MARS 2006 U www.electroniquepratique.co

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Sommaire N° 303

4 Infos/Nouveautes6

Initiation10 Internet pratique12 Les filtres passifs

1826343842

526472

Realisez vous-meme

Micro/Robot/DomotiqueTelecommande longue porteeRadiocommande 4 canauxRadio FMDetecteur de fumeeAlarme a haute securite

AudioEt si on parlait tubes (cours n° 22)Amplificateur ponte a LM 3886 de 120 WeffAmplificateur Hifi Push Pull classe Ade 6L6 GC (a' partie)Carte alimentation

Fondateur : Jean-Pierre VENUILLARD - TRANSOCEANIC S.A.S. au capital de 574 000 E - 3, boulevard Ney, 75018 PARIS Tel.: 01.44.65.80.80 - Fax : 01.44.65.80.90Internet : http://www.electroniquepratique.com President : Patrick VERCHER - Directeur de la publication : Patrick VERCHER - Redacteur en chef : Bernard DUVAL

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LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 5 AVRIL 2006

News/Infos

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Ebro Electronic, specialiste de Iamesure a Ingolstadt/RFA, a obtenul'homologation UL par UnderwritersLaboratories pour divers instrumentspour la mesure de grandeurs phy-siques, telles que la temperature,l'humidite, la valeur pH ainsi que laquake d'huile de friture et d'huilepour moteurs. Desormais, les instru-

ments TFX 410/420, TFN 520/530,TFH 610/620, VAM 320, FOM 310,PHT 810, TFE 510 et TRIBOCHECKont le droit de porter le marquage UL.Ce dernier indique qu'ils sontconformes aux exigences desnormes suivantes, en vigueur auxEtats-Unis et au Canada :UL 61010-1 - Equipement electrique

pour la mesure, le controle et ('utilisa-tion en laboratoire - Partie 1 : exi-gences generales, et CSA C22.2N° 61010-1 - Securite de l'equipe-ment electrique pour Ia mesure, lecontrole-commande et ('utilisation enlaboratoire - Partie 1 : exigencesgenerales.De plus, le 26 septembre 2005,NSF International (National Sani-tation Foundation) a delivre a EbroElectronic GmbH & Co. KG un certifi-cat, qui confirme la conformite auxnormes NSF/ANSI 2, applicables auxUS et au Canada. Les produits Ebrofigurant sur la liste officielle NSF sontdesormais autorises a porter le mar-quage NSF. NSF est une associationd'utilite publique, qui controle la qua-lite des aliments et de l'eau potable.

Contact :SOPAC energie

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L'automatisme est undomaine d'etude a partentiere qui, de nos jours,cotoie l'electronique depros. Sans meme parlerdes automatesprogrammables qui sontdes systemes purementelectroniques, it est trescourant de faire appeldes moduleselectroniques pourrealiser un automateelectromecanique. Dememe, it est tres frequentpour un electronicien defaire appel a desmethodes dedeveloppement issues dumonde de l'automatisme,en particulier lors de['etude des systemes amicrocontroleurs oumicroprocesseurs.L'utilisation du langageGRAFCET en est unexemple particulierementinteressant que nousvous proposons dedecouvrir a l'aided'Internet.

Le langage GRAFCET permetde formaliser la descriptiond'un automate, ce qui esttres utile pendant les phases

de specification et de conception dusysteme. De plus, les documentsproduits a l'aide du langage

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GRAFCET peuvent egalement servirpour la maintenance du systeme.Tres souvent, les systemes a micro-controleurs realisent des taches quisont sequencees comme pour unautomate. L'utilisation du langageGRAFCET est donc d'un grandsecours pour decrire le sequence-ment des taches en fonction des eve-nements qui animent les entrées dumicrocontroleur.Pour vous permettre de decouvrir lesbases du langage GRAFCET nousvous proposons tout d'abord de visi-ter le site Internet suivant :http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/autom/grafcet.htm. Ce site

2http://www.lab.ens

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1

http://www-ipstu-strasbg.fr/pat/autom/grafcet.htm

presente les notions essentielles duGRAFCET en quelques pages seule-ment, ce qui permet d'entrer tres vitedans le vif du sujet.Le deuxierne site que nous vous pro-posons de visiter a propos du langa-ge GRAFCET se situe a l'adressehttp://www.lab.ens2m.fr/cours_automatique/grafcet/grafcet.htm.Les notions qui y sont abordees sontOvidemment identiques au site prece-dant, tout comme la mise en page. Enrevanche, ce site detaille un peu plusen profondeur les notions d'evolutionet de transition entre les etats d'unGRAFCET.

En matiere d'education, la repetition

4 44 1.44011114.1. a. t .444. I re, I

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Le GRAFCET

etant toujours utile nous vous propo-sons de decouvrir un autre site quipresente egalement le langageGRAFCET dans son ensemble. Cesite est disponible a l'adressehttp://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet2.html. Bien que les notionsabordees soient les mernes, !Inter&de visiter ce site supplementaire estde decouvrir des explications formu-lees autrement. De plus ce site abor-

3http://www.tecat-lanLfrIgrafcet/grafcet2.html

de une notion souvent passee soussilence lors d'une premiere decouver-te de ce langage : la notion de stabi-lite.

Le langage GRAFCET etant un langa-ge purement graphique, nousn'avons pas resiste a l'envie de vouspresenter egalement le site suivant :http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/grafcet1.htm.Si vous avez entierement parcouru

4 http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/grafcetl.htm.

T1 Liste des liens

les autre sites presentes jusqu'amaintenant vous n'y apprendrez cer-tainement rien de nouveau, mais lapresentation claire de ce site pourrameriter un ajout dans votre book-mark, pour le jour ou vous souhaite-rez vous rafraichir rapidement la

memoire sur ce sujet.Enfin, &tent donne que le proverbe dit'les paroles s'envolent, les ecrits res-tent', vous serez peut etre interessepar le telechargement du documentse situant a l'adresse :http://lmi17.cnam.fr/-anceau/Documents/Grafcet.pdf. Notez egalementque le document situe a l'adressehttp://www.librecours.org/documents/32/3298.pdf merite cer-tainement de faire partie de votrebibliotheque virtuelle. A ('issue decette presentation du langage GRAF-CET nous vous souhaitons uneagreable decouverte des sites propo-ses et nous vous donnons rendez-vous le mois prochain pour de nou-velles decouvertes grace a Internet.

P. MORIN

5 http://lmil7.cnam.fr/-anceau/Documents/Grafcetpdf.

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/autom/grafcet.htmhttp://www.lab.ens2m.fr/cours_automatique/grafcet/grafcet.htmhttp://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet0.htmlhttp://stielec.ac-aix-marseilleir/cours/abati/grafcet1.htmhttp://lmi17.cnam.fr/-anceau/Documents/Grafcet.pdfhttp://www2.ac-Iyon.fr/enseigne/electronique/theme99/graf_org/graf_org.htmlhttp://www.librecours.org/documents/32/3298.pdfhttp://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/G7/1e_grafcet.htmhttp://www.ac-orleans-tours.fr/sti-elt/AII1GF.htmhttp://www.laas.fr/-roberUenseignement.d/grafcet.pdfhttp://www.tn.refer.org/hebergement/cours/sys_disc/element%20de%20base.html

re 303 wvwv.electroniqueprEstique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE 11

Initiation

.es filtres passifsRC-RL-LC

Quelques definitions

Les filtres passifs fontpartie des circuits debase des montageselectroniques,particulierement dans ledomaine de ('audio.Cet article se proposedonc de rappelerquelques unes de leurscaracteristiques et dedonner des formulessimples pour aider a leursmises au point.

Un filtre passif est constitueuniquement de compo-sants dits "passifs"comme les resistances,

les condensateurs et les inductances,par opposition aux filtres actifs qui,en plus de ces composants de base,associent des transistors ou desamplificateurs operationnels. En fait,un filtre actif est souvent un amplifi-

cateur qui comporte un filtre passifdans sa boucle de contre-reaction.La propriete premiere d'un filtre pas-sif (figure 1) est d'avoir une courbede reponse (on parle aussi de carac-teristique ou bien de fonction detransfert) qui depend de la frequencedu signal d'entree.Ainsi, l'amplitude Us du signal de sor-tie dependra de l'amplitude Ue dusignal d'entree mais egalement de lafrequence F de ce signal.II existe aussi des differences dephase entre les signaux sinusoidauxd'entree et de sortie, mais dans lecadre de cet article, nous insiste-rons sur les variations d'amplitudecar ce sont ces dernieres qui sontrecherchees en priorite dans ('usagedes filtres.

Representation schematiqued'un filtre

Filtre

Afin de caracteriser ces variations, onutilise de preference une unite qui estle decibel et dont la valeur est calcu-lee de la facon suivante :La variation, qui sera quasiment tou-jours une attenuation, sera :V = 20 x Log(Us/Ue)

Quelques valeurs sont caracteris-tiques et se retrouvent souvent :Lorsque Us = Ue, V = 0 dB, valeur quisert de reference.

Si Us = 0,707 x Ue alors V = -3 dB,la valeur negative montrant que Usest inferieure a Ue et qu'il s'agit bienici d'une attenuation.

Si Us = 0,5 x Ue alors V = -6 dB.Cette unite permet entre autres dedefinir ce que Ion nomme la frequen-ce de coupure, notee ici (Fc), qui estla frequence du signal d'entree pourlaquelle ('attenuation de l'amplitudeen sortie atteint -3dB.C'est la frequence ou commence ase manifester clairement ('action dufiltre. Ici se distinguent deux grandesfamilies de filtres : premierement, lesfiltres "passe-haut" qui attenuentl'amplitude des signaux dont la fre-quence est situee en dessous de (Fc)et laissent passer sans affaiblisse-ment ceux dont la frequence estsitu& au dessus de (Fc).Deuxiernement, les filtres "passe -bas" qui attenuent l'amplitude dusignal d'entree pour les frequencessituees au dessus de (Fc) et laissentinchangee cette amplitude pour lesfrequences inferieures a (Fc).L'attenuation au dela (filtre "passe -bas") ou en deg& (filtre "passe-haut")de la frequence de coupure suit unepente reguliere et caracteristique dufiltre. Si cette pente d'attenuationvaut -6 dB par octave, c'est a dire sil'amplitude en sortie du filtre est divi-see par deux a cheque fois que l'ondouble la frequence, (filtre "passe -bas") ou qu'on la divise par deux,(filtre "passe-haut") car on change

re 303 vvvvvv.t 41 t rt Ink iuoprat ic-4ue . corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

d'octave a chaque fois que l'on mul-tiplie ou que l'on divise la frequencepar 2, alors le filtre sera appeled'ordre 1. Si cette pente est de-12 dB par octave, le filtre serad'ordre 2 et ainsi de suite, si Ia penteest de n x (-6 dB) par octave, alors lefiltre sera d'ordre n.

Les filtres RC

Ces filtres a resistances et condensa-teurs sont les plus utilises, surtoutlorsque la puissance demandee ensortie du filtre est faible parce que lesresistances induisent autrement defortes penes. D'ailleurs, les formulesproposees ci-apres supposent que lefiltre n'est pas chargé, ce qui signifieque ('impedance du circuit qui le suitest tres elevee par rapport a rim*dance des composants du filtre a Iafrequence de coupure.

Le filtre "passe haut"

Ce filtre, illustre sur Ia figure 2a estconstitue d'un condensateur en serieavec une resistance. La tension d'en-tree d'amplitude (Ue) est appliquee('ensemble alors que la tension desortie est prise aux bornes de Iaresistance R.Son principe de fonctionnement estsimple : ('impedance du condensa-teur (de capacite C) vaut en module(c'est a dire sa norme, sans tenircompte des questions de phase) :

1/(2.7t.F.C.) a la frequence F LorsqueIa frequence F tend vers 0, cetteimpedance devient infinie, aussi,('amplitude (Us) de la tension dispo-nible en sortie du diviseur de tensionforme par C et R tend elle aussi vers0. Inversement, lorsque la frequenceF croft indefininnent, ('impedance deC tend vers 0 et ('amplitude (Us) tendtout simplement vers (Ue). Entre ces

2a Filtre passe-haut RC

deux extremes, c'est le comporte-ment du filtre pour des frequencesavoisinant la frequence de coupurequi est interessant : dans le cas dufiltre "passe bas" de premier ordre, lafrequence de coupure a -3 dB vautFc = 1/(2./E.R.C). Comme it s'agit d'unfiltre d'ordre 1, la pente du filtre serade -6 dB par octave en deca de lafrequence de coupure. On peut voirsur la figure 2b la caracteristique dece filtre pour des frequences mul-tiples de la frequence de coupure. Onnotera que l'echelle des ordonneescorrespond au rapport Us/Ue et nonaux decibels qui en sont le logarith-me, c'est pour cela que Ia pente neparait pas constante pour F<Fc.

Us/Ue

1-`

0.9 -

0.8 -

0,7 -

0.6 -

0,5 -

0,4 -

0,3 -

0.2 -

0,1 -

2b

Initiation

determiner ('action du filtre), alorsUs/Ue = ra2/(1 +

Enfin, comme it a ete mentionne pre-cedemment, pour que ces formulessoient valables, it Taut que ['impedan-ce d'entree du circuit qui suit le filtresoit au moins 10 fois superieure a R,qui est ('impedance (en module) de Ret de C a la frequence de coupure.La figure 2c donne une variante dece filtre "passe haut" qui permet d'at-tenuer dans un rapport fixe les fre-quences se trouvant en deca de lafrequence de coupure plutot que deles annuler : cela est obtenu en pla-cant en parallele du condensateur Cune resistance R1 qui va permettrede limiter l'effet de ('augmentation de

Frequence (LOG)

Fc/8 Fc/4 Fc/2 Fc 2xFc 4xFc

Caracteristique d'un filtre passe-haut d'ordre 1

On peut faire plusieurs remarques :

premierement, que l'effet du filtredevient manifeste des que la frequen-ce devient inferieure a 4 x Fc, maisque son action s'exerce surtout entre2 x Fc et Fc/4, soit sur trois octaves .Deuxiemement, a Ia frequence decoupure, ('impedance du condensa-teur et de la resistance sont egales enmodule et valent R. Simplement, ledephasage de 90° existant entre lestensions presentes aux bornes de Cet aux bornes de R fait que le rapportUs/Ue vaut 0,707 au lieu de 0,5.Une formule simple permet d'ailleursde connaitre pour toute frequence cerapport Us/Ue : si l'on pose a = F/Fc(F etant la frequence ou l'on veut

2c Filtre RC passe-haut

('impedance du condensateur C pourF<Fc. La formule de la frequence decoupure ne change pas par rapport aI'exemple precedent, tant que R1 estde valeur nettement plus elevee queR, d'un rapport 5 a 10 au moins.Lorsque la frequence F tend vers 0,Us/Ue tend vers R/(R1 + R).

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Initiation

La figure 2d illustre ('utilisation dece filtre "passe haut" dans uneenceinte acoustique : dans ce casprécis, on considere que le haut-par-leur (un tweeter) se comporte commeune resistance R dont la valeur estpresque toujours de 8 ohms. Ainsi, lacharge est ici un element constitutifdu filtre et tous les calculs precedentssont utilisables pour determiner safrequence de coupure Fc.

Us

Haut-parleuraigues

2d Filtre RC passe-haut pourHP tweeter

Lorsque l'on souhaite obtenir un filtrede pente plus importante, on peutconnecter plusieurs filtres "passe-haut" en serie, comme cela est illus-tre sur Ia figure 2e avec deux cel-

2e

2f

C1 C2

R1 R2

Filtre RC passe-haut de12dB/octave

lules successives. Cheque celluleapporte une pente de -6 dB paroctave en deca de la frequence decoupure, soit -12 dB par octave pour('ensemble. Cependant, la mise enserie de deux filtres donne une fre-quence de coupure globale differentede celle de ses constituents. Si noussupposons dans un premier tempsque le second filtre R2 -C2 est&impedance d'entree elevee par rap-port a celle de sortie du filtre R1 -C1,

c'est a dire que R2>10 x R1, nouspouvons dire qu'ils ne s'influencentpas. Aussi, si tous les deux ont lamerne frequence de coupure Fc,cheque cellule, a cette frequence Fc,introduit une diminution de -3 dB,soit -6 dB pour les deux : ainsi Fcn'est pas la frequence de coupure de('ensemble des deux filtres, mais unefrequence F'c , plus &levee commeon peut le voir sur Ia figure 2f oil lacaracteristique de ce filtre (R1 -C1 -

R2 -C2) d'ordre 2 (12 dB par octave)a ete tracee. Cette caracteristiquepeut etre formulee simplement :

puisque les deux filtres R1 -C1 et R2 -

C2 se suivent sans interaction, it suf-fit de multiplier leurs fonctions detransfert : on aura alors :Us/Ue = a2/(1+a2) avec a = F/Fc.Dans le cas ou R1 et R2 ont desvaleurs proches ou merne egales, Iafrequence de coupure resultante F'caugmente encore davantage. La for-

Caracteristique du filtre passe-haut d'ordre 2

Usille

0,9 -

0,8

0,7

0,6 -

0,5

0,4 -

0,3 -

0,2

0,1 -

Frequence (LOG)0

Fc;Tc/4 Fc/2 I Fc 2xFc I 4xFc

F'c./8 F'c/4 F'c/2 F'c 2xF'c 4xF'c

n° 303 www.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

mule est plus complexe mais la pentede 12 dB par octave est par contretoujours valide.

Le filtre passe -bas

Ce filtre est presents sur la figure 3a.Cette fois, Ia tension de sortie est priseaux bornes du condensateur C. La fre-quence de coupure est donnee par lamerne formule : Fc = 1/(2.rc.R.C),

mais pour F<Fc, le rapport Us/Uetend vers 1 puisque 'Impedance ducondensateur augmente et devientmajoritaire dans le diviseur de tensionR -C. Par contre, pour F>Fc, le rap-port Us/Ue tend vers 0 car !Impedan-ce du condensateur C fait de merne.Comme dans le cas du filtre "passe-haut", les modules des impedancesde R et de C sont egales pour F=Fc.La figure 3b montre la caracteris-tique de ce filtre, dont Ia pente d'atte-nuation pour F>Fc est de 6 dB paroctave, car c'est un filtre d'ordre 1. Lerapport Us/Ue peut etre determine atoute frequence F, en posant :

a = F/Fc, avec la formule : Us/Ue =\/(1/(1 + toutes ces formulesn'etant valables que si 'Impedanced'entree du circuit qui suit le filtre estsuperieure a 10 x R.

Lorsque ce filtre est utilise pour filtrerune alimentation, le produit R x C

avec R en (S2) et C en (IJF) dolt dopes-

ser 10 000 pour etre assure d'unereelle efficacite.La figure 3c donne une variante defiltre "passe -bas" qui permet de limi-ter ('attenuation des frequencessuperieures a Fc. Celle-ci se limiteraa Us/Ue = R1/(R + R1) pour F»Fc,grace a ('action de R1 qui limite l'effetde l'abaissement de 'Impedance deC avec ('augmentation de la frequen-ce. Cependant, pour ne pas affecterFc, it faut que Ia valeur de R1 soitsuperieure d'un facteur 5 a 10 aumoins a la valeur de R.

Le filtre en double T

Ce filtre (figure 4) est destine a aft&nuer une frequence particuliere. II estdonne a titre d'exemple de filtre plusevolue, mais son etude demande desformules plus complexes que nousn'aborderons pas ici. Par contre, Ia

R

0-1 1

3a Filtre RC passe -bas

donnee par Ia formule : Fc = R/(2.7E.L)

en supposant encore une fois que lecircuit qui suit le filtre a une impedan-ce d'entree superieure a 10 x R. Acette frequence, !Impedance (enmodule car it existe un dephasage de90°) de L est egale a R. Au dela de lafrequence de coupure, la pente d'at-tenuation est de 6 dB par octave

Us/Ue

1

0$

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0Fc/4 Fc/2 Fc 2xFc 4xFc 8xFc Frequence (LOG)

3b Caracteristique d'un filtre passe -bas d'ordre 1

determination de la frequence Foattenuee est facile : la relation liant lescomposants devra etre comme suit :R = 1/(2.n.C.Fo)II suffira alors de choisir C pour deter-miner R.

Les filtres LR

Ces filtres sont d'un usage generalmoins courant en basse frequence,sauf dans le cas des filtres pourenceintes.

Le fiitre LR "passe has"

Comme nous pouvons le remarqueren figure 5a it s'agit d'une inductan-ce L en serie avec une resistance Raux bornes de laquelle est prelevee latension de sortie.L'impedance de L, dont le modulevaut L.2.n.F croft avec Ia frequence Fet de ce fait, le rapport du diviseur detension L -R devient defavorable a R,amenant a la decroissance progressi-ve de ('amplitude Us. Dans le caspresent, Ia frequence de coupure est

Ue

0

R1

C

lus

3c

4

5a

Filtre RC passe -bas

Filtre passe-bande endouble T

Filtre passe -bas LR

5b

Haut-parleurgraves

Filtre passe -bas LRpour HP boomer

puisqu'il s'agit d'un filtre du premierordre.La caracteristique de ce filtre estidentique a celle du filtre "passe bas"RC de Ia figure 3b et en posant a =F/Fc, on aura Us/Ue = \/ (1/(1 + a2).Si l'on remplace la resistance R parun haut-parleur considers lui aussicomme simplement resistif (R = 8le plus souvent), on obtient un filtred'enceinte pour vole grave de pre-mier ordre dont la frequence de cou-pure est determinee par la formuleprecedente (figure 5b).

Le filtreLR "passe haut"

La tension de sortie est ici preleveeau niveau de ('inductance L. La fre-quence de coupure vaut Fc =

R/(2.n.L) avec une pente d'attenua-tion (figure 6) de -6 dB par octaveen delta de Fc. Cette fois encore, lacaracteristique de ce filtre est iden-tique a celle du filtre passe haut RCde la figure 2b et la meme formuleUs/Ue = V (a2/(1 + a2) avec a = F/Fcpermet de la decrire.

Uel Us

6 Filtre passe-haut LR

Les filtres LC

Les filtres LC permettent de construi-re avec peu de composants desfiltres du deuxieme ordre (-12 dB paroctave) qui, par ('absence de tout ele-ment resistif dans leur constitution,peuvent fournir un courant importantavec des pertes minimes, ce qui les

n" 303 vwvw.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

fait utiliser dans les alimentations etles filtres d'enceintes. Parfois, c'estleur tres grande selectivite a la reso-nance qui est mise a profit.

Le filtre LC "passe bas"

La figure 7a montre qu'iI s'agitd'une inductance L en sone avec uncondensateur C aux bornes duquelon preleve la tension de sortie. Entheorie, le principe de fonctionne-ment an est le suivant.Aux basses frequences, 'Impedancede L est faible et celle de C elevee, lediviseur de tension L -C permet donca presque toute la tension d'entreed'être presente en sortie.Aux hautes frequences, c'est ''inver-se, 'Impedance de L est elevee etcelle de C est faible et le diviseur detension L -C ne laisse plus passerqu'une fraction de plus en plus faiblede Ia tension d'entree.Cependant, tl existe une singularitela resonance :La fonction de transfert qui est Us/Ue= 1/(1-L x C x (2 x TC X F)2) donne une

valeur theoriquement infinie pour

Fr= 1

(2.n. V (L.C) qui est Ia frequencede resonance du circuit L -C.Or, cette surtension n'est pas recher-chee dans le fonctionnement de cefiltre et la solution pour l'attenuer estde charger ce filtre avec une resistan-ce R (figure 7b).Dans ce cas, la fonction de transfertdevient plus complexe mais it est

possible de calculer qu'a Ia resonan-ce pour F = Fr (qui est la meme que lefiltre soit charge ou non), on auraalors : Us/Ue = R. V (C/L).La presence de la resistance R n'af-fecte pas la pente d'attenuation quireste de 12 dB par octave au dela deFr mais cette pente s'etablit un peuplus lentement avec l'augmentationde la frequence.

Le filtreLC "passe haut"

On peut faire les memes remarquesque pour le filtre precedent et la resis-tance de charge R a ete directementrepresentee sur Ia figure 8.A la frequence de resonance Fr =

1/(2. it. (L.C), on aura comme aupa-ravant : Us/Ue = R. \ (C/L), avec unepente tendant vers 12 dB par octaveen deca de cette frequence.Ces filtres LC "passe -bas" et "passe-haut" d'ordre 2 sont utilises dans lesenceintes acoustiques (figure 9aet 9b) en remplacant la resistance decharge R par un haut-parleur (avecsouvent R = 8 S2).

Pour calculer les valeurs des diffe-rents composants, it faut operer de lafacon suivante : on choisit une fre-quence de coupure Fc et l'on calculedes valeurs temporaires L et C avecles formules classiques :L=R.1/(2.1c.Fc) et C = 1/(2.7E.R.Fc)comme s'il s'agissait d'un filtred'ordre 1.

Ensuite, pour un filtre de typeButterworth, on prendra C1 = C2 =0,707.0 et L1 = L2 = 1,41.L.

Pour un filtre de type Linkwitz-Riley,on prendra C1 = C2 = 0,5.0 etL1 = L2 = 2.L.Si l'on utilise ces filtres d'ordre 2 pourles voies aigue et grave, it faudrainverser la polarite des connectionsdu haut-parleur aigue, du fait de l'in-version de phase du signal a la fre-quence de coupure.Par contre, si l'on utilise l'un de cesfiltres pour une vole (le plus souventl'aigue) mais que l'on choisit un filtred'un autre ordre pour l'autre voie, it nefaudra pas inverser les connectionsdu tweeter.

Le filtre LC serie

Ce filtre, illustre sur la figure 10a, nelaisse passer que des frequencesproches de sa frequence de resonan-ce Fr qui vaut 1/(2.n. (L. C). La pre-sence dune charge d'impedance Rcomme le haut-parleur de la figure10b amortit le circuit LC et Margitla bande de frequence trans-mise autour de la frequence cen-trale Fr.A la resonance, le rapport Us/Ue vaut1, toute la tension d'entree est auxbornes de R.Un tel filtre est utilise pour les voies"medium" des enceintes a trois voies.Pour etablir les valeurs de L et C, onchoisit les frequences de croisementbasse Fb et haute Fh de ('enceinte et

L

0-16600

Ue I lUs

7a Filtre LC passe -bas

L

Ue

7b

Ue

8

Filtre LC passe -bas

Filtre LC parallele

Ll

C"00000

Ue Cl Us

Haut-parleurgraves

9a

9b

Filtre pour enceinteet HP de grave

C2

L2

Haut-parleuragues

Filtre pour enceinteet HP tweeter

l'on prend : L = R/(2.7r.Fh) et C =1/(2.n.R .Fb).La frequence de resonance Fr sera :Fr = (Fh.Fb).

n° 303 www.eleLt_rurnqueprdtIque.aom ELECTRONIQUE PRATIQUE

Le filtre LC parallele

Ce filtre est connu sous le nom de cir-cuit bouchon (figure 11a), car it pre-sente a sa frequence de resonance Fr(dont le calcul est toujours le merne)une impedance theoriquement infinie.De part et d'autre de cette frequence,les frequences d'entree sont trans-mises sans attenuation.Ce filtre est utilise pour attenuer lespics presents dans la reponse enfrequence de certains haut-parleurs(figure 11 b).La resistance R1 sert a limiter ('actiondu filtre afin de ne pas completementcouper la transmission du filtre a laresonance. En dehors de celle-ci, elleest sans effet.On determine Ia frequence Fp du picet Ion choisit alors L et C de fawn ace que la frequence de resonance Frdu filtre soit egale a Fp. (de nombreuxchoix sont possibles, on prendra desvaleurs equilibrees). Ensuite, on choi-sit la valeur de R1 pour determiner le

°-r(566601-111--°L c

Ue

0

10a Filtre LC aerie

Us

0

11a

Initiation

Filtre LC parallele

Haut-parleur II°-1000001-I mediums

L

0- 100000 Ue Us

AR1

10b Filtre LC serie avec HP

taux d'attenuation : a Ia resonance,on a Us/Ue = R/(R1 + R) 00 R est laresistance du haut-parleur.Dans cet article, la valeur 1,41 est en

Ue Us I

lib

Haut-parlecr

Filtre LC parallele avec HP

fait la racine carree de 2 et la valeur0,707 est ['inverse de Ia racine carreede 2

0. VIACAVA

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la* 6

Unetelecommandelongue portee

Si ('utilisation desmodules hybridesd'emission/reception esttres simple, il n'endemeure pas moins queleurs portees, pour lesplus courants d'entre eux,se limitent a quelquesdizaines de metres.Aussi, si l'on souhaitecommander un dispositifa une plusgrande distance, il estnecessaire d'utiliser unemetteur de plus grandepuissance. C'est ce quenous vous proposonsmaintenant.

La bande de frequences danslaquelle travaillent lesmodules hybrides, si ellepresente l'avantage d'être

reservee aux telecommandes, elle estd'utilisation relativement malaiseepour ['amateur s'il doit realiser lui-meme son materiel. En effet, a cesfrequences elevees qui se situententre 433 MHz et 868 MHz, Ia

conception des platines est tees« pointue ». D'autre part, la port&dans ces frequences est tributaire deI'environnement et se controle, enprincipe, a vue. En effet, les ondescentimetriques ne se propagentqu'en ligne droite et l'on ne oeutcompter sur leur reflexion comme onle fait avec les ondes decametriques.Aussi, le moindre obstacle comme unimmeuble ou une colline est pratique-ment insurmontable.Alors pourquoi ne pas utiliser unebande nettement plus basse comme

Ia bande des onze metres ? Bien sir,c'est une frequence utilisee par la CBet par la plupart des ensembles detelecommandes. Mais puisque latransmission utilise des codeurs etdecodeurs performants, cela ne pre-sente pas trop de risques par rapportaux avantages que l'on est en droitd'attendre, comme une realisationfacile et une grande portee.

Les schemesde principe

Nous avons bien ecrit « schemes » aupluriel car l'emetteur que nous vousproposons de realiser peut travaillerdans deux modes : la modulationd'amplitude ou la modulation de fre-quence. Le dernier mode presentel'avantage d'une plus grande port&et d'une plus grande immunite auxparasites. Les reglages de l'emetteur

303 www.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE

sont cependant plus pointus. Noslecteurs choisiront. La figure 1

represente le dessin d'une ondemodulee en amplitude tandis que lafigure 2 represente une onde modu-lee en frequence. On remarqueimnnediatement que la puissanced'emission vane en AM puisque l'on-de est enveloppee par le signalmodulant. En modulation de frequen-ce, la puissance ernise est fixe. C'estIa frequence d'emission qui vanelegerement de part et d'autre d'unefrequence centrale. On comprendimmediatement que le recepteur utili-se sera de conception differenteselon le mode d'emission utilise. Siun simple detecteur a diode est suffi-sant en modulation d'amplitude, un

demodulateur a coincidence estnecessaire en modulation de fre-quence.Le schema de principe de l'emetteurfonctionnant en modulation d'ampli-tude est donne en figure 3. L'etagepilote centre autour du transistor 01de type 2N2369A, oscille sur la fre-quence du quartz dispose entre sabase et la masse. En plus de la fre-quence principale, cet etage produit

Onde modulee en amplitude

Ili

Pt

f = excursion en frequence

frequence centraleF = frequence modulante

2 Onde modulee en frequence

des oscillations indesirables qu'il estnecessaire de supprimer, ou tout aumoins, d'attenuer le plus possible.C'est le Rile du second etage, qui enplus d'amplifier le signal haute fre-quence, supprime ces oscillationsparasites. C'est le choix des compo-sants constituant les filtres de bandeL4/C1, L5/C20, L6/C6 et L7/C21 quidetermine la suppression des harmo-niques. Les bobinages, de type113CN2K159 presentent un excellentfacteur de surtension. De plus, ils

sont blindes et de ce fait, ('interactiond'un etage sur l'autre est impossiblecontrairement aux montages utilisant

(b)

(c)

(d)

(a) Vhf Porteuse

tilk JAN. Awqr 11IW

AB ILmy yr qv

Porteuse moduleeA 100 %

t Taux de modulation

Vm

Vhf

Surmodulationde la porteuse

des selfs realisees sur mandrins etcablees directement sur la platinesans blindages disposes entre lesstages successifs.C'est a ce stade que le signal HF estmodule en amplitude par le transistor04. En effet, ('alimentation est soitcoupee, soit appliquee au transistorQ2. On comprend que cet emetteurne peut, de par sa conception, etreutilise pour Ia transmission d'unsignal analogique comme Ia parolemais qu'il est destine a transmettreun signal numerique provenant d'uncodeur. Si l'on souhaitait realiser untalkie-walkie, l'etage driver et l'etagede puissance devraient etre modulespar le secondaire d'un transformateurde sortie d'un ampli BF push-pull.Le transistor Q2 devant fournir unecertaine puissance, nous l'avonschoisi de type 2N3866. Cependant,des transistors de plus faibles puis-sances, comme le 2N2369A ou le2N2222A, peuvent etre utilises. Dansce cas, les resistances R6 et R8 de10 12 seront remplacees respective-ment par des valeurs de 27 et 56 Q.Le signal haute frequence correcte-ment amplifie parvient au dernieretage. C'est l'etage de puissancecentre autour de Q3. II est de type2N3553 si I'on souhaite une puissan-ce d'emission superieure a 1 watt.C'est en effet un transistor dont lescaracteristiques le destinent tout par-ticulierement a ('amplification HF. II

est fabrique en technologie planarepitaxial. Ses caracteristiques sontles suivantes :

- Vcex : 65 volts- Vceo : 40 volts- lcm : 1 ampere- Ptot : 7 watts- Ft : 500 MHz

n° 303 vwwv.pipc rmniquepratique. cam LLECTRONIQUE PRAT1QUE

3Emetteur versionmodulation d'amplitude

LLCO cUN

L

7

O

CO-J

-r0000

"

U.f- C O LL u_oes, ,;i.-,

I-1E1-'0000o,, 074 3 `1' IFE

o CO "Icou_ cs,

CO aas

LLaD CUN LL

c\±.-0-60601- (6174

000004-I

r-- 4-1

c)

2

o CL

i-ILL

U) 0_(.>

-I I

CD

z

.4. c.,ix r

O LL csit...) a oi

u. QaN t--. 000004

Alf(' 000004

F

Ce sont IA ses caracteristiqueslimites, mais ses performances enamplification RF sont cependant treshonorables. II permet de realiser unamplificateur de puissance fournis-sant 2,5 W sous une tension de 28 Vet a une frequence de 175 MHz. Songain est alors superieur a 10 dB etson rendement est de plus de 50 %.Le schema donne en figure 4 repre-sente un tel amplificateur.Mais revenons a notre schema. Letransistor Q3 est aliments par uneself de choc (L8) destinee a bloquertout retour de HF vers les stages pre-cedents.Sa sortie est chargee par des filtressuccessifs constituant des cellulesattenuant fortement les frequencesindesirables et adaptant l'antenneutilisee.L'impedance de sortie est de 50 t2.L'alimentation de la platine s'effectuepar l'intermediaire de deux selfs dechoc (L1 et L3), de merne que pour('entree de la modulation (12) et ce,pour les memes raisons que cellesevoquees plus haut. Le schema deprincipe donne en figure 5 repre-sente la version « modulation de fre-quence » de l'emetteur.II ne differe du precedent que par('adaptation de l'etage pilote. Lequartz est dispose egalement dans labase du transistor Q1 mais son retourA la masse s'effectue par une diode"varicap" qui, comme son nom l'in-dique, voit sa capacite varier en fonc-tion de la tension qui lui est appli-quee.C'est IA que le signal module la fre-quence de fonctionnement. On com-prend que ('alimentation de cet stagerequiert un soin particulier. Elle devraetre generee par un regulateur detension fournissant une tension titsstable de 9 volts. Les autres stagesetant identiques, ils ne necessitentpas de commentaires particuliers sice n'est que l'etage driver (02) n'estevidemment pas module et qu'il estconnects directement a la ligne 12volts.

La realisation

Les traces des circuits imprimes pourla version « modulation d'amplitude »et la version « modulation de frequen-

re 303 vwvvv.electroniquepratique.uom Fl FCTRONIQUE PRATIQUE

Domotique

Entree C1

50 i/ 4/29 pF

C

777;

L1

1 spire fil 1 mm0 10 mm

11111

C24/29 pF

dab.

411.

+Vcc

L315 spires fit 0,7 mm

0 4 mm

L2

10 pH

Self de choc

4111.

11.11.

C510 nF L4

3 spires fil 1.5 mm Sortie0 12 mm 50 S2C3

4/29 pF2N3553

11111

C44/29 pF

3

4 Stage de puissance centre autour d'un transistor 2N3553

Utilisation d'un connecteur BNC pour le raccordement de l'antenne

ce » sont representes respectivementen figure 6 et en figure 7. Lesfigures 8 et 9 donnent les implanta-tions des composants.Comme pour tous les montages RF,les notres n'echappent pas a la regle.Un soin particulier dolt etre apportela realisation des circuits imprimes etau cablage.Les platines sont realisees en « faux >,double face. En effet, la face supe-rieure est laissee cuivree et constituele plan de masse. Afin d'assurer ('iso-lation des composants non relies a Iamasse, les trous de passages despattes sont fraises au moyen d'unforet de 3 mm de diametre.Les queues des composants connec-tes au (-) de ('alimentation sont sou-dees de part et d'autre du circuitimprime. De plus, les deux plans sontrelies en divers endroits de Ia platine.Cette fawn de proceder assure unfonctionnement sans faille des mon-tages. Les composants doivent etrecables « courts , sans laisser des

Iongueurs inutiles. Les transistorsdoivent etre implantes presque au rasdu circuit. On peut utiliser des sup-ports. Les blindages des bobinagessont soudes de part et d'autre de laplatine. On utilise un connecteur BNCpour la jonction de l'emetteur a sonantenne. Apres une verification minu-tieuse, on peut passer a la phase desessais.

Le recepteur de controle cable

Les essais

Tout d'abord, it faut signaler quel'emetteur ne doit absolument pasfonctionner sans une charge souspeine de destruction quasi certaine parechauffement excessif du transistor desortie. Pour les essais, une ampoulefonctionnant sous une tension de 12 Vet consommant 50 mA ou plus seraconnectee entre la sortie d'antenne etla masse. On alimente Ia platine sous12 V et on regle les noyaux des bobi-nages, en commenoant par ceux del'Atage pilote, de maniere a obtenir ledemarrage des oscillations. On peuts'aider dans cette tache en utilisant lepetit recepteur que nous decrivonsdans les paragraphes suivants et enayant connecte un petit amplificateurBF en sortie. Une fois le demarrage del'oscillateur obtenu, on regle ['accorddes bobinages suivants de maniere aobtenir ['illumination maximale de ('am-poule. Ces reglages doivent etre rope-tes plusieurs fois. On verifie en dernierlieu, en touchant du doigt le transistorpilote, que l'emetteur cesse de fonc-tionner. Cela permet de verifier quec'est le quartz qui fournit les oscilla-tions et non le transistor 01 qui fonc-tionne en auto-oscillateur.

La consommation, sur notre maquette,atteint environ 350 mA sous une ten-sion d'alimentation de 12 V. Dans cesconditions, le transistor Q2 chauffelegerement, mais le transistor Q3devient vite brulant. II dolt imperative-ment etre equipe d'un dissipateur ther-mique. Nous travaillons la dans desconditions limites pour des essais etnous ne saurions trop recommanderde diminuer la puissance ernise en

re 303 www.electrontquepratique.com LLECTRONIQUE PRATIQUE

5 Emetteur version modulation de frequence

augmentant la valeur des resistances R6 et R8 ainsique nous l'avons signals plus haut.

Un recepteur

Nous donnons le schema d'un petit recepteurfonctionnant en modulation d'amplitude en figure10. II est de conception tres simple puisqu'il n'estqu'a simple changement de frequence. II estcependant tres sensible et sa selectivite est suffi-sante pour ('usage qui lui est destine.Le circuit integre S042P constitue a lui seul l'eta-ge amplificateur d'entree et l'etage changeur defrequence. C'est un « vieux » circuit que l'on trou-ve encore tres facilement et qui presente debonnes caracteristiques. Son entrée est chargeepar un circuit accords sur la frequence a recevoir.II est constitue par un bobinage blinds de type113CN2K159 associe a sa capacite d'accord. Unesimple antenne y est connectee par une capacitede 10 pF. Afin d'obtenir la frequence intermediairequi est ici de 455 kHz, un quartz dont la frequen-ce est celle de la frequence a recevoir diminuee dela Fl est insere entre les broches 11 et 13.Le signal en resultant est disponible en broche 2aux bornes d'un transformateur Fl de 455 kHz. IIest alors dirige vers un filtre ceramique double quiprocure au recepteur une bonne selectivite, sanscependant rivaliser avec les montages a doublechangement de frequence. La, le signal est alorsamplifie par un circuit integre TCA440 qui est a luiseul un recepteur mais dont nous n'avons utiliseque la chaine Fl. En sortie, it rencontre un detec-teur a diode et une cellule de filtrage. Le signal. propre » est alors achemine vers un amplificateura transistors qui delivre des signaux numeriquesutilisables par le decodeur que l'on aura choisi.

La realisationLe trace du circuit imprime est donne en figure11, tandis que le schema de ('implantation descomposants est represents en figure12. Le cir-cuit imprime est realise de la merne maniere quepour la platine de l'emetteur. Peu de choses sonta dire si ce n'est que les composants sont plaquesau circuit afin d'obtenir un cablage court. Lesconnexions a la masse sont realisees au recto etau verso du circuit. Ne pas oublier de souder a lamasse le blindage de la bobine d'accord et celuides transformateurs Fl.Le recepteur dolt fonctionner des la mise soustension, apres *lege du circuit d'entree et de laFl. On peut pour cela s'aider de l'emetteur AM quisera place a bonne distance. Signalons qu'il estegalement possible de connecter un multinnetre ensortie 10 du TCA440. On peut ainsi visualiser lechamp RF regu par le recepteur.

P. °BUIE

n° 303 vvww.eIectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUL

Vers antennen

6 Circuits imprimes des emetteurs (ci-dessus en modulation de frequence

Vers antenne

11

ConnecteurBNC

0

L8

e

eL7

L3 L1

U

RV1

0

- +12 V- +9 V- Modulation

- Masse

7

Emetteur version modulation de frequence

Implantations des composants des deux emetteurs

0

ConnecteurBNC

0

Lit

eL10

Circuit imprime du recepteur

Emetteur version modulation d'amplitude

TAntenne

12

/Th

- +12 V

- Modulation

- Masse

CCIFL CYJci.

T ITT

01

QD.1L3 iu0 T -rConnecteur

C18

Decodeur 0 V +5 V

Implantation des composants du recepteur

ri` 303 www.electroniquepratique.com LLECTRONIQUE PRAIIQUE

R1

180 0

C856 pF

Hal-SFZ455

97,7; 97,7;

14

IC19I

C20

Pour controle de remission

Z100 nFZ10 pF

C9 C10100 nF 100 nF

1C2

TCA440

11

3

C131 nF

1

39 kitI.

D1

R2 AA119 L3J

C. CsCs C)

R3 -40 CoCs Cs

12 kit C. Cs'-' C114,7 pF

C427 pF

C510 pF

8

. 4, 6, 9, 14

IC1

S042P

C6100 nF

12

13

C710 pF

10

C1 C2 C3

6-11-6-1HF.12 pF 56 pF 12 pF

X1/27 MHz

L2

C124,7 nT

, ,777

OC)

10

R44.7 kfl

Q1

BC238

10 nF

R54,7 kit

R72,7 kit

R822 kit

R610 ki) C15

47 nF

0

+5 VIL. 4

C17 C18100 nF 10 pF

MasseR91 kit 97.-.4

Versdecodeur

Q2BC238

D2BA102

Recepteur modulation d'amplitude

9777

C1647 nF

NomenclatureEMETTEUR

ResistancesR1, R7 : 470 L2 (jaune, violet, marron)R2, R3 : 100 kit (marron, noir, jaune)R4 : 2,2 k52 (rouge, rouge, rouge)R5, R13, R14 : 10 kit(marron, noir, orange)R6, R8 : 10 S2 (marron, noir, noir),voir texteR9 : 220 II (rouge, rouge, marron)R10 : 6,8 kit (bleu, gris, rouge)R11, R12 : 1 i2 (marron, noir)RV1 : resistance ajustable 22 kS2

CondensateursC1, C6, C17, C20, C21 : 47 pFC2, C8 : 4,7 pFC3, C9 : 27 pFC4, C5, C7, C11 (emetteur FM), C12,C13, C18, C19 : 22 nF010, C11 (emetteur AM) : 1 nFC14, C15, C16 : 220 pFC22 : 10 pF/16 V tantale goutteVC1 : 25 pF (ajustable)

Semi-conducteursQ1 : 2N2369AQ2 : 2N3866Q3 : 2N355304 : 2N2222AD1 : BB109 (emetteur FM)

Divers1 connecteur BNC femelle pour C.I.6 bobinages TOKO 113CN2K1591 bobinage TOKO 113CNK782(L8 ou L11)4 selfs 1 pH (1 seule pour ('emetteur FM : L5)1 quartz 27 MHz pour la version AM(taille en partiel 3)1 quartz 27 MHz pour la version FM(taille en partiel 2)

RECEPTEUR

ResistancesR1 : 180 52 (marron, gris, marron)R2 : 39 kS2 (orange, blanc, orange)R3 : 12 kit (marron, rouge, orange)R4, R5 : 4,7 kit (jaune, violet, rouge)R6 : 10 k52 (marron, noir, orange)R7 : 2,7 kit (rouge, violet, rouge)R8 : 22 k52 (rouge, rouge, orange)R9 : 1 kit (marron, noir, rouge)

Condensateurs01, 03 : 12 pFC2, C8 : 56 pFC4 : 27 pFC5 : 10 pFC6, C9, C10, C17, C19 : 100 nFC7, C18, C20 : 10 pF/16 VC11 : 4,7 pF/16 V tantale goutteC12 : 4,7 nFC13 : 1 nFC14 : 10 nFC15, C16 : 47 nF

Semi-conducteursQ1, Q2 : BC237, BC238, BC547D1 : AA119D2 : BA102

Circuits integres101 : S042PIC2 : TCA440

Divers1 quartz bande 27 MHz (frequence de('emetteur diminuee de 455 kHz)1 bobinage 113CN2K1592 transformateurs TOKO 455 kHzLMCS4102 ou equivalent1 filtre ceramique MURATA SFZ455

re 303 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Une\adiocomm ndeuatre can ux

Ce montage estparticulierement bienadapts a latelecommande d'unbateau. Sa porteedepasse 200 metres et sarealisation est simple etne necessite aucune miseau point grace a('utilisation de modulespre-regles et cales surune porteuse de 433 MHz.

L'emetteur comporte quatreboutons-poussoirs : gauche,droite, avant et arriere. Unappui sur Ia commande

" gauche " ou " droite " ferme le relaisde commande affects au moteur relieau gouvernail.Ce moteur tourne alors dans un sensou dans l'autre tant que Ion sollicitele bouton-poussoir consider&

1. Le principe

Pour commander Ia marche avant ouarriere du mobile, it suffira d'appuyersur le bouton-poussoir correspon-dant au sens desire. Mais c'est seule-ment au bout d'une temporisation del'ordre de la seconde que le relaisconcerns se ferme.lI reste ferme,merne lorsque Ion relache le bouton-poussoir de l'emetteur.

Pour ouvrir a nouveau ce relais, it suf-fit d'appuyer brievement sur l'un desdeux boutons-poussoirs " avant " ou" arriere ". Bien entendu, en appuyantpendant plus d'une seconde sur lebouton-poussoir commandant la

marche opposee, le relais precedem-ment ferme s'ouvre dans les memesconditions et avant Ia fermeture durelais commandant le sens demarche oppose.

Ces dispositions offrent l'avantage dene solliciter l'emetteur qu'avec parci-monie, pendant des durees reduites,

ce qui limite considerablement saconsommation.L'ensemble emetteur-recepteur, touten se caracterisant par la commandede quatre canaux, fonctionne en faitpar la mise en oeuvre d'un seul canala Ia fois, d'ou une simplification de sarealisation sans pour autant reduireles possibilites de navigation.

2. Le fonctionnement

Emetteur (figure 1)

Alimentation

Une pile de 9 volts alimente le mon-tage. Tant qu'aucun bouton-poussoirne se trouve sollicite, Ia pile ne delivrepas d'energie. En revanche, si onappuie sur un bouton-poussoir, le

debit passe a environ 100 mA.Rappelons que ces durees de sollici-tations sont fres faibles, d'ob une tresgrande autonomie de cette alimenta-

en' 303 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIOUE

Pile9V

0C1

47 pF

C20,1 pF

C3100 pF

Fit100 k

18

SC13 I IC1/UM3750

MS

15

14 3

17

411411,.Out-

5

D6 ool

D7 poi

D8 N

D1 D2 D3 D4

8x1N4148

R2

68

2C4

IC2i

__11TX433 I

100 pr3 4

D

0 0

AV AR

R327 k

L1

C5

100 pF

BER90

L2

L'emetteur 4 canaux

tion. Etant donne le mode impulsifdont I'encodeur est a l'origine, lesvariations de debit sont amorties parla capacite C1.Quant a la capacite C2, son roleconsiste a decoupler le montage de('alimentation.

Encodage

Le circuit integre IC1 est un UM 3750.II s'agit d'un encodeur-decodeur pilo-te par une base de temps parametreepar les valeurs de R1 et de C3. Auniveau de ('entree " oscillateur ", onreleve un signal en dent de sciecaracterise par une frequence del'ordre de 100 kHz. L'entree " mode "(broche n° 15) etant soumise a un&at haut, le circuit fonctionne enmode " encodage ". II comporte 12entrées (broches n° 1 a 12) de coda-ge. II suffit de relier une ou plusieursde ces entrées a un &at bas pourselectionner ('une des 212, soit 4096possibilites de codage. Les brochesnon reliees prennent systematique-ment l'etat haut.Le signal de sortie disponible sur labroche " out " (broche n° 17) secaracterise par une succession de 13impulsions se produisant pendantune duree de 6 ms, suivie par unepause de meme duree. La periode

totale des impulsions de codage estainsi de 12 ms. En considerant unesuite dorm& de 13 impulsions, Iapremiere represente ('impulsion d'ini-tialisation et les 12 suivantes corres-pondent aux 12 entrées de codageevoquees ci-dessus. Si une brochede codage de rang " n " est reliee aun etat bas, le creneau elementairede rang " n + 1 " de Ia suite se pre-sente sous la configuration suivante :2/3 de Ia periode a l'etat bas et 1/3 al'etat haut. Si cette merle broche estlaissee en ('air (donc a l'etat haut), lecreneau prend la configuration : 1/3 al'etat bas et 2/3 a Petat haut.

On notera qu'en appuyant sur unbouton-poussoir donne, et grace a('une des diodes D5 a D8, ('alimenta-tion de l'emetteur s'effectue en plusdu codage.

Ce dernier est regi par le principe sui-vent :

- Etat bas sur la broche n° 1 :

commande " gauche "

- Etat bas sur la broche n° 2 :commande " droite "

- Etat bas sur la broche n° 3 :commande " avant "

- Etat bas sur Ia broche n° 4 :commande " arriere "

Utilisation d'un transistor HF (BFR90) et d'un 17(433

n* 303 vwwv.electronigtinpratique.corn ELECTRONIQUF PRATIQUE 27

9VE

RE

G78

05

M

Pde

s6x 1 5

V

C1

47

+9

V

RE

4

+5

V

R1

750

C2

0,1

uF12

153

14

IC1/

AM

ST

D

711

R2

100

k In

1618

Osc

.---

- 13

IC20

1JIL

1375

01

1415

17

C,3 10

0 pF

MS

Out

D1C

1N

4148

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4148

1312

1

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2IC

6 I

C04

0011

In

010

R15

1

nFi

10

//

11

R3

1C0

k In

1618

Osc

r13

t IC

3/U

M37

501

C4

1415

17

TO

O p

F

071N

4148

161

,=,m

D9 1N

4148

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'

011 IF 1

pF

R16

10k

1rL2

D8

1N41

48

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Ik

D5

1N41

48 HR

181k C

7

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Ft6 10

0 k

R4

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l R5

100

k

In

1618

Osc

13

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4,11

M37

501

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F

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48

MS

Out

Osc C

O

16

r18

13 1

1050

UM

3750

1

1415

17

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MS

Out

flR

13

fl

R19

10k

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)7.R

7100k

C8

Too

F

R8

4,7

k

10

1/2

IC6

II C

D40

01

+9

V

RE

1R

E2

2 x

1N41

48

T1

T2

BC

546

BC

546

6

R9

4,7

k

Modelisme

Emission

Le circuit integre IC2 est un moduleminiature MIPOT, un TX 433, quidevient actif des que son entrée 6 estsoumise a un etat haut.II presente alors sur sa sortie unesuite de signaux de 433 MHz enphase avec les etats hauts issus descreneaux de codage delivres par IC1.Ces signaux sont ensuite amplifiespar T, un transistor HF (BFR 90),monte en emetteur commun. Son cir-cuit collecteur comporte une induc-tance de 10 pH.Les signaux sont diriges, par l'inter-mediaire d'une self, sur une antennequart d'onde (environ 17 cm de Ion-gueur) pour obtenir une plus grandeportee d'emission.

Recepteur (figures 2 et 3)

Alimentations

Une premiere alimentation est desti-née au fonctionnement du recepteurproprement dit. Compte tenu desconsommations : 20 mA le circuitetant en veille et 55 mA avec l'un des4 relais d'utilisation ferme, il est pru-dent de recourir a une source 9 voltsconstituee par 6 piles LR 6 de 1,5volt. Ce choix permet d'obtenir uneautonomie tout a fait confortable deplusieurs heures de fonctionnement.

3 Le circuit de puissance

Les moteurs sont commandes par des relais

A noter que 6 elements rechar-geables de batterie de 1,2 volt fontegalement l'affaire. Ce potentiel dedepart ( 9 ou 7,2 volts suivant la solu-tion retenue) alimente directement lesbobines des relais d'utilisation. Cesderniers sont des relais 12 volts. Enles alimentant avec un potentiel de7,2 a 9 volts, leur fonctionnement nepose pas de probleme et leurconsommation s'en trouve reduited'autant.La presence du module recepteurMIPOT imposant un potentiel nomi-nal de 5 volts, un regulateur 7805delivre sur sa sortie une tension sta-bilisee a 5 volts destinee a l'alimenta-

o.lRE1

0RE3

0 o.l

tion de la partie reception, decodageet logique du recepteur. La capaciteC1 fait office de capacite-tampontandis que C2 decouple ('alimenta-tion du montage aval du recepteur. Lamise en service du recepteur estassuree par l'interrupteur I dont la fer-meture a pour consequence l'alluma-ge de la Led alimentee au travers deR1.

Une seconde alimentation delivrel'energie necessaire au circuit depuissance du mobile. Elle est a adap-ter aux tensions nominales desmoteurs utilises. Bien entendu,comme precedemment, il est prefe-rable de recourir a une batterierechargeable.

Reception et decodagedes signauxde radiocommande

Le circuit reference IC1 est un modu-le recepteur MIPOT 433 MHz super-heterodyne. Ce dernier restitue sur sasortie n° 14 les memes signauxcodes que ceux qui ont ete generespar le systerne de codage de l'emet-teur. Ceux-ci sont presentes sur lesentrées " In " de 4 circuits UM 3750,IC2 a IC5, montes en parallele. Anoter que leur entree " Mode " estreliee a l'etat bas de maniere a obte-nir un fonctionnement selon le modedecodeur. On remarquera que pour lecircuit :

- IC5 : la broche n° 1 est reliee a l'etat

re 303 vvvvw.electronlquepratique.com LLECTRONIQUE PRATIQUE 29

Modelisme

bas, ce sera le circuit affectsl'ordre " gauche "

- IC4: la broche n° 2 est reliee a l'etatbas, ce sera le circuit affectsl'ordre " droite "

- IC3 : la broche n° 3 est reliee a l'etatbas, ce sera le circuit affectsl'ordre " avant "

- IC2 : la broche n° 4 est reliee a l'etatbas, ce sera le circuit affectsl'ordre " arriere "

Les sorties " Out " des 4 circuitsdecodeurs presentent en general unetat haut a l'etat de non sollicitation.En revanche, si le codage du signalBF recu par l'entrée " In " est recon-nu conforme a la programmation, lasortie " Out " passe a l'etat bas.

Commandegauche/droite

Les portes NOR II et III de IC6 ontchacune l'une de leurs entrées relieeaux sorties " Out " de IC4 et de IC5.A l'etat de repos, les sorties desportes sont a l'etat bas. A titred'exemple, examinons ce qui sepasse lorsque Ia sortie " Out " de IC4passe a l'etat bas.

La sortie de la porte III passe a l'etathaut. II en resulte un courant baseemetteur dans le transistor T1 qui sesature. Le relais RE1 se ferme. Le faitque la sortie de la porte III presenteun etat haut a egalement pour conse-quence la soumission du meme etathaut sur l'entree 5 de la porte II.

Cette derniere est ainsi neutralisee etne saurait presenter un etat haut sursa sortie meme si accidentellement,un etat bas venait a solliciter l'entrée5. Cette precaution represente en faitune securite supplementaire destineea eviter la fermeture des deux relaisactionnant le meme moteur.

Nous verrons en effet ulterieurementqu'une telle manoeuvre conduiraitun court -circuit au niveau du circuitde puissance.

En realite, l'eventualite d'une reponsesimultanee de plus d'un circuit deco-deur est impossible grace au principememe de fonctionnement du disposi-tif encodage / decodage.

Dans l'exemple traits, la fermeture durelais RE1 a pour consequence la

rotation du moteur de commande dugouvernail (ou de la direction s'ils'agit d'un vehicule sur roues) dans lesens d'un virage a gauche.La proportionnalite du virage resultede la duree de sollicitation du bou-ton-poussoir correspondant. Le

moteur tourne tant que l'on appuiesur le bouton-poussoir.Cependant, nous verrons plus loinque la course est limitee a un pointextreme declenchant l'ouverture d'unmicro -contact.Les diodes D1 a D4 montees sur lesbobines des relais protegent les tran-sistors de commandes des effets desurtension de self qui se manifestentsurtout lors des ouvertures des relais.

Commandeavant/arriere

Les entrees reunies des portes NOR Iet IV de IC6 sont respectivementreliees aux sorties " out " des circuitsIC3 et IC2. En consequence, des que

4 Trace du circuit imprimede l'emetteur

I'un ou I'autre de ces circuits se trou-ve sollicite, la sortie de la porte NORcorrespondante presente un etathaut.II en resulte plusieurs consequences.D'abord et par l'intermediaire de l'unedes diodes D7 ou D8, le front mon-tant du signal est pris en compte parle dispositif derivateur forme par C11,R16, R17 et D9. On observe donc surla cathode de D9 une breve impulsionpositive due a la charge rapide deC11 a travers R16. Nous reparleronsde cette impulsion a la fin de ce para-graphs.Une seconde consequence du pas-sage a l'etat haut de la sortie de laporte NOR I que nous prendronscomme exemple, est la charge lentede C8 a travers R13.On peut considerer que le potentielde ('armature positive de C8 depassela demi-tension d'alimentation aubout d'environ une seconde.Toujours en restant dans le cas del'exemple de presentation d'un etathaut sur la sortie de Ia porte NOR I,

5 Implantationdes elements

Antenna

fEmbus banal°(soudee (Ate oulvre)

30 re 303 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

considerons les portes NOR I et II deIC7. Elles forment une bascule R/S(Reset/Set). Rappelons que dans unetelle bascule, si rentree 1 est soumi-se, merne momentanement a un etathaut, sa sortie 4 passe a un etat hautstable.

Cette situation subsiste aussi long -temps que l'entre 6 n'a pas ete sou-mise a un etat haut. Ainsi, dans le casde l'exemple traits, le relais RE3 seferme, et reste ferme, etant donne lasaturation de T3. Le moteur corres-pondant tourne alors dans le sensd'une marche en avant. Pour l'arre-ter, it suffira alors d'appuyer brieve-ment sur l'un des boutons-poussoir" avant " ou " arriere ". En effet, etgrace a ['impulsion positive evoqueeen debut de paragraphe, ('entree 5 dela bascule R/S est momentanementsoumise a un etat haut qui la reposi-tionne sur son etat de repos.

Bien entendu, en appuyant plus Ion-guement sur le bouton-poussoir" arriere " de l'emetteur, on pourradirectement faire repartir le mobile enmarche arriere grace a ('activation del'autre bascule R/S form& par lesportes NOR III et IV de IC7.

Les diodes D10 et D11 permettent dedesactiver simultanement les deuxbascules.

Quant aux diodes D12 et D13, leurrole se borne a offrir une securite defonctionnement supplementaire des-tinee a empecher la fermeture simul-tanee des deux relais affectes a lacommande du moteur de traction.

Enfin, lorsque l'on relache le bouton-poussoir " avant " ou " arriere " :- La capacite C11 se decharge rapi-dement a travers R16 et R17

- Lune ou I'autre des capacites C7 ouC8 se decharge rapidement a traversR18/D5 ou R19/D6

Circuit de puissance

A titre d'exemple, prenons le cas de('alimentation du moteur M1, com-mande par les relais RE1 et RE2 etaffects a la manoeuvre du dispositifde changement de direction. Onremarquera que Ia polarite auxbornes du moteur se presente dansun sens ou dans I'autre suivant la fer-meture du relais RE1 ou RE2.

Lorsque le dispositif mecaniqueatteint la position maximale, l'un desdeux micro -contacts s'ouvre ce quiprovoque la fin de ('alimentation dumoteur.Afin de pouvoir le faire redemarrerdans l'autre sens, le micro -contactmomentanement ouvert se trouveshunts par l'une ou l'autre des diodesD14 ou D15.A noter que cette disposition estinutile pour le moteur de traction.Les capacites C12 et C13, monteesaux bornes des moteurs, ont un roled'antiparasitage.

3. La realisation

Circuits imprimes(figures 4 et 6)

Peu de commentaires sont a faire surles circuits imprimes. On aura recoursaux moyens habituels. Apres gravuredans le bain de perchlorure de fer, lesmodules sont a rincer abondammenta l'eau tiede. Toutes les pastilles sonta percer a l'aide d'un foret de0,8 mm de diametre.Certains percages seront a agrandir

par Ia suite a 1, voire a 1,3 mm afin deles adapter aux diametres desconnexions des composants les plusvolumineux.

Implantation descomposants (figures 5 et 7)

Apres la mise en place des straps deliaisons, on implantera les diodes, lesresistances et les petites capacites.Ensuite, ce sera le tour des supportsde circuits integres et des transistors.On terminera par les composants deplus grandes hauteurs. Attention aurespect de ('orientation des compo-sants polarises.

La bobine de self de l'emetteur peutetre realisee a l'aide d'un mandrin de4 mm de diametre. II suffira d'obtenirune bobine comportant 4 spiresregulierement espacees sur 10 mm,l'aide de fil etame de 0,8 ou de 1 mmde diametre. L'embase banane desti-née a recevoir la fiche antenne a etesoudee a I'horizontale cote cuivre. Enrevanche, sur le module recepteur,I'embase banane a simplement eteimmobilisee par un serrage realise

Trace du circuit imprime du rAcepteur

n" 303 www.eiputroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Source puissance

7

M1

Implantation des elements

par deux ecrous. Les deux modulesne necessitent aucun *lege.

Installationdans la maquette

Avant le branchement definitif desmoteurs, it conviendra de verifier si lapolarite appliquee aux bornes estcorrecte : le mobile devra avancerlorsque l'on sollicitera le bouton-poussoir " avant " de l'emetteur. Lameme verification est a effectuer pour

M2 9V

le moteur commandant le mecanismede direction. Concernant ce dernier,une fois atteint une position extremede fin de course et apres avoirconstate l'ouverture du micro -contact correspondant, on soudera ladiode D14 ou D15 en lui donnant('orientation convenable pour assurerIa possibilite de dernarrage dumoteur dans le sens de rotationinverse. On reiterera Ia meme opera-tion pour l'autre position de fin decourse.

Enfichage du module MIPOT 433 MHz AMSTD

R. KNOERR

NomenclatureModule ernetteur

R1 : 1001(0 (marron, noir, jaune)R2 : 68 Q (bleu, gris, noir)R3 : 27 kS2 (rouge, violet, orange)D1 a D8 : 8 diodes -signal 1N 4148C1 : 47 pF / 16 V - ElectrolytiqueC2 : 0,1 pF - Ceramique multicouchesC3 a C5 : 3 x 100 pF - CeramiquemulticouchesL1 : Inductance 10 pHL2 : Self bobinee (voir texte)T : Transistor BFR 90IC1 : UM 3750 (encodeur - decodeur)IC2 : Module emetteur MIPOT433 MHz - TX 433Support 18 brochesBarrette 6 brochesEmbase banane4 boutons-poussoirs a contact travailpour circuit imprimeCoupleur pressionPile 9 voltsAntenne montee sur fiche banane

Module recepteur

21 straps (4 horizontaux, 17 verticaux)R1 : 750 SI (violet, vert, marron)R2 a R7 : 6 x 100 kit(marron, noir, jaune)R8 a R11 : 4 x 4,7 ki2(jaune, violet, rouge)R12 a R17 : 6 x 10 ki1(marron, noir, orange)R18 et R19 : 2 x 1 kit(marron, noir, rouge)D1 a D13 : 13 diodes -signal 1N 4148D14 et D15 : 2 diodes 1N 4004 (horsmodule - voir texte)L : Led rouge diametre 3 mmC1 : 47 pF / 16 V - ElectrolytiqueC2 : 0,1 pF - Ceramique multicouchesC3 a C6 : 4 x 100 pF - CeramiquemulticouchesC7 et C8 : 2 x 100 pF / 16 V -Electrolytique (sorties radiales)C9 et C10 : 2 x 1 nF - CeramiquemulticouchesC11 : 1 pF - Ceramique multicouchesC12 et C13 : 2 x 2,2 pF - CeramiquemulticouchesT1 a T4 : 4 transistors NPN - BC 546101 : Module recepteur MIPOT433 MHz - AMSTDIC2 a 105 : 4 x UM 3750 (encodeur -decodeur)IC6 et IC7 : 2 x CD 4001 (4 portesNOR)

REG : Regulateur 5 volts - 78052 supports 14 broches4 supports 18 broches1 barrette 15 broches4 borniers soudables 2 plotsRE1 a RE4 : 4 relais 12 V / 2 RT -Type " National "Inverseur unipolaire a glissiereEmbase banane6 piles LR 6 - 1,5 V2 micro -contacts (hors module -voir texte)Antenne montee sur fiche banane

n` 303 www.elprtrnntrit ippratIque.rnm ELEC1RONIQUE PRATIQUE

Radio FMd'initiation

La radio presentee danscet article ne fait appelqu'a des composantscourants et ne demandeaucun reglage particulierlors de sa mise au point.II s'agit donc d'un bonmontage d'initiation a Iareception de Ia bande FM.

parmi les circuits integresincluant tous les sousensembles necessaires aufonctionnement d'un re-

cepteur FM, l'un des plus simples amettre en oeuvre est le TDA 7000 quine demande que quelques conden-sateurs d'appoint et deux bobines defaibles dimensions.

Presentation

La premiere bobine (L1), fait appa-raitre au niveau de l'entrée RF_In1 lesignal capte par l'antenne, ('entreeRF_In2 voyant pour sa part son

potentiel fixe pour les frequences dela bande FM par la presence ducondensateur C12.La seconde bobine (L2), sert a effec-tuer ('accord sur les stations, en for-mant un circuit oscillant avec lecondensateur C14 et la diode a capa-cite variable D1 en serie avec C15.On notera que le choix de la valeurfres elevee de C15 revient en fait amettre directement C14 en paralleleavec Dl. C14, dont la valeur est faiblepar rapport a la capacite de D1, nesert qu'a stabiliser le fonctionnementde l'oscillateur.La cathode de D1 est reliee au +5 Vpar l'intermediaire de L2. Le potentielde son anode est regle par le poten-tiometre P1, ce qui determine ainsi sacapacite, la presence de la resistanceR1 de valeur assez elevee s'expli-quant par la necessite de ne pasamortir le circuit oscillant tout entransmettant le potentiel continu pre-sent au niveau de P1.Les ajustables RV1 et RV2 permet-tent de limiter la plage de reglageautorisee par P1 a la seule bande FM.Le signal audio regu est filtre par ('en-semble R2, C17, P2 avant d'aboutir

l'amplificateur integre TBA820M (IC2)dont la puissance est suffisante pourattaquer un petit haut-parleur.Les valeurs des composants annexesA IC2 sont tout simplement cellesrecommandees par le fabriquant ducircuit.Les alimentations des deux circuitsintegres du montage ont ete sepa-rees pour eviter des interactionsWastes.Ainsi, le TBA820M recoit-il directe-ment la tension d'entree de 9 V alorsqu'un regulateur 5 V (REG1) alimentetoute la section radio .

Realisation

Elle ne pose aucune difficult& le cir-cuit imprime ne comporte que despistes larges.Les composants sont disponibleschez de nombreux fournisseurs :

GO -IRONIC, ECE, Electronique-dif-fusion...La confection des bobines est aisee :pour L1, on bobinera 6 tours de filermine 0,5 mm sur un axe de poten-tiometre (6 mm), puis on etirera Ia

re 303 www.eleLtroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

C111 220 pF18

C2 330 pF 17C13220 pF

C12 T.270 pF

L1

6 tours

16

C3 100 nF 15

14

C4II150 pF

13

12

SortieHaut-parleur

C2147 pF

Ii

IIC20/270 pF 1C2

C23 R5220 pF 1 S2

Masse

0C24

T20 nF9717

I C1

II11C6 3,3 nF FI5

TipFI4

Correlator Mute

+ R6C22 56 12

100 pF

7

6

5

*9 V 0-

Ripple

Bootstrap

Supply

putOut

Freq

Gain

Input

Gnd

120 SL

C19R4 100 pF

2Demodulator Audio -Ground Noise

CIL1ArteiF

Limiter Loop_Filter4 C11 1110 nF i

RF_In2

RF_In1

F16 FI1

r±

+5 VO R2

47 kit

Osc6 11.8 pF5 C14tVp

77);

FI2 C7

9 1 3.3 nFF13

C5 TDA7000 C8330 p1- 180 pF

+9V oQ

Masse

REC17805

C27 C28220 prr 330 pFT

Vi VoGnd

3

2= C25

100 nF

I

-z-- DiAI BB204

4

TBA820M P777!

_. C17 P2

72.2 nF 47 kitlog

C:0 L25 tours

C15100 nF

0 +5 V

C26 C29r101iF 710 pF

C16

C18470 nF

100 nF

R1

10 kil 11

RV222 kfl

R310 kL2

"TT

RV1

100 Id2

P1

47 ki2lin

La simplicite de cette radio FM est due a I'emploi d'un circuit specialise TDA7000

bobine de fawn a ce qu'elle prennela dimension de ('emplacement qui luiest reserve.Meme chose pour L2 : on bobinera 5tours sur un axe de potentiometre(6 mm) et on l'etirera de la meme fawnpour la placer sur le circuit imprime.Normalement, le revetement d'emailfond lors de la soudure, II n'est doncpas necessaire de le poncer au prea-lable.Cependant, it faudra chauffer un cer-tain temps pour obtenir ce resultat ets'assurer une fois la bobine en placeque les contacts electriques sontbons.On placera les circuits integres surdes supports afin d'eviter de lesendommager inutilement durant('operation de soudage.On aura interet a alimenter le monta-ge par piles plutot que par un bloc

2

Trace

du circuit imprime

vs* 303 wyvvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

3

C.42

9 V Vers le Haut-parleur

- -I

CI+

0

REG1

13111

Bornier

L2 t\/\/\/\1 C15 1

_L

I C24 I

I C20 I

RV2

RV1

--I R5 H

it -1 R3 1-

P2

P1

Implantation des elements

secteur, car les longs fils relies ausecteur penalisent souvent Ia recep-tion.Deux piles plates de 4,5 V en seriesont parfaites, a la rigueur une pile de9 V pourra convenir mais elle risquede ne pas durer fres longtemps.Enfin, it vaut mieux choisir au departune antenne courte, comme on peutle voir sur la maquette presentee icio0 elle ne depasse pas 10 cm de Ion-gueur.Cela dolt etre normalement suffisantpour recevoir la majorite des stations

EN or Mb Imo

TD,47000278050DSS9611

Le circuit specialise TDA7000 permetla realisation aisee d'une petite radio

dans une region bien exposee. Onpourra allonger l'antenne en cas demauvaise reception.Comme toujours, ('orientation del'antenne (et du recepteur) comptepour beaucoup dans la qualite de lareception.

Reglages

Lors de la premiere mise sous ten-sion, it faudra placer les ajustablesRV1 et RV2 a mi-course, puis on ali-mentera le recepteur.En balayant Ia bande FM avec lepotentiornetre P1, on dolt recevoir uncertain nombre de stations (le *legedu volume est effectue par P2).S'il manque des stations en debut ouen fin de bande, on jouera sur RV1pour decaler ('ensemble de la gammeet faire apparaitre l'emetteur man-quant.De merne, si la bande FM ne tient quesur une portion reduite de Ia coursede P1, on pourra jouer sur RV1 et RV2de facon iterative pour l'elargir et pla-cer les stations extremes de la bandeFM sur les butees droite et gauchede P1.

0. VIACAVA

Nomenclature

Resistances

R1, R3 : 10 kitR2 : 47 kitR4: 120 i2R5: 152R6 : 56 S2

Condensateurs

C1, C13 : 220 pFC2, C5 : 330 pFC3 : 100 nFC4 : 150 pFC6, C7 : 3,3 nFC8 : 180 pFC9: 150 nFC10 : 22 nFC11 : 10 nFC12, C20 : 270 pFC14 : 1,8 pFC15, C16, C25 : 100 nF -Ceramigues multicouchesC17 : 2,2 nFC18 : 470 nFC19, C22 : 100 pF/16 VC21 : 47 pF/16 VC23, C27 : 220 pF/16 VC24 : 220 nFC26, C29 : 10 pF - Alusol 6.3 VC28 : 330 pF/16 V

Diodes

D1 : BB204

Circuits integres

IC1 : TDA7000IC2 : TEA820MREG1 : 7805

Inductances

L1 : 6 tours diametre 6 mm,fil emaille 0,5 mmL2 : 5 tours diametre 6 mm,fil emaille 0,5 mm

Potentiometres

P1 : 47 kQ linP2 : 47 Ic.C2 log

Ajustables

RV1 : 100 ki2RV2 : 22 kS2

Divers

Bornier 2 plots,haut-parleur 0,5 W / 8

n' 303 www.electruniquepratique.corn FL ECTRONIQUE PRATIQUE

Detecteurde fumes

Les premiers detecteursd'incendie fonctionnaientselon le principe simplistedu bilame electrique et cedéjà avant Ia secondeguerre mondiale, maisces capteurs thermiquesreagissaient troplentement pour assurerefficacement Iaprotection despersonnes. En 1941, ledetecteur ionique inventspar le Dr MEHLI estcapable de reagir a desaerosols, particules tresfines de quelquesmicrons se developpantau debut d'un incendie.

0 n peut dire que ce corn-posant utilise ('influenceperturbatrice produite parun gaz en combustion sur

de l'air ionise, c'est a dire renduconducteur par une minuscule pas-

tille radioactive. II represente ores de80% du materiel installs aujourd'hui.Une detection optique des fumeesest possible, soit par un dispositif adiffusion de lumiere (effet THYN-DALL), soit par un capteur lineaire aabsorption. Nous nous sommes ins-pires de ce procede pour notre reali-sation, a la difference ores que nousexploiterons la lumiere visible en lieuet place de l'habituel faisceau a infra -rouge. Precisons encore que lesdetecteurs de chaleur ne sont enprincipe employes qu'en associationavec un autre type de detecteur. Pourconclure, sachez egalement que cer-tains detecteurs de chaleur reagis-sent proportionnellement a la vitessed'elevation de la temperature : on

parle dans ce cas de detecteurs ther-movelocimetriques.Recemment, a Paris, quelquesimmeubles insalubres ont ete le tra-gique theatre de sinistres avec vic-times. Pres de 800 personnes par ansuccombent ainsi a ce risque d'in-cendie et c'est sans doute ce qui amotive recemment l'AssembleeNationale a prevoir dans les 5 ansune detection d'incendie obligatoiredans les immeubles, comme c'estdéjà le cas dans de nombreux eta -

re 303 wiwv.electroniquepratique.rnm ELECTRONIQUE PRAT1QUE

blissements recevant du public (eta-blissements scolaires).Avertissement : notre realisationpresente surtout un interet pedago-gique et ne pretend donc pas rivaliseravec les modeles du commerce.Nous declinons toute responsabilitepour une utilisation non satisfaisantede ce detecteur de furnee.

Analyse duschema electronique

Le montage propose comporte deuxcircuits imprimes distincts :

Module de detection

C'est le plus petit des deux circuits etit s'agit du detecteur de fumee a pro-prement dit. Aliments sous une ten-sion stabilisee de 12 volts dont leschema fait ('objet de Ia figure 1, onpourra retrouver sur la figure 2 unregulateur de tension de type 78L05,mais utilise en generateur de courantconstant a travers la resistance R2.En effet, la led temoin L1 et la led demesure L2 sont traversees toutesdeux par la merne intensite. La led

Fus Transfo

230V 0,5A

50 Hz

230 V2 x 6 V2,2 VA

Pontmoule

Section alimentation

IC17812

+12 V

R1

390 0

L3verte

Une alimentation stabilisee de + 12 V

IC2/78L05

+12 V 0---

C4470 nF

E

M

S

C51 pF

jaune

\'131

10 k.0R2120 0 P2

107

Taman LDR1

L2C)jaune

771't

4

LDR2

c7

nF

C622 nrr

6

IC3pA741

0

DZ12,7 a5,1 V

Ventilateur12 V

Out

2 Le circuit de detection

L1, associee a la cellule photoresis-tante LDR1, constituent notre atmo-sphere « temoin » et restera a l'abrid'une fumee eventuelle puisque cesdeux composants sont isoles par unpetit tube de plastique (transparentou non).L'autre led L2 sera implant& face a lacellule LDR2 et ne sera pas protegee

de la fumee qui occultera plus oumoins le faisceau lumineux atteignantla face sensible du capteur photore-sistant. L'astuce consiste a faire tra-verser les deux leds par le mernecourant, maintenu parfaitementconstant, pour ne pas risquer d'ac-tionner le dispositif en cas de baissede tension. Pour comparer la lumino-

Gros plan sur le principe de detection de la fumee. La diode led L2 et la photo -resistance LDR1 sont a l'air libre

site des deux cellules, donc la ten-sion produite a leurs bornes, nousferons appel au classique AOPpA 741, monte en ... cornparateur detension ! Les tensions appliquees surles broches (+) et (-) du circuit IC3dependent pour une bonne part ega-lement du *lege des ajustables P1et P2. Si une turn& est detect& etenrobe le dispositif sensible, la cellu-le LDR2 sera moins eclair& et parvole de consequence, sa resistanceohmique augmentera. On devineaisement que la tension sur la broche3 non inverseuse sera superieure acelle presente sur la broche inverseu-se 2. Le circuit IC3 bascule sur sasortie vers Petat haut, achemine versl'autre carte electronique chargee dela mise en forme et de la signalisa-tion. Notez que le dispositif de detec-tion comporte un minuscule ventila-teur dont le role est de canaliser auplus vite la fumee vers les cellules. IIsera alimente en permanence, maispour adapter sa tension d'alimenta-tion, nous avons ete amens a intro-duire une diode zener en serie d'unevaleur a determiner selon l'approvi-sionnement de votre moteur.

Carte principale

Elle assure bien entendu ('alimenta-tion de l'ensemble au moyen du clas-sique schema a transformateur +pont de Graetz + regulateur integre7812. Une led temoin L3 verte attes-te du bon fonctionnement de cettesection. Pour exploiter le signal posi-tif produit par le detecteur, on trouve-ra sur la figure 3 deux basculesmonostables consecutives. Pour trai-ter l'alarme, it convient d'abord degenerer a ('aide du premier mono -stable (portes A & B) un bref signalpositif de quelques secondes. Letransistor T1 inverse ce signal et lenouveau front montant sera pris encompte un peu plus tard par lesecond monostable (portes C & D),produisant a son tour un signal posi-tif destine a actionner rent& horlogede la demi-bascule D du circuit IC5.Si son entrée D = Data est toujourshaute, c'est que la fumee est toujourspresente et a cet instant, les sorties 0et Q/ de cette memoire sont activees.La broche 2 (= Q/) valide la led rouge

n° 303 www.electroniquppratique.com ELECTRONIQUE PRATIOUE

In

4

1

2

+12 V

R4220 k0

5

C8 6

10 NF

3

R339kO

IC4A.B.C,D = NOR

Cmos 4001

R5

820 0

R61,5 I<S2

T1

BC337

R7100 k0

is5

13 -8_;,)

10 I + 1 11 3

C9 12 D10 NF

Circuit traitant le signal de detection

IC4 R8Cmos 4001 47 kil

9777S1

+12 V

RAZ

14

D VecIC5

CL Cmos Q4013

Vss

4

A

6

7

I+12 V

R9330 U

4111B111_

R10

1 Id/T2

BC337

R12100 Iti2

L4

Rouge

R11

33 12

C10747 nF

+12 V

9771:

O

Buzzer

clignotante tandis que la broche 1Qcommande le buzzer a travers la

resistance R10 et le transistor T2. Unsignal aigu previent qu'une furnee aetc detectee. On pourra bien entenduameliorer notre dispositif en ajoutantun relais en sortie, a la place du buz-zer par exemple. Une alimentationsecourue serait egalement une bonneidee pour prolonger le fonctionne-ment du detecteur en cas dedefaillance du secteur due a l'incen-die. A noter que lors de la mise soustension, le condensateur C10 et laresistance R12 produisent un bref picpositif sur l'entrée Reset de IC5. Onpeut obtenir le meme resultat par unepression sur le poussoir rouge deRAZ prevu sur la carte.

Realisation - reglages

Deux circuits imprimes a l'echelle 1/1sont proposes sur les figures 4 et 6.Pour le detecteur qui sera insere dansun petit boitier TEKO, nous preconi-sons un support a broches "tulipe"sous le circuit IC3. La diode led L1 etla LDR1 associee seront reliees parun petit tube les isolant de la furnee.Les broches seront pliees delicate-ment avant insertion. La led L2 et lacellule LDR2 qui lui fait face sont plussimples a monter. On veillera simple-ment a bien orienter anode et catho-de des diodes electroluminescentes.Si une diode zener dolt etre utiliseepour baisser la tension du ventilateur,elle sera implantee verticalement surle circuit. Le ventilateur dolt attirer les

fumees, puis les conduire vers lescomposants "opto". Son sens derotation est donc primordial. Onmenagera une ouverture "haute"dans le boitier pour autoriser ('eva-cuation de la fumee.La mise en place des composantssur la carte principale ne devraitguere poser plus de problemes.Seule la dimension du transformateurpourrait vous obliger a modifier

quelque peu les pistes de cuivre. Desolides borniers a vis faciliteront lesliaisons en fils souples entre les deuxcartes.Un premier controle consiste a mesu-rer la tension de 12 volts en diverspoints. Les leds L1 et L2 s'illuminentensembles, ainsi que L3. A l'aide d'unvoltmetre numerique, on releve latension presente sur la broche 2 deIC3. On devra pour ce faire position-

4Trace du circuitimprime

R2 f-

P2 10) P1®)(:) IC2

caL2 ErLDR2

C6 -0-+ ® L1 - Temoin LORI

5Out

1C3 Implantationdes composantsdu circuit dedetection

n" 303 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

ner le curseur de I'ajustable P1 a mi-course. II ne reste plus qu'a produitesur la broche 3 une tension tres lege-rement inferieure a cette valeur enmanceuvrant l'ajustable P2. La sortie6 de I'AOP dolt rester "basse" etl'alarme n'est donc pas declenchee.Le moindre obscurcissement sur Iacellule LDR2 fera basculer le compa-rateur et activera a la fois la led rougeet le buzzer. Un simple fil glisse entreL2 et sa cellule peut provoquer ce

declenchement. II ne reste plus qu'aproceder a un essai avec une furneereelle, bien epaisse et opaque,comme celle produite par la combus-tion de feuilles humides. Si la turn&d'une cigarette parvient a declencherce systerne, c'est que le reglage avraiment ete fait minutieusement.En esperant tout de meme que cetterealisation n'aura pas a servir tropsouvent !

G. ISABEL

\.

1° \

-0 MOW ;°1); '

0, 1----0

° P Ile\fle) ))6

7

Trace du circuit imprime

Implantation des composants de la carte principale

Pont moulb 7812

E Su-)

c, D L4.Z.

Transformateur I C3 I -rrfl2301 2,03 V

22 VAL3

230 V0 (:)T2

-I R11 1-

[I/

BUZZer

+12 V_I_

Masse

In0

_I_-L. IC4 IC5

-rTS1 I

OP.,.,

ci' -a

r --,T,RAZ

-r 1 x212 F-I Rr. }-

Nomenclature

Semi-conducteurs

Pont moule cylindrique, 1 AIC1 : regulateur integre, 7812 , boitierTO 220

L1. L2 : led jaune 5 mmL3 : led verte 5 mmL4 : led rouge clignotante, 5 mmIC2 : regulateur 78L05, boitier TO 92IC3 : ampli OP pA 741. DIL 8IC4 : portes NOR 4001IC5 : double bascule 4013T1, T2 : BC 337Z1 : diode zener 2.7 a 5,1 volts, (voirtexte)

Resistances (touter valeurs1/4 W)

R1 : 390 f.2

R2 : 120 f2R3 : 39 kf.2

R4 : 220 kitR5 : 820 f2R6 : 1,5 kS2

R7 : 100 kitR8 : 47 kS2

R9 : 330 12

R10 : 1 1(52

R11 : 33 i2

R12 : 100 kS2

P1, P2 : ajustable 10 kit, pasde 2,54 mm

Condensateurs

C1, C2 : 470 pF / 25 VC3 : plastique 47 nFC4 : plastique 470 nFC5 : 1 pF/16 VC6, C7 : plastique 22 nFC8, C9: 10 pF / 16 VC10 : plastique 47 nF

Divers

Transformateur a picots. 230 V/2 x 6 V, 2,2 VA

Porte fusible cartouche 0,5 ABloc de 2 bornes visse-soude, pas de5 mm2 blocs de 3 bornes visse-soucle, pasde 5 mm2 supports a souder, DIL 14 broches"tulipes"Support a souder, DIL 8 broches"tulipes"2 cellules photoresistantes LDR 5 mmBuzzer 12 V

Poussoir miniature pour C.I.Ventilateur miniature 6 a 12 VCordon secteur, fils souplesBoitier TEKO

n° 303 ~AN. electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIOUE

Centrals d'alarmeuniverselle a haute

securite avec antivolNos lecteurs assiduss'en souviennentcertainement,

Electronique Pratique »

avait propose, it y a cinqans, une centraled'alarme et antivol.Devant le vif succesrencontre et avecrevolution de latechnologie en matiere demicrocontroleur etd'outils dedeveloppement, nousvous proposons unenouvelle version de cetterealisation nettementamelioree.

Les derniers vehicules auto-mobiles sont equipes, deserie, d'un systerne antivolefficace, mais tous nos lec-

teurs ne possedent pas ce type devehicule, a commencer par les col-lectionneurs ! Notre centrale d'alarmeet antivol se targue d'être universellecar elle peut egalement proteger effi-cacement votre logement ou villa etm8me votre bateau. Ce type d'appa-reil se trouve aisement dans le com-merce, mais pour un modele aussiperformant et universel que cette rea-lisation, les prix s'envolent dans unelarge mesure. Notre centrale voussurprendra par sa taille, sa fiabilite,ses performances, sa facilite d'instal-lation, mais egalement par son cootmodique. Elle est concue a base durecent microcontroleur PIC 18F452ou d'un PIC16F877 plus connu denos lecteurs, seul le fichier a pro-grammer change, mais it est fourni

gratuitement. De plus, notre centraleest prevue pour aller de pair avec lasirene d'alarme a haute securite pre-cedemment publiee.Consultez ses caracteristiques etlaissez-vous tenter par cette realisa-tion pour votre securite et celle devos biens !

Caracteristiques

- Taille reduite, possibilite d'encastre-ment.

- Technologie totalement numeriquea microcontroleur.

- Choix entre 2 microcontraleurs.- Temporisation de sortie reglable

entre 10 et 90 secondes en 9 pas.- Temporisation d'entree reglable

entre 10 et 90 secondes en 9 pas.- Temporisation d'alarme (sirene)

reglable entre 40 et 100 secondesen 9 pas.

- Visualisation en temps reel de tousles etats sur un grand afficheur a 7segments.

- Clavier de commande a 12 touches.- Mise en service par une unique

touche.- Code d'arret a 4 chiffres a program-

mation autonome.

re 303 wvvvv.r .1r .t Itiill it 1( lir or !guy. C CII 1 I CLCCTRONiQUE PRATIQUE

+5 VO

C7100 nF

R1

10 KO

R16

32

e-11

100 12

C102.2 pF

C818 pF

13

X1

20 MHz

C918 pF

T4

12

31

9777,

Transfo 12 V(Habitation)

PR1W04

CI1

PIC16F877 ouPIC18F452

VccVcc

RAO/ANORAVAN1RA2/AN2RA3/AN3

RA4RA5/AN4

RBO

MCLRNpp RB1

RB2RB3/PGM

RB4RB5

RB6/PGCRB7/PGD

0801

Osc2

Gnd

Gnd

RCO

RC1

RC2RC3/SCLRC4/SDA

RC5RC6/TXRC7/RX

RDO

RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7

REO/AN5RE1/AN6RE2/AN7

2

3

4

33

3

3637

38

39

R7

R8

F_H9

j21LR12

R13 H7 x 470 SI

4

15

1

Buzzer

O

+5 V0 R2 R17

Afficheur

3x 10 Id2

17

18

2324252

19

R5

H 1

R6I---

2 x 10 ki2

9777

+ Relais

D41N4007

T1

2

R14

R15

-12 x 11(12

21

22

27 D6 a D27 : 1N4148

2N2222+ Relais

D51N4007

T2

2N2222

J2

RE2

Retard

R

T

Vers allumageou pompecarburant

+9.8 V

(Lig +9 V (Sirene)'

MasseVers

Contact «Tx sirene

Contact aRb

RES1

2

293

8

1

A II/ ALL4 1I5

D1

1N4007

2 x D2

1000 pF R20 1N40071---1-1-11*220 S2

CI C2

, 9777

1101+ Relais

0SD3 C4

100 nTBatter*

Ei,44_1N4007 97777

12 V

A AIc7

C2LM317

+9.8 V

Yt

R21C3 CS

220 II 47 pF 100 nF

R22 , 9777,

C37805

4x0

10 kit

VI0 +5 V

+5 V0 R23

1,5 Ida.).

C6

470 LI

-1-100 nF

Delverte

97,7!

Schema de principe

- Changement de code depuis le cla-vier.

- Code memorise sans batterie(conservation de plusieurs annees).

- Securites multiples durant Ia saisieau clavier (temps d'action et d'inac-tion).

- 3 series de zones de protection (2 adeclenchement immediat et 1 a

declenchement retards).- Surveillance par 2 boucles fermees

et 1 ouverte.- Possibilite d'adapter tout type de

capteur dans les boucles de sur-veillance.

- Coupe circuit des la mise en sur-veillance (vehicule, bateau, coupured'eau en habitation, etc.).

- Sortie sirene et antivol sur 2 relaisT/R.

- Circuit de charge integre pour bat-terie 12 volts (habitation).

- Compatibilite avec la plupart dessirenes.

Schema de principe

L'emploi pour C11 d'un puissantmicrocontroleur PIC16F877 ou PIC

18F452 simplifie a ('extreme le sche-ma de principe de Ia figure 1. Celui-ci gere, par programme, tous lesetats et toutes les temporisations demaniere bien plus souple qu'enlogique cablee.Le quartz X1 de 20 MHz, accompa-gne des condensateurs C8 et C9cadencent l'horloge interne du micro-contrOleur. Le circuit d'initialisationest confie au condensateur C10decharge par la resistance R1, le

courant sur Ia broche « MCLR » estlimits par la resistance R16. Lecondensateur C7 assure le decoupla-

re 303 wwvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'emploi d'un puissant microcontriileur simplifie a l'extreme la realisation

ge de Ia tension d'alimentation auplus pres du PIC.La visualisation generale de tous lesetats de Ia centrale d'alarme se faitsur un grand afficheur a 7 segmentsde 20 mm a cathode commune relicau port « B » entre les broches . RB1a RB7 ». Les leds integrees sontrespectivement limitees en courantpour les segments « g » a « a » par lesresistances R7 a R13. La ligne « RCO

du PIC attaque directement un petitbuzzer piezo de 13 mm, le propre dece type de composant etant juste-ment sa consommation de courantderisoire. Les lignes « RC1 » a « RC3 »scrutent l'etat des boucles des zonesa surveiller. Une zone a boucle fer-mee dolt toujours presenter unemasse sur la broche du microcontrO-leur pour ne pas declencher l'alarme,une zone a boucle ouverte travaille demaniere inverse. Les resistances R2 aR4 assurent Ia polarisation positivede ces entrées. Les resistances R17A R19 jouent un role protecteur enlimitant le courant.Les lignes « RDO » et « RD1 confi-gurees en sortie par programmation,gerent respectivement Ia commandedu relais de l'antivol et de la sirene.Ces deux circuits sont identiques. Aurepos, les transistors sont bloquespar l'etat des deux broches prece-demment citees et par les resis-tances R5 et R6. En presence d'unetat logique haut sur RDO » ou

RD1 », les resistances de base R14et R15 acheminent le signal aux

bases des transistors NPN, T1 et T2.Ces derniers deviennent passants etalimentent les relais RE1 et RE2 par lamasse. Les diodes D4 et D5 prote-gent les transistors contre les cou-rants de retour.Le clavier est confectionne a partir dedouze touches de type « D6 » et dediodes anti-retour. Au repos, le

reseau de resistances RES1 force leslignes « RD4 » a « RD7 », configureesen entrée par programmation, aupotentiel de Ia masse. Si une toucheest actionnee, elle compose un codeunique sur les quatre entrées pi-6cl-tees du microcontroleur via les

diodes D6 a D27. L'action simultaneesur deux touches ne peut pas se dif-Wender car le code risque de cor-respondre a un code existant a partird'une seule touche.La centrale d'alarme etant universel-le, ('alimentation doit pouvoirrepondre a toutes les situations. Sivous decidez de ['installer dans unehabitation, vous devrez prevoir untransformateur ou un adaptateur sec-teur fournissant une tension alternati-ve ou continue de 12 volts efficaces.Apres redressement par le pont dediodes PR1 et filtrage par l'interme-diaire des condensateurs C1 et C2, latension avoisinera 16 volts continus.Si la tension du secteur est presente,elle passe par la diode D1 pour ali-menter le montage et d'autre part,charge la batterie de sauvegarde atravers la resistance R20 et la diodeanti-retour D2. En cas de defaillance

du secteur, la batterie fournit le cou-rant necessaire via la diode anti-retour D3. La tension est prelevee ace point pour alimenter les relais. Lecondensateur C4 decouple la tensiond'entree du regulateur positif ajus-table C12. La resistance R21 donne lareference de Cl2 (1,25 V) et R22 fixesa tension de sortie a 9,8 volts. Nousutilisons cette tension bien stable etfiltree par le condensateur C3 pouralimenter notre sirene a haute securi-te, precedemment publiee, ou touteautre du commerce dont la consom-mation ne depasse pas 400 mA. Unregulateur positif fixe CI3 se charged'abaisser la tension a +5 volts pourle microcontroleur. Le condensateurC5 decouple sa tension d'entree etC6 celle de sortie. La led limitee encourant par R23 atteste la presencede ('alimentation.Sur un vehicule ou un bateau, le mon-tage s'alimente directement a partird'une batterie. Les composants pre-vus en aval pour traiter le courant issudu secteur peuvent etre supprimes.

Realisation

Le montage se repartit sur deux cir-cuits imprimes de type simple face etde taille modeste.Prevus pour etre assembles l'un au-dessus de l'autre, ils se raccordentelectriquement entre eux par deuxconnecteurs congus a base de bar-rettes secables male et femelle. Desentretoises filetees et des vis de3 mm de diametre les maintiennentmecaniquement.La platine superieure supporte lesorganes de commande (clavier) et devisualisation (afficheur) et l'autre plati-ne, tous les autres composants.Les dessins des typons sont donnesA la figure 2.Le transfert sur les plaques presensi-bilisees doit se faire par la methodephotographique, la seule assurantune qualite optimale. Apres revela-tion, puis ringage, les plaques sontgravees dans un bain de perchlorurede fer, puis a nouveau soigneuse-ment rincees.L'operation de pergages des pastilless'effectue a ('aide d'un foret de0,8 mm de diametre. Certains trousdevront etre aleses a des diametres

n° 303 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Domotique

OCENTRALS66D6 IARME r°04/

ELECTRONIQUEpTIQuEdi*

2 Trace des circuits imprimes vus du cote cuivre

legerement superieurs en fonction dela taille des composants (notamment :ceux des regulateurs de tension, desdiodes, des borniers a vis, destouches...), pour cette raison, nousvous conseillons vivement de vousprocurer toutes les pieces avant decommencer.La realisation est prevue pour suppri-mer les cablages externes (clavier,relais, afficheur, etc.). 'Taus les com-posants, y compris les organes decommande sont cables sur les pla-tines. Suivez ensuite le plan d'implan-tation de la figure 3.Travaillez selon un ordre précis tenantcompte de la taille et de la fragilitedes composants. Soudez en premierlieu les resistances, les diodes, le

support de circuit integre, le reseaude resistances, les condensateursceramiques, le buzzer, les condensa-teurs au mylar, les transistors, lesborniers a vis, la led, l'afficheur, lestouches de commandes, le quartz,les condensateurs chimiques, les

regulateurs fixes sur leur dissipateurrespectif et pour terminer les relais.

Passez maintenant au montage desconnecteurs entre les deux platines.Enfichez les barrettes secables detype <, tulipe » entre elles, le cote malevers la plaque superieure, mais sur laface cuivree ; ne soudez rien pour('instant.Assemblez mecaniquement les deuxcircuits imprimes a l'aide de quatreentretoises filetees de 3 x 10. les

deux faces cuivrbes en regard, empri-sonnant ainsi les connecteurs.Soudez alors ces derniers (pour vousalder, observez la photo de la

maquette). Prenez garde au sens descomposants polarises, une erreurpeut leur etre fatale (microcontroleur,diodes, led, pont de redressement,condensateurs chimiques, reseau deresistances et les touches car celles-ci comportent des liaisons internes).La figure 4 montre un dessin deface avant a l'Achelle 1/2. Vous devezle reporter par collage ou transfert surune plaque de plexiglas ou d'alumi-nium pouvant servir de plaque d'en-castrement (apres agrandissement200 %.

Mise en serviceAvant d'alimenter votre centraled'alarme, pour un essai prelirninaire, it

est indispensable de verifier qu'il nesubsiste aucune erreur de cablage(controlez le sens et la valeur des

4 Dessin de la face avantet des touches

n' 303 vonnev.plectinniquppratique.rom ELECTRONIQUE PRATIQUE 45

A,,' / -I. R12 F

-{ RI, F

I1- -1 R18 F

1-,-1 RR Ii-_

7

R7 F

1 1 I\__ }

Afficheur

11

A

2

0

9

V

-1 u-

-I II-

-I 11--

_4 D6 a D27

-1

-I 0-c- 0.1 -

Battene12 V

12 v

D

-I D3 IF D1 I-

00

00

PERI 1

j--I R18 I -

R19 F

-11 04 es I-

00

0

0000

V V VR C T

Anti-vol

Capteurs

Retard

Verss.rene

+9 V

D Masse

is Contact T

is Contact R

Plan d'implantation des composants

La platine superieure supporte les organes de commande La platine inferieure supporte le reste des composants

composants, mais egalement la qua-lite des soudures et des pistes cui-vrees). Aidez-vous, au besoin, duneloupe. Alimentez maintenant le mon-

tage a partir du transformateur ou dela batterie, sans inserer le microcon-trOleur sur son support. Verifiezensuite la presence des tensions a

l'aide d'un voltmetre numerique :

+9,8 volts , sur le bornier a vis de lasirene, et +5 volts >, sur le supportde C11. La led dolt s'allumer pour

n° 303 www.electroniciiit Htlque.com ELECTRONIC:ME PRATIOUT

Domotique

NomenclatureResistances 5 %R1 a R6 : 10 I<S2 (marron, noir, orange)R7 a R13, R17 a R19, R23 : 470 SI(jaune, violet, marron)R14 a R15 : 1 I<S2 (marron, noir, rouge)R16 : 100 SI (marron, noir, marron)R20, R21 : 220 SI (rouge, rouge,marron)R22 : 1,5 kit (marron, vert, rouge)RES1 : Roseau de resistances4 x 10 kS2

CondensateursC1, 02 : 1000 pF/25 VC3 : 47 pF/25 VC4 a C7 : 100 nF (mylar)C8 a C9 : 18 a 22 pF (ceramiques)C10 : 2,2 pF/25 V

Semi-conducteursCI1 : PIC 16F877 ou PIC18F452(voir texte)Cl2 : LM317C13 : 7805D1 a D5 : 1N 4007D6 a D27 : 1N 4148DEL : 5 mm verteAfficheur ref. SC08-11HWA cathodecommune hauteur 20 mm(disponibles chez St Quentin Radioa Paris et en VPC)T1, T2 : 2N2222 (ou equivalent)PR1 : Pont de redressement rondW04 (par exemple)

DiversX1 : Quartz 20 MHz12 touches contact type « D6pour circuit imprime12 cabochons clipsables pour « D6(1 vert, 1 rouge et 10 blancs oujaunes)1 support de circuit integre a 40broches2 dissipateurs thermiques pour TO220type ML26Borniers a vis au pas de 5,08 mm1 Buzzer pi6zo diametre 13 mmRE1, RE2: Relais 2TR bobine en 12 VDC type : FINDER 4052Visserie et entretoises filetees die -metre 3 mm, longueur 10 mmBarrettes secables male et femelletype « tulipeRE1, RE2 : Relais DIL 5 volts 2 T/R

vous avertir de Ia mise sous tensionde la centrale.Si vous alimentez le montage a partird'un transformateur, vous pouvezaussi controler l'intensite de chargede Ia batterie au moyen d'un multi -metre commute en milliamperemetreet raccorde en serie sur le positif duconnecteur de la batterie.Assurez-vous enfin du fonctionne-

ment des relais en etablissant uneliaison temporaire entre le pole positif(+5 volts) et Ia broche 19 support decircuit integre vide pour RE1, puis labroche 20 pour RE2.Mettez votre realisation hors tensionet programmez C11 avant de le mettreen place.

Programmation

Comme annonce en debut de cetteetude, Ia centrale d'alarme peut fonc-tionner avec deux microcontroleursdifferents : soit un PIC 16F877, soitun PIC 18F452. Vous avons misvotre disposition, sur le site Inter-

net du magazine : " http://www.electroniquepratique.com deuxfichiers destines a l'un ou I'autrecomposant, en fonction de votrechoix. Les lecteurs n'ayant pas l'op-portunite de se connecter a Internetpeuvent les obtenir en adressant a laredaction un CDROM sous envelop-pe auto-adressee suffisammentaffranchie.Vous devez ensuite posseder unsimple programmateur de PIC se rac-cordant a votre PC, it en existe a tousles prix, voyez les annonceurs dumagazine.Nous en avons d'ailleurs public plu-sieurs realisations au cours de cesdernieres annees.

Utilisation

L'utilisation courante de votre centra-le d'alarme, comme tout appareilsophistique, requiert la lecture d'unmode d'emploi.Ce paragraphe vous propose de leremplacer.En facade, vous disposez de dixtouches numerotees de 0 a 9, d'unerouge et d'une verte. Elles servent aentrer toutes les commandes, y com-pris le *lege des temporisations, le

5

changement du code et les memori-sations.Un afficheur a 7 segments de 20 mm,utilise de maniere optimale vous ren-seigne en temps reel sur tous lesetats de votre appareil. Vous l'avezcompris, cette centrale d'alarme n'arien a envier a ses homologues ducommerce !

Mode d'attente

C'est le mode par defaut de votrecentrale d'alarme a Ia mise sous ten-sion, ('afficheur vous l'indique par unesequence clignotante permanentedessinee a la figure 5. Elle ne sur-veille rien et attend vos ordres.Durant cette phase, vous pouvezmodifier tous les parametres ajus-tables : changement du code secret aquatre chiffres, *lege de Ia tempori-sation d'entree, de sortie et d'alarme(sirene). II est egalement possible depasser en mode " SURVEILLANCEen appuyant simplement sur la

touche verte.

Changement du code

En actionnant la touche rouge durantle mode " ATTENTE », la sequenceclignotante de Ia figure 6 vousdemande d'entrer, dans l'ordre, lesquatre chiffres de votre nouveaucode secret. Cheque chiffre tape auclavier s'affiche, puis la sequence de

Clignotement du mode "attente"

6 Clignotement duchangement de code

IIMINIII

11

4111111,

ni° 303 wwvv.electronlquepratiqup.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

la figure 7 vous indique qu'iI faut :

soit valider en actionnant la toucheverte, soit annuler et recommenceren appuyant sur la rouge.La validation entraine la memorisa-tion en EEPROM du PIC accompa-gnee de trois bips sonores differents.S'ensuit la visualisation de votre nou-veau code, chiffre apres chiffre, demaniere permanente afin de vous leconfirmer et eviter tout risque d'er-reur. Une action sur Ia touche rougevous invite a tout recommencer.L'appui sur la verte valide definitive-ment le code et retourne au mode

ATTENTE ».

L J

7 Clignotement de lavalidation du code

Reglagedes temporisations

En actionnant la touche « 1 » , 2 »,

ou « 3 » durant le mode « ATTENTE »,vous pouvez ajuster respectivementla temporisation d'entree, de sortie,ou d'alarme (sirene).Vous verrez alors Ia sequence cligno-tante correspondante des figures 8,9, ou 10. Quelle que soit la tempori-sation demandee, le principe resteidentique.Actionnez une touche comprise entre1 et 9 pour obtenir un delai variant de10 a 90 secondes.L'ajustage de l'alarme est augmentsde 10 secondes (compte tenu desbips sonores permanents durant cecycle).Une action sur Ia touche rouge annu-le la procedure. L'appui sur la vertememorise la temporisation -enEEPROM du PIC et retourne au mode

ATTENTE ».

Mode surveillance

En actionnant la touche verte durantle mode ATTENTE », Ia sequence de

8

9

Clignotement du reglage dela temporisation d'entree

Clignotement du reglage dela temporisation de sortie

J

10 Clignotement du reglage dela temporisation d'alarme

Pendant ce delai, un appui sur latouche rouge retourne au mode

ATI-ENTE ».

A ('issue de la temporisation, le cli-gnotement permanent represents a lafigure 12 indique que la cen-trale d'alarme est en mode SUR-

VEILLANCE ».Les trois zones sont scrutees sanscesse.Une anomalie sur une zone a declen-chement immediat provoque le hurle-ment, sans delai, de la sirene et ('en-tree dans le mode « ALARME ».L'ouverture de la zone a declenche-ment retards appelle Ia temporisationd'entree signalee par la sequence dela figure 13.La rapidite du defilement est, la aussi,fonction de la duree de la temporisa-tion.Pendant ce delai, vous devez entrerle code secret pour inhiber l'alarme etrevenir en mode attente.Aucune autre action ne sera prise encompte.Lors de la saisie du code, seul le rangdu chiffre s'affiche (1, 2, 3, ou 4).Par mesure de securite, le chiffre ducode ne s'affiche pas. En cas d'er-reur, vous disposez de deux autresessais avant le passage en mode

ALARME

1?1 J

11

12

Sequence durant la temporisation de sortie

Clignotement du mode"surveillance"

la figure 11 vous montre que vousvenez d'enclencher la temporisationde sortie avant d'entrer en mode sur-veillance.La rapidite du defilement est fonctionde la duree de la temporisation.

Cheque action prise en compte setraduit par un changement d'afficha-ge (rang du code) et un bip sonoreafin d'Aviter une eventuelle erreur desaisie. Deux autres protections sur-veillent les actions au clavier.La premiere analyse le temps d'appuisur une touche : it ne peut depasser10 secondes sans declencher l'alar-me. La seconde controle le tempstotal de saisie du code : it doit resterinferieur a 20 secondes.Si Ie code correspond, la centralerevient en mode ATIENTE ».

La sequence representee a Ia

ra° 303 www.eieLtroniquppratique,. LUI 11 ELECTRONIQUF PRATIQUE

n n- n13 Sequence durant la temporisation d'entree

J

14 Clignotement du mode"alarme"

figure 14 vous signale le declenche-ment du mode « ALARME » et le hur-lement de la sirene.Elle s'accompagne de deux tonalites

sonores se repetant durant toutecette phase, a un rythme variantselon le *lege de la temporisationd'alarme, hormis pendant la saisie ducode.

Vous pouvez a tout moment saisir lecode secret dans les memes condi-tions que ci-dessus, pour inhiberl'alarme et retourner en mode« ATTENTE

A defaut, une fois la temporisationecoulee, la centrale d'alarme seremet en mode « SURVEILLANCE »,a rant d'un nouveau declenche-ment.

Les capteurs

Electriquement, notre centrale d'alar-me surveille les zones a proteger parl'ouverture ou la fermeture decontacts raccordes en serie ou enparallele sur trois reseaux de bouclesdistinctes.

Libre a vous de choisir le type de pro-tection souhaitee.

Nous vous invitons a consulter lescatalogues des grands specialistesde l'alarme :notamment les societes LEXTRONICet SELECTRONIC, annonceurs dansla revue.

Vous y trouverez une grande varietede detecteurs de chocs, de fumee,de gaz, de chaleur, magnetiques,volumetriques, etc., pouvant rempla-cer les contacts ou s'intercaler dansles boucles des zones.

Y. MERGY

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Et si on parfait tubes...

En 11 tours,ayyrenez a connaitre

et a maitriserle fonctionnement des tubes

electroniques

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Je desire recevoir le CD -Rom (fichiers PDF) « Et si on parlait tubes... »France : 25 Union europeenne : 25 + 2 frais de port Autres pays : nous consulter

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MONTAGES

AUDIO

AMPLIFICATEURPONTE A BASE DE

LM3886Pmax : 120 Weff

COURS N° 22 : ET SI ON PARLAIT c< TUBES >,

L'AMPLIFICATION DITE DE <, PUISSANCE »

PUSH-PULL CLASSE A DE 2 x 24 Weff

ET SON ALIMENTATION NON STABILISEE

AMPLI PONTE DE 120 Weff A LM3886 NS

ALIMENTATION NON STABILISEE POUR PP 6L6GC

226 PARTIE

DE LA THEORIE A LA PRATIQUEL'AMPLIFICATION DITE 44 DE PUISSANCE »

(SUITE)

Dans le precedent numerod'Electronique Pratique, nousavons etudie les regles gene-rales de ('amplification depuissance avec des tubes.Or, nos triodes, tetrodes etpentodes, telles que nousles avons fait fonctionner,chargees par des resis-tances pures, pourraientla rigueur servir de grillepain. Ce qui, avouons-le,pour nous qui cherchonsfaire de ('audio, n'est pas lebut recherché ! II nous fautdonc trouver un instrumentqui va nous permettre d'ex-traire le maximum de puis-sance de nos chers »tubes avec le minimum depertes sous forme de cha-leur. Cet instrument existe,vous le connaissez, c'est letransformateur.

usqu'a present nous n'avonsparle du transformateur quedans les chapitres traitant desalimentations. Ce qui nous

interessait alors etaient les notionsd'elevation ou d'abaissement de ten-sions alternatives (cours n°12, Ledn°185) essentiellement fournies par lesecteur. Aujourd'hui, nous allons etudierun autre aspect de cet engin magique :('adaptation des impedances.

LE TRANSFORMATEUR :UN ADAPTATEURD'IMPEDANCE IDEAL

Tout d'abord, pourquoi avons-nousbesoin d'un adaptateur d'impedance ?Dans notre precedent cours, nousavons determine la resistance de char-ge optimale pour tirer le maximum de

puissance avec le minimum de distor-sion pour un tube donne et une hautetension determinee (trois a six fois laresistance interne pour une triode, 1/5'a 1/10e de la resistance interne pour unepentode ou une tetrode).Le probleme pratique se pose de Iafacon suivante. En nous inspirant denotre dernier cours, nous avonsconstruit un amplificateur utilisant unetriode 300B. Nous avons defini la char-ge optimale du tube a 4 000 Q.Or, nous disposons d'un haut-parleurde 8 Q d'impedance. Inutile de vousdire qu'il est exclus de connecter direc-tement le haut-parleur en lieu et placede la resistance de charge ! Soyonsserieux ! Pouvons-nous respecter la

charge optimale en connectant uneresistance de 4 000 52 -8 Q = 3 992 S2en serie avec le haut-parleur de 8 L2 ?Bien sal-, la charge optimale du tubeserait respect& et l'on tirerait le maxi-mum de puissance pour le minimum dedistorsion... sous forme de chaleurdans la resistance !Car le malheureux haut-parleur ne rece-vrait que 0,2 % de la puissance delivreepar le tube, autant dire rien ! Donc, lesresistances pour adapter 'Impedanced'un haut-parleur a la charge d'untube... on oublie !Et vous allez constater qu'un transfor-mateur correctement utilise est ('instru-ment ideal pour adapter Ia faible chargeque represente le haut-parleur a la

charge elevee demand& par le tube etce avec le minimum de pertes puis-qu'un transformateur est un adaptateurd' impedance.

LE RAPPORT D'IMPEDANCED'UN TRANSFORMATEUR

Lorsqu'un transformateur est utilisepour coupler le tube de puissance a unhaut-parleur de, par exemple, 8 I2 d'im-pedance, un courant va circuler dansI'enroulement secondaire (i2). Ce cou-

re 303 vwvw.electroniquepratique.corn 52 ELECTRONIQUF PRATIQUE

L'AMPLIFICATION

Figure 1Rapport d'impedanced'uritransformateur

rant va induire un flux dans le circuitmagnetique (figure 1). Ce sont ce cou-rant au secondaire du transformateuret Ia variation de flux correspondantequi vont induire une tension e1,2 au pri-maire. Un courant correspondant aucourant dans Ia charge va circulerdans le primaire, le rapport de courantsera egal a ('inverse du rapport dunombre de tours.

i1 n2= -i2 n1

Ce qui signifie, en clair, que si, parexemple, votre transformateur comporte100 spires au primaire et 10 spires ausecondaire (n2/n1 = 0,1) et que si le cou-rant au primaire est de 0,1 ampere, lecourant au secondaire sera de 1 ampere.Maintenant, mettons-nous a la place dutube et regardons vers le transforma-teur. Notre tube amplificateur va deli-vrer une tension alternative el au trans-formateur, ce qui va induire un courantii qui traversera l'enroulement primaire.Le tube 0 voit » donc une impedance Z1(nous sommes en alternatif) egale aurapport el/i1 :

Z1 (Q) =el

Mais attention, une charge RL estconnectee au secondaire du transfor-mateur (figure 1), en ('occurrence notrehaut-parleur.Comme nous l'avons vu precedem-ment, cette charge parcourue par lecourant secondaire va induire, a sontour, une tension complexe e1,2 au pri-maire. L'impedance Z1 (Q) mesuree necorrespond pas du tout a la sommevectorielle de ('inductance du primaireseul et de sa resistance ohmique. Cetteimpedance va dependre du courant

fourni par le tube. Lequel, a son tour, vadependre de !Impedance de la chargeRL et du rapport du nombre de toursentre le primaire et le secondaire.En résumé : toute modification de Iavaleur de Ia charge RL va changer'Impedance de charge Z1 du tube.En termes courants, lorsque l'on parlede 0 transformateur de sortie » :

Z1 est appelee impedance primaire Z2 est appelee impedance secondaireCeci, en ayant toujours a ('esprit que'Impedance primaire ne peut etre defi-nie qu'en fonction d'une impedancesecondaire designee.Dire qu'un transformateur de sortie aune impedance de 4 000 52 ne signifierien tant qu'on n'a pas precise Iavaleur de Ia charge. On devra dire, parexemple, transformateur de sortie de4 000 S2 pour une charge de 8 Q.Maintenant, changeons de cote etregardons le transformateur vu de lacharge. Que voit-on ? Une impedance :

Z2 (52) =e2

i2

Kerne observation que pour le primaire.Cette impedance ne correspond pas aIa somme vectorielle de ('inductance etde la resistance du secondaire seul,mais a 'Impedance vue par la chargedu secondaire avec le primaireconnects au tube, en ('occurrence lacharge du primaire etant Ia resistanceinterne du tube. C'est une notion extre-mement importante.

Un transformateur ne possede pasune impedance primaire et uneimpedance secondaire de lui-merne, mais un rapport d'impe-dances.

Autrement dit, 'Impedance du primairedepend de Ia charge connectee ausecondaire et, a ('inverse, 'Impedancedu secondaire depend de la chargeconnectee au primaire.Un transformateur est un adaptateurd'impedances.

DETERMINATION DE L'IM-PEDANCE D'UN TRANS-FORMATEUR DE SORTIE

Cela revient a calculer le rapport d'im-pedance entre le primaire et le secon-daire savonsque 'Impedance du primaire est :

L...,.,

=el

I

et !Impedance secondaire :

Z2 =e2

i2

Le rapport des impedances est :

Z1 e1 /i1 el i2= X -

Z2 e2 /i2 e2

Mais vous vous souvenez que le rap-port de la tension primaire a la tensionsecondaire est egal au rapport dunombre de tours des enroulements

el n1=e2 n2

De meme, le rapport des intensites estegal a ('inverse du rapport du nombrede tours des enroulements.

i2=

n1-i1 n2

On peut donc ecrire :

Z1 ( n1)2

Z2 =

n* 303 vwwv.electronlquepratIque.corn 53 CLICTRONIQUE PRATIQLJE

L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE

111 n2a1611

811

Z2

Dans un transformateur

a prises multiples ou secondairesZ1

n2b

n c411 le rapport Ll est maintenu constant

Z2

on Figure 2Transformateur a plusieurs impedances de sortie

Cette formule est fondamentale, vousI'emploierez a chaque fois que vousaurez a calculer Ia valeur de 'Impedan-ce d'un transformateur.

Le rapport des impedances pri-maire et secondaire d'un transfor-mateur est egal au carre dunombre de tours du primaire et dusecondaire.

Voici quelques exemples pratiques, tressimples, afin de vous familiariser avecles transformateurs.1- Pour charger correctement une trio-de 300B, vous avez besoin d'un trans-formateur presentant une impedanceau primaire de 4 000 Q lorsqu'iI estchargé au secondaire par un haut-par-leur de 8 n. Quel est le rapport dunombre de tours primaire/secondaire ?a) On pose

Z1 ( n1)2

Z2 = n2 )

b) D'oU

n1 Z1 4000= = 22,36n2 \Z2 8

Le transformateur aura donc 22,36 foisplus de tours au primaire qu'au secon-daire. Tout le reste concerne la fabrica-tion du transformateur : diametre du fil,dimensions du noyau magnetique, cou-rant maximum, etc. Ils seront determi-nes par le constructeur en fonction dela puissance, de la bande passante, de('utilisation, etc.2) Vous disposez d'un transformateurBF inconnu. A l'aide d'un generateurbasse frequence, vous voulez connaitreson rapport de transformation. En appli-quant une tension de 10 volts (1 000 Hz)au primaire, vous recueillez une tensionde 0,6 volt au secondaire.Le rapport de transformation est par

consequent de 10/0,6

n1 10

n2 0,6

Vous voulez utiliser ce transformateurpour charger votre 300B (toujours elle !).Quelle doit etre !Impedance du haut-par-leur a connecter au secondaire afin d'ob-tenir la charge optimale de 4 000 Q ?a) On pose :

Z1 (L1)2 )2

Z2 n2 ) 10,6)

B) D'oCi :

Z1 4000Z2 - = 14,4 S2277,7 277,7

Bingo ! Vous disposez d'un haut-parleurde 15 Q... Cela va fonctionner !3) Vous n'avez pas de chance, vous dis-posez d'un haut-parleur de 8 a Quellesera 'Impedance du primaire de cemerne transformateur chargé par 852 ason secondaire ?a) On pose :

Z1

Z2

=(n2n1)2

010 6)2

,=277,7

b) D'ou :

2

Z1=X Z2 = 277,7 x 8 = 2213 Q

n2

Votre montage va fonctionner, mais letube sous -chargé va vous fabriquer unsacre paquet de distorsions (lire coursprecedent).Si vous ne disposez que d'un haut-par-leur de 4 Q, alors la, attention !

L'impedance du primaire va chuter. Elledeviendra :

2

Z1=LL0 X 4 = 1106 Q

0,6

Votre tube va rougir de congestion !4) La majorite des transformateurs desortie disposent de plusieurs sorties

secondaires normalisees, en general :

4 Q, 8 Q, 16 Q.Lorsque vous construisez un prototypeet que vous ne disposez pas du trans-formateur ad hoc, cela peut etre tresutile car, comme nous venons de l'etu-dier, un transformateur a son impedan-ce primaire directement proportionnellea la charge du secondaire.Or, qu'est-ce qu'un transformateurplusieurs impedances de sortie ? C'estun transformateur sur le secondaireduquel on a menage des prises inter-mediaires sur un enroulement unique(figure 2).Ceci revient a changer le rapport detransformation n1/n2. Le constructeur acalcule le nombre de spires au secon-daire de facon a ce qu'un haut-parleurde 4 U, branche sur la sortie 4 Q,

reflete >, une impedance disons de3 500 Q au primaire. De merne, si unhaut-parleur de 8 U est branche sur lasortie 8 Q, on obtiendra toujours3 500 U au primaire.Mais que se passe-t-il si l'on connecteun haut-parleur de 8 S2 sur la sortie4 U ? Je ne developperai pas ici le cal-cul qui, au demeurant, est tres simpleen partant de :

2Z1 (_n1)

Z2 n2 )

Voici quel en est le resultat.

L'impedance du primaire Z1 doitetre multipliee par le rapport desimpedances secondaires.

Exemple : si 'Impedance du primaireest de 3 500 U et si on connecte unhaut-parleur de 8 U sur la sortie 4 U, lerapport des impedances secondairesest de 8/4 = 2.L'impedance du primaire devient :3 500 Q x 2 = 7 000 QSi le haut-parleur de 8 Q est branchesur la sortie 16 Q, le rapport sera de8/16 = 0,5.L'impedance du primaire devient :3 500 Q x 0,5 = 1 750 LIAttention donc a Ia charge de vosamplificateurs, on ne connecte pasn'importe quel haut-parleur a n'importequelle sortie haut-parleur. Le construc-

re 303 www.electroniquepratique.com 54 ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'AMPLIFICATION

T S.

Rg I Rk I Ck

+HT

Figure 3Deux exempies d'amplificateurs

de puissance mono tube/classe A

RgI I

chargeStructure elementaire d'un Rage

de puissance a triode

T S.

+HT

(-0 3 charge

Structure elementaire d'un Stage de puissanceavec tetrode a faisceau dingo (ou pentode)

teur de l'amplificateur a (en principe !)defini une charge optimale pour lestubes de puissance qu'il a choisis.Toute modification de la charge vaentrainer des variations de perfor-mances de l'amplificateur, tant entermes de puissance que de taux dedistorsion.II faut aussi preciser ici que 'Impedancereelle de vos enceintes acoustiques esttres souvent eminemment variable enfonction de la frequence du signal musi-cal. Telle enceinte qui affiche une impe-dance de 8 Q a 1 000 Hz (point demesure normalise) peut voir son impe-dance degringoler a 2 Q aux environsde 8 000 Hz ou, a ('inverse, grimper20 I-2 a la meme frequence.Plus que la bande passante, c'est Iacourbe d'impedance qui est primor-diale lors du choix d'une enceinteacoustique. Si !Impedance vane peutout au long de la bande audio, vousserez pratiquement assure que votreamplificateur, s'iI est bien congu, vousfournira un signal « propre » tout au longdu spectre, les tubes de puissance res-tant en permanence correctement char-ges.Les resultats dits « subjectifs » (!)

dependront essentiellement des quali-tes electroacoustiques de ''enceinte.Mais ceci est une autre histoire !

Et maintenant que vous savez (presque !)tout au sujet des transformateurs,retournons a nos amplificateurs.

LES AMPLIFICATEURSMONO TUBE EN CLASSE A

C'est le plus simple, sinon le plus simpliste des amplificateurs de puissance.Sur la figure 3, nous avons representsdes amplificateurs de puissance : l'unequipe d'une triode (type 300B, 2A3,etc.), l'autre d'une pentode ou tetrodefaisceau dirige (type EL34, 6L6, 6550,etc.). Ces deux montages utilisent unepolarisation automatique, nous verronspourquoi tout a l'heure.Dans le cas de Ia pentode (ou tetrode),nous avons represents en rouge uneresistance Rg2 et un condensateurCg2. Lesquels sont, respectivement, laresistance chutrice et le condensateurde decouplage qui seront employes sile tube est utilise avec une tensiond'ecran inferieure a la tension d'anode.En effet, it faut savoir qu'une 6L6, parexemple, peut etre utilisee avec plu-sieurs tensions d'ecran et de plaque dif-ferentes. Par exemple :250 V anode et 250 V ecran300 V anode et 200 V ecran350 V anode et 250 V ecran, etc.A chaque valeur de la tension d'ecran,

on obtiendra un reseau de courbesIa = f(Ua) a Ug = ctc different, ce quiinfluera sur la resistance interne, le

coefficient d'amplification et la pente,donc sur la charge optimale a utiliser.Pour le moment, interessons-nous ala triode de puissance.

LA TRIODE DE PUISSANCE

Comme nous avons commence avecune 300B, continuons avec la 300Bchargee par un transformateur et nonplus par une resistance, comme nousl'avions suppose dans notre derniercours (Electronique Pratique n°302,figure 7).Nous reprenons ici le reseau de courbesla = f(Ua) a Ug = ctc et tragons la cour-be d'isopuissance a 36 watts (figure 4).Nous avions Mini la charge optimalede la 300B a 4000 Q, nous conserve-rons cette valeur.Et maintenant, attention ! La differen-ce fondamentale entre la charge parresistance et la charge par transforma-teur est la suivante : la resistanceohmique de l'enroulement primaire d'untransformateur est tits faible, de l'ordrede 5052 a 100 Q pour un transformateurde qualite, d'impeclance 4 000 Q.Au repos, c'est-e-dire sans aucunecomposante alternative, le tube ne

re 303 vwwv.electroniquepratique.com 55 ELECTRONIQUE PRAI1QUE

L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE

la

360

320

280

240

200

16

140

120

80I repos -

65mA40

Ef = 5 0 V LTS A CI 1 Weste3r0n0E8lectric

FM

- 1C IIrlsopuiss ce 36 W.

11. oc

Ill NM VA

Fil WM FA

111,11ifil

Z charge = 400k AN 111,Charrejau repos ( transf, A

Mt ottliANMilIVWAPA WSIM VA II III=EWEN ri id p

111111,111/11AIPmniodV Pr

rirA ww.supPPOortill

. 111111

P'' P'r0 80 100 200 300 400

480

Figure 4 : Placement de la droite de charge dynamique sur le reseau de caracteristiques Ia = f(Ua) a Ug = constanted'une 300B WE, chargee par un transformateur d'impeclance 4 000 12 (secondaire 8 12)

500 580 600 700

Ua

V

verra que la resistance ohmique dutransformateur, c'est-a-dire pratique-ment un court -circuit. C'est pour cetteraison qu'au repos, la droite de chargeest perpendiculaire a l'axe des tensionsd'alimentation et que l'on ne tient pascompte de la chute de tension au reposdans l'enroulement du transformateur.Reportons-nous au reseau de courbes.La tension maximale Ua de la 3008 estde 400 volts, d'apres le constructeur.Choisissons une tension Ua placeeenviron au milieu des courbes, soit300 V. A ce point, tracons une perpen-diculaire a l'axe Ua (en rouge sur lafigure 4). Cette droite represente la

charge au repos de notre tube.Vous constatez qu'elle coupe la courbeUg = -60 V.Ce sera notre point de repos choisi quicorrespond a un courant de repos d'en-viron 65 mA.Comment fixer le courant de repos enpolarisation automatique ?II faut, bien evidemment, polariser lacathode du tube positivement par rap-port a la grille de commande (voir cours

n°9, Led n°182).Le courant de repos etant de 65 mA etIa tension de grille de -60 V, la resistan-ce Rk de polarisation sera de :

Rk =Ug

=60

= 923 QIa 0,065

Attention ! Cette resistance sera traver-see par un courant intense de 65 mA.Elle devra donc pouvoir dissiper unepuissance de :P = R x 12 = 923 x 0,065' = 3,89 wattsEn pratique, vous choisirez une resis-tance de 1 000 Q/5 W...Les montages electroniques a tubestolerent des approximations de ±10 %sans danger et sans grande alterationdes resultats !Un condensateur Ck de 100 pF/150 Ven parallele sur Rk servira de conden-sateur de decouplage (voir cours n°16,Led n°189).Et maintenant, placons notre droite decharge de 4 000 S2 sur le reseau decaracteristiques, en comprenant bienque cette droite de charge est repre-sentative de ['impedance Z1 du

transformateur parcouru par unecomposante alternative.Calculons, tout d'abord, l'intensite ducourant qui entrainerait une chute detension de 300 V (tension de repos)dans une charge de 4 000 Q

R

300= 0,075 A (75 mA)

4000

Or, le courant de repos dans notre tubeest de 65 mA, le courant total corres-pondant a Ua = 0 est de :75 mA + 65 mA = 140 mAJoignons le point 140 mA au point 0 etprolongeons la droite jusqu'a ce qu'ellecoupe l'axe Ua, la droite AOB est Iaveritable droite de charge de notretube chargé par un transformateurd'impedance 4 000 U.II existe une autre methode, tres simple,pour placer la droite de charge : Choisir arbitrairement un courant la,par exemple 120 rnA Le courant de repos etant de 65 mA,

re 303 vvvvvvetectroniquepratique.corn 56 ELECTRONIQUE PRATIOLJE

L'AMPLIFