 8,3 V/m et personnelle-ment, je ne souhaiterais pas séjournercontinuellement dans un environne-ment exposé à de tels niveaux d’éner-gie.Le tableau montre que les valeursdiminuent rapidement, parce que l’é-chelle du testeur est logarithmique etqu’elle s’étend dans une très largefourchette de 1 à 3 000 (70 dB). La LEDla plus sensible réagit à 0,005 V/m et ilexiste vraiment des endroits où il estdifficile de la faire s’éclairer. Le tableaumentionne également les valeursexprimées dans l’unité désuète desW/m_, parce qu’on la rencontre encorefréquemment dans la littérature.

27

L’appareil détecte : GSM (portable), UMTS (portable),WLAN (réseau sans fil), DECT (téléphone d’intérieursans fil), Bluetooth (réseau sans fil), magnétrons (fourà micro-ondes), caméra de TV sans fil ainsi que lesémetteurs de télédiffusion analogiques et maintenantnumériques (TNT, télévision numérique terrestre).

nLa santé d’abord !

Chaque LED signale le passage à unevaleur 2,3 fois supérieure à la précé-dente, en V/m. En W/m_, la progres-sion semble plus rapide, puisque lecarré de 2,3 vaut 5,3.Nous avons fait vérifier l’exactitude del’indication par un laboratoire d’étalon-nage indépendant (cf. l’encadré cor-respondant).

CI logarithmiquePour mesurer les principaux responsa-bles de l’électrosmog, il faut un circuitcapable de traiter des signaux prochesde 2 000 MHz et, en outre, sous unedynamique suffisante pour mesurerdes niveaux faibles aussi bien que lesplus grandes intensités de champ.On y parvient avec un analyseur despectre ou un récepteur superhétéro-dyne spécialisé, mais on peut heureu-sement faire plus simple.À côté du célèbre amplificateur HFlogarithmique AD8307, Analog Devicesproduit une série de modèles apparen-tés pour un domaine de fréquencesplus vaste, comme l’AD8313. Il s’agitd’une puce de détection utilisable jus-qu’à 2,5 GHz, qui produit un signal desortie proportionnel à la force en déci-bels de celui d’entrée. Le domaine demesure s’étend d’environ –73 jusqu’à0 dBm. La figure 1 illustre la structureinterne de l’AD8313.Il en existe une version moins chère,l’AD8314 dont le brochage est totale-ment compatible, mais elle est moinssensible (seulement 45 dB), raison pourlaquelle nous ne l’avons pas retenue.Ce sont précisément les niveaux fai-bles qui peuvent nous rassurer sur l’in-nocuité du rayonnement électromagné-tique dans notre environnement.C’est donc bien un AD8313 qu’il nousfaut pour obtenir une indication pré-cise dans la gamme d’environ –70 à–5 dBm. Un dipôle demi-onde à l’en-trée fournit la relation suivante entrepuissance reçue (Pr) et intensité duchamp électrique (E) :

Pr = E2 x 4,59 x 10–6

d’oùE = √(Pr x 218 000)

–70 dBm = 10-7 mW = 10–10 W ce quisignifie que : E = 4,7 mV/met à l’autre extrémité :–5 dBm = 0,316 mW = 316 µW ce quinous donne : E = 8,3 V/m

Des valeurs moyennes de champ tellesque 1 V/m s’inscrivent donc parfaite-

ment dans cette gamme.Un préamplificateur est de la sorteinutile, ce qui simplifie d’autant laréalisation.Dans cette gamme, le CI détecteur pro-duit à la sortie une tension continuecomprise entre 0,55 V pour –70 dBm et1,7 V pour –5 dBm, assez pour com-mander l’affichage sans amplification.Nous avons choisi à cet effet une ran-gée de 10 LED. Comme UMTS et lesautres signaux numériques sont pul-sés, nous pouvons parler d’une modula-tion d’amplitude à 100 %.

Le circuit

La figure 2 montre bien que le compo-sant le plus important du testeur estl’AD8313, suivi par le LM3914 quipilote les LED.Une antenne dipôle de 70 mm environ(la longueur d’onde du signal à rece-voir est de 147 mm) capte les signaux.C’est tellement petit qu’elle se logeaisément dans le boîtier et mieuxmême, on peut la graver dans le circuitimprimé. On évite ainsi la constructiond’une antenne adaptée et surtout,

elektor - 6/200528

pratique à la une

(Ungestörte mittlere Werte)

TABLEAU 1. Niveaux de référence d’après les recommandations du Conseil de l’Union Européenneconcernant la limitation de l’exposition de la population aux champs électromagnétiques 0 à 300 GHz.

Plage de Puissance Puissance Champ B Densité de puis-

fréquence de champ E de champ H (µT) sance équivalente

(V/m) (A/m) pour ondes stat.

Seq (W/m2)

0 à 1 Hz - 3,2 x 104 4 x 104 -

1 à 8 Hz 10000 3,2 x 104f2 4 x 104/f2 -

8 à 25 Hz 10000 4 000/f 5000/f -

0,025 à 0,8 kHz 250/f 4/f 5/f -

0,8 à 3 kHz 250/f 5 6,25 -

3 à 150 kHz 87 5 6,25 -

0.15 à 1 MHz 87 0,73/f 0,92/f -

1 à 10 MHz 87/f1/2 0,73/f 0,92/f -

10 à 400 MHz 28 0,073 0,092 2

400 à 2000 MHz 1,375 f1/2 0,0037 f1/2 0,0046 f1/2 f/200

2 à 300 GHz 61 0,16 0,20 10

LED# Pin (dBm) E (V/m) Couleur H (A/m) S (W/m2)

1 –70 5 m vert 12 µ 56 n

2 –62,8 11 m vert 28 µ 293 n

3 –55,6 25 m vert 64 µ 1,5 µ

4 –48,3 57 m vert 148 µ 8,3 µ

5 –41,1 130 m orange 340 µ 43 µ

6 –33,9 300 m orange 780 µ 230 µ

7 –26,7 680 m orange 1,8 µ 1,2 µ

8 –19,4 1,6 rouge 4 µ 6,4 µ

9 –12,2 3,6 rouge 9,4 µ 34 µ

10 –5 8,3 rouge 22 µ 180 µ

TABLEAU 2. Les puissances de champ auxquelles s’allument les différentes LED du renifleur.

Où : Pi : puissance reçueE : puissance du champ électriqueH : puissance du champ magnétiqueS :densité énergétiqueSi toutes les LED sont éteintes, la puissance du signal est inférieure à –70 dBm.

comme il n’y a rien qui dépasse, onpeut aisément glisser l’appareil dansune poche en sortant.À des fréquences aussi élevées, ilimporte que l’antenne se situe au plusprès de l’entrée de la puce pour évitertoute inductance parasite qui nuiraitau bon fonctionnement. Il y a en paral-lèle sur l’antenne une résistance et une

6/2005 - elektor 29

Functional Block Diagram

050008 - 12

+ + +++

AD8313

VOUT

VSET

COMM

PWDNGAINBIAS

BAND GAPREFERENCE

SLOPECONTROL

INTERCEPTCONTROL

EIGHT 8dB 3.5GHz AMPLIFIER STAGES

8dB 8dB

VPOS

INHI

INLO

VPOS

8dB8dB

NINE DETECTOR CELLS

CINT

LP

I V

V I

1

8

7

6

5

2

3

4

R10

3k16

R8

1k

R9

365

Ω

REFOUT

REFADJ

LM3914

IC2

MODE

SIG

RHI

RLO L10

19

18

17

16

15

14

13

12L9

L8

L7

L6

L5

L4

L3

L120

L2

11

5

10

4

6

8

3

2

1

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

C6

1n

R7

10k

R5

1k C5

100n

C7

1n

C8

270p

C9

270p

C10

1n

R11

100k

R12

470

Ω

R13

10k

R14

22k

R16

1k

T1

BC847B

T2BC847B

T3

BC857BC12

2n2

C13

22n

R15

10k

D11

UMTS

L2

390µH

L3

270µH

L4

390µH

C11

100n

+5V

+5V

C14

10µ16V

C15

47n

R19

15k

R6

4k7

C16

10µ16V

LP2951CN

FDBCK

SHDWN

SENSE

IC3

VTAP

ERR8 1

4

5

72

3

6

R18

100k

T4

BC857C

+5V

R17

560 Ω

BT1

9V

S1

D12

LO CUR LO BATT

AD8313IC1

INHI VSETVPOS

VPOSINLO

VOUT

PWDN

COMM

2

4

1

7

3

8

5

6

R2

10Ω

R3

10Ω

R1

53Ω

6

C1

100n

C2

100n

C4

150p

C3

100n

L1

5nH6

+5V

050008 - 11

ANT1

Dipol-Antenne

R4

1Ω

D13

DL4184

rot

gelb

grün

gelb

rot

Low

High

0V53

1V78

0V38

2V6

5V

Figure 1. Diagramme de la structure interne de l’AD8313.

Figure 2. Le schéma de tout le testeur se résume pratiquement à un AD8313 et un LM3914.

self qui assurent l’exacte adaptationtout en réduisant sa sensibilité à dessignaux tels que ceux de la bande deradiodiffusion FM autour de 100 MHz.La section d’affichage se compose d’unLM3914 et de 10 LED. Le LM3914 pro-pose une lecture linéaire, il ne faut pasle confondre avec le LM3915 quiconvertirait (une seconde fois) enéchelle logarithmique. Les composantsassociés au LM3914 ont été choisispour respecter la relation énoncéedans le tableau 2.Cette puce offre le choix entre unecolonne lumineuse et un point, maispour économiser la pile, nous nouslimitons ici à un seul point. Cela pro-cure aussi l’avantage d’une meilleurelisibilité en signaux pulsés, plusieursdiodes s’allument alors brièvement.Le détecteur s’alimente sous 5 V, ten-sion fournie par un LP2951CN, unrégulateur à faible chute en boîtier DILà 8 broches, capable de délivrer100 mA. De quoi assurer une longuevie à la pile. Quand elle est usée, unsignal « Lo-bat » indique qu’il faut enchanger. Le même régulateur alimenteaussi la section d’affichage.

Détection UMTSNous avons voulu ajouter au projet undétecteur de trafic UMTS, parce quecette bande de fréquence est actuelle-ment sujette à controverses.Nous savons que le signal GSM n’oc-cupe qu’une largeur de bande d’à peuprès 200 kHz, donc, lors d’une démo-dulation AM, la fréquence audio la plushaute sera de 100 kHz. La largeur despectre du signal UMTS est bien plusgrande, jusqu’à 5 MHz. Un filtre passe-haut peut ainsi éliminer la démodula-tion du GSM1800 et livrer passage auxsignaux UMTS. Le filtre du 7e ordre uti-lisé affaiblit d’au moins 80 dB la démo-dulation du GSM jusqu’à 100 kHz. Der-rière le filtre, on trouve un amplifica-teur, un détecteur à transistor et unecommande de LED. Notre AD8313 peutfournir au maximum quelque 1,2 Vppde signal audio. Si le signal GSM a étéatténué de 80 dB, il ne fait plus que0,12 mVpp en criant fort. Après uneamplification de 140 fois par le premiertransistor, il mesure tout au plus 20 mV,c’est trop faible pour le transistor dedétection et a fortiori pour activer lacommande de LED. Des signaux au-delà de 300 kHz traversent le filtresans affaiblissement. Partant d’unniveau de 1,3 Vpp pour activer le trans-istor détecteur et donc la commande

de LED, il faut compter sur un signalde 1,3 Vpp/140 = 10 mVpp environ à lasortie de l’AD8313. Hélas, en pratique,l’indication n’est pas totalement fiable.C’est dû au fait que l’on rencontre rare-ment des signaux issus uniquement deGSM ou de l’UMTS. D’habitude, c’estune mixture d’un peu tout, y comprisdu WLAN, qui travaille lui aussi à largebande. Sur des intensités de champtrès faibles, il arrive aussi au renifleurde démarrer sur le bruit de démodula-tion. Il faut donc nuancer l’interpréta-tion de l’indicateur et en fait, nouspourrions carrément dire l’inverse : sila LED ne s’active pas, nous avons,quasi à coup sûr, affaire à un signal detype GSM.Comme l’antenne du renifleur d’élec-trosmog est accordée sur la bande des2 GHz, celle de 900 MHz, classiquepour le GSM, sera quelque peu plusfaible en réception, éventuellementjusqu’à deux LED en moins. Il nous asemblé plus intéressant de privilégierles « nouvelles » fréquences voisinesde 2 GHz et de ne pas grossir trop l’ap-pareil. Pour 900 MHz, l’antenne et donctout l’instrument aurait dû être deuxfois plus grands.Lors de l’élaboration du testeur, ilimportait de tenir compte du caractèreimpulsionnel des émissions. Au début,nous avions placé un réseau RC d’unesolide constante de temps derrière ledétecteur pour obtenir une lecture sta-ble. Cela fonctionnait très bien, maisuniquement avec les émetteurs occu-pés à 100 % et qui transmettent doncen permanence. En général, ce n’estpas le cas, un DECT d’intérieur, parexemple, n’émet que pendantquelques centièmes du temps. Et sivous en prenez le logarithme, puis lamoyenne, il n’en reste presque rien.C’est comme si l’émetteur ne fonction-nait pas ! La solution d’une plus courteconstante de temps aboutit à un affi-chage plus fébrile, mais vous permet,avec un peu d’habitude, d’apprécierl’activité de l’émetteur, à quel genre ilappartient et quel est son niveau depointe.

Construire ou acheterPour ceux qui pratiquent la dentelle enélectronique, nous avons reproduit à lafigure 3 le tracé de la platine du tes-teur.Vous pouvez fort bien décider de fabri-quer vous-même l’appareil, mais unemise en garde s’impose. Le renifleurd’électrosmog est entièrement garni de

elektor - 6/200530

pratique à la une

Liste descomposantsRésistances (CMS 0805) :R1 = 56 ΩR2,R3 = 10 ΩR4 = 1 ΩR5,R8,R16 = 1 kΩR6 = 4kΩ7R7,R13,R15 = 10 kΩR9 = 365 ΩR10 = 3kΩ16R11,R18 = 100 kΩR12 = 470 ΩR14 = 22 kΩR17 = 560 ΩR19 = 15 kΩ

Condensateurs (CMS 0805) :C1 à C3,C5,C11 = 100 nFC4 = 150 pFC6,C7,C10 = 1 nFC8,C9 = 270 pFC12 = 2nF2C13 = 22 nFC14,C16 = 10 µF/16 V, 3,3x3,3 ou

4,3x4,3 mmC15 = 47 nF

Selfs (CMS) :L1 = 5nH6 type 0603L2,L4 = 390 µH type 1210L3 = 270 µH type 1210

Semi-conducteurs (CMS) :D1 à D4 = LED à haut rendement

verte en équerre type 0805D5 à D7,D11 = LED à haut rendement

jaune en équerre type 0805D8 à D10,D12 = LED à haut

rendement rouge en équerre type0805

D13 = DL4148 minimelfT1,T2 = BC847B, SOT23T3,T4 = BC857B, SOT23IC1 = AD8313ARMZ 8 contacts

MSOP (Analog Devices,identification : J1A)

IC2 = LM3914V PLCC (NationalSemiconductor)

IC3 = LP2951ACD SOIC8 (NationalSemiconductor, identification :51AxBUL)

Divers :S1 = bouton-poussoir miniature à

contact travail 6x6 ou 10x10 mm,hauteur 18,5 mm

boîtier SERPAC H-65,9V TRANS REDSRH65-9VTR-ND (Digi-Key)

pile 9 V + connecteur à pressionPlatine EPS 050008-1

Platine dotée de ses composants : EPS 050008-91 (cf. www.elektor.fr)

CMS et il faut une sérieuse expériencepour réussir sa fabrication. En outre,nous pensons que de nombreux ama-teurs non électroniciens voudront aussise le procurer. C’est pourquoi la platinecomplètement montée est en vente parl’intermédiaire de notre site Web. Il nereste plus qu’à l’incorporer dans unboîtier, la visser, forer un trou pour l’in-terrupteur et y raccorder une pile.

(050008-I)

6/2005 - elektor

Vous teniez juste à le réaliser ? Dans cecas-là, vous êtes à la fin de vos peines.Vous teniez à savoir dans quel environne-ment vous vivez ? C´est alors que les cho-ses deviennent intéressantes.

Comment interpréter l’indicateur ? Pours’entraîner, rien de tel qu’un téléphoned’intérieur. Si vous en avez encore unanalogique du « bon vieux temps »,les LED s’allumeront en permanence.S’il s’agit d’un numérique DECT plusmoderne, vous les verrez clignoter.Facile à identifier. Votre réseau Internetsans fil WLAN (ou WiFi) produit unesignature différente. Si vous n’endisposez pas, allez donc mesurerdevant le seuil du voisin. Un WLANou une caméra vidéo sans fil se détec-te sans difficulté dans la rue. Le signalaussi, d’ailleurs, et un récepteur en res-titue les images. Vous voilà prévenu :évitez d’opérer à caméra ouverte dansla chambre à coucher si vous ne tenezpas à ce que votre vie intime passedans le domaine public…

Le renifleur n’est pas directif, sonantenne très simple capte tous azimuts.Le travail s’en trouve accéléré, on nerisque pas de rater un émetteur oud’en confondre à cause des réflexions.Pour déterminer la direction de la sour-ce, quelques pas suffisent pour esti-mer, par la croissance ou le déclin dela colonne de LED, si l’on s’approcheou s’éloigne. Faites l’expérience avecle four à micro-ondes allumé. Vous ver-rez combien de LED s’éclaireront toutprès de la porte ! Vous aurez vite faitde comprendre pourquoi il ne faut passécher votre pékinois dans le magné-tron et s’il est bien blindé.

Le doigt au pouls

La manière dont les LED clignotent,associée au fait qu’elles ne s’éclairentpas toutes ensemble de la mêmefaçon, vous en disent long sur la struc-ture du signal. Par exemple, le télé-phone intérieur DECT n’émet quedurant un faible pourcentage dutemps : en cours de conversation,peut-être 5 %. Lors des discussions surInternet, la transmission s’effectueselon des salves particulières, quipourraient être plus dangereuses qu’u-ne émission continue. Nous pouvonsaffirmer que la plupart des étudesréalisées jusqu’à présent portent surles effets thermiques, l’échauffement ducorps dû au rayonnement. La questiond’actualité est d’évaluer l’incidence surles cellules individuelles de notre corpset s’il existe un danger potentiel de

cancer ou d’atteinte du matériel géné-tique. À court terme, il n’y en a pas,mais, d’instinct, chacun redoute l’ap-parition d’une quelconque maladieaprès des années.

Notre avis sur ce sujet est que lesenquêtes menées jusqu’à présent n’ontfourni aucune explication sur ces don-nées. Dans l’article sur les dangers durayonnement, ailleurs dans ce magazi-ne, nous approfondissons la questionainsi que la réponse des autorités.Quoi qu’il en soit, à l’aide du renifleurd’électrosmog, vous saurez si lesondes sont pulsées et quel niveau ellesatteignent. En fonction de quoi, vouspourrez librement prendre les disposi-tions que vous jugerez utiles.

Si vous faites face à l’une de cesantennes, à moins qu’elle ne soit survotre toit, nous vous suggérons dedéterminer avec l’appareil si elle émetautrement qu’à l’horizontale, s’il y ades lobes secondaires qui nuisent àvotre environnement. Des mesureseffectuées en Allemagne ont montréque des antennes mal construitesempêchaient la propagation normaleet envoyaient une part du faisceauvers le bas, au grand dam des habi-tants visés, évidemment.

En rue, même de la voiture (auquelcas, c’est le passager qui prend lesmesures !) vous découvrirez aisémentquand vous côtoyez un mât d’émis-sion. Si vous habitez à proximité d’é-metteurs de radio ou de télévision ana-logique, vous remarquerez que leursintensités de champ dépassent large-ment les autres et qu’il faut s’en éloi-gner beaucoup pour les voir diminuer.

Renifleur au poing,en route !

+

-

9VC1

C2

C3C

4

C5

C6

C7C8 C9 C10

C11

C12C13

C14

C15

C16

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12

D13

IC1

IC2

IC3

L1L2 L3 L4

R1 R

2R

3

R4R5

R6

R7R8 R9

R10R11 R12R13

R14R15

R16

R17

R18

R19

S1

T1

T2

T3

T4

+

-050008-1

050008-1

-

+

050008-1

Figure 3. Le tracé des pistes de la platine dutesteur, antenne dipôle comprise.

des résultats de mesures. Ce peut êtreune question d’agent. Beaucoup demarchandises se vendent au poids, auvolume ou à la longueur, que ce soit aumagasin ou à la pompe à essence.Dans ce cas, l’étalonnage des poids etmesures est une obligation légale, ilfaut obtenir une certification.Comment garantir que cet étalonnagea été correctement effectué ? Avanttout, il doit être fidèle aux standards,c’est à dire découler, à travers unechaîne ininterrompue, de comparai-sons avec des étalons primaires inter-nationaux. La meilleure manière d’enfaire la preuve, c’est par l’accréditation.En quoi consiste l’accréditation ? L’ac-

elektor - 6/200532

Si l’erreur est constante sur toute l’é-chelle, on peut décider de décaler lagraduation en conséquence. Mais enpratique, il se peut qu’à une autre tem-pérature, on observe un nouvel écart. Ilest préférable alors de dresser une listepar température. L’utilisateur sauradonc que, quand il lit 19 degrés, il doity ajouter une unité. La procédure quidétermine les erreurs des appareils demesure s’appelle l’étalonnage.

Quelle est l’intérêt de l’étalonnage ?D’abord, on prend beaucoup de déci-sions (parfois importantes) en fonction

Qu’est-ce qu’un étalonnage? Il estimportant de bien connaître l’erreurcommise par un instrument de mesure.Dans le cas d’appareils de mesureélectronique, on peut souvent compen-ser les dérives. On consigne dans untableau la grandeur de l’erreur de l’ins-trument et après coup, on applique lacorrection voulue. Pensons à unthermomètre. On peut l’exposer à diffé-rentes températures connues et noterl’indication qu’il en fournit. Si par exem-ple il affiche 19 degrés quand il en fait20, on sait que l’erreur est d’un degré.

pratique à la une

Essayé& approuvé

Afin de s’assurer de la crédibilité des mesures avec le testeur d’électrosmog, nous avons invité D.A.R.E!!Calibrations, situé à Woerden, à en exécuter l’étalonnage. Cette firme est un laboratoire moderne accré-ditée auprès du RVA (Raad voor Accreditatie - Conseil d’accréditation), l’association qui, aux Pays-Bas,avalise la métrologie. La firme s’occupe principalement d’étalonner les capteurs de champ, les antennes,les récepteurs de mesure, atténuateurs, amplificateurs, générateurs de signaux et indicateurs de puissance.Elle est compétente jusqu’à la fréquence de 18 GHz.

René Dijkstra, D.A.R.E!! Calibrations

créditation est la reconnaissance de lacompétence technique, elle est le gagede confiance, transparence et compa-rabilité. Prenons le cas des Pays-Bas,où un certain nombre d’instituts réali-sent des étalonnages sous accrédita-tion RvA. Le RvA contrôle les labora-toires, entre autres ceux d’étalonnage.Si un étalonnage est effectué sousaccréditation, ce qui se remarque parle logo du RvA sur le certificat, on ditqu’il est fidèle et certifié.

Quelle est la précision d’un étalonnage ?Il va sans dire que la précision absoluen’existe pas. L’erreur d’étalonnage, etdès lors de chaque mesure, s’exprimepar une incertitude de mesure. Il y a denombreux facteurs qui interviennentdans la grandeur de cette incertitude.Citons les conditions extérieures, tel-les que température, humidité ouvibrations, la procédure opératoire, lescâbles et connexions ainsi que lesécarts dans les valeurs mesurées. Tousces termes entrent dans une formulequi fournit le degré global d’incertitudesur la mesure en chaque point.

Comment peut-on étalonner uncapteur d’intensité de champ ?Tout commence dans une chambreanéchoïde (dépourvue d’écho) qui, enl’occurrence, est imperméable auxondes radio, dans un sens commedans l’autre, tout comme une cage deFaraday. Toutes les parois, plancher etplafond compris, sont garnies de maté-riau absorbant. À l’intérieur, on peutalors générer un champ électromagné-tique homogène et calibré. On yexpose le capteur à étalonner et onrelève les écarts à chaque fréquencedemandée. On peut aussi déterminerla linéarité en l’un ou l’autre point,c’est-à-dire vérifier si une augmenta-tion d’intensité du champ produit unevariation comparable de l’indication.En outre, si le capteur est sensibledans les trois axes, nous pouvons éva-luer son isotropie.

Comment le capteur d’intensité de champ d’Elektor a-t-il été étalonné ?D’abord, on a introduit le capteur dansla chambre anéchoïde et réglé lente-ment l’intensité du champ. Chaque foisqu’une LED s’allume, on note la puis-sance. Ensuite, on remplace l’échan-

6/2005 - elektor 33

À titre de comparaison pratique, nousavons essayé sur le terrain le célèbreappareil HF32D de Gigahertz Solutions.Il répond au joli nom de « HochfrequenzAnalyser » et se présente sous des dehorsimpérieux, surtout avec son antenne aéro-dynamique. Tout comme notre détecteur,il mesure des intensités de champ et pos-sède un bel affichage numérique qui per-met, en principe, une grande précision.Il indique les mesures en valeur de pointe.La période d’intégration est tellementcourte qu’il n’affiche jamais deux fois desuite la même valeur. Comme la plupartdes signaux sont pulsés et varient doncsans cesse, il faut un peu deviner pourconnaître la valeur réellement mesurée. Ily a aussi un inverseur qui permet de choi-sir entre mW/m_ et mW/m_. On s’at-tend donc à une large plage de mesuremais, hélas, il ne permet que de changerla position du point décimal sur l’écran,rien d’autre.

Il est compréhensible que le temps d’inté-gration ait été choisi assez court, du faitqu’une très belle antenne à large bande,jointe à l’analyseur, est directive. Uneantenne directionnelle combinée à un affi-chage lent serait pénible à l’usage. L’as-semblage est idéal pour la recherched’un émetteur lointain. Pour faciliter ladétection, il est également possible d’en-clencher un signal audio qui, d’ailleurs,fonctionne aussi en signaux puissants,quand l’afficheur s’éteint pour avoirexcédé le plafond de 1999.

Des mesures sérieuses nécessitent alorsde monter l’appareil sur pied. Mais une

mesure précise à un ou deux dB près nenous intéresse pas ici, elle est plutôtaffaire de spécialistes entraînés.

Revenons un instant à la gamme demesure. Avec 1 999 mW/m_ commemarge supérieure et 2 mW/m_ commeseuil, l’Analyseur de Gigahertz Solutionsne couvre qu’une plage dynamique de30 dB. C’est tellement peu que dans unpremier temps nous avons pensé à unepanne. Évaluons clairement la différence :en l’occurrence, 30 dB représente un rap-port de tensions de 1 à 30, alors que les70 dB de l’instrument d’Elektor correspon-dent au ratio de 1 à 3 000 ! Il est possi-ble, pour être complet, d’acheter en sup-plément un atténuateur d’antenne, maisbien sûr il ne servira qu’à étendre laplage vers le haut.

Nous estimons que le HF32D n’offre quede trop modestes possibilités. Heureuse-ment, le fabricant propose d’autres modè-les (HF35B et supérieur) qui permettentvraiment une commutation de gammes etdonc des mesures plus intéressantes. Ilscoûtent aussi plus cher, mais au moins, ilspeuvent servir à quelque chose.

www.gigahertz-solutions.de

Disponible en France, entre autres,auprès de www.conrad.de

Supérieur aux modèlesdu commerce !

tillon par un capteur calibré pour mesurer l’intensité duchamp aux différentes puissances repérées précédemment.Après quoi, on refait les mesures en sens inverse pour vérifiersi le montage présente un effet d’hystérésis. Finalement, ilfaut encore déterminer la courbe de fréquence en mesurant lapuissance nécessaire pour allumer la première et la dernièreLED. Les résultats de cet étalonnage figurent dans le tableauci-joint. L’étalonnage n’a pas été réalisé sous accréditation.

elektor - 6/200534

pratique à la une

TABLEAU 1. Sensibilité mesurée à 2 GHz.

TABLEAU 2. Courbe de fréquence mesurée.

Puissance de champ Puissance de champ

(V/m) (V/m)

produisant l’allumage produisant l’extinction

de la LED de la LED

LED D1 0,0058 0,0057

LED D2 0,014 0,014

LED D3 0,030 0,029

LED D4 0,065 0,064

LED D5 0,14 0,14

LED D6 0,32 0,31

LED D7 1,05 0,72

LED D8 1,6 1,6

LED D9 3,6 3,6

LED D10 8,2 8,2

f (MHz) Réponse (dB) f (MHz) Réponse (dB)

900 –16,2 1800 1,5

1000 –14,2 1900 0,9

1100 –11,9 2000 0,0

1200 –8,4 2100 –0,8

1300 –7,2 2200 –1,6

1400 –3,3 2300 –3,0

1500 –2,9 2400 –4,5

1600 –2,0 2500 –6,2

1700 –0,1

(Précision de mesure : 1.5 dB)

(Point de référence = 0 dB à 2 GHz)

PLUS D’INFORMATIONSVous pouvez trouver de plus amples informations sur

le site Internet de D.A.R.E!! Calibrations:

http://www.dare.nl ou sur le site de RVA :

www.rva.nl.

ELEK FR 0506 bestseller 1-2.indd Sec1:3 26-04-2005 10:57:58

Publ

icité

6/2005 - elektor 35

pratique mini-projet

Écoutez l’électrosmog !

Burkhard Kainka

Testeur de CEM

L’acronyme CEM est sur toutes

les bouches et nombreux sont

ceux qui craignent les risques

potentiels des champs électriques et

magnétiques alternatifs. Ce danger,

imaginaire ou réel, est à l’affût partout;

invisible et inodore, il devient audible grâce

au testeur de CEM !

Citation extraite d’un article consacréà l’électrosmog : « L’électrosmog ne selaisse ni voir ni entendre ». Silencieuxl’électrosmog ? ou quand même pastant que ça ? Notre montage simple àpile et écouteur rend audibles leschamps électriques et magnétiques.Mettez-le sur vos oreilles et promenez-vous dans chez vous ou en ville. Vousserez étonné de tout ce que vousentendrez. Cette réalisation vousdonne un sixième voire septième senspour les champs magnétiques et élec-triques.

Ronflements et bourdonnements...

Saviez-vous que votre réveil à quartzémet des impulsions magnétiques, quevotre ampoule à faible consommationbourdonne électriquement ou quevotre téléphone DETC au repos est loind’être reposant ? La quasi-totalité desappareils électriques produit un champquelconque que vous pourrez entendregrâce au testeur de CEM.L’électronique (figure 1) se composed’un amplificateur BF sensible à sortie

pour casque d’écoute. L’amplificateurtri-étage à couplage galvanique règleson point de fonctionnement automa-tiquement, par le biais d’une contre-réaction négative en tension continue,de la sortie vers l’entrée (par le biaisde R2 et R4), contre-réaction éliminéecependant pour une tension alterna-tive par le condensateur C3. Au repos,on dispose à la sortie d’une tension(continue) de repos de quelque 0,7 V.Le montage se contente d’une tensiond’alimentation relativement faible,comprise entre 1,2 et 1,5 V, pour fonc-

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pratique mini-projet

tionner. Le gain total est tellementélevé que le bruit du premier transis-tor en clairement audible. Pour réduirele bruit au minimum on utilisera, pourT1, un faible bruit comme le BC549C.Il devient possible d’entendre nette-ment des signaux d’entrée d’un micro-volt seulement. Il n’y a aucun intérêt àaccroître le gain encore plus. Des dispo-sitions ont été prises pour éviter que lecasque d’écoute ne produise desniveaux sonores pouvant entraîner desdommages de l’ouïe. Le petit amplifica-teur entre à temps en limitation.Il serait également possible d’utiliserce montage pour réaliser un amplifica-teur pour microphone sensible. Celaimpliquerait de prévoir une limitationde la bande passante, de manière àéviter les parasites HF. Il n’y a aucunmal à ajouter un condensateur par-ciou par-là pour forcer un amplificateur àrespecter la CEM. Vous rechercherezen vain ici un filtre passe-bas. C’est àdessein, de manière à ce que le mon-tage soit également sensible auxsignaux HF. Les signaux de fréquenceélevée sont démodulés sur la lignecaractéristique courbe du transistor etrendus audibles.La platine de la figure 2 permet uneconstruction aisée de cette réalisation.Elle comporte un bornier à 3 contactspour la connexion de la bobine deréception et du fil servant d’antenne.La pile et le casque d’écoute seconnectent eux aux paires de picotsprévues à cet effet. La sortie, K1,pourra être dotée d’un jack femelle

dans laquelle viendra s’enficher le jackmâle du casque d’écoute, en modemono cependant. On pourra prendreles 2 voies (gauche/droite) soit enparallèle soit en série (essayer pourvoir ce qui donne la meilleure« écoute »). On peut également utiliserune unique oreillette (impédance mini-male de 32 Ω).

Antennes CEMOn pourra brancher, à l’entrée, soit unebobine pour la détection de champsmagnétiques, soit une petite antennefilaire pour celle des champs élec-triques. La bobine n’a rien de critique,voyez si ce dont vous disposez est uti-lisable. Si vous voulez fabriquer votrebobine, essayez 200 spires pour un dia-mètre de bobine de 20 mm. L’épaisseurdu fil n’a rien de critique. Nous avonsutilisé, sur notre prototype, une bobineplate démontée du moteur d’entraîne-ment d’un lecteur de disquettes. Onpeut aussi essayer un barreau de ferriteou un noyau de transformateur. On peutmême utiliser un petit transfo secteur(enroulement 230 V) toutes les lignes dechamps ne passant pas par le noyau.C’est précisément le champ parasitequi permet de localiser aisément touttransformateur en fonctionnement.

Écoutez les signauxUne bobine à air plate de 200 spiresnous a permis d’écouter les signauxsuivants :

• Toute alimentation à transformateurse trahit par un bourdonnement impor-tant à une distance de 20 cm déjà.

• Un câble secteur ou une ligne élec-trique encastrée dans un mur est loca-lisable pour peu que l’on allume uneampoule.

• Tout tube luminescent produit unbourdonnement à composante d’har-moniques importante. Les ampoules àfaible consommation produisent, depar leur convertisseur de tension, unson caractéristique.• Un réveil à quartz produit une doubleimpulsion au rythme des secondes.

• Les alimentations à découpage pro-duisent un sifflement mélangé de ron-flement.

• Les téléviseurs et moniteurs de PCgénèrent des fréquences différentesaux alentours de l’écran et de l’alimen-tation secteur.• Toute enceinte ou casque dynamiquerayonne son signal, non seulementacoustiquement, mais aussi magnéti-quement.

• Un téléphone DECT produit, aurepos, de petits tics et fait pas mal debruit lorsqu’il est actif.• Même le courant de faisceau d’unoscilloscope produit, à luminositéimportante, un champ magnétiqueaudible fonction de la fréquence debalayage concernée.

• Des appareils en mode standby voiredes appareils prétendus coupés conti-nuent de consommer de l’énergie, vuque sinon il serait impossible de détec-ter leur activité magnétiquement.

Il est intéressant de se promener,équipé de son détecteur de CEM, enville ou dans des bâtiments publics.Étonnant tout ce que l’on peut enten-dre. On trouve des transformateursronflants partout. Le tramway est unrégal pour l’oreille magnétique de parson régulateur à découpage, les diffé-rentes technologies utilisées devenantclairement discernables. Les automa-tes pour tickets de transport et les dis-tributeurs de boissons produisent unson caractéristique. Nombre demusées et d’églises sont dotés d’uneboucle à induction pour casques d’é-coute, que l’on pourra écouter...

T1

T2BC547B

T3

R5

1k

R3

10k

R1

10k

R2

100k

R4

100k

C3

10µ

C4

10µ

C1

10µ

C2

220µ

32Ω

K1

3x

040424 - 11

L1

16V

16V

16V

16V

ANT

K2

L

ABT1

1V5

S1

Figure 1. L’électronique prend la forme d’un amplificateur BF sensible doté d’une sortie pour casque d’écoute.

6/2005 - elektor 37

Mondes électriques

Les champs électriques constituent unmonde à eux. On remplacera la bobinepar une antenne télescopique ou unsimple morceau de conducteur de10 cm de long. Il devient possible ainsid’entendre une ligne électrique mêmes’il n’y circule pas de courant. Il suffitqu’elle soit sous tension. Il vous faudrasans doute bien chercher avant de trou-ver un endroit sans le moindre ronfle-ment. |A nouveau on entend les tubesluminescents et les ampoules écono-miques qui produisent un signal à com-posante d’harmoniques élevées impor-tante. L’oscilloscope devient encoreplus présent, en raison du champ élec-trique important produit par la tensiond’accélération élevée. L’antenne necesse d’être source de surprises, le ron-flement important d’un affichage fluo-rescent à vide d’une installation stéréomais aussi la tranquillité relative auxalentours d’un moniteur de PC récent àfaible rayonnement EM.Il est possible de procéder à uneécoute simultanée des champs magné-tiques et électriques, pour peu que l’onconnecte au système tant la bobineque l’antenne. Faites des expériencesavec différentes bobines et antenneset ne soyez pas surpris d’entendre, àl’occasion, une station radio. Il est denotoriété publique que les stationsradio produisent, elles aussi, deschamps électromagnétiques impor-tants. Existe-t-il encore un endroit, surnotre planète où il n’y ait pas le moin-dre champ alternatif, permettez-nousd’en douter.

(040424-1)

040424-1

C1

C2 C3 C4

K1K2

R1

R2

R3

R4

R5

T1 T2 T3

04

04

24

-1A

L

T

-+

04

04

24

-1

Figure 2. Même s’il ne s’agit que de quelques composants, une platine facilite bien les choses.

Figure 3. La bobine utilisée par l’auteur.

Liste des composantsRésistances :R1,R3 = 10 kΩR2,R4 = 100 kΩR5 = 1 kΩ

Condensateurs :C1,C3,C4 = 10 µF/16 V radialC2 = 220 µF/16 V radial

Semi-conducteurs :T1 à T3 = BC547B (T1 le cas échéant

BC549C, cf. texte)

Divers :S1 = interrupteur unipolaire à contact

travailBt1 = pile LR6 (alcaline de préférence)

avec porte-pileK1 = embase jack 3,5 mm stéréo (cf.

texte)K2 = bornier à 3 contacts encartable au

pas de 5 mmPlatine EPS 040424-1L1 = bobine, à noyau ferrite le cas

échéant (cf. texte)ANT = bout de conducteur (cf. texte)

L’électrosmog,un art musicalAvec le moto « Klangraum - Raumklang » (Environnement sonore - Sons environ-nants), la Haute École des Arts Médiatiques de Cologne a tenu, pour la 4ème fois,son festival d’arts du son per->SON. 3 semaines durant, le coeur de Colognedevait se transformer en un « Musée des Sons ». L’un des points forts de cetteexposition ont été les travaux de 8 artistes en provenance de 7 pays différents,dont les travaux avaient été focalisés spécifiquement en fonction des différentsemplacements de l’exposition. Le projet de la magicienne des sons, l’AllemandeChristina Kubisch avait été présente lors d’une conférence de presse dans les ter-mes suivants : « en première mondiale, Christina Kubisch a développé, pourCologne, un casque d’écoute spécial avec lequel on se promènera partout dans laville et qui rend audible les champs électriques qui nous entourent. Il naît, au coursde cette promenade, une cartographie inédite des sensations acoustiques que l’onpourra ressentir, vu que les lignes électriques du tramway, les armoires des trans-formateurs, les installations de climatisation deviennent autant de sons. Ces centresd’énergie deviennent, par leur champ électrique, autant d’instruments dans unecomposition sonore que l’auditeur pourra créer lui-même pendant sa promenadedans la ville.

Nous avons appris, de la bouche de l’ingénieur ayant participé à ce projet,Manfred Fox, les casques utilisés à Cologne étaient dérivés de casques pour bou-cles à induction ayant déjà été mis à contribution lors d’autres projets d’art sono-re. Les signaux parasites (gênants) captés à l’époque constituèrent la source del’inspiration de ce projet à l’écoute des courants dans Cologne...

Page d’accueil de l’artiste : www.christinakubisch.de

Le site Internet de l’exposition reste accessible sous : www.klangkunst.de

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récréation WiFi brin d’éther

elektor - 6/2005

WIFI BRIN D’ÉTHERPeut-on lui faire confiance ?

Fedde Hettinga

On assiste en Europe à une véritable explosion despoints d’accès WiFi, ces derniers temps. Quoi de plusprévisible ? Le système est rapide, simple et pratique.Assez pour satisfaire tout le monde. Que les communica-tions n’y soient pas sécurisées, nous l’avions tous deviné.Personne n’ignore que s’il se contente de la configurationd’usine de son point d’accès, tous ses voisins pourrontimpunément accéder à son réseau et profiter gratuitementde sa connexion à l’Internet. Admettons qu’il se trouve unespion malveillant dans les parages et c’est la confiden-tialité de toutes ses données privées qui se trouve mena-cée. La leçon est bien connue et l’ignorer implique qu’il

faille s’attendre à la visite de petits curieux sur un réseauexposé.Ajoutons la catégorie des points d’accès WiFi publics,également appelés « hotspots ». On les trouve dans lescafés, les centres commerciaux, les aéroports et partoutoù ils présentent un intérêt aujourd’hui évident. Il suffitd’un PC portable et d’une carte WiFi pour se connecter àInternet, relever son courrier, etc. Apparemment, la sécu-rité ne pose pas de problème dans ce cas-ci puisque lesaccès sont délibérément disponibles en permanence. Àmoins qu’ils ne souffrent eux aussi d’une faille ?Cette faille, c’est le principe même du WiFi qui en est l’o-

Très en vogue, le pointd’accès WiFi et lacarte pour ordinateurportable ne coûtentplus aujourd’huiqu’une bouchée depain. Vous êtes déjàéquipé ? Vous n’êtespas le seul !

rigine. Tout ce qui transite entre le PC et le point d’accèsse promène librement dans notre environnement et peutdonc faire l’objet d’une écoute transparente. Chaquetransmission sans fil est invariablement à la merci desindiscrétions quelles qu’elles soient. Les sites que vousvisitez, le courrier que vous transmettez, vos conversa-tions de messageries instantanées, plus rien n’est secret.Voilà votre intimité sur le point d’être atteinte et, qui sait,dévoilée demain ? Il est peut-être temps d’appeler unexpert !Le spécialiste en question est un étudiant de premièreannée en intelligence artificielle. Son défi a été de déter-miner précisément de quelle manière transite effective-ment le trafic WiFi et s’il existe un danger pour les utilisa-teurs de voir leurs données captées. Sa réponse : oui ! Etc’est très simple ! Voici comment ça marche.

La théorieUn réseau sans fil permet, par définition, à des machinesde communiquer entre elles sans être reliées physique-ment par câble. Pour les réseaux informatiques, c’est leWiFi (Wireless Fidelity), synonyme de 802.11, qui estsouverain en la matière. Il permet de connecter des ordi-nateurs distants de 100 m dans un environnement domes-tique et jusqu’à 300 m en plein air. Sous sa forme la pluscourante, un réseau sans fil se compose d’un point d’ac-cès qui joue le rôle de central en émission-réception et deplusieurs ordinateurs clients qui s’y connectent via unecarte réseau WiFi. Cette configuration impose que toutesles communications rejoignent le point d’accès avant detoucher le destinataire et que les deux intervenants sesituent à l’intérieur de sa couverture. En général, on enprofite pour relier le point d’accès à Internet pour quechaque poste connecté puisse en profiter à son tour.Une autre configuration est possible, sans point d’accèscentral, qui connecte les postes WiFi uns à uns. Celle-cipermet de relier un certain nombre d’ordinateurs entreeux très rapidement, pour une installation temporaire parexemple.L’administrateur d’un réseau sans fil peut attribuer un nomou SSID (Service Set IDentifier) afin de le distinguer desautres ou pour interconnecter plusieurs réseaux entre eux.Un point d’accès émet régulièrement son nom pour rap-peler sa présence. De la sorte, les clients voient quelsréseaux sont disponibles et peuvent alors s’y connecter.

SécuritéLa sécurité des réseaux sans fil se joue sur deux plans. Lepremier veille à ce qu’aucune connexion illégitime nepuisse venir parasiter le réseau. Si l’on arrête de lancerle SSID, par exemple, les éventuels clients ne verrontmême plus que le réseau existe. On peut aussi restreindrel’accès du réseau à un groupe bien précis de clientsWiFi. Chaque carte réseau possède une identificationnumérique unique, appelée adresse MAC, qui peut faireoffice de passeport au moment de trier les accès autori-sés ou non.Le second plan de sécurité tâche de protéger le transfertdes données en lui-même. Puisque les données se promè-nent sans frontières précises, il peut sembler illusoired’empêcher qu’on les découvre. La solution pour contour-ner ce danger consiste à crypter les transmissions à lavolée. Le standard le plus couramment employé est leWEP (Wired Equivalent Privacy). Il gère le cryptage desdonnées et procure au réseau un langage commun et

secret. Les intervenants qui ne disposent pas de la clef dedéchiffrement WEP ne verront que des gribouillis dénuésde sens hors de la conversation interceptée.Le succès florissant des connexions sans fil est à mettreen rapport avec la diminution du prix d’achat et la simpli-fication croissante des procédures d’installation. Alorsqu’autrefois, l’installation d’un réseau sans fil demandaitune patience et un sang froid de samouraï, la procédureactuelle s’apparente plus à la formule magique : déballer– brancher et laisser le logiciel s’occuper du reste. Cettesimplification extrême coûte souvent quelques plumes àla sécurité. À plus forte raison si la procédure d’installa-tion débranche tous les mécanismes de sécurité pour lais-ser à l’utilisateur la responsabilité de les configurer lui-même.

Irrésistible croissanceLorsque nous jouions aux agents du spectre en nous pro-menant le long des canaux d’Amsterdam, équipés d’unordinateur portable à la recherche de réseaux sans fil, ily a trois ans d’ici, nous en dénichions déjà des dizaines.La même promenade avec son portable en bandoulière,aujourd’hui, récolterait des centaines de contacts. Toutefois, la proportion de réseaux sécurisés et non sécuri-

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Figure 1.Conversation MSNdu candide du jour.

Figure 2. La mêmeconversation sortiede l’éther.

sés est restée sensiblement la même, ce qui signifie qu’unebonne moitié de ces réseaux est potentiellement faillible.

Information hautement volatileDeux dangers menacent un réseau sans fil. Le plus évi-dent est bien sûr l’accès non autorisé aux ressources duréseau, à la passerelle vers Internet, aux ordinateurs, auximprimantes et autres périphériques.On s’attend moins à ce que nos données soient intercep-tées, nos courriers électroniques et même nos conversa-tions de messagerie instantanée mises sur écoute. Pire, sil’on détecte aisément les intrusions du premier type,l’espionnage est invisible ! L’écoute des données transmi-ses sur un réseau sans fil est en effet un procédé totale-ment passif.Les réseaux sécurisés ne sont pas non plus aussi sûrsqu’il y paraît. Certains cafés proposent par exemplel’accès à Internet via un réseau WiFi. Comme l’accès auréseau est verrouillé par le WEP et les données consécu-tivement cryptées, la confidentialité semble assurée.Pour se connecter au réseau, les clients doivent deman-der au comptoir la clef WEP avant d’utiliser les ressour-ces. N’oublions pas que tous les clients partagent lamême clef d’accès ! Dès lors, il suffit de connaître cetteclef pour espionner les conversations de n’importe quelclient actuellement connecté au réseau. Et elle est dispo-nible au comptoir !

Voie passiveNous en avons déjà parlé plus haut, chaque carte réseaupossède un identifiant MAC unique. Il en va de mêmepour les cartes réseau sans fil. Par convention, les don-nées qui transitent sur un réseau forment des paquets.Chaque paquet annonce l’adresse MAC de l’émetteur etcelle du récepteur en annexe, comme une étiquette. Dansun réseau sans fil, tous les paquets envoyés par les cartesréseaux situées à l’intérieur de la zone de couverture sontrangés côte à côte, sans distinction. C’est l’étiquette d’i-dentification qui permettra aux cartes réseau elles-mêmesde faire le tri entre les paquets qui leur sont destinés oupas.La plupart des cartes WiFi permettent d’outrepasser cetterègle de fonctionnement assez simplement. Il suffit de pla-cer la carte en mode « monitor » pour qu’elle traite tousles paquets qui lui parviennent comme s’ils lui étaientdestinés. En d’autres termes, une carte en mode monitorpermet d’écouter toutes les conversations accessiblesdans le périmètre et de les enregistrer dans un ordina-teur. Il ne reste plus qu’à les décoder à tête reposée.

LogicielLe meilleur programme gratuit tourne sous Linux et s’ap-pelle Kismet [1]. Ce programme a pour objectif princi-pal d’écouter les réseaux WiFi et propose quelques fonc-tions qui lui sont spécialement consacrées. Kismet permetpar exemple d’outrepasser les règles de saut de canal,l’agilité de fréquence, qui limitent le passage d’une àl’autre des 13 bandes disponibles en WiFi au-delà de 10fois par seconde. Les chances de dénicher un réseauaccessible s’en trouvent ainsi nettement accrues. En outre, Kismet se contente de quelques données transfé-rées pour deviner la présence d’un réseau complet. Lesréseaux qui taisent le SSID pour éviter d’être découverts,comme nous en parlions plus haut, perdent du mêmecoup toute velléité d’intimité.Généralement, le débit des données interceptées est troprapide pour permettre de décoder à l’écran les mots depasse et les conversations. Heureusement, Kismet secharge d’enregistrer tous les transferts interceptés dansun journal qu’il suffit ensuite d’analyser consciencieuse-ment.Pour ce faire, il existe également un programme gratuit etperformant : Ethereal [2]. Il tourne aussi bien sous Linuxque sous Windows. Il excelle dans l’analyse de fichiersjournaux tels que Kismet en produit. Ses fonctions de triétendues et ses filtres avancés permettent de décoder lecourrier électronique des conversations de messagerie etdes mots de passe en un clin d’oeil.

Essais réelsPour se faire une idée, rien ne vaut le terrain. Nous com-mencerons la démonstration avec deux ordinateurs por-tables. L’un utilise une connexion Internet partagée parun point d’accès tandis que l’autre tourne avec la carteWiFi en mode moniteur. Sitôt les transferts entamés surle premier ordinateur, le journal espion de Kismet seremplit à toute vitesse. Un simple passage du fichierdans Ethereal pour filtrer les MSN et voilà toute notreconversation (figures 1 et 2) sur écran. On peut diffi-cilement être plus clair ! Avant de rengainer notre matériel de fouine, un dernieressai nous chatouille les doigts. Intercepter une ouverture

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récréation WiFi brin d’éther

Figure 3.Paramètres de

connexion d’unesession de courrier

électronique.

Figure 4.Les mêmes

paramètres pêchéssur les ondes.

de session de courrier électronique. Tandis que notrecobaye candide relève innocemment son courriel, Kismetintercepte les données transférées. Nous passons le jour-nal dans Ethereal et après quelques secondes de filtragePOP3, nous obtenons le nom d’utilisateur et le mot depasse en clair, à l’écran (figures 3 et 4).

Naturellement, pour réaliser ces essais, nous avonsconcentré l’écoute sur un seul canal. Les transferts entre leportable et le point d’accès ne peuvent utiliser qu’un seuldes 13 canaux disponibles. Les cartes WiFi limitent eneffet leur usage à un seul canal à la fois en émission eten réception. D’initiative, Kismet tente d’accrocher autantde réseaux qu’il le peut. Pour réaliser cette prouesse, ilchange de canal à la vitesse de 10 fois par seconde,technique de l’agilité de fréquence. Elle peut se révélertrès utile pour détecter un grand nombre de réseaux diffé-rents mais peut aussi représenter un frein sévère lorsqu’ils’agit d’écouter un canal en particulier. Douze fois surtreize, Kismet s’attarde alors sur un mauvais canal.La solution est simple. Sélectionner le réseau à écouterdans Kismet et presser simultanément la touche MAJ+L.Kismet se contera dès lors d’écouter le canal choisi et res-tera sourd aux données qui peuvent circuler ailleurs. Lacombinaison MAJ+H renvoie Kismet en mode de recher-che réseau.

Passage à l’acteEt maintenant, explorons le monde réel ! Les premiersessais, équipés du « renifleur », un portable dans un sac,récoltent un véritable déluge. Une promenade nocturnedans un quartier résidentiel d’Amsterdam révèle des cen-taines de points d’accès dont plus de la moitié sans pro-tection et une jolie collection de données privées. Danscet océan d’information, nous trouvons entre autres desrequêtes HTTP liées à des sites Web, du courrier électro-nique entrant et sortant POP3 et des kilomètres deconversations sur messagerie instantanée.L’analyse du surf HTTP révèle entre autres quels sites ontété visités, pas de quoi flatter notre curiosité. Par contre,le dépouillement des données liées aux transferts de cour-rier électronique dévoile largement l’intimité de naïfsadeptes du WiFi. Les mots de passe et codes d’accèsn’ont plus de secret, les messages électroniques non plus.Sans oublier les épanchements sur la messagerie instan-tanée qui devient carrément publique.Pour notre deuxième sortie, nous nous sommes mêlés àdes hommes d’affaires. Apparemment, ce groupedispose de ses propres heures de travail et de loisirs. Lecalme régnait à l’aéroport de Schiphol, juste sous lesalon business class et la plupart des points d’accèsdemeuraient muets. Toutefois, nous nous sommes deman-dés ce que Butch102 entendait exactement par « sowhen i join another corp i leave this one »? Comptait-ilréellement abandonner son travail ? Quelques recherchesplus approfondies nous ont révélé que ce fameuxButch102 jouait en fait à EVE Online, un jeu de rôles.Peut-être devrons-nous la prochaine fois nous lever plustôt si nous voulons espionner une horde de businessmenet apprendre quels jeux ils pratiquent.

Aux alentours du déjeuner, nous avons ensuite promenénotre appareillage à proximité des cafés et des restau-rants. Sur le coup de midi, dans un café bien rempli duKeizersgracht, on discutait beaucoup, mais assez peu devisites de sites. Le mieux, pour surprendre une conversa-

tion secrète reste encore de s’approcher incognito et d’é-couter de la table voisine. La bonne vieille tactique desSioux.Plus tard, c’est en pleine rue que nous avons trouvé engrande quantité ce que nous cherchions depuis le matin,pas loin d’un « coffeeshop » assez miteux. Des communi-cations de messagerie instantanée et un plein assortimentde pages WEB visitées ont inondé l’écran.En conclusion, ce sont bien les quartiers résidentiels quioffrent le plus d’opportunités pour une pêche miracu-leuse, lorsque papa, maman ou les enfants se ruent sur lePC après le film pour vérifier qu’ils n’ont pas reçu un der-nier petit message.

Travaux forcément pratiquesSi vous avez envie, vous aussi, de transgresser la législa-tion et d’espionner les communications informatiques devos voisins, il ne vous reste plus qu’à installer Linux, Kis-met et Ethereal. Les plus revêches à la pratique de Linuxse contenteront peut-être d’Auditor, une version gratuitede Linux qui n’impose aucune installation [3]. Pour enprofiter, il suffit de télécharger l’archive, de la décom-presser avec WinZip par exemple, puis de graver l’i-mage sur un CD. Nero s’acquitte fort bien de la tâche(Fichier > Graver l’image). On glisse le CD dans le lec-teur avant que le portable n’ait vraiment démarré et aulieu de Windows, c’est Linux qui se lance sur votre ordi-nateur sans rien changer à votre installation existante.

(050083-I)

Références Internet

[1] www.kismetwireless.net

[2] www.ethereal.com

[3] www.remote-exploit.org

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Économies d’éConseils pour traquer les fuites

La pollution commence au plus près des occupations dechacun. Certaines grandes surfaces de bricolage allemandesprêtent même des contrôleurs permettant de détecter les fuitesd’énergie domestique. Une telle initiative mériterait d’êtreencouragée ailleurs et, si vous souhaitez acheter l’appareil,pourquoi n’en pas parler à vos voisins?

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théorie traquer les fuites d’énergie

Karel Walraven

Dresser la carte de sa consommation d’énergie électriquen’est pas très difficile si l’on dispose d’un de ces petitscontrôleurs, qui coûtent quand même quelques dizainesd’euros. Une maison moderne est un vrai nid d’appareilsélectriques qui font discrètement mais sûrement tourner lecompteur et donc monter la facture puisqu’ils fonction-nent en permanence: téléviseur (vous en avez combien?),magnétoscope, téléphone sans fil, chargeur de téléphonemobile, radio-réveil, radio de la cuisine et vous pouvezcontinuer. L’éclairage consomme également plus quevous ne l’imaginez. Vous avez sans doute des lampeshalogènes ou à économie d’énergie dans votre salle deséjour mais qu’en est-il de la cage d’escalier? Si ellereste éclairée pendant une petite heure, elle consommeplus que la salle de séjour en une soirée.

Consommation furtiveVous souhaitez bien sûr profiter de votre confort domes-tique et vous êtes prêt à en payer le prix. Une consomma-tion inutile n’est toutefois jamais bonne, ni pour votrecompte ni pour celui de l’environnement. En mesurantsimplement la consommation de chaque appareil domes-tique, il vous est possible d’épargner considérablement.Les petits consommateurs, qui sont en permanence soustension, gaspillent beaucoup de courant du ménage. Ledicton “les petits courants font les grandes rivières” s’ap-plique ici et si l’on en fait la somme, le résultat a de quoisurprendre.Recherchons quelques-uns de ces consommateurs furtifs:– les premiers soupçonnés sont les blocs d’alimentation.

Chacun consomme, de jour comme de nuit au repos de

1 à 2 watts. Sont donc incriminés les téléphones,répondeurs, modems ADSL, radio de cuisine et radio-réveil, chargeurs d’accumulateurs, sans oublier lecarillon de porte.

– Les appareils à télécommande forment une deuxièmecatégorie. Téléviseur, magnétoscope ou chaîne stéréone peuvent répondre à leur télécommande que si un deleurs sous-ensembles au moins reste sous tension. Votrelampadaire est également commandé à distance? Ilconsomme donc en permanence un petit courant! Letransformateur de l’éclairage halogène est-il toujoursrelié au secteur? Un four à micro-ondes est, il est vrai,rarement télécommandé, mais son afficheur, qui donnel’heure en permanence, témoigne de ce qu’il est soustension. Vous avez une machine à pain et ne l’utilisezqu’une fois par semaine? Vous n’avez rien oublié? Fai-tes le total maintenant et vous constaterez que vousconsommez de 10 watts à 50 watts en pure perte.

– Au tour des gros consommateurs! Réfrigérateur etmachine à laver sont aujourd’hui heureusement vendusavec un “label énergie” bien en évidence et vous êtessans excuse si vous ne faites pas le bon choix. Atten-tion aux programmes: un lavage à 60 degrésconsomme facilement deux fois plus qu’un lavage à40 degrés. Un congélateur mal dégivré avec une cou-che de glace d’un centimètre, peut consommer la moi-tié en plus.

– N’oublions pas l’ordinateur. La maison en compte cer-tainement plusieurs. Est-il hors tension? Apparemment.La mesure, dans cet état, nous annonce une consomma-tion de 3,6 W... 3,6 watts, jour et nuit. Lorsqu’il estsous tension, il n’affiche pas moins qu’un téléviseur qui

se respecte, 150 W et plus, jusqu’à 400 W. L’impri-mante ne fait pas défaut et, bien sûr, le moniteur. Unécran à matrice active consomme de 30 à 40 W, maisun “vieux” moniteur à tube cathodique demande plusdu triple. Le compteur fait gentiment défiler ses chiffreset vous économiserez facilement en ne laissant pas l’or-dinateur inutilement sous tension et, avec une prise decourant dotée d’un interrupteur, vous réduirez saconsommation à zéro au repos.

Vous comprenez maintenant l’intérêt pour vous de cettetraque des petites fuites d’énergie. Demandez-vousensuite si la manipulation d’un seul interrupteur pèsebeaucoup sur votre confort. Parce que, dans de nomb-reux cas, c’est le seul remède: alimentation par un blocde prises muni d’un interrupteur.Pour les alimentations, il y a bien une autre solution, lesalimentations électroniques, encore peu représentéesdans les grandes surfaces de bricolage mais qu’il estpossible d’acheter par correspondance. Leur consomma-tion au repos est à peine mesurable et là, nous sortonsbien du rouge.

Et ça rapporte?Il n’est, en tout cas, jamais bon de gaspiller l’énergie. Onne peut pas dire non plus que colmater des fuites nuise ànos finances. Le prix de l’électricité varie suivant les payset ne risque guère de diminuer. Prenons l’exemple desPays-Bas où il est de l’ordre de 0,06 euro par kWh, TVAincluse. Les pouvoirs publics y ajoutent 8 bons centimesde charges (oui, les charges dépassent le prix du pro-duit, le carburant n’est pas le seul touché). Soit quelque14 centimes du kWh. Le prix payé est en fait plus élevémais le supplément concerne les frais fixes d’utilisationdu réseau, de location du compteur et quelques autres.En tenant compte de ces frais supplémentaires, nous arri-vons à doubler le prix du kWh.

En économisant 100 W de puissance, nous gagnons0,1 kWh par heure et 365x24x0,1 = 876 kWh d’éner-gie sur l’année. Ce n’est pas peu si l’on compte qu’unfoyer consomme en moyenne 3 230 kWh. Un Néerlan-dais peut gagner dans ce cas 125 euros sur sa consom-mation et ce n’est pas rien.

Il est possible que vous ne puissiez pas atteindre 100 Wd’économie. Nous serions toutefois surpris que vous n’ar-riviez pas à 25 W. À l’échelle néerlandaise, vous gagne-riez encore 31 euros (et pas loin de 60 euros avec lesfrais annexes).

(040464-1)

Des contrôleurs d’énergie sont disponibles dansdivers magasins et par correspondance, par exemple:

Conrad Energy Monitor 3000 réf.: 125320Conrad Energy-Check 3000 réf.: 125319

Consommateurs discretsAlimentation 1 à 2 W

TV 5 à 10 W

PC 2 à 5 W

Modem ADSL 5 à 10 W

Four à micro-ondes 1 à 10 W

Magnétoscope 3 à 10 W

6/2005 - elektor 43

nergieFigure 1.La mesure n’est pasdifficile, la plupartdes contrôleurspeuvent se placerentre prise et fiche.Les résultats voussurprendront!

Figure 2.Une alimentation àdécoupage estmoins encombranteet plus économiquequ’une alimentationlinéaire.

Figure 3.Exemple decontrôleur de coûtd’énergie (Conrad).

HÉLIO-COURANT,Jens Nickel & David Gibson

Des régulateurs de charge et des redresseurs complexes fontde leur mieux pour tirer des modules solaires la dernièregoutte d’énergie. Contrairement à l’avis général, il estextrêmement facile de connecter une batterie à un module.

elektor - 6/200546

technologie charger en solaire

Charger en solaire avec/sans régulateur Von

Figure 1.En l’absence de

connexion au sec-teur, un système

solaire isolé rendd’excellents services

(Figure : Phocos)

Sous nos latitudes, nous pouvons, s’il fait beau, être sub-mergés par jusqu’à 1 000 W/m2 d’énergie solaire.Dommage alors de ne pas mettre à contribution cettesource d’énergie non-polluante. Les cellules solaires fontdirectement du courant électrique à partir de la lumièresolaire, les cellules au silicium cristallin étant les plusrépandues. La production et l’affinage du silicium solaireà partir de la silice (quartz sableux) requiert énormé-ment d’énergie, ce qui la rend coûteuse. Et pourtant, l’i-dée largement répandue qu’un module solaire (les fragi-les cellules sont ici implantées et interconnectées) ne res-tituera jamais l’énergie qu’a coûté sa fabrication, estfausse. La durée d’amortissement énergétique d’unmodule de bonne taille vendu dans le commerce etdisposant d’une puissance de 100 à 200 W atteint, enfonction du modèle (avec ou sans cadre en aluminium),de 2 à 3 ans.

En autarcie grâce au photovoltaïqueChacun des kilowatt/heure produit par les surfaces àmodules solaires disposées sur les toits ou en plein air,est, après avoir passé par un redresseur, injecté deréseau électrique vu que le tarif de réinjection étant trèssupérieur au prix tarifé du kilowatt/heure. Si l’on setrouve loin du secteur, sur son bateau ou son cabanon,mais aussi pour l’alimentation de bouées, de bornesd’appel au secours le long des autoroutes, les panneauxsolaires prennent une autre importance (figure 1). Untel système insulaire ne saurait se passer d’accumula-teurs. Les accus au plomb peuvent, toujours encore, setarguer du meilleur rapport prix/performances, d’autrestypes tels que les accus CdNi étant à considérer dans lecas de petits systèmes (appareils de mesure par exem-ple). En raison de leur meilleure fiabilité en

charge/décharge et de leur autodécharge plus faible, onpréférera les accus « spécial solaire » aux batteries devoiture du commerce classiques.Le régulateur de charge relie les composants du généra-teur photovoltaïque (l’ensemble des modules interconnec-tés), les accumulateurs et les charges (consommateurs).Sa fonction primordiale est de protéger l’accu contre unesurcharge, puis dans l’ordre de priorité décroissant, laprotection contre une décharge profonde, le maintien oula restauration du niveau de charge et de la capacitéd’accu les plus élevés possible, l’utilisation la plus effi-cace possible de l’énergie solaire, sans oublier non plusun confort d’utilisation et une surveillance du système. Unaspect important : plus la puissance de l’installation iso-lée est importante, plus il vaut la peine d’investir dans unrégulateur de charge complexe et coûteux multi-fonction.Il faut en effet tenir compte, outre le prix du système,aussi de sa dissipation. Dans le cas d’un petit système ildevient même possible, comme nous allons le voir plusloin, de se passer totalement de régulateur de tension.

Un rien de théorie photovoltaïqueLa cellule photovoltaïque idéale peut être représentéesous la forme d’une source de courant idéale dotéed’une diode idéale prise en parallèle (figure 2). Unepartie du courant photonique produit par la cellule, cou-rant qui dépend de la luminosité incidente et de la sur-face de la cellule circule à travers la diode idéale, le cou-rant photonique utilisable en courant de sortie répond àla formule de diode célèbre :

I = IPhot – IDiode = IPhot – I0 [ exp (eU/kT) – 1 ]

Si l’on introduit U sur I, on obtient les courbes représen-tées en figure 3. La luminosité croît du coin inférieurgauche vers le coin supérieur droit. En l’absence decharge on peut dériver sur la cellule une tension à videqui est, dans le cas de cellules au silicium, légèrementinférieure à 0,6 V (niveau d’éclairage de 1 000 W/m2,température proche de 25 °C). Si l’on court-circuite lacellule on a circulation d’un courant de court-circuit (théo-rique). La puissance maximale s’obtient aux pointsrehaussés; on parle de MPP (Maximum Power Point). Surun module, les cellules sont prises tant en parallèle qu’ensérie, ce qui se traduit par des tensions et de courants desortie plus importants. On obtient, selon les types de cel-lule et de module, entre 80 à 150 W par m2 de surface,ce qui correspond à un rendement énergétique de 8 à15%. Toute augmentation de température diminue lapuissance du module (de 0,2 à 0,5% par °C typique).Plusieurs modules permettent de construire des généra-teurs plus puissants.

Charger sans détourSi la tension nominale du module solaire dépasse celle del’accu, il n’y a pas d’inconvénient à brancher un accu direc-tement au module. On peut s’en étonner au premier abord,mais fondamentalement on peut s’en passer si tant est,

– dans le cas d’une tension de batterie très inférieure à latension nominale du module, que l’on utilise un diviseurde tension ou autre électronique similaire. On peutconnecter un module 12 V directement à un accu de 3 Vsans que ce dernier ne courre de danger (cf. figure 3). lemodule solaire 12 V ne fonctionne pas alors en ensource de tension à tension de sortie constante de 12 Vmais en source de courant. Tout ce qui se passe est quele module est forcé de travailler sensiblement en deçà desa caractéristique.– que l’on ait régulation du courant de charge. Il faudraveiller à ce que la puissance du module et que la capa-cité de l’accu soient dimensionnées correctement pouréviter une surcharge dommageable (cf. plus bas).Dans le noir, une batterie connectée directement sedécharge partiellement par un faible courant à travers lemodule solaire. Il suffit du petit circuit de la figure 4pour éliminer ce problème. Il va sans dire que ce circuitsans régulateur de charge peut aussi être utilisé avec dessystèmes de très faible puissance tant que le courant pro-duit par le module solaire est plus faible que le courantde surcharge encore admissible par l’accu. Les accus

6/2005 - elektor 47

UN JEU D’ENFANT

150

2

4

6

8

10

12

14

16

30 60 120 240 480

050031 - 12

Umodule[V]

Imodule[mA]

D

050031 - 11

IIphot

Figure 3.Caractéristique d’unmodule solaire àdifférents niveauxde luminosité. Lespoints de puissancemaximale (MPP)sont arqués en gras.

Figure 2. Schéma de substitu-tion d’une cellulesolaire idéale : unesource de courant(idéale) et unediode (idéale) prisesen parallèle.

Modulesolaire

Batterie

D

050031 - 13

Figure 4.Cette électroniqueest suffisante dansle cas d’un modulede très faible puissance.

CdNi supportent une surcharge pendant jusqu’à 100heures tant que le courant (en A) ne dépasse pas ledixième de la capacité (en Ah). Un mini-module ayant uncourant nominal de 2 A peut ainsi rester connecté à unaccu de 20 Ah à condition qu’une charge décharge lecourant de temps à autre (on pourrait, par exemple, ima-giner un éclairage de numéro de maison s’allumant auto-matiquement la nuit).

Tout excès est dommageableDans le cas des accus au plomb à électrolyte liquide, unesurcharge produit du gaz, l’accu pouvant, au pire, finirpar être endommagé. Le régulateur de charge évite cettesurcharge par un découplage de la batterie. Ceci peut,

en principe, se faire de 2 manières (figure 5). Avec unrégulateur-série, le régulateur de charge interrompt laboucle de courant, dans le cas d’un régulateur-shunt, unepetite résistance est prise en parallèle sur la batterie, parlaquelle passe ensuite le courant (la diode représentée iciest indispensable !). Ce circuit prend en règle généralela forme d’interrupteurs à semi-conducteur.Dans le cas idéal, il faudrait qu’un accu continue d’êtrealimenté par un courant faible à une tension constante.Le régulateur de charge peut ajuster un petit courant decharge moyen par une reconnexion cyclique de la batte-rie, processus piloté par la tension. On utilise souvent dessystèmes MLI à fréquence d’horloge prédéterminée.

Des régulateurs par milliersOn tire le rendement maximum des modules en faisantfonctionner le générateur en permanence au point MPP. Ilfaut pour cela que la tension du module puisse être ajus-tée de façon variable et indépendamment de la tensionde batterie. Cette fonction de convertisseur CC-CC (fig-ure 6) est elle aussi intégrée dans nombre de régula-teurs de charge. On appelle MPP-tracking ce réglagepermanent du point MPP dans des conditions de lumino-sité pouvant varier de minute en minute. Son efficacité estcependant souvent surestimée. Des études ont montré quele gain en énergie par rapport à un système non-réguléne dépasse pas plus de 5%. Tout convertisseur CC-CCentraînant des pertes et le MPP-tracker coûtant lui ausside l’argent, on n’adoptera cette stratégique que dans lecas d’installations isolées de moyenne et de forte puis-sance (à/c de 200 W).

Il est facile de déterminer, empiriquement, la tensionMPP, par une mesure occasionnelle de la tension à videdu générateur. Le champ des caractéristiques (figure 3)montre en effet que la tension au point MMP correspondà 80% environ de la tension à vide. Si l’on veut un ren-dement de charge encore plus élevé, il faut que le cou-rant de charge soit mesuré en permanence. Le réglagede la tension du module se fera de manière à maximiserle courant de charge.

Comme nous le disions, les chargeurs solaires modernesintègrent quantité d’autres fonctions (figure 7). La plu-part d’entre eux comportent une protection contre unedécharge profonde et déconnectent la charge si lacharge de l’accu est critique. Les systèmes les plus cherscomportent des instruments de mesure pour indiquer l’é-tat de charge, un affichage, si, de plus, ils ne se laissentpas télécommander.

(050031-1)

elektor - 6/200548

technologie charger en solaire

Modulesolaire

BatterieRégulateurde charge

050031 - 14a

Modulesolaire

BatterieRégulateurde charge

D

050031 - 14b

Imodule

Um

od

ule

Ub

atte

rie

Module solaire

Batterie

Régulateurde charge

avecconvertisseur

CC-CC

050031 - 16

Icharge

Figure 5.Un régulateur de

charge protègecontre une sur-

charge. Il découplel’accu du moduleselon le principe

série (a) ou de shunt (b).

Figure 6.Principe du conver-

tisseur CC-CCvariable pour

charge solaire. Ànoter qu’ici c’est la

tension d’entrée quivarie et non pas la

tension de sortie.

Figure 7.2 régulateurs solai-res, l’un de Steca (à

gauche) l’autre dePhocos (à droite).

(Photos : Steca, Phocos)

a

b

3/2005 - elektor 49

Nous n’avons pas la prétention de vous apprendre qu’ilest nécessaire de respecter la polarité correcte d’uncondensateur électrolytique lors de son implantation dansun circuit électronique. Si on le soude à l’envers, il nemanquera pas, après une courte durée de fonctionne-ment, d’exposer ses entrailles : le condensateur en godet« explose » ce qui signifie que la membrane de ruptureperd son étanchéité et que l’électrolyte liquide sous pres-sion se répand, sous une forme qui n’a rien de bienappétissant, sur la platine. Rien de neuf pour tous ceuxqui ont jamais réalisé un montage électronique, quisavent aussi que les condensateurs « ordinaires » neconnaissent pas de polarité.

Reconnaissons-le, les condensateurs ordinaires n’explosentpas si l’on se trompe au niveau de leur polarité. Il n’enreste pas moins que les types à film sont plus ou moinssensibles, en fonction de leur polarisation, aux parasitesenvironnants. Sur nombre d’applications, ceci a un effetsur le fonctionnement du circuit (sensibilité au ronflement,diaphonie voir auto-oscillation). Exemple important : surdes réalisations d’amplificateurs à tubes l’un des fils deconnexion du condensateur de couplage va à la grille decommande à très haute impédance de l’étage en aval. Cefil de connexion doit impérativement être relié à l’enroule-ment intérieur, le fil allant à l’enroulement extérieur ducondensateur-film devant lui être relié à l’anode du tubepréamplificateur. Sur un certain nombre de types decondensateurs le film extérieur est marqué d’un trait decouleur. Malheureusement ce type de marquage n’existepas sur tous les types et même les mentions portées sur lescondensateurs ne donnent pas nécessairement d’indica-tion sur la disposition des enroulements.Il existe cependant une astuce de mesure simple qui per-met de déterminer quel fil de connexion arrive à quelenroulement (ce qui est du même coup la « preuve » del’exactitude de cette thèse). On applique une tensionsinusoïdale aux pattes du condensateur. Cette même ten-sion attaque un oscilloscope à 2 canaux; elle devraitavoir une amplitude de quelques volts à une fréquencede 1 kHz environ. On pose la sonde du canal-Y sur lasurface extérieure de l’enrobement plastique et on obs-erve sur l’écran de l’oscilloscope pour détecter toutchangement d’amplitude dans une plage très sensible.En mode-XY on devrait observer une ellipse plus oumoins ouverte, large et éventuellement couchée. Si lorsdu frottement elle gonfle dans le sens des y, c’est quel’enroulement extérieur est relié à la connexion chaudedu générateur de fréquence, si elle se contracte aucontraire c’est qu’il l’est à la masse de l’appareil. Onpourra, pour vérifier l’exactitude du résultat, intervertir le

branchement des fils du condensateur sur la sonde-X etreprendre le test.S’il est impossible de détecter un changement indubitablede la forme de l’ellipse, cela est dû à une tension généra-teur ou à une fréquence trop faible, ou encore à uncanal-Y trop peu sensible ou encore à une influence tropimportante des mains.Si l’on connecte une petite plaquette à la sonde-Y et qu’onappuie cette dernière contre le boîtier du condensateur ona accroissement de la capacité entre l’enroulement exté-rieur et le canal-Y de sorte qu’il est possible de procéder àun test plus fiable.Si l’on est arrivé, par le biais de la technique décrite, àidentifier indubitablement la connexion du film extérieur,il n’est malheureusement pas possible de croire que cettepatte se trouve, sur tous les exemplaires de ce type decondensateur du même fabricant, à la même position.Pire encore, l’auteur a constaté qu’il fallait, même dans lecas de fabricants connus, vérifier un à un les condensa-teurs pour être certain de son affaire !. Quoi qu’il en soit,le test en vaut la peine !

(030420)

POLARISATION CORRECTEDE CONDENSATEURS-FILM

Quel enroulement d’un condensateur-film fait office de blindage ?

Hansjörg Friedli

Extrémité « chaude film extérieurMasse film intérieur

Extrémité « chaude

Oscillo en mode X-Y ; X = Générateur, Y = Sonde

film intérieurMasse film extérieur

030420 - 12

Figure 2. Polaritéerronée à gauche, correcte à droite !

Condensateurfilm

Filmintérieur

Filmextérieur

Sonde Y

CanalY

CanalX

Masse030420 - 11

Extrémité« chaude »

Générateursinusoïdal

Figure 1.Connexion ducondensateur àtester au générateursinusoïdal et àl’oscilloscope.

technologie polarisation correcte

50

pratique mini-projet

elektor - 6/2005

Lorsque revient l’été,elles refleurissentpartout: les bornes de jardinalimentées à l’énergie solaire.Le jour, elles recueillent l’énergiesolaire qui les frappe, le soir, elles larestituent pour éclairer Dieu sait quoi. Rienne vous empêche bien sûr de consommerdifféremment cette énergie, pour écouter la radio ou fairetourner un autre appareil. Ce montage peut vous y aider

Cure de soleilpour batterie

Paul Goossens

Chargeur de batteriesolaire

Le soleil ne nous est jamais chiche deses rayons, mais ils nous parviennenten meilleure forme l’été. Nous consta-tons alors par ses effets quelle quan-tité d’énergie nous délivre ce grandastre. Certaines peaux plus sensiblesque d’autres en font même les frais,cuisants. Les sujets qui s’exposent

sans précaution sur la plage ou ailleurss’aperçoivent un peu tard qu’ils ontreçu trop d’énergie. Il est possible dese prémunir contre ces excès, en secouvrant d’huiles ou de crèmes.

Le soleil a d’autres rôles plus consé-quents. Il est l’une des sources les plus

importantes des vents et des courantsmarins, par exemple et les quantitésd’énergie en jeu sont phénoménales.Il n’est pas question ici de vous donnerdes recettes pour ne pas rôtir (juste unhâle de luxe, pour céder à la mode), nide vous précipiter dans les courantsmarins, si variables, mais de nous inté-

resser d’un peu plus près à cette éner-gie que nous recevons si généreuse-ment pour en récupérer un peu.

Énergie solaireL’humanité a inventé une quantité de“convertisseurs” très divers pourtransformer l’énergie solaire lumineuseou calorifique et la consommer. Ilexiste plusieurs sortes de convertis-seurs (d’une forme d’énergie en uneautre forme), capteurs solaires, quirécupèrent ou transforment l’énergiesolaire en chaleur ou les cellules solai-res, photovoltaïques. La cellule solairequi convertit l’énergie solaire en éner-gie électrique est pour nous évidem-ment de loin la plus intéressante.À vide, une cellule solaire présente àses bornes une tension de l’ordre de

0,55 volt. Dès qu’elle est chargée,cette tension chute. Avec une

tension de 0,45 V, cescellules sont tout

à fait dansleur élé-ment etdonnent

le meilleurd’elles-mêmes.

StockageLe gros problème de l’énergie solaireest qu’elle n’est pas toujours là aumoment où nous en avons besoin. Lasolution est, naturellement, simple:stocker provisoirement cette énergiepour l’utiliser en cas de besoin. Actuel-lement, les batteries au plomb sont lesréservoirs les plus courants. Les appa-reils que nous utilisons pendant lesvacances (camping) sont souventconçus pour être alimentés sous 12 V,tension fournie par les batteries lesplus répandues.La charge directe d’une batterie auplomb par une ou plusieurs petites cel-lules solaires ne se fait pas comme ça.La force électromotrice d’une seule cel-lule est trop faible et celle d’une batte-rie de cellules en série très variable, enfonction de la charge et de la quantitéd’énergie solaire reçue.

Chargement en tensionLe chargeur doit fournir de 13,5 volts à14 volts pour pouvoir charger de façonconstante la batterie, sans la surchar-

ger. Tant que nous pouvons réguler latension nous sommes tranquilles.Nous devons donc prévoir une régula-tion de tension. Quel régulateur choi-sir? Un régulateur série standard, unconvertisseur élévateur ou abaisseur?Le régulateur série et le régulateurabaisseur demandent une tensiond’entrée supérieure à la tension de sor-tie. Ils nous obligent donc à mettre ensérie de nombreuses petites cellulessolaires en série, pour un total de plusde 14 V. Le calcul est rapide, nous nepourrons pas nous en tirer à moins de24 cellules. Leur achat peut avoir uneffet désastreux sur le budget desvacances.Avec un régulateur élévateur, la ten-sion d’entrée peut être inférieure ouégale à la tension de sortie. Le mon-tage demande donc moins de celluleset, si le prix n’est pas un obstacle, lerajout de cellules en parallèle permet-tra de capter plus d’énergie.

Le circuitLe circuit brille par sa simplicité. Enfait, il doit tout à IC1 auquel une poi-gnée de composants permet de jouerson rôle de régulateur élévateur. Le cir-cuit intégré est alimenté directementpar la batterie. Si les cellules solairesne fournissent pas d’énergie, le circuitalimenteur vit sur les réserves de sonnourrisson. La batterie ne risquecependant guère l’épuisement, vu laconsommation très faible du circuit.La tension des cellules solaires est

appliquée sur le connecteur K1. Le cir-cuit intégré met le FET T1 en conduc-tion, permettant à un courant de tra-verser L1. L’énergie électrique s’emma-gasine alors dans la bobine sous formeélectromagnétique. Quand le courantatteint une certaine intensité, le circuitintégré bloque le FET. Ce blocagecoupe le courant à la bobine qui tentede le maintenir. La tension qui enrésulte est telle qu’un courant peut cir-culer vers la batterie à travers D1. L’é-nergie électromagnétique est ainsireconvertie en énergie électrique.Le courant traversant la bobine ne doitpas dépasser une certaine intensité,raison de la présence d’une limitationde courant. Cette limitation fonctionneà partir de la mesure du courant due àla résistance de shunt R1. Le courantqui traverse la résistance traverse labobine. Dès que la tension aux bornesde la résistance dépasse 0,1 V, le cir-cuit intégré bloque le FET.Les résistances R2, P1 et R3 forment undiviseur de tension. La tension sur lecurseur de P1 est proportionnelle à latension de sortie. Le circuit intégré doitmaintenir en permanence cette tensionà 1,5 V. A l’aide de P1, nous pouvonsjouer légèrement sur le rapport entre latension de sortie et la tension demesure et donc également déterminerla tension de sortie (maximale).

MontageVous avez déjà terminé le montage?Bien, Il vous reste à le régler. Branchez

6/2005 - elektor 51

100n

C1

100n

C2

IRFU3708T1

S

D

G

R1

0Ω

1

L1

10uH

C3

47u16V

C4

47u16V

R2

82k

R3

10k

C5

47p

MAX1771

IC1

AGND

SHDN

GND

EXTREF

V+

CS

FB

2

6

5 1

7

4

8

3

2k5

P1

D1MBR350

040474 - 11

K1 K2

solaires8 cellules vers accu

Pb 12V

Figure 1. Il ne faut rien de plus qu’un régulateur-rehausseur pour recharger unaccu à l’aide de quelques cellules.

quelques cellules solaires en série sur leconnecteur K1. Ne branchez pasencore la batterie. Mesurez maintenantla tension sur le connecteur K2. Vouspouvez faire varier légèrement cettetension à l’aide du potentiomètre P1.Réglez avec P1 une tension de sortiecomprise entre 13,5 et 14 V, par exem-ple. Ce sont des tensions que la batte-rie peut supporter en permanencesans problème.

Vous pouvez, pour finir, branchez labatterie sur K2. Attention à la polarité!Reliez le pôle + de la batterie au pôle+ du montage!

EssaisIl est parfaitement normal que la ten-sion de sortie du montage baissequand vous connectez la batterie. Celane vient pas de ce que la batterie n’estpas chargée mais de ce que les cellu-les solaires ne peuvent pas fournir uneénergie suffisante pour charger la bat-

terie aussi vite que possible.Comment vérifier si la batterie secharge? Ce n’est pas difficile. Débran-chez la batterie du montage et mesu-rez (après 30 bonnes secondes d’at-tente) la tension à ses bornes. Rebran-chez ensuite la batterie sur le montageen prenant soin de bien exposer lescellules au soleil. Mesurez ensuitecomme précédemment la tension auxbornes de la batterie. Si cette tensionest supérieure à la précédente, la batte-rie se charge. Dans le cas contraire, lescellules solaires ne fournissent pasassez d’énergie.

Une exposition plus généreuse des cel-lules au soleil peut y remédier, demême qu’une amélioration de leurorientation.

Plus de cellules ?Pour commencer, 8 cellules solaires ensérie devraient suffire à recharger labatterie. Ce nombre constitue un com-

elektor - 6/200552

pratique mini-projet

040474-1

C1

C2

C3

C4

C5

D1

IC1

K1

K2

L1

P1

R1

R2

R3

T1

-+

-+

04

04

74

-1

04

04

74

-1

Figure 2. Dessin de la platine du chargeur solaire pour batterie.

Liste descomposants

Résistances :R1 = 100 mΩ (Digikey 12FR100OH-ND)R2 = 82 kΩR3 = 10 kΩP1 = ajustable 2kΩ5

Condensateurs :C1,C2= 100 nFC3,C4 = 47 µF/16 V radialC5 = 47 pF

Semi-conducteurs :D1 = MBR350 (Digikey MBR350-ND)IC1 = MAX1771-CPA (Digikey

MAX1771EPA-ND)T1 = IRFU3708 (Digikey IRFU3708-ND)

Divers :K1,K2 = bornier à 2 contacts au pas de

5 mmL1 = 10 µH fort courant (Digikey M6007-

ND)Platine (EPS 040474-1)8 cellules solaires telles que, par

exemple, 198056-62 (Conrad)

promis raisonnable entre durée decharge et prix. Si ce dernier facteur nevous pose pas problème, vous pouvezaugmenter le nombre de cellules solai-res en série. Arrêtez-vous à 24 sinon latension sera trop élevée et vous vousexposeriez à quelques désagréments!Dès que la tension de sortie est égaleà la tension réglée, rajouter des cellu-les solaires ne sert pas à grand chose.L’énergie supplémentaire fournie necontribue pas à la charge de la batte-rie. En revanche, si le soleil n’est pastrès généreux, la tension va chuter etles cellules supplémentaires jouerontalors un rôle intéressant.

Si vous disposez de plus de 24 cellulessolaires et souhaitez les utiliser, vouspouvez toujours les câbler en parallèle.Ce faisant, vous ne ferez pas monter latension à vide mais les cellules seronten mesure de débiter plus de courant.

(040474-1)

6/2005 - elektor 53

WinECAD est indubitablement l‘undes meilleurs compromis perfor-mances/prix sur le marché de lasimulation en mode mixte analo-gique/numérique des logiciels enfrançais tournant sur PC. Son inté-gration avec le duo Winschem/-Wintypon permet d’offrir un ensem-ble de CAO électronique compétitifet facile d’emploi, de la capture deschémas à l’analyse graphique desrésultats de simulation.WinECAD est un simulateur SPICEpermettant une combinaison arbi-traire de n’importe quels compo-sants analogiques avec ces com-posants numériques et des blocscomportementaux à haut niveaud’abstraction. WinECAD permetpartant de vérifier des circuits et deles optimiser depuis le niveau dutransistor jusqu’au niveau système.

Caractéristiques principales :– Moteur de simulation analogique

et mode mixte– Compatibilité avec le standard

industriel SPICE3/XSPICE– Environnement de simulation com-

plet comprenant éditeur de texte,paramétrage des simulations, visua-lisation graphique des résultats

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– Une bibliothèque fournie de modè-les en base de données : bipolai-res, MOS, JFET, AOP, Logique...

– Compilateur et simulateur VHDLpour une simulation purementnumérique

Autre aspect intéressant, le post-processeur. Le post/processeurinteractif de WinECAD permet detracer et d’analyser les résultats ensortie du simulateur. Il est possibleainsi de tracer n’importe quelledonnée de simulation en fonctionde n’importe quelle autre.Citons, au nombre des caractéris-tiques marquantes du post-proces-seur, une fonction Drag&Drop, lapossibilité de créer de nouvellesdonnées en fonction de celles exis-tantes, possibilité d’avoir 2 axesdifférents (donc 2 échelles différen-tes sur un même graphe).

Pour en savoir plus, www.micrelec.fr/lyctech/tele.htm

(057054-1)

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G. Samblancat

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Baro-altimètrede précision

Basé sur lecapteur MS5534 dela société suisse INTERSEMA(spécialisée dans la mesure de pres-sions), ce montage vous fournira l’altitude aumètre près, mais aussi bien sûr la pression absolue, latempérature, et même l’heure. Le microcontrôleur utilisé ne vous estsans doute pas inconnu, puisqu’il s’agit d’un PIC16F876.

pratique baro-altimètre

Ce composant est ici poussez assezloin dans ses retranchements et tra-vaille près de ses limites, car la mesurede la pression, et surtout de l’altitude,représente un bon nombre d’opéra-tions dont certaines se font en virguleflottante…Avant de passer à l’aspect pratique decette superbe réalisation, il nous fautvous infliger le pensum d’un minimumde théorie.

La pression et la météo

Vous avez certainement chez vous déjàun vieux baromètre à capsule qu’il vousarrive parfois de tapoter du doigt pouren faire bouger l’aiguille. Celui-ci vousindique alors la pression approximativeet le sens de son évolution. Le « sor-cier » comme l’appelaient les marinsd’antan, n’est pas infaillible, mais géné-ralement une pression qui atteint1 020 mbar (pour rappel, 1 mbar =1 hPa, cette dernière unité étant cepen-dant en fait l’unité officielle recomman-dée par la SI) est souvent synonyme derégime anticyclonique, et donc de beautemps. Inversement en dessous de1 010 mbar on a de fortes chances dese trouver dans une dépression, et, à960 mbar, tous aux abris !Mais ce que les météorologistes sur-veillent le plus c’est la tendance, ou lavariation de pression dans les derniè-res heures. C’est le meilleur indicateurdu temps à venir, et on considère engénéral les indices dP/dt (différence depression par intervalle de durée) telsque donnés dans le tableau 1.

C’est pourquoi notre montage retrace,dans la partie droite de l’écran, l’évo-lution de la pression sur les 4 dernièresheures –soit une barre toutes les30 minutes (1 barre horizontale repré-sentant elle 0,8 mbar).

Et l’altitude ?La pression de l’air à un endroit donné,peut être vue comme le poids de lacolonne d’air qui le surplombe. Lapression est donc directement liée àl’altitude, plus on monte, plus la pres-sion baisse, et inversement. Malheu-reusement, la relation (ft/hPa, bien queles Français aient eu une grandeinfluence sur les premiers progrès del’Aéronautique, on travaille toujours enpieds (ft) dans le monde de l’aviation,seuls les Russes ont des altimètresgradués en mètres) qui unit ces deux

grandeurs n’est pas linéaire (cf. le gra-phique de la figure 1). Elle comporteune fonction (x^y) qui va nous obligerà utiliser des procédures de calculsscientifiques en virgule flottante(notamment les fonctions EXP et LOG).

ALT = (288,15/0,0065) * ( 1– (PRESS / 1013,25) ^ 0,19)

Equivalent à :

ALT = (288,15/0,0065) * (1 – EXP (0,19 *

LOG ( PRESS / 1013,25)) )

En mode altimètre, le logiciel va doncdevoir appliquer cette formule àchaque mesure de la pression abso-lue pour pouvoir recalculer l’altitudedu lieu.Mais vous me direz alors, il suffit qu’unnuage passe pour que la pressionbouge, et l’altitude avec ? C’est pourcela qu’il est nécessaire de vérifierrégulièrement le calage de l’altimètre.Pour cela le programme offre deux pos-sibilitéspar référence à une altitude (connuesur une carte) par référence à la pres-sion locale corrigée et rapportée au

5/2005 - elektor 55

Tableau 1. Voici de quoi devenir un excellent prévisionniste météo.

dP/dt >2,5 mbar/h Beau temps, Instable

+0,5 <dP/dt <+2,5 mbar/h Beau temps stable (hautes pressions)

–0,5 <dP/dt <+0,5 mbar/h Pas de changement

–2,5 <dP/dt <–0,5 mbar/h Mauvais temps, pluie continue

dP/dt <–2,5 mbar/h Danger !, instable

1500

500

10000

30000

20000

40000

50000

Z[ft]

P [hPa]

250 450 650 850 1050

Pressionstandard1013mB

040313 - 12

Figure 1. Bien que la courbure soit presque insensible, la relation entre la pressionet l’altitude prend la forme d’une hyperbole.

niveau de la mer.C’est ce que les aviateurs appellent leQNH, ce paramètre est diffusé encontinu par les tours de contrôle d’aéro-ports. Il permet aux pilotes de réglerleurs altimètres… Il peut être connu aussi par les servi-ces météos de votre région.Les deux corrections sont possiblesdans le mode altimètre, à vous de choi-sir, mais c’est l’une ou l’autre.

Le capteur de pression/température

Ce baromètre est construit autour ducapteur MS5534 conçu par la sociétésuisse Intersema.Celui-ci offre un niveau d’intégrationbien supérieur à ce que nous connais-sions, en effet, il rassemble à la fois uncapteur de pression piézo-résistif, unconvertisseur A/N à résolution de15 bits (pour réaliser les mesures), etaussi un contrôleur de liaison série dutype 3 fils.Cela donne un montage beaucoup pluscompact, ainsi qu’une mesure plus pré-cise car moins exposée aux bruits, le

convertisseur intégré envoie directe-ment ses mesures numériques vers lemicrocontrôleur (ici un PIC16F876 dechez Microchip). La consommation setrouve aussi bien allégée, avec un cap-teur qui consomme au maximum 5 mAen cours de mesure, et seulement50 nA le reste du temps.De plus, pour garantir une bonne pré-cision, chaque capteur est étalonné etpersonnalisé en usine. Cela se fait aumoyen d’une PROM (ProgrammableRead Only Memory, mémoire program-mable à lecture unique), dans laquellesont programmés les divers coeffi-cients de sensibilité et d’offset en tem-pérature et pression. Ceux-ci sont doncdifférents pour chaque capteur, et doi-vent être relus par le logiciel avant defaire les calculs de pressions.Le prix à payer, se retrouve surtoutdans la complexité du programme, etle nombre d’opérations nécessaires,mais notre PIC a de la ressource…

Le microcontrôleur Grâce à ses 8 Koctets de mémoireFlash, sa simplicité d’utilisation, etpeut-être aussi une certaine notoriété,

le PIC16F876 s’est révélé parfait pource montage.Le programme, qui devient ici assezconséquent, atteint largement les4 Koctets de mémoire (les procéduresde calculs en virgule flottante y sontpour beaucoup).Ce contrôleur, dispose également d’untimer spécial « horloge », et d’un modeveille bien utiles, qui permettent d’ob-tenir une montre sans consommer tropde courant (50 nA).On utilisera également le deuxièmetemporisateur (timer) pour générerl’horloge du capteur de pression, et lesnombreuses connexions offertes parses 3 ports d’entrées/sorties seront lesbienvenues.(Attention ! : Il y a de légères différen-ces entre les PIC16F876 et 16F876A,entre les procédures de programma-tion de leur mémoire Flash. Le pro-gramme fourni est compatible avec lesdeux modèles, mais assurez vous quevotre programmateur le soit aussi !)

SchémaComme prévu le microcontrôleur, IC2,un PIC16F876 comme mentionné plus

elektor - 5/200556

pratique baro-altimètre

X1

8MHzC2

22p

C1

22p

C4

100n

+3V

K2

10

1112

1314

1516

12

34

56

78

9

+3V

10k

P1

X2

32,768kHz

U+

C3

100n

S3

SELECT

R6

4k7

S2

VALID

R5

4k7

S1

ON/OFF

R7

4k7

D2

1N4148K1

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

R1

2k2

R9

1k5

R8

1k

D3

1N4148

U+

BT1

D1

1N4001

ICL7663

SENSE

VOUT2VOUT1

IC1

VSETSHDN

VTC

8

6

4

2

5

17

3R2

33Ω

R3

330k

R4

180k

+3V

U-

U-

040313 - 11

9V

C5

10µ 16V

MS5534B

MCLK

DOUT

SCLK

IC3

DIN

6

5

4

3

2

1

PIC16F876

RA3/VREF

RB0/INTRA5/AN4

RA1/AN1

RA0/AN0

RA2/AN2

RA4/T0

RC6/TX

RC7/RX

MCLR

IC2

OSC2OSC1

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

Figure 2. De par la mise en ?uvre de composants spécifiques, l’électronique du baro-altimètre se résume à bien peu de choses.

haut, occupe la place centrale duschéma (figure 2). L’horloge est fixéepar le quartz X1 à 8 MHz, ce qui donneun fonctionnement suffisamment « ner-veux », même en mode altimètre. Letimer 1 est configuré pour utiliser sonpropre oscillateur externe bâti autourde X2=32,768 kHz.De la précision de ce quartz, dépendracelle de l’horloge. Un modèle à±20 ppm (20/1 000 000), donnera unedérive de ±1,7 seconde par jour.K1, dont 3 contacts seulement sont uti-lisés, RxD (2), TxD (3) et Masse (GND,5), sert à relier le montage au portsériel (COM) d’un PC pour le transfertdes informations.L’afficheur LCD choisi est un modèlefaible consommation, il est commandédirectement par le microcontrôleur, ilviendra se connecter sur le connecteurK2. En cas de problème avec le réglagedu contraste, essayez de le faire varieren jouant sur le potentiomètre P1.Le régulateur IC1, un ICL7663 de chezMaxim, a été choisi également pour safaible consommation (5 µA à vide et4 mA en utilisation normale). Il permetégalement d’obtenir à peu de frais unetension réglable à volonté au moyen dupont diviseur formé par R3 et R4.

Le logicielLa première partie du programme estla lecture des données fournies par lecapteur MS5534.Celui-ci répond à plusieurs comman-des permettant d’accéder à ses diffé-rents registres et de lancer les mesu-res de pression et de température. Toutcela doit se fait dans un ordre précis.Les constantes de calibration C1 à C6sont d’abord lues et stockées en RAM,puis viennent les mesures de pressionet de température, et enfin le calcul dela pression en dixièmes de millibars.La connaissance de la températureexacte permet en fait de compenser lesdifférentes erreurs (sensibilité, déca-lage) qui sont y sont liées. C’est à ceniveau là que servent les constantesC1 à C6 qui sont mesurées et stockéesdans chaque capteur en usine.À ce niveau les calculs se font sur desnombres entiers 16 bits. Le gros mor-ceau se situe dans le calcul d’altitudeentièrement en virgule flottante.La notation décimale utilisée (le formatMicrochip 24 bits), permet de repré-senter des nombres jusqu’à±6,8*10e38, au lieu de ±32 768 pourun entier sur 16 bits.Chaque nombre est alors représentésous la forme :

5/2005 - elektor 57

Caractéristiques techniques– Mode baromètre à ±0,1 mbar (de 300 à 1 100 mbar)

– Affichage « bargraphe » de la tendance des 4 dernières heures

– Mode altimètre/dénivelémètre à ±1 m ( de –1 500 m à +9 000 m)

– Faible consommation (5 mA ou 50 nA en veille)

– Thermomètre et horloge

– Sortie des infos vers port COM PC à 9 600 bauds

Le MS5534

Le MS5534B est un composant CMS hybride intégrant un capteur de pressionpiézo-résistif et un circuit d’interfaçage A/N. Il génère, à partir d’une tensionvariant en fonction de la pression et de la température, un mot de donnée de16 bits. Le module comporte en outre 6 coefficients accessibles pour une calibra-tion logicielle précise du capteur. Le MS5534B est un composant faible consom-mation, travaillant à une tension et doté d’un automatisme de désactivation(ON/OFF). La communication avec le microcontrôleur se fait par le biais d’un bustrifilaire. À noter qu’il existe des versions en boîtier métal ou plastique. Laversion B a vu sa plage de température s’accroître, passant de –40 à +125 °C,ce qui est également le cas de la plage de pression (qui descend maintenant jus-qu’au vide). Elle présente aussi des améliorations au niveau de la sensibilité auxcharges électrostatiques (ESD), de la consommation et de la précision du convertis-seur.

Le MS5534 comporte un capteur piézo-résistif et un circuit d’interfaçage. Sa prin-cipale fonction est de convertir la tension de sortie analogique non compenséefournie par le capteur de pression en une valeur numérique à 16 bits et égalementde fournir une valeur sur 16 bits correspondant à la température du capteur (pres-sion mesurée sur 16 bits = D1, température mesurée sur 16 bits aussi = D2).

Si l’on sait que la tension de sortie fournie par un capteur de pression dépend for-tement de la température et des tolérances de fabrication, on comprend aisémentqu’il faille compenser les dits effets. Cette opération de compensation est à fairelogiciellement par le biais d’un microcontrôleur externe.

Chaque module est calibré individuellement en usine à 2 températures et 2 pres-sions. De ce fait, les 6 coefficients nécessaires pour compenser les tolérances defabrication et les variations de température sont calculés et stockés dans unePROM de 64 bits dont est doté chaque module. Ces 64 bits subdivisés en 4 motsde 16 bits doivent être pris en compte par le programme du microcontrôleur etservir à convertir D1 et D2 en valeurs de pression et de température compensées.

X = Signe * mantisse * 2^exposant.C’est le même principe que la notationscientifique décimale, mais entière-ment transposée en base 2. L’exposant

est du type 2^n, et non pas 10^n(avec n codé sur 7 bits). La mantissereprésente en fait toujours un nombrecompris entre 1 et 2, et est codé sur

16 bits de la façon suivante :mantisse = 1 + 2/b0 + 2/b3 … +2/b15 avec b0, b3 et b15 qui sont lesbits à 1 de la mantisse.

elektor - 5/200558

pratique baro-altimètre

Figure 3. Dessin des pistes et sérigraphie de l’implantation des composants de la platine du baro-altimètre.

Figure 4. Exemplaire terminé du baro-altimètre.

040313-1C1C2

C3C4

C5

D1

D2

D3

IC1

IC2

K1

K2

LCD

P1

R1

R2

R3

R4

R5R6R7R

8

R9

S1

S2

S3

X1 X2

040313-1

12

2

3

3

4

4

1

+-

IC3

040313-1

À noter qu’il vous est possible d’obte-nir, sous forme de disquetteEPS040313-11 auprès des adresseshabituelles ou au téléchargementdepuis notre site (www.elektor.fr), leprogramme nécessaire à la program-mation du microcontrôleur (fichier .hex)de même que le programmealtibar.exe ; le microcontrôleur pro-grammé EPS040313-41 est disponiblelui uniquement auprès des adresseshabituelles.

À vos fers à souder(à pointe fine)

Avant d’aborder la réalisation propre-ment dite, il nous faut parler de cefameux capteur de pression MS5534. Ilreprésente en effet le point délicat decette réalisation, tant au niveau de sonimplantation que, et surtout, de sonsoudage.Il s’agit d’un composant miniaturisérelativement fragile ; on évitera lesatmosphères trop humides, les rayonsdu soleil…Le constructeur recommande d’utiliserune soudure à 2% d’argent

(Sn62Pb36Ag2), cela garantira uneplus grande longévité des connexions(l’auteur le confirme, vu son expé-rience, il vaut mieux être prudent).Dans tout les cas, procurez vous un ferà souder à panne très fine, dont la tem-pérature se situera aux environs de225 °C maximum. Commencez par per-cez le trou de 8 mm de diamètre parlequel sera glissé, par le dessous de laplatine, le corps du capteur qui viendras’y blottir. Étamez ensuite les6 connexions correspondantes sur lecircuit imprimé avec la soudureargenté.Introduisez le capteur dans l’orificeprévu à son intention en veillant à cequ’il soit parfaitement à plat contre laplatine et que ses pattes soit bien enregard des îlots de soudage. Faitesalors les soudures, le plus finement etrapidement possible. Si tout s’est bienpassé, n’hésitez cependant pas à pren-dre le temps de vérifiez à la loupechaque connexion.

La réalisationLe circuit imprimé (figure 3) a été des-siné en simple face et ne doit pas

poser de problème particulier. À noter qu’il est possible de découperla partie comportant les boutons-pous-soirs pour éventuellement la monter auniveau de l’affichage, ce qui simplifierala mise en boîtier. La connexion de cemini-clavier se fera par le biais duconnecteur prévu à cet effet. Cetteséparation sera bien entendu à faireavant implantation des composants.L’implantation des composants estreprésentée dans la même figure.Une embase, K2, véhiculant un certainnombre de signaux, les lignes de don-nés DB0 à DB3, RS et EN, a été prévueen sortie du PIC pour permettre laconnexion de l’afficheur LCD, qui estconfiguré en mode 4 bits parallèlespour minimiser le nombre de fils.L’implantation des composants necomporte pas de piège, une fois lecapteur mis en place. Les circuits inté-grés pourront être montés sur support(de bonne qualité). Il ne reste plusqu’à veiller à respecter la polarité des3 diodes et des circuits intégrés lorsde leur implantation à leurs positionsrespectives.Une fois le montage terminé et testé,vous pourrez mettre 4 points de colle

5/2005 - elektor 59

Liste descomposants

Résistances :R1 = 2kΩ2R2 = 33 ΩR3 = 330 kΩR4 = 180 kΩR5 à R7 = 4kΩ7R8 = 1 kΩR9 = 1kΩ5P1 = 10 kΩ

Condensateurs :C1, C2 = 22 pFC3,C4 = 100 nF

Semi-conducteursD1 = 1N4001D2,D3 = 1N4148IC1 = ICL 7663IC2 = PIC16F876 (programmé

EPS40313-41)IC3 = MS5534 (Intersema)

Divers :K1 = embase sub-D à 9 contacts en

équerre femelle encartable

K2 = embase HE-10 à 2 rangées de

8 contacts

S1 à S3 = bouton-poussoir DTS63N

X1 = quartz 8 MHz petit boîtier

X2 = quartz horloger 32,768 kHz

Afficheur LCD 2*206 caractères tel que,

par exemple, Vikay 2220

support 28 broches

Platine 040313-1

Disquette EPS040313-11 ou disponible

au téléchargement gratuit

aux quatre coins du capteur pour lebloquer et le protéger contre lesvibrations.

Le montage sera alors placé dans sonboîtier dans lequel on découpera lafenêtre pour l’affleurement de l’affi-chage.

Mode d’emploiEn utilisation normale la touche« VALID » permet de passer d’un modeà l’autre :

Baromètre–affiche la pression absolue, l’heure,et la tendance sous forme de bargra-phe,

Altimètreaffiche l’altitude corrigée , l’heure, etla variation d’altitude,

Dénivelémètreaffiche le dénivelé par rapport au zéroétabli, l’heure, et la variation mon-tée/descente…

Dans tout les cas, une colonne du bar-graphe correspond à une heure.

Les différents réglages :– de l’heure en mode baromètre,– de la référence d’altitude (soit la

pression officielle à 0 m, soit la vraiealtitude) en mode altimètre, ou

– du zéro en mode dénivelése font en appuyant sur les touches« VALID » et « SELECT » pendant1 seconde.

La touche « SELECT » permet alors demodifier la sélection (Oui/Non), ou d’in-crémenter la valeur en cours deréglage.La touche « VALID » permet d’enregis-trer la valeur. Attention, il n’y a pas

d’annulation possible.

La touche « ON/OFF » quant à elle metle PIC en veille et éteint l’afficheur, laconsommation tombe alors de 4 mA àmoins de 50 nA.

Il est également possible de récupérerla pression ou l’altitude vers un PC enutilisant le port Com paramétré à9 600 bauds. Dans ce cas la syntaxeest la suivante :

« $ P press » press étant la pres-sion * 10 en binaire sur 2 octets(16 bits)

« $ A altit » altit étant l’altitude en mèt-res et en binaire sur 2 octets (16 bits)

« $ D deniv » deniv étant le dénivelé enmètres et en binaire sur 2 octets(16 bits).

L’auteur propose un petit programme,altibar.exe, qui vous permettra de faireapparaître, comme par enchantement,les informations de pression atmosphé-rique et de température sur l’écran devotre PC (cf, figure 5).

Améliorationspossibles

Au départ, un afficheur graphiquedevait être utilisé, mais le modèle déjàtesté s’est montré plutôt difficile à met-tre au point, et la zone d’affichage vrai-ment petite. Dommage, cela permettraide dessiner des petits nuages ou ungrand soleil…

Amis électroniciens, l’auteur est àvotre écoute.

(040313-1)

Liens intéressants

Documents techniques sur le PICwww.microchip.com

Fiche de caractéristiques duPIC16F876http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39582b.pdf

Fabricant du capteur de pressionwww.intersema.ch

Fiche de caractéristiques du ICL7663(qualité photocopie !)http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/ICL7663.pdf

L’atmosphère et ses propriétés physiqueshttp://airalph.free.fr/atm.htm

Altimétriehttp://home.tiscali.be/comicstrip/altimetrie.htm

Pour tout savoir sur le millibar (enanglais)www.convert-me.com/en/convert/units/pressure/pressure.millibar.en.html

elektor - 5/200560

pratique baro-altimètre

L’auteurAprès une formation BTS électronique classique et quelques années d’expériencesprofessionnelles diverses, l’auteur, G Samblancat, a repris des études Informatiqueen cours du soir. Il partage maintenant son temps entre son laboratoire de phy-sique, et l’étude et la mise au point d’applications à base de µC et DSP. Il a déjàpublié plusieurs montages dans des revues d’électronique, dont Elektor (cf. un cer-tain anémomètre) et serait prêt à s’investir entièrement dans ses activités deconception nous précise-t-il.

Figure 5. Voici à quoi ressemble lavisualisation des informations de pres-sion atmosphérique et de températurefournies par le baro-altimètre.

6/2005 - elektor 61

Cette directive a bien d’autresconséquences que l’abandon dela seule brasure au plomb. Lestechniques de brasage doivent,par exemple, s’adapter aux tem-pératures plus élevées auxquel-les contraint l’interdiction duplomb. Les composants auront àtolérer des températures plus éle-vées et leurs connexions “éta-mées” le seront sans plomb.

Nous avons vu les derniers mois,des fabricants se hâter de pren-dre des mesures pour pouvoirposer sur leurs composants lelabel ‘Pb-free’ (sans plomb),mais il n’est pas impensable quequelques vieux composants neseront - provisoirement - plusdisponibles l’an prochain.

De méchantes langues préten-dent que, pour avoir pris troptard le tournant, bien des entre-prises d’électronique risquent derenoncer. L’avenir nous le dira:nous avons déjà entendu cespropos lors de l’application dela directive sur la CEM et lescatastrophes redoutées n’ont pasfait grand bruit.Divers alliages ont été, entre-temps, mis au point pour rempla-cer l’étain au plomb et, si l’onconsulte les catalogues des prin-cipaux fournisseurs, il apparaît

vite que les arbres cachent laforêt. On y trouve de la brasured’étain à l’argent, d’étain au cui-vre, d’étain à l’argent et au cui-vre, en rapports variables etavec divers types de flux. Nousavons fait l’expérience en com-mandant comme d’habitudequelques rouleaux de différentsalliages et nous sommes mis autravail. Il ne s’agissait pas, pournous, de faire une analyse dumarché mais de savoir quellebrasures étaient actuellementdisponibles et s’il était possiblede travailler avec au laboratoire.

Pour nos essais, nous avonsrepris un sujet classique d’exa-men de l’enseignement tech-nique: un bon nombre de pontsde soudure en série et la mesuretrès précise de leur résistance àl’ohmmètre. Il nous fallait biensouder quelque chose et le sujetpermettait en outre de comparerla conductibilité des différentsalliages. Nous aurions pu nouséviter cette peine puisqueaucune différence significativede résistance entre les séries deponts des divers alliages n’a puêtre mise en évidence.La “sans plomb” est beaucoupmoins fluide que la bonne vieillebrasure, il faut la tirer un peuavec la panne du fer pour l’ame-

ner du bon côté. Les souduressont toujours ternes et il est diffi-cile d’estimer à vue si la brasurea bien coulé. Il est égalementnécessaire de s’habituer aumatériau qui ne réagit pas de lamême façon. Quelques souduressuffisent toutefois pour prendrele coup de main et travailleraussi vite. La brasure à l’an-cienne mode reste toutefois laplus commode et aucun fil desoudure sans plomb ne peut riva-liser avec elle. Pour la souduremanuelle, les différents alliagessans plomb ne présentent guèrede différences, c’est toujours del’étain pour vieux fer à souder.L’an prochain, en tout cas, nousdevrons y passer, si la directives’applique à notre pratique, etnous devions le vérifier.

Que dit l’administration?Internet dit tout ce qui touche àl’électronique sans plomb maispas un mot sur les conséquencespour nous, les ‘petits’. Nousavons donc consulté un ministèreeuropéen compétent et pouvonsdire que les conséquences nesont pas bien graves pour lesamateurs. Nous pourronsencore, après l’entrée en vigueurde la directive RoHS utiliser dela brasure au plomb pour nosréparations et travaux person-

nels. Les commerçants n’aurontpas à jeter leurs vieux stocks decomposants l’an prochain, puis-qu’ils sont sur le marché et quela directive ne concerne que lescomposants et appareils mis surle marché après le 1er juillet2006. La production de brasureau plomb reste autorisée, elle nedisparaîtra du marché que lors-qu’elle ne se vendra plus.

De même, vous ne serez pasabsolument obligé l’an prochainde souder vos montages person-nels à la brasure sans plomb,cela ne constitue pas unemenace pour le milieu si vous lefaites bien. Le changement nerisque cependant guère de sus-citer l’enthousiasme: la souduresans plomb coûte beaucoup pluscher que le bon vieux mélangeSnPb 60/40 et son travail estbeaucoup moins agréable. Sadisparition du commerce risquede prendre un certain temps.

(040469-1)

La directive officielle“RoHS”:http://europa.eu.int/eur-lex/pri/fr/oj/dat/2003/l_037/l_03720030213fr00190023.pdf

Électroniquesans PbLuc Lemmens

Au 1 juillet 2006, l’utilisation duplomb (Pb) en électronique sera (engrande partie) interdite. C’est cequi ressort de la “RoHS”, directiveeuropéenne sur la limitation de cer-taines matières dangereuses.

technologie bruits de labo

Enregistreur de te

elektor - 6/200562

Le but premier de cette centrale d’ac-quisition de donnés fut la saisie encontinu des valeurs fournies par 2 cap-teurs de température. La premièreapplication venant à l’esprit est bienévidemment la mesure des températu-res intérieure et extérieure tout au longd’une année par exemple. De par laprésence d’un bus I2C sériel on pourraconnecter au système l’un ou l’autreconvertisseur de manière à pouvoir uti-liser d’autres types de capteurs analo-giques (pression, humidité, etc.). On

pourrait, théoriquement, réaliser unestation météo complète.

Projet en 3 « actes »Le projet peut être subdivisé en 3 par-ties, le matériel, le progiciel du micro-contrôleur et le programme tournantsur le PC. Le logiciel sur PC permet depiloter le montage et d’en lire lamémoire. Les données peuvent êtrevisualisées directement sous forme detableau ou de graphique et stockées

en fichier .txt pour un éventuel traite-ment sous Excel par exemple.Le matériel est très simple et, de par laprésence du bus I2C, universel. Laconnexion d’autres types de capteursrequiert uniquement quelques modifi-cations au niveau du progiciel. Lecode-source du progiciel et le logicieltournant sur le PC sont disponiblesgratuitement sur notre site (www.elek-tor.fr) ainsi que sur la page d’accueil del’auteur. Ceci explique que nous l’exa-minions d’un peu plus près.

Notre enregistreur (logger) de température est un appareilpermettant la saisie continue de 2 températures en vue d’uneanalyse ultérieure sur PC. De par la présence d’un bus I2C, rienn’interdit d’intégrer d’autres types de capteurs.

pratique enregistrer les températures

Niklas Langmaack

Commençons cependant par le maté-riel. Il comporte 2 capteurs de tempé-rature numériques, une mémoire nonvolatile pour le stockage de plus de32 000 paires de valeurs ainsi qu’uneinterface sérielle. Au coeur du montageréside un microcontrôleur de chezMicrochip, composant à tout faire puis-qu’il doit lire les capteurs, gérer lamémoire et organiser l’interface versl’ordinateur-hôte. L’inquisiteur neconsomme que très peu de courant (cf.l’encadré), est extrêmement compactet très facile à mettre en oeuvre.Un examen du schéma de la figure 1montre que l’on se trouve en présenced’une application-type d’un microcon-trôleur. Le PIC16F676 est l’un desmembres les plus récents de la famillePIC16, un 8 bits à architecture RISC. Ildispose, en ce qui concerne lamémoire, de 64 octets de SRAM, lamémoire de programme ayant unetaille de 1 024 mots de 14 bits de

AN1/VREF (broche 12). La tension d’a-limentation instantanée attaque lecontrôleur en aval du diviseur de ten-sion R6/R7, une tension de référencelui arrivant en aval de la paire D1/R5.Le courant circulant par la diode zener,et partant la tension de référence,dépendent l’un et l’autre quelque peude la tension d’alimentation, mais laprécision disponible étant largementdans les tolérances requises par l’ap-plication. Une paire de LED à faibleconsommation, D2 et D3, informentrespectivement quant à l’état de la pileet au mode de fonctionnement.

LED État– Au repos ou alimentation de

secours par la GoldCapD3 Saisie de données active, ali-

mentation OKD2 Saisie de données désactivée,

tension d’alimentation faibleD2+D3 Saisie de données active, ten-

sion d’alimentation faible

mpérature

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X1

X1 = 32.768kHz

C2

12p

C1

12p

RJ45

K3

1

2

3

4

C9

100n

V+

PIC16F676

OSC2

IC1

OSC1

MCLR

RA0RC0

RA1

RA2RC1

RC5

RC4RC3

RC2

13

14

1012

11

2 3

1

4

9

5

67

8

R1

47k

S1

RESET

R5

47k

R6

10k

R7

47k

D1

2V7

R3

1k8

R4

1k8

D2

vert

D3

rouge

R2

47k

R8

10k

R9

10k

C3

39p

24FC512

IC3 SDA

SCL

A0

A1

A2 WP

1 5

8

4

62

3 7

V+

TCN75

IC4

O.S.

SDA

SCL

A0

A1

A2

71

8

4

2 6

53

SDA

SCL

SDA

SCL

SDA

SCL

K

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

+VBAT

K2

K1

C4

33n

C5

33n

C8

1F5V5Goldcap

D41N4148

BT1

C6

12p

(TO220)TC74

IC2

SCLK

SDA

NC

2

5

3

4 1

SDA

SCL

V+

030447 - 11

+4V...+5V

Figure 1. L’électronique de l’enregistreur de températures.

pour l’extérieuret l’intérieur

large. Une instruction typique ne com-porte qu’un mot de sorte qu’il y aplace, dans la mémoire, pour de l’ordrede 1 000 lignes de code machine.Comme le laisse supposer le « F » pré-sent dans la dénomination de type, lamémoire de programme est de typeFlash ROM, c’est-à-dire de la mémoirenon volatile effaçable et reprogramma-ble électriquement.Le contrôleur est interconnecté aux2 capteurs de température et à uneEEPROM de 64 Koctets par le biaisd’un bus I2C. Une circuiterie auxi-liaire permet au microcontrôleur devérifier sa propre tension d’alimenta-tion de manière à être averti en casde tension trop faible pouvant entraî-ner une interruption de l’enregistre-ment des données.Le contrôleur PIC16F676 intègre enoutre, cf. figure 2, un CAN (Convertis-seur Analogique/Numérique) intercon-necté aux broches AN0 (broche 13) et

une tension d’alimentation « officielle »de 4 à 5 V pour l’ensemble du mon-tage. Les condensateurs céramique C4et C5 lissent et déparasitent la tensiond’alimentation, la GoldCap C8 ayantpour fonction de ponter tout effondre-ment de la tension d’alimentation, lorsdu changement des piles plus spécifi-quement.L’interface sérielle est extrêmementrustique. Elle ne comporte pas d’adap-tation de niveau, seule l’entrée est pro-tégée par R2 pour éviter tout risque dedommage pour le PIC. Si cette inter-face ne respecte pas les normes RS-232C, elle n’en fonctionne pas moinsparfaitement, si tant est que l’on ne seserve pas d’un câble trop long (≤ 3 m).Le quartz horloger 32 kHz X1 épaulépar C1 et C2, constitue, en combinai-son avec le driver inverseur intégrédans le PIC, un oscillateur qui définitla base de temps du temporisateur(timer) T1 du microcontrôleur. C’estplus particulièrement la fréquence del’oscillateur qui détermine, en associa-tion avec la tension d’alimentation, laconsommation de courant. Avec l’hor-loge de 4 MHz définie (en interne)adoptée ici et une tension d’alimenta-tion de 5 V au maximum, la consom-mation de courant restera toujoursinférieure à 500 µA.S1 et R1 constituent le circuit de réin-itialisation classique pour un PIC. Iln’est pas nécessaire au fonctionne-ment proprement dit, mais en cas deproblème ou en cours de développe-ment, une action sur cette touche per-met de relancer le progiciel du micro-contrôleur.

Arrêt de busLe PIC16F676 ne possède pas debus I2C, de sorte qu’il faudra l’émulerlogiciellement (tout comme cela est lecas de l’interface RS-232). Les résistan-ces pull-up R8 et R9 sont nécessairespour la communication par le biais dubus I2C, le condensateur C3 ne l’étantpas, lui. Il améliore cependant la qua-lité du signal sur la ligne d’horloge SCLet diminue la sensibilité aux parasites.3 circuits intégrés sont connectés aubus, à savoir les 2 capteurs de tempéra-ture et une EEPROM pour la mémori-sation des paires de valeurs demesure.Le LM75, un circuit notoire développéà l’origine par National Semiconductor,combine un capteur de température,un CAN 9 bits et une interface pourbus I2C dans un boîtier SOIC à 8 bro-ches. L’erreur typique « avouée » dans la

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pratique enregistrer les températures

RA0/AN0

ADCRA1/AN1/VREF

RA2/AN2

RC0/AN4

VDD

VREF

ADON

GO/DONE

VCFG = 1

VCFG = 0

CHS2:CHS0

ADDRESSH ADDRESSL

10

10

ADFM

VSS

030477 - 12

RC1/AN5

RC2/AN6

RC3/AN7

RA4/AN3

Figure 2. Le CAN intégré au coeur même du PIC16F676.

Start

initialisation

interrupts Timer1 RS232 I2C bus

ext. EEPROM AD Converter

address counter status

battery status

Activate Timer1interrupt

Interrupt(triggered by

Timer1 every 8 sec)

Characterreceived(RS232)?

0?

Log on?

Counterready?

Transmit ‘OK’

Reset counter

Store temperatureCount

Finished

LEDs

Start log

Transmit data

030447 - 13

1? Transmit version

2? Transmit status

3? Received time interval

4? Stop log

5? Reset, all counters to 0

6? Received addresses

7? Output current temperature

y

n

Figure 3. Ordinogramme du progiciel.

Les dites LED ne s’allumant briève-ment que toutes les 8 secondes (voirerestent éteintes), la consommation decourant est quasiment nulle.L’alimentation de l’électronique se faitpar une triplette de piles alcalines (3 x1,5 V) ou par un quarteron d’accu

NiMH (4 x 1,2 V), voire encore, si l’ondispose d’une prise secteur à proxi-mité, par un adaptateur secteur four-nissant une tension régulée appliquéeau bornier K4. La plage des tensionsd’alimentation du circuit intégré allantde 3,5 à 5,5 V, nous avons opté pour

fiche de caractéristiques est de 0,5 °C.Il est possible de programmer le circuitintégré par le biais de lignes d’adres-ses de sorte que l’on peut mettre enoeuvre un maximum de 8 capteurs surun même bus.Microchip propose différentes versionsde ce même composant. Le TCN75 cor-respond au LM75 original, est totale-ment adressable et présenté en boîtierSOIC ou MSOP. Le TC74 également uti-lisable ici, est fourni en boîtier TO220à 5 broches, sa résolution étant cepen-dant limitée à 1 °C. Il ne possède pasde lignes d’adresses étant par consé-quent proposé avec une adresse pro-grammée une fois pour toutes(TC74A0, TC74A1, ...). L’un des cap-teurs est monté à même la platine dumontage et mesure la température àproximité immédiate du circuit, l’autreétant soudé à un câble, étanchéifié etfaisant office de capteur de tempéra-ture extérieure.Les données de température fourniespar les capteurs ont une longueur de9 bits. Elles se composent d’un bit designe, de 7 bits pour la valeur non frac-tionnaire de la valeur de la tempéra-ture et un bit pour le chiffre après lavirgule (0 ou 5). Il est possible ainsi dereprésenté des valeurs de températureallant de –127,5 à +127,5 °C, ce qui, vul’application envisagée, ne présenteguère d’intérêt. Pour cette raison, lePIC convertit ces données en un autreformat, qui, s’il se limite à une plageplus étroite, ne requiert que 8 bits etprend ainsi moins de place dans l’EE-PROM.Ce format à 8 bits commence à –32 °C(0) et se termine à 95,5 °C (255). Il s’a-git d’un choix totalement arbitraire quel’on pourra modifier à loisir. La valeurimportante est dans ce cas-là 32. Dansle progiciel lm75.inc (ligne 48) cettevaleur est ajoutée aux données brutes,dans les lignes 572/573, 608/609 deUnit1.pas on soustrait 32 des données8 bits pour retrouver la valeur de tem-pérature réelle. Il est possible ainsi dedécaler facilement la fenêtre des tem-pératures en modifiant cette valeur aux2 endroits indiqués.La mémoire des valeurs de mesuresérielle et effaçable électriquement estune 24FC512 (EEPROM), elle aussi dechez Microchip. D’une capacité de512 Kbits, elle est organisée en 64 K x8, soit 64 Koctets. La 24FC512 estadressable par 3 de ses broches, desorte qu’il est possible de connecter àun même bus jusqu’à 8 de ces circuitsde mémoire, présentés en boîtier à8 broches.

Le progicielLe progiciel du PIC a été développé enassembleur sous la houlette du sys-tème de développement gratuit deMicrochip, MPLAB + MPASM. L’as-sembleur ne connaît que 35 instruc-tions mais ces dernières sont d’utilisa-tion très flexible.Le chronodiagramme de la figure 3montre la structure du progiciel qui secompose de 2 parties pratiquementindépendantes. Le programme, lancéautomatiquement par le PIC, assure l’i-nitialisation des différents composantset attend ensuite des instructions enprovenance du PC. Toutes les 8 secon-des le Timer 1 déclenche une interrup-tion. La routine d’interruption est char-gée de la mémorisation des donnéesde température.En ce qui concerne l’interface RS-232,ce sont principalement les fonctionsputc pour l’émission et getc pour laréception des données qui sont impor-tantes. La routine putc envoie l’octetqui se trouve dans le registre de tra-vail w, par le biais d’une broche d’E/Sprédéfinie. Le format de donnée est8N1 (1 bit de départ, 8 bits de don-nées, pas de bit de parité et un bitd’arrêt pour la clôture ). La routine deréception getc travaille en processusd’interrogation (polling). Une fois appe-lée, cette fonction attend qu’il y ait euréception, par le biais d’une broched’E/S prédéfinie, d’un paquet de don-nées complet de la forme 8N1. Lesdonnées se trouvent ensuite dans leregistre w, prêtes à être utilisées. Labase de temps des 2 routines est laboucle de comptage rsdel qui permetd’atteindre, si l’horloge processeur estde 4 MHz, un taux d’horloge de9 600 bauds.

Toutes les routines nécessaires à l’in-terface RS-232 ont été rassembléesdans la bibliothèque soft_rs.inc, seulesles broches d’E/S utilisées et leurs bits3 états (tristate) doivent encore êtredéfinies dans le code-source principal.La bibliothèque soft_i2c.inc est un peuplus compliquée. Il existe, d’après leprotocole I2C, plusieurs états (ditsConditions) spécifiques, regroupéschacun en fonctions :

i2c_start crée une condition de départ(start)

i2c_res crée une condition de départrépété (repeated start)

i2c_stop crée une condition d’arrêt(stop) et remet le bus au repos

i2c_send émet un octeti2c_rec reçoit un octeti2c_ack émet un bit d’acquiescement

(acknowledge) après la réceptioni2c_nack émet un bit de non-acquies-

cement (not-acknowledge) après laréception

Ceci se traduit, pratique pour l’intégra-tion d’autres composants I2C, par unenvironnement très flexible qui permetde réaliser une situation de transmis-sion complexe à partir de quelques« briques » distinctes. On trouvera desexemples d’application de ces routinesdans les modules pour les EEPROMexternes (eee24.inc) et des capteurs detempérature (lm75.inc).

Le logiciel sur PCCe programme pilote l’appareil par lebiais de l’interface sérielle. lit et ana-lyse les données de mesure. Il a étéécrit en Delphi 6 et fait appel à une APIWindows pour l’ensemble des accès à

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Figure 4. L’environnement de pilotage de l’enregistreur de températures.

l’interface de sorte que l’on peut sepasser de toute DLL supplémentaire. Ilsuffit que le port sériel utilisé soitinstallé sous Windows avec ses pilotesstandard.L’application fonctionne sous toutes lesversions Windows 32 bits (à compterde 95) en association avec InternetExplorer 4.0 ou plus récent. Au niveaumatériel, on pourra se contenter d’un

système à Pentium 1. Il n’est pas pos-sible de procéder à une compilationsous Linux avec Kylix de Borland sansavoir à effectuer de modification duprogramme vu que l’accès à l’interfacerepose directement sur la fonction APIde Windows. Il faudra remplacer, pourle moins, les routines chargées de lacommunication RS-232.L’environnement du programme est

subdivisé en 5 pages accessibles parle biais d’un pilote de registre. La pre-mière page Control (figure 4) intègretoutes les fonctions de commande del’appareil ainsi que les affichages don-nant le mode de fonctionnement encours (l’état des piles ou l’espacedisponible en EEPROM par exemple).La seconde page, data (figure 5), metà disposition les fonctions de lecture etde visualisation des données. La pagesuivante affiche, en vue de faciliter larésolution de problèmes, le fichier deconfiguration settings.ini complet. Il nefaut rien modifier sur cette page àmoins que cela ne soit nécessaire etque l’on sache ce que l’on fait ! La qua-trième page de registre donne unmode d’emploi succinct du programmeen anglais. La 5ème ouvre, si tant estque l’on soit connecté à Internet, lapage d’accueil de l’auteurhttp://www.Langmaack-IZ.de/Tem-pLogger/ qui donne des informationsadditionnelles et ouvre la porte d’unForum de discussion.Les tâches les plus importantes duprogramme sont le lancement et l’arrêtde séries de mesures. En cours d’exé-cution du programme il est relevé avecprécision l’instant exact du lancementde la mesure de manière à pouvoir dis-

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pratique enregistrer les températures

Figure 5. Visualisation sous forme de tableau et graphique des séries de mesures.

(C) ELEKTOR

030447-1

C1

K2

C6

K2

C6

C6

K2

C2

C3

C4

C5

C7

C8

C9

D1

D2

D3

D4

IC1 IC3

JP1

K1

K3

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

X1

030447-1

T

+

IC2

IC2

IC2

IC4

(C) ELEKTOR

03

04

47

-1

Figure 6. Dessin des pistes et sérigraphie de la platine de l’enregistreur à capteur extérieur décalé.

Liste descomposantsRésistances :R1,R2,R5,R7 = 47 kΩR3,R4 = 1kΩ8R6,R8,R9 = 10 kΩ

Condensateurs :C1,C2 = 12 pFC3 = 39 pF

C4,C5 = 33 nFC6,C7,C9 = 100 nFC8 = GoldCap 1 F/5V5

Semi-conducteurs :D1 = diode zener 2V7/400 mWD2 = LED faible courant verteD3 = LED faible courant rougeD4 = 1N4148IC1 = PIC16F676 (programmé EPS

030447-41)IC2 = TC74IC3 = 24 FC512IC4 = TCN75 ou LM75

Divers :S1 = bouton/poussoir unipolaire à

contact travailK1 = embase jack 3,5 mm- stéréo

encartableK2 = embase à 1 rangée de 4 contactsK3 = embase RJ-45 à 4 contacts

encartableX1 = quartz 32,768 kHzPlatine EPS 030447-1Programme sur Disquette

EPS 030447-11 ou téléchargeablegratuitement sous www.elektor.fr

tinguer les différents relevés lors d’untraitement ultérieur des données. Il estpossible, avant lancement d’un log, dedéterminer, en jouant sur 2 réglettes,l’intervalle de temps devant séparerles mesures. La plage disponible s’é-tend de 8 secondes à 6 jours. Ces para-mètres aussi sont notés de manière àce que l’utilisateur les ait, plus tard, àsa disposition.La lecture peut se faire de 2 manières.Le programme offre tout d’abord unepossibilité de lire les données automa-tiquement. Pour cela, l’utilisateur choi-sit dans une liste l’une des séries demesures effectuées, le programmedéterminant alors de lui-même la plagede mémoire à lire. En cas de sélectiondu dernier log sans que celui-ci ne soitclôturé, le programme charge automa-tiquement toutes les données jusqu’àla dernière mesure y étant mémorisée.En cas de lecture manuelle, l’utilisa-teur doit déterminer lui-même l’espacede mémoire à transférer. L’adresse nowpointe sur l’emplacement de mémoireactuel. Il est ainsi possible, par exem-ple, de lire la totalité de la mémoire uti-lisée, pour peu que l’on donne 0comme adresse de début et nowcomme adresse de fin. En lecturemanuelle, seules les données sont affi-chées dans le tableur et le graphique,les informations additionnelles tellesque tampon horodateur de début etintervalle ne sont disponibles qu’enmode automatique.Les données lues sont visualisées sousforme de tableau et de graphique. Onpourra enregistrer le tableau sousforme de fichier texte que l’on peutensuite importer sans problème dansun tableur tel qu’Excel pour un éven-tuel traitement.Quelques mots quant à la réalisationde l’enregistreur de températures surla platine de la figure 6. Cette opéra-tion ne présente pas de piège pour peuque l’on respecte la polarité des com-posants en ayant une. Le contrôleur etla mémoire peuvent être montés sursupports, le capteur de températureest, lui, soudé sur le dos de la platine.La connexion au capteur de tempéra-ture extérieur se fait par une embaseRJ-45 (un capteur additionnel étantrelié à l’embase K2 elle-même reliée aubus I2C. Le bouton-poussoir de réinitia-lisation est relié à l’embase JP1. L’in-terface sérielle vers le PC prend laforme d’un mini-jack stéréo (K1), quel’on peut aussi remplacer par uneembase Sub-D. Les lignes en pointilléindiquent les liaisons à effectuer dansce cas-là.

(030447-1)

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Consommation de courantLa consommation de courant de l’ensemble de l’électronique à pleine charge,c’est-à-dire au cours d’un log à intervalle de 8 s et avec activation du suivi d’étatpar le programme du PC est de 1,8 mA sous 4,8 V. Ces valeurs se traduisent parune durée de fonctionnement maximale calculée de 46 jours en cas d’utilisationde 4 accus NiMH de 2 000 mAh (LR6) ou de 81 jours avec des cellules baby de3 500 mAh.

Si la tension d’alimentation chute en dessous de 4 V, l’enregistreur indique par cli-gnotement de la LED rouge qu’il est temps de changer les piles. La GoldCap pontel’alimentation à des tensions comprises entre 3,7 et 3,9 V pendant 1 mn environ.Si l’on rétablit la tension d’alimentation au cours de ce bref intervalle, la saisie desdonnées se poursuit sans interruption. Si la tension d’alimentation devait s’effond-rer totalement, l’enregistreur de température reprend la saisie à l’endroit où elle aété interrompue. Ceci peut uniquement se traduire par des trous ou des décalagesde chronologie en cas de log non clôturé.

TCN75Le TCN75 est un capteurde température program-mable sériellement quimesure sur 9 bits desvaleurs de températured’une plage allant de –55à +125 °C et les mémori-se. Un contrôleur-hôte peutaccéder à la mémoire parle biais d’un bus I2C pourla lire. Il est en outre possi-ble de paramétrer une valeur de seuil TSET avec hystérésis THYST, qui, en cas dedépassement, en informe l’hôte par un signal d’interruption.

Le TCN75 peut travailler en mode soit d’interruption soit de comparateur. Dans les2 cas la sortie INT/CMPTR devient active (polarité programmable) en cas dedépassement de la valeur de seuil. En mode comparateur la sortie est réinitialiséeautomatiquement lorsque la température tombe en dessous de THYST, alors qu’enmode interruption il faut qu’il y ait accès à un registre quelconque. Si la tempéra-ture tombe en dessous de THYST, la sortie INT/CMPTR est réactivée (pour être dés-activée par une opération de lecture sur l’un des registres). En mode interruption lepassage en mode shutdown aussi réinitialise la sortie.

Le pilotage du TCN75 se fait par le biais de 5 registres. Le pointeur de regist-re (2 bits) détermine sur lequel des 4 autres registres se fera l’accès suivant.

Dans le registre de configuration (5 bits), on fixe Normal/Shutdown,Comparator/Interrupt et la polarité de la sortie INT/CMPTR. 2 bits fixent le nomb-re de dépassements de la valeur de seuil nécessaires avant que la sortieINT/CMPTR ne soit activée. Ces bits déterminent partant quasiment la « sensibilitéaux parasites » du capteur.

Le registre d’écriture de la température et les registres de lecture/écriture de lavaleur de seuil et de l’hystérésis ont tous une largeur de 16 bits, mais en fait,seuls les 9 bits de poids fort sont utilisés. Le bit de poids faible (LSB) correspond à0,5 °C, la valeur binaire étant représentée en complément à 2 :

Température Valeur binaire Valeur HEX

+125 °C 011111010 0FAQ

+25 °C 000110010 032

+0,5 °C 000000001 011

0 °C 000000000 00

–0,5 °C 111111111 1FF

–25 °C 1111001110 1CE

–40 °C 1110110000 180

–55 °C 110010010 192

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technologie secrets du cocncepteur

Un circuit conçu par l’auteur per-met d’évaluer toutes sortes detypes de lampes à décharge, detubes stabilisateurs, de relaisthermo-ioniques, de tubes d’affi-chage, d’indicateurs de syntonisa-tion, sans oublier les redresseurs àgaz et les thyratrons. Contraire-ment aux tubes compteurs de Gei-ger-Müller, les tubes à déchargesont dépourvus « d’halogène decoupure » qui met rapidement fin àla décharge lumineuse causée parles rayons bêta ou gamma en« consommant » les ions gazeuxproduits (effet de Müller). Les ionsgazeux produits entre la cathodeet l’anode doivent disparaîtred’eux-mêmes : les ions positifs sontneutralisés par la cathode et lesions négatifs par l’anode. Cemécanisme est toutefois plus lentque celui d’un tube compteur deGeiger-Müller. Si le taux de comp-tage d’un rayonnement radioactifintense est trop élevé, le tempsmort excessif du tube provoque unautoamorçage répété ou unedécharge ininterrompue, ce quin’est pas le but cherché. Unelampe à décharge qui réagit avecune extrême sensibilité au moindrerayonnement radioactif doit pos-séder un circuit dont la résistanceest assez élevée pour limiter lespointes de courant et le nombred’ions formés.

Ce circuit s’est révélé très com-mode pour tester les tubes àdécharge les plus divers. Le tube àdécharge est alimenté par le sec-teur 230 V. D1/C1 permettentd’obtenir une tension continueavec une ondulation de 50 Hz.Elle alimente l’anode du tube àdécharge par la résistance R2 àvaleur élevée (environ 50 MΩ). Lepotentiomètre P1, qui permet d’a-juster avec précision la tension àun niveau légèrement inférieur auseuil d’amorçage, et le condensa-teur de basculement C2 produisentdes impulsions de décharge lumi-nescente. La valeur optimale deC2 dépend du tube à décharge.Une valeur de 470 pF est bienadaptée aux tubes mentionnés ci-dessous. Le circuit DarlingtonT1/T2 amplifie fortement les fai-bles courants d’effluves. La pile 9 Vpermet à l’avertisseur sonoreélectromagnétique (ou au petithaut-parleur) d’émettre des crépite-ments secs et à la LED de scintiller.Un instrument à cadre mobile per-mettra d’afficher l’intensité durayonnement ou de la dose. Il estaussi possible de compter lesimpulsions en raccordant un comp-teur électronique au collecteur com-mun. Le circuit Darlington ne laissepasser le courant que brièvement,pendant les impulsions dedécharge, ce qui est tout bénéfice.

R4 permet de calibrer au moyend’une source radioactive d’inten-sité connue ou d’une mesure com-parative avec un autre compteurGeiger. Quelles sont les substan-ces radioactives à utiliser pour letest ? On peut utiliser par exem-ple le cadran et les aiguilles d’unvieux réveil ou d’une montre d’a-viateur à heures radium (marchéaux puces !), ou encore un bâton-net de pechblende (minerai natu-rel d’uranium, une source intensede rayons alpha, bêta et gamma)acquis auprès d’une bourse auxminéraux ou d’un vendeur deminéraux.

Régler le potentiomètre P1 pourque la tension d’anode se trouve àun niveau légèrement inférieur aupoint où se produit la déchargelumineuse continue. Le haut-parleurémet occasionnellement un craque-ment. Il s’agit du bruit de fond dûà la présence inévitable d’une fai-ble radioactivité ambiante et auxrayons cosmiques provenant del’espace interstellaire. Placer les piè-ces enduites de peinture lumineuseau radium ou la pechblende à fai-ble distance du tube à décharge :le haut-parleur devrait réagir par unjoyeux crépitement dû aux impul-sions des décharges lumineuses.Quels sont les tubes à décharge lesplus aptes à jouer le rôle de tube

compteur Geiger ? Excluons d’em-blée les stabilisateurs et les relaisthermo-ioniques dans lesquels unefaible quantité de substances radio-actives a été déposée sur lesélectrodes ou sur la paroi internede l’ampoule de verre. Ces sub-stances émettent sans discontinuerun faible rayonnement radioactif àl’intérieur du tube destiné à amor-cer l’allumage du gaz par ionisa-tion. Ces tubes s’allument immédia-tement et ne réagissent pas aurayonnement supplémentaire d’unepréparation radioactive externe.Les fiches de données sont malheu-reusement muettes à cet égard. Ilne reste donc plus qu’à cherchersoi-même le tube à décharge idéal.L’auteur a déterminé entre autresque les anciens stabilisateurs typeStabilovolt STV150/15 et certainesanciennes lampes d’affichage àdécharge possèdent une sensibilitétrès élevée aux rayons bêta etgamma.

Les lampes d’affichage à déchargeavec douilles E10 et E14, parexemple Osram 210-220V75370, étaient encore fabriquéesdans les années 40 et 50 (toutcomme les stabilisateurs). Ces tubespossèdent des électrodes simplesen tôle ou en fil de fer sans coucheisolante verte sur la face arrière. Ilssont remplis de néon avec quelques

Compteur Geiger basé sur un tube à décharge

Wolfgang Sodtke, Ing. Dipl.

Les tubes compteurs de Geiger-Müllersont coûteux. Les tubes à déchargeconstituent de bons substituts s’il ne s’a-git que de détecter le rayonnementradioactif. Mais il y a tube à déchargeet tube à décharge.

6/2005 - elektor 69

Nous avons déjà eu l’occasion,de parler de la fabrication deplatines double face. Le parfaitalignement des films n’est pasle seul point crucial de ce pro-cessus, la métallisation des ori-fices est elle aussi extrêmementimportante. Il vous est peut-êtredéjà arrivé d’avoir soudé enplace les supports pour circuitintégré et de vous rendrecompte ensuite que les îlots ducôté « composants » ne sontplus accessibles. Aux endroitsoù les liaisons électriques tra-versent la platine, il faut souderles composants tant sur le des-sus que sur le dessous de laplatine !

L’une des techniques que nousutilisons souvent sur nos prototy-pes est de souder simultanémentun conducteur fin tiré par exem-ple d’un fil de liaison souple. Cepetit fil de cuivre peut être soudédirectement sur les pistes pourassurer la métallisation.

Il existe une autre solution. Lesystème Copperset de Multicorepermet d’établir une liaison élec-trique parfaite à l’aspect profes-sionnel.

Voici comment procéder. Oncommence par introduire dansles orifices à métalliser desmicro-tubes sécables dotés d’uneâme de soudure (1).À l’aide d’une « enclume » etd’un chasse-clou (2) on fixe (3)le micro-tube dans l’orifice et onl’y soude (4).On peut ensuite ouvrir le cœurdu micro-tube à l’aide de tresse àdessouder classique (5) de sorteque l’on peut ensuite y passer lecomposant à souder (6).

Si la seule fonction de l’orificeest de servir de « via » (il n’estpas destiné à recevoir de com-posant) les étapes 5 et 6 ne sontbien évidemment pas nécessai-res.

Le kit Copperset est livré avec500 micro-tubes pour chaquemodèle de 0,8, 1,0 et 1,2 mmde section. Il va sans dire que lechasse-clou et l’« enclume » fontégalement partie du kit.Ce système convient pour uneépaisseur de platine de 1,6 mmau maximum.

(040322-1)

Source :www.farnellinone.com

5.4. 6.

Ame avec soudure

Chasse-clou

Enclume

040322 - 11

Guide

1. 2. 3.

4.

gouttelettes de mercure et necontiennent aucune substanceradioactive. La tension dedécharge (environ 150 V) est unpeu plus élevée que celle du néonpur. Il n’est pas nécessaire de des-souder la résistance série dans ladouille de la lampe à décharge !Ces tubes se reconnaissent à lacouleur de la lumière. La lueurnégative rouge du néon possèdeun bord bleu bien distinct dû à lavapeur de mercure. Il semble quela sensibilité élevée au rayonne-ment radioactif soit due à cette fai-ble quantité de vapeur de mercurecomposée d’atomes au nombre demasse (atomique) élevé, égal à200,59. Un filtre vert ou un spec-troscope portatif permettra d’obser-ver le spectre typique de la vapeurde mercure dont la lueur est domi-née par la lumière verte, bleue etviolette.

Il existe encore un moyen très simplede repérer rapidement ces lampesà décharge parmi un grand nom-bre d’exemplaires de types diffé-rents : il suffit de les placer dans unfour domestique à micro-ondes, depréférence avec un verre d’eau,pour éviter que toute la puissanceleur soit appliquée, ce qui pourraitles endommager. Faisons fonction-ner le four pendant quelques secon-des : les tubes à mercure émettent

immédiatement une lumière bleuclair, tandis que les tubes qui ensont dépourvus émettent tout auplus la lumière rouge du néon. Bienentendu, la qualité de l’effet Geigerdépend aussi d’autres facteurscomme le rapport de mélange oula pression gazeuse (mais le circuitde test est fait pour cela). Un grandnombre de tubes à déchargeréagissent à la lumière visible etaux UV comme une simple cellulephotoélectrique. Il faut les protégeren les enveloppant de papier noirou d’une feuille opaque.

Voici venu le moment pour notrecompteur Geiger de traquer lessources radioactives dans notreenvironnement (cadrans lumineuxde vieilles montres, minérauxdivers, verres fluorescents de cou-leur jaune ou verte contenant descomposés d’uranium, rayons X).Certaines substances émettentprincipalement un type de rayon-nement (bêta ou gamma), d’autresplusieurs. Il est facile de faire ladifférence. Placer une plaque d’a-luminium de 4 mm d’épaisseur ouune plaque de plexiglas de 5 à6 mm d’épaisseur entre le tube àdécharge et la source de radia-tions. La plaque absorbe tous lesrayons bêta.

(040090-1)

50...100mA

F1

P1

470k...1M

D1

1N4007

C1

10n400V

R1.A

22M

R1.B

22M

C2

470p500V

R2

2M2

T1

BC517T2

BC639

D2

30Ω...

LS1

La1ST150/15

1k

P2

M1

50...100mA

C3

470µ16V

C4

100µ16V

50Ω

BT1

9V

230V

L

N

A K

040090 - 11

Haute tension – danger de mort !Ce circuit est directement raccordé au secteur. On s’expose donc à un risque mortel en tou-

chant une des parties. Il est indispensable de placer le circuit dans un boîtier en plastique bien

isolé offrant une protection contre les contacts accidentels (consulter aussi la page traitant de

la sécurité). Déconnectez complètement le circuit du secteur avant de remplacer la pile !

Métallisation

L’appareil tient en fait beau-coup d’un connecteur Péritel(SCART) spécial. Il est accom-pagné d’un terminateur spécialet d’un adaptateur chargé del’alimentation de l’électroniqueintégrée. Le fabricant dit quel’appareil est « Plug&Play » etcela semble vrai. Il n’y a rien, exception faited’un petit inverseur, rien à para-métrer. Cet inverseur doit êtrebasculé sur l’autre position sil’on veut brancher un appareilsur la même prise SCART dutéléviseur. Le Volume Masterconstitue une sorte d’embout decouplage entre le téléviseur etle câble SCART.

Le principeLe coeur de l’électronique est unTDA1524A de Philips; on trouveen outre un petit circuit deredressement basé sur unLM358 (double ampli op faibleconso). Le reste des composantsest du type CMS. Seuls lescondensateurs électrochimiquessont en version miniature « nor-male » (cf. figure 1). Un 78L12assure la régulation de la tensiond’alimentation fournie par l’a-daptateur secteur 15 V fourni.

Le TDA1524A est un circuit decommande de tonalité/volumepiloté en tension continue exis-tant depuis belle lurette sur le

elektor - 6/200570

technologie comment ça marche ?

Suppresseur de pubpour TV

Figure 1. Les entrailles du Volume Master. L’embonpoint est resté faible desorte que l’on peut mettre l’électronique dans un boîtier à la forme d’a-

daptateur. Les CMS se trouvent sur le dos de la platine.

Ton Giesberts

Lorsque vous suivez un film ou une sériepassionnante, leur interruption par unbloc de pub est une source indéniabled’irritation. Et c’est bien évidemmentaprès une scène de quasi-silence quel’on bascule à une pub bruyante... Ona vu apparaître sur le marché un appa-reil baptisé « Volume Master » pourcontrer cet inconvénient. Nous allonsvoir comment il fonctionne.

Atténuation automatique de pub TV bruyantes

marché, comme en témoigne ladate de septembre 1987 de lafiche de caractéristiques télé-chargeable chez Philips. La bro-che 18 du circuit intégré permetde jouer sur le volume, labalance, les graves et les aigusd’un signal stéréo. On peut, lecas échéant, utiliser un paramé-trage contour pour les graves.

Le LM358 sert à définir le niveaude signal auquel l’électroniquedoit entrer en fonction. Ilredresse le signal audio entrantet utilise le résultat pour le pilo-tage du TDA1524A. Si le signaldevient trop important, lors d’unbloc de pub bruyante, le volumeest ajusté par le biais duTDA1524.

Résultats de mesure

On voit en figure 2 la courbede réponse en fréquence mesu-rée à différents niveaux d’entrée,0, –16, –2- et –30 dVB. Le gra-phique montre que la réponseen fréquence est pratiquementindépendante du niveau dusignal. Au-delà de 20 kHz, lecircuit fonctionne moins bien et

l’amplitude du signal croît à nou-veau. Ceci ne pose pas de pro-blème vu que le signal audiod’une émission de TV analo-gique ne comporte pas de fré-quence supérieure à 15 kHz.On constate un petit galbe(contour) dans le transfert de fré-quence, le point bas se situantaux alentours de 1 kHz. L’aiguet le grave sont légèrementaccentués et cela se traduit parun son plus enveloppé et plusagréable.

La figure 3 illustre bien l’effetde la compression. Dans le casdu signal de test de 20 kHz lefonctionnement n’est plus quetrès partiel. Ceci correspond aufonctionnement tel que constatéavec la figure 2. L’adaptationcontour est identifiable au signalde 1 kHz atténué de 4 dB.

Dans le cas d’un signal d’en-trée de –24 dB environ il n’y apas d’atténuation. Entre –24 et–17 dBV le signal de sortie estmaintenu à un niveau quasi-constant. Dans cette plage, lecircuit se comporte plutôt enlimiteur. Au-delà de –17 dB, lesignal d’entrée est transmis

avec une atténuation fixe de7 dB environ.

Notre première constatationlors des mesures fut une diffé-rence de niveau constante entreles canaux gauche et droite depas moins de 2,4 dB. Cecireste dans les tolérances duTDA1524A, mais aurait dû, ànotre avis, être corrigée. La dis-torsion mesurée induite par lecircuit se situe à un taux com-pris entre 0,1 et 0,3%, valeurassez forte avec la technologieactuelle.

En conclusion

Le montage est en fait un com-presseur rudimentaire paramétrépour un niveau donné. Sa plagene dépasse pas 7 dB. Le fabri-cant suppose sans doute que,sur la plupart des téléviseurs, onajuste, de par le monde, leniveau sonore au niveau de laprise SCART à exactement lemême niveau. Ceci impliqueraitque le son émis par toutes lesstations captées ait été modulé àla même puissance. La compres-sion n’étant que de 7 dB, il n’y

a guère de marge pour des déri-ves quelconques.Il n’est pas non plus tenu comptedu fait que le son des spotspublicitaires a souvent passé parun compresseur et/ou un limi-teur. De ce fait, il donne l’impres-sion d’être plus fort, bien que neniveau de signal absolu nedépasse pas celui d’une émis-sion TV standard.

Autre technique utilisée lors depubs : accentuation du son auxalentours de 3 kHz. C’est laplage de fréquences à laquellel’ouïe humaine est la plus sensi-ble. Il n’est pas possible de cont-rer cette accentuation à l’aided’un compresseur seul. C’estpour une compensation partiellede cet accent que l’on a doté lesystème d’un réglage contour.

Nous pouvons donc résumer endisant que cet appareil ne réagitpas spécifiquement aux blocs depublicité mais qu’en fait il atté-nue tout simplement quelque peutous les niveaux de son élevés.

(050068-1)

6/2005 - elektor 71

-44

+ 16

-40

-36

-32

-28

-24

-20

-16

-12

-8

-4

+ 0

+ 4

+ 8

+ 12

d

VB

Hz10 200

050068 - 11

k20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50k

dBV in

-30

-20

-16

0

-40

+ 0

-36

-32

-28

-24

-20

-16

-12

-8

-4

- 40 - 0- 36 - 32 - 28 - 24 - 20 - 16 - 12 - 8 - 4

dBV in

dBVout

050068 - 12

1 kHz

20 Hz

20 kHz

Figure 2. Courbe de réponse en fréquence à différents niveaux d’entrée.Il n’est plus agi sur le signal au-delà de 20 kHz.

Figure 2. Courbe de réponse en fréquence à différents niveaux d’entrée.Il n’est plus agi sur le signal au-delà de 20 kHz.

elektor - 6/200572

DELPHIPOUR ÉLECTRONICIENSPartie 6 : Le PC en oscilloscope

cour

s

Detlef Overbeek, Anton Vogelaar et Siegfried Zuhr

Dans la plupart des cas c’est le format .wav que nous uti-lisons, lorsque nous voulons reproduire quoi que ce soitpar le biais de la carte-son. C’est la technique que nousavons adoptée pour le générateur de fonctions de la4ème partie. C’est l’inverse pour l’enregistrement de son.La carte saisit l’information et l’écrit sous la forme d’unbloc de données qui enregistre les données selon le for-mat .wav. Ceci est indiqué lors de l’ouverture de l’appa-reil, ce dernier ce voyant proposé un bloc de donnéesvierge qu’il restitue après y avoir stocké les données.En début de bloc de données, l’entête (header) décrit lastructure du bloc. On a défini à cet effet un type dans l’u-nité MMSystem, un type dit « TwaveHdr », dans lequelsont mentionnées les caractéristiques des données. L’en-tête fait partie du bloc de données, le format d’enregistre-ment/reproduction étant lui défini par le périphériqued’enregistrement.On dispose, pour le paramétrage de l’enregistreur, dutype TPCMWaveFormat. Il travaille avec le format PCM

déjà évoqué et que nous avons également rencontréavec l’enregistreur de sons. On y indique, entre autres, lenombre de bits par échantillon et le nombre d’échan-tillons par seconde utilisé. Cela donne un enregistrement(record) du type TPCMWwaveFormat dans lequel il estmentionné que nous utilisons le format PCM, le nombrede canaux (mono, stéréo), le nombre d’échantillons parseconde et quelques autres paramètres.

Le codeLe code-source de l’exemple est subdivisé en 3 blocs, uni-tés, chacun d’entre eux représentant un bloc fonctionneldu programme (figure 1).Unit1 comporte la partie visuelle dans laquelle se trouvela forme visualisée. Unité2 intègre tout ce qu’il faut pourcréer la forme lors du démarrage, pour y dessiner et yexécuter des tâches une fois que le programme est encours d’exécution. On crée l’arrière-plan, y superpose le

Le mois dernier nous avons passé en revue un certain nombred’aspects qui nous étaient nécessaires pour le but ultime decet article, un oscilloscope faisant appel à la carte-son. Unité2de la 5ème partie convient à merveille comme pierre d’anglede la partie restant à programmer.

signal pour redessiner le tout lorsqu’il faut rafraîchir l’é-cran lors d’un « repaint » (après un déplacement parexemple).Nous avons décrit cette unité auparavant lors du dessind’une sinusoïde. Unit3, pour finir, rassemble tout ce quiconcerne l’acquisition de données. Nous retrouvonsMMSystem dans la ligne « Uses » et découvrons plusieursroutines définies : LogInit, LogClose, LogStart et LogStop.Elles servent à la gestion de la saisie des données.

Nous avons ensuite une déclaration de 2 variables,WaveInHandle et WaveHdr. WaveInHandle est une prise(handle) vers l’enregistreur, appareil lié, par le biais dutype WaveInHandle et la valeur 0 dans MMSystem àl’enregistreur 0, là où se trouve notre carte-son. Windowsutilise toujours des handles pour signifier un pilotage dematériel au cours de son utilisation. De ce fait, Windowsdemande le handle pour l’enregistrement.On a déclaration, dans la routine LogInit, d’une variable,WaveFormat qui sert à paramétrer la structure du fichierwave. Nous y indiquons que nous travaillons au formatPCM, en mono à 1 bit par échantillon. La valeur BitsPer-Sample passe de ce fait à 8 bits. Le taux d’échantillon-nage est transmis lors de l’appel de LogInit, ainsi qu’uneprise vers le module ayant appelé la routine.Une fois ces valeurs paramétrées, nous pouvons deman-der, par le biais de la routine WaveInOPen en modeQuery, si la carte peut fournir les données avec les para-mètres ainsi définis. En cas d’impossibilité, il y a appari-tion d’un code d’erreur. Nous générons à partir de là unmessage d’erreur et lui attribuons un texte servant depoint de repère pour savoir où les choses ont mal tourné.Si tout se passe bien, nous ouvrons l’enregistreur et cou-plons l’appareil fonctionnel à une prise.LogClose fait l’inverse. Nous inspectons la prise poursavoir si elle a une valeur différente de 0. Si c’est le cas,nous réinitialisons l’appareil ce qui libère les blocs demémoire encore utilisés. Nous pouvons clôturer l’appareilet mettre la prise à 0.LogStart est le début du vrai travail. Pour enregistrer il nousfaut créer un bloc de données et le placer dans la file d’at-tente. Il a en effet été a défini à cet effet une matrice de700 éléments du type byte dans Unit1 (nous y reviendrons).On crée ensuite l’entête par remplissage des paramètresde WaveHdr. Le bloc de données transmis lors de l’appelde cette routine y est couplé et préparé pour utilisationpar la routine WaveInPrepareHeader. Celle-ci accouplele bloc à la carte par le biais de la prise que nous avonsdemandée à cette intention. Pour terminer, le bloc accou-plé est placé dans la file d’attente d’enregistrement par lebiais de la routine WaveInAddBuffer.Nous pouvons ensuite lancer l’enregistrement à l’aide dela routine WaveInStart(handle).LogClose est la dernière routine. Elle sert à arrêter l’enre-gistrement et à préparer le bloc de données pour queWaveInUnPrepareHeader puisse s’en charger.Nous disposons ainsi de tous les outils permettant deréaliser l’acquisition des données.

On trouve, en bas de page, une autre section :

Initialization// cette ligne est indispensable, si vous la

supprimez cela se// traduira par une compiler-error, vu que

Finalization requiert cette ligne

FinalizationLogClose;

Le programmeUnit1 constitue la partie la plus importante; l’écran y estcréé et le pilotage de tous les processus y prend place,mais on y fait également appel à des routines implantéesdans les 2 autres Units. Ceci permet d’avoir un pro-gramme lisible, ce qui est plus particulièrement importantlorsqu’un projet commence à prendre un certain embon-point.Sous Delphi, démarrons un nouveau projet par :Fichier/Nouveau/ Application. Nous voyons une formevierge. Une unité standard se compose de 2 ensembles :l’unité proprement dite dans laquelle est placé le code etune Forme sur laquelle sont placés les objets à utiliserpour le programme. Il nous faut en outre réutiliser Unit2du projet précédent et nous allons ajouter les routines dela 3ème unité. La caractéristique de ces 2 dernières unitésest qu’elles sont constituées à 100% de code, ne compor-tant par conséquent pas d’objet. D’où l’absence deForme.Nous commençons avec Unit1 qui nous sert à créer leGUI (Graphical User Interface) et là par l’arrière-plan dela forme.Nous allons utiliser, pour accélérer la création de l’écran,une bitmap placée d’un coup sur l’écran à chaque foisqu’il faut redessiner l’écran. Nous prenons une TPaintBox(de l’onglet Système de la Palette Composants, figure 2)et la collons dans la forme. (TPaintBox fournit un canevasque les applications peuvent utiliser pour y plaquer uneillustration). Une PaintBox a l’avantage de dessiner direc-tement sur le canevas de la forme, mais pour ainsi diredans une partie encadrée. Si l’on y charge alors une bit-map (image), cette dernière est placée en une opérationsur le canevas, ce qui élimine tout problème de scintille-ment. Il ne faut pas oublier que le canevas possède descoordonnées, le 0,0 se trouvant en bas à gauche. Il enva presque de même pour la PaintBox. Nous plaçons lecoin supérieur gauche à Top=8 et Left=8. La largeur(Width) est fixée à 510 (pixels), la hauteur (Height) l’é-tant à 410.La PaintBox se trouve dans le coin gauche (cf. figure 3).Il nous reste à placer 2 boutons du type TButton de l’on-glet Standard, un RadioGroup (choix entre plusieursoptions) du même onglet et un Memo. Sur l’onglet Sup-plément nous ajoutons, pour finir, un ValueListEditor (uneliste de valeurs).Si nous double-cliquons, dans l’onglet Evénements de

6/2005 - elektor 73

Unit1.pas

User Interface

Unit1.pas

User Interface

Project1.dprProject1.dpr

Unit2.pas

Display algorithm

Unit2.pas

Display algorithm

Unit3.pas

Sound card andlogging interface

Unit3.pas

Sound card andlogging interface

040240 - 6 - 11

Figure 1. Le programme de l’oscilloscope est subdivisé en 3 unités.

Figure 2. On trouve la TPaintBox dans l’onglet Systèmede la Palette Composants.

l’Inspecteur d’objets, sur l’événement onCreate, Delphi lecréera et basculera en mode éditeur. Nous y entrons cequi suit :

Procedure TForm1.FormCreate (Sender : TObject);(* Ces paramètres peuvent aussi être modifiés parle biais de l’Inspecteur d’objets*)Begin

With Paintbox1 DoBegin Width := 510; Height := 410; OnPaint :=

PBxPaint; ControlStyle := ControlStyle + [csOpaque]End;

With Button1 DoBegin Caption := ‘Clear’; OnClick := DoClear

End;With Button2 Do

Begin Caption := ‘Sample’; OnClick := DoSampleEnd;

With RadioGroup1 DoBegin Caption := ‘Time base [ms/div]’; Columns

:= 6;Items.CommaText := ‘20, 10, 5, 2, 1, 0.5’;

ItemIndex := 0 End;Memo1.Text := ‘Use RECORDING CONTROL to set

amplitude’;ValueListEditor1.ColWidths [0] := 80;OscBackground (Paintbox1); // Calculer l’arriè-

re-planEnd;

Ceci montre qu’il est également possible d’effectuer leparamétrage sous forme de code. Le résultat est le mêmeque si nous avions passé par l’Inspecteur d’objets (F11),mais caché pendant le développement !Nous avons terminé la création de la forme. Il nous fautencore intégrer Unit2 et Unit3 dans le projet de manièreà pouvoir utiliser les routines que ces unités comportent.Unit2 existe déjà de par le projet du mois dernier et nouspouvons aisément le récupérer.Pour cela, nous ouvrons Unit2. Sur votre PC, allez dansle dossier où vous avez enregistré ce projet, optez pourFichier/Ouvrir et indiquez le chemin et l’unité. Vous cons-taterez qu’il est chargé dans l’environnement actuel, maisn’est pas encore intégré dans le nouveau projet. Nous lefaisons de la manière suivante :

Choisissez l’unité (cliquez dans le Gestionnaire de projet)et enregistrez-le dans le répertoire de votre projet actuelen cliquant souris droite (figure 4). Il faut encore indi-quer à Unit1 qu’elle peut utiliser Unit2 par un Alt+F11.Nous avons effectué une copie en l’enregistrant et en l’in-tégrant au projet. S’il reste des coins d’ombre, jetez uncoup du listage disponible au téléchargement sur le sited’Elektor (www.elektor.fr)ou à l’adresse www.learningdel-phi.info.Unit2 intègre tout ce dont nous avons besoin pour dessi-ner et la bitmap. Dans le listage de onCreate de la formeon pouvait lire, sur la dernière ligne :

OscBackground (Paintbox1); // Calculer l’arriè-re-plan

C’est pour cela que nous avions besoin de Unit2. Cetteroutine se trouve dans l’unité et génère l’arrière-plan. Labitmap est créée dans la mémoire. Ceci se fait dansUnit2 tout en bas, en cours d’initialisation (nous avonsdéclaré la variable BmpOscBackgr dans la section Varde Unit2).

Unit Unit2;

(* ========== Interface ========== *)Interface

Uses ExtCtrls, Graphics;

Var // Contient l’arrière-plan écran X-YBmpOscBackgr : TBitmap;// Tampon contenant valeurs YOscData : Array [0..500] Of Integer;// Nombre de valeurs dans DataArrayOscDataN : Integer;

(* ============= End ============= *)

InitializationBmpOscBackgr := TBitmap.Create;

La variable est du type TBitmap, et Delphi en disposedéjà dans sa bibliothèque à cette intention. À l’aide del’instruction BmpOscBackgr := TBitmap.Create on créeune bitmap dans la mémoire qui peut ensuite être rem-plie. C’est la tâche de la routine OscBackground(Paintbox1). Elle fait en sorte que la largeur et la hau-teur de la bitmap soient celles de la Paintbox et colore ennoir (clBlack est une propriété dans Delphi pointant versle noir) la pen (plume = couleur de la ligne) et brush (pin-ceau = couleur de remplissage).On dessine ensuite un rectangle à la plume noire et rem-pli de noir sur la totalité de la surface de la bitmap. Lereste de la disposition des lignes est similaire au projet

elektor - 6/200574

Figure 3. On voit ici tous les éléments de base de notre écrand’oscilloscope.

Figure 4. Il faut encore intégrer Unit2 et 3 dans le projet.

de sinusoïdes et ne varie en rien de ce qui avait étédécrit à cette occasion.Nous disposons maintenant d’une bitmap utilisable. Lorsdu démarrage du programme, onCreate est traité en pre-mier. On a ensuite dessin de l’écran et de ses compo-sants. Ceci vaut également pour la PaintBox. Lors du des-sin de celle-ci, nous intervenons en appelant, dans l’évé-nement onPaint, la routine PbxPaint que nous avonscouplée à la fonction onCreate de la forme.À son tour PbxPaint appelle OscRepaint, une routinedans Unit2 qui placera la bitmap sur l’écran par le biaisde l’instruction Draw et dessine les points.Cela se traduit, après démarrage, par un écran propreavec boutons, une section radiobutton, un memo avec unmessage, un écran d’oscilloscope vide auquel se juxta-pose une liste vide. Il faut y ajouter la fonctionnalité.Relativement simple pour le bouton Clear (Button1). Nousl’avons déjà fait pointer vers la routine DoClear danslaquelle il se passe 2 choses : le compteur du nombre depoints est mis à zéro et la paintbox est sommée de seredessiner par le biais d’un Invalidate. On obtient unnouvel écran, vide.Le second bouton « Sample » fait le vrai travail. Nous yavons couplé la procédure DoSample, dans onCreateégalement.

Procedure TForm1.DoSample (Sender : TObject);Var SampleRate : Integer;Begin

Button2.Enabled := False; Case RadioGroup1.ItemIndex Of

0 : SampleRate := 2500; // 20 ms/Div1 : SampleRate := 5000; // 10 ms/Div2 : SampleRate := 10000; // 5 ms/Div3 : SampleRate := 25000; // 2 ms/Div4 : SampleRate := 50000; // 2 ms/Div

Else SampleRate := 100000; // 0.5 ms/DivEnd;// Initialisation carte-sonLogInit (Form1.Handle, SampleRate);LogStart (@WaveData, SizeOf (WaveData));

End;

Par le biais de la variable locale SampleRate on lit leRadioButton sélecté, organe nous permettant de choisir letaux d’échantillonnage. Nous appelons ensuite la routineLogInit dans Unit3. Si tout s’est bien passé, celle-ci a étéintégrée au projet en même temps que Unit2, sinon il fau-dra reprendre ce processus d’intégration pour Unit3.LogInit transfert la prise (handle) de la forme et la valeurdu taux d’échantillonnage. La carte-son est préparéecomme décrit dans l’examen de Unit3. On lance ensuitel’enregistrement. On transmet un pointeur vers la variableWaveData et la taille de celle-ci. WaveData est déclaréedans Unit1 comme matrice de 700 éléments du typeByte. Nous pouvons y stocker 700 valeurs allant de 0 à255. Nous avons choisi d’enregistrer 700 échantillons. Ils’est avéré, lors de tests, que le début du bloc comportenombre de parasites. Ceci explique que nous ne pre-nions que les 500 derniers échantillons, ce qui cor-respond à la largeur de 500 pixels de la bitmap. L’acqui-sition est en cours et lorsque le bloc de données est plein,il est sorti de la file d’attente; on voit apparaître un mes-sage MM_WIM_DATA.

Ce mécanisme fait partie de Windows, Delphi le mettantà contribution. Windows dans sa totalité est imbibé demessages et d’événements. On dit qu’il est piloté par évé-nements (event-driven), terme évoqué précédemment. Desprogrammes peuvent eux aussi envoyer des messages

par le biais, par exemple, de SendMessage ou PostMes-sage et d’autres programmes ou une partie d’un pro-gramme personnel peuvent y réagir. C’est ce qui sepasse ici.

Il existe, dans la section Private de l’unité, une routineMMInDone qui garde à l’oeil le message WindowsMM_WIM_DATA.

Procedure TForm1.MMInDone (Var Msg : Tmessage);Const SndAdjust = 65; // Fonction de la carte-son

// Valeurs modifiables si nécessaire.Var I : Integer;Begin

LogStop (Msg.LParam);LogClose;Button2.Enabled := True; // Désactiver bouton

en cours d’enregistrementOscDataN := 0; // Vider tampon écranOscRepaint (Paintbox1);ValueListEditor1.Strings.Text := ‘’;For I := 200 To 700 DoBegin

OscAddY (Paintbox1, (WaveData [I] - 128) /SndAdjust);

ValueListEditor1.InsertRow (IntToStr (I -200), IntToStr (WaveData [I]), True)

EndEnd;

On commence par appeler LogStop et, par Msg.LParam,on transmet un pointeur vers le bloc de données. Ilaccompagne le message MM_WIM_DATA. On arrêtealors l’enregistrement et les données non-préparées sontdécompactées pour être utilisées.On a ensuite appel de LogClose pour désactiver la carte-son. Le bouton « Sample » est revalidé. Nous l’avionsinhibé après un clic de manière à n’effectuer qu’une exé-cution (run) à fois.

Tout est ensuite vidé (OscDataN à zéro puis redessin =écran d’oscillo vide) et nous prenons les valeurs mesuréesdes éléments 200 à 700. On dessine, à l’aide deOscAddY, le point par le biais de la routine de Unit2. Ilest en outre ajouté à ValueList. Une fois que tous lespoints sont traités, l’image se trouve visualisée à l’écran.Bien de la peine, mais nous disposons d’un oscilloscopefonctionnel (figure 5). Bon travail !

(040240-6)

6/2005 - elektor 75

Figure 5. Et ça fonctionne ! Les signaux appliqués à l’entrée de lacarte-son sont visibles à l’écran.

elektor - 6/200576

récréation trick.e

Règles de participation :

Envoyez votre réponse à la question Trick.e parCourriel, Télécopie ou Courrier à

Rédaction Elektor, SEGMENT B.V./ELEKTORchez WWS, 38, rue la Condamine,

75017 Paris, Télécopie 01.42.61.18.78,

Courriel : redaction@elektor.fr

Date limite de réception des envois :le 30 juin 2005.

Tout recours légal est exclu. Cette opération est ouverte à tous

nos lecteurs, exception faite des personnels de SEGMENT B.V.,

société dont fait partie Elektor.

Mit TRICK.egewinnen!

La meilleure réponse à la présentequestion sera récompensée par un

Penscope PS40M10possédant une résolution de 10 bits etéchantillonnant à 40 Ms/s d’unevaleur de € 291,88. Cet oscilloscopeUSB, mis à notre disposition parVEGO VOF (www.vego.nl) est épaulépar un logiciel étoffé.

L’évaluation des réponses sera effectuée sous l’é-gide du Professeur Oßmann en collaborationactive avec les rédactions d’Elektor; tout recourslégal contre cette opération est exclu. En cas deréponses identiques, le vainqueur sera tiré au sort.

Martin Oßmann est professeur à la FHd’Aix-la-Chapelle et depuis des annéesl’un de nos auteurs les plus prolifiques.Par sa colonne il aimerait faire réfléchir,réaliser, simuler et spéculer et naître desquestions intéressantes.

TRICK.e D

Figure 2. Juxtaposition de bobines traversées par un courant.Figure 1. Examen des forces entre conducteurs.

Nous n’avons pas l’intention de vousapprendre que des conducteurs traverséspar un courant exercent une force l’un surl’autre. 2 conducteurs parallèles véhicu-lant un courant orienté dans le mêmesens s’attirent.

La figure 1 montre comment le vérifier.On a, de la même façon, des forcess’exerçant entre des bobines traverséespar un courant (électro-aimants). Ils’exerce également des forces entre desbobines véhiculant du courant alternatif.Dans le cas de courants alternatifs on ren-contre en outre de l’induction. Unebobine peut induire une tension dans une

autre bobine. On peut ainsi produire, parinduction, du courant dans la secondebobine. C’est précisément là notre sujet.Comme l’illustre la figure 2, nous dispo-sons 2 bobines libres tout près l’une del’autre. Nous injectons un courant alter-natif dans la bobine 1 (la bobine pri-maire). Nous prenons un condensateuraux broches de la bobine 2. Cette der-nière (la bobine secondaire) forme, avecle condensateur, un réseau oscillant.

Notre question :Les bobines s’attirent ouse repoussent-elles ?

6/2005 - elektor 77

DU PROF OSSMANN

Il faut, pour répondre à la question desavoir si notre pièce de 1 euro est atti-rée ou repoussée par un électro-aimant, tenir compte en fait de la fré-quence du courant alternatif. La com-posante nickel donne à la pièce descaractéristiques ferromagnétiques. Il estfacile de constater qu’une pièce de1 euro est attirée par un aimant perma-nent. Cet effet reste dominant aux fré-quences faibles.

La figure 4 montre un euro attiré à50 Hz. La photo centrale montre laposition de l’euro en l’absence decourant. La photo en bas montre cequi se passe à une fréquence de20 kHz. L’euro est repoussé par lechamp magnétique. La fréquenceplus élevée se traduit par la crois-sance des courants de Foucault vuque la tension induite dans une boucleimaginative augmente avec la fré-quence. Ces courants génèrent uneforce répulsive qui devient prédomi-nante dès 20 kHz, d’où la répulsionde la pièce à 20 kHz. Comme on leconstate, l’euro est un objet intéres-sant non seulement au niveau de lapolitique économique... mais électromagnétiquement aussi.

Solution du TRICK.e d’avril :

Figure 3. Schéma de substitution.

Ls Ls

Lm

a d

b c

040272 - 10 - 12

I1 I2

Figure 4. En haut : 50 Hz, au centre : hors-courant, en bas : 20 kHz

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Indice :Pour cette expérience nous avons utiliséles données suivantes : les bobines com-portent chacune 70 spires de tresse HF30 x 0,1 mm de fil de cuivre émaillébobinées sur un corps PS47x14,9. Lesbobines sont écartées de 5 mm environ.Le condensateur du réseau secondaire estun MKP-10 de 0,1 µF. Il faut, pour obtenirune force bien efficace, disposer d’uncourant alternatif de plusieurs ampères.De par le couplage magnétique, les2 enroulements constituent un transforma-teur que l’on peut représenter, de par lastructure symétrique, sous la forme d’unschéma de substitution en T symétrique,schéma représenté en figure 3.

elektor - 6/200578

récréation retronics

Vocodeurd’Elektor (1980)

Jan Buiting

Le Vocodeur d’Elektor est un pro-jet à la valeur nostalgique indé-niable, nous n’en voulons pourtémoin que l’intérêt que lui por-tent nombre de sites Internet.Même si vous n’avez pas lamoindre idée sur le fonctionne-ment d’un vocodeur, il se peutque vous en connaissiez leseffets à l’écoute de morceauxtels que « Funky Town » de LippsInc. et autres morceaux plusrécents tels que « Believe » deCher. Au début des années 80,le vocodeur était apprécié prin-cipalement par les ingénieurs duson en studio et les producteurs.La plupart des artistes détestaientd’avoir à s’en servir lors deconcerts en « live », le fait d’en-tendre le signal en sortie d’unvocodeur pouvant avoir desconséquences dramatiques surla voix naturelle d’un artiste.La publication du montage Voco-deur dans les numéros de févrieret de mars 1980 d’Elektor étaitattendue avec impatience par denombreux lecteurs vu qu’Elektorleur avait déjà mis l’eau à labouche par la publication d’unarticle informatif en janvier1980. Les vocodeurs du com-merce étaient, à cette époque,tout simplement hors de prix.Le Vocodeur d’Elektor filtrait lesignal d’entrée en 2 bandes,l’une passe-bas à quelque600 Hz (A), l’autre en passe-haut de l’ordre de 2 500 Hz (B),et des détecteurs d’enveloppesuivis par une logique de déci-sion simple qui décidait qu’il yavait détection de signal voisé(voiced) si A>B et non-voisé(unvoiced) si A<B. Bien qu’erro-née d’un point de vue psycho-acoustique, cette approche don-nait des résultats satisfaisantsdès l’instant qu’il ne s’agissaitpas d’études scientifiques.Le projet était d’envergure : ilrequérait 3 ou 4 cartes de bus,une alimentation bien costaude,des cartes d’entrée et de sortie

sans oublier un minimum de8 cartes de filtrage passe-bande(BPF), sur lesquelles se bouscu-laient les amplis op. Les BPFétaient de structure classique,seule changeait une valeur decondensateur pour définir la fré-quence de filtrage requise. L’ar-ticle recommande un boîtier 2-HU 19 pouces de Vero.Le modèle de Vocodeur repré-senté ici ne comporte pas lesmodules de filtrage de type enfi-chable tels que les suggère lecroquis de Mr Laurent Martinétalé sur 2 pages du numéro demars 1980.Le Vocodeur ne resta pas orphe-lin une fois l’électronique tantattendue publiée. Dans lenuméro de septembre 1980nous avons publié un article de« prise en main » expliquantcomment réaliser des effets« Donald Duck » et « HotPotato ». Des années durant, le

Vocodeur fut un montage exposéavec succès lors de différentsSalons. Pris entre un microphoneet une paire d’enceintes activesMFB (Motional FeedBack), leVocodeur constitua une attrac-tion à laquelle les (jeunes) visi-teurs étaient quasiment incapa-bles de résister. En une seconde,ils devenaient qui un Klingon,qui un Spaceman, qui WoodyWoodpecker...En mars 1981, sans doute enréponse aux critiques soulevéespar la méthode de détection fil-tre passe-bas/passe-haut assezrudimentaire, il fut publié undétecteur voisé/dévoisé amé-lioré ainsi qu’une interface pourordinateur (étonnamment sim-ple). À en croire l’article, l’inter-face permettrait aux amateurs desensations fortes de piloter l’unitéà l’aide d’un ordinateur sansavoir à se soucier de problèmesde câblage complexes. Quel

ordinateur et quel programme,la question reste posée !Un Vocodeur d’Elektor équipéd’une interface pour ordinateuret un décodeur voisé/dévoiséamélioré était un monument entermes de matériel. De nos jours,il doit probablement être possi-ble de coincer tout cela dans unprocesseur de signal numérique(DSP = Digital Signal Processor)ou dans un système Karaoké.Des suggestions ?

(045136-1)

Lien Internet :www.msc175.de/projekte/vocoder/

Rétronique est une colonne mensuelle s’intéres-sant à de l’électronique du siècle dernier y comprisdes montages de légende décrits dans Elektor.Nous sommes ouverts à toutes les contributionset suggestions. N’hésitez pas à nous envoyer un E-mail à redac-tion@elektor.fr, sujet : Rétronique Elektor

elektor - 6/2005

Le site Elektor - du sang neuf !

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De par l’approche adoptée « Projet par Projet » lors de la construction, le visiteur de cette nouvelle mouture du sitetrouvera sur la même page, tout ce qui a trait à un projet donné : téléchargement de l’article au format .pdf, du logiciel,commande (platine et composants), mais aussi informations additionnelles et mises à jour.Magazine : fait apparaître le sommaire du numéro le plus récent. Un clic sur le titre concerné permet de lire le débutde l’article concerné.Collection : Permet de remonter le temps grâce auxarchives. Pour le moment, tous les articles depuis l’an-née 2000 sont téléchargeables, un moteur de recherchepermettant de travailler par année et/ou par mot-clé.Quoi de neuf sinon sur www.elektor.fr :– Un Forum lecteur – Petites Annonces Gratuites– Nouvelles vous concernant– Courriel Hebdomadaire Gratuit– FAQ– e-CHOPPE, pour tous vos achats

info & marché avant première

DIAGNOSTIC OBD-2 MOD IINos voitures se remplissent d’électronique à vue d’?il.Malheureusement, il y a aussi un revers de médaille àcette évolution. De plus en plus souvent le conducteurse trouve confronté à un problème qui n’a rien demécanique et qu’il lui est impossible de résoudre. Dia-gnostic OBD-2 mod II est destiné à être branché sur laprise adéquate dont sont dotés de plus en plus de véhi-cules modernes en vue d’examiner, sous la houletted’un PC (portable de préférence), un certain nombre deparamètres dont les plus importants sont la tempéra-ture du liquide de refroidissement du radiateur, lerégime, la vitesse, la tension de batterie, la richesse dumélange air-carburant. Tout un programme…

NUMÉRO DOUBLE 2005PLUS DE 100 MONTAGES, IDÉES, ASTUCES

Le numéro HG 2005 (HG pour Hors-Gabarit, commel’A380), veut faire honneur à la tradition des numérosdouble, une tradition vieille de plus d’un quart de siècledont Elektor peut prétendre à juste titre posséder l’exclu-sivité. Comme le dit le sous-titre, on trouvera au menu dece numéro double :– des circuits intégrés tellement neufs qu’ils sont encoreinconnus chez les distributeurs– des idées d’application– des montages super-compacts– des trucs et astuces, logiciel & développement

UN PETIT FLORILÈGE À TITRE INFO :– Contrôleur PWM à PIC– Adaptateur MIDI pour Soundblaster– Projet DS1620– Fréquencemètre– Gradateur 12 V– Antenne active de 3 à 30 MHz– Testeur de servo-commande– Répéteur/répartiteur Toslink– et, au moins, 92 autres montages, idées et astuces…

Attention, le numéro double devrait être en kiosque aux alentours du 15 juin 2005, soit plus de 2 semaines plus tôt que les années précédentes….

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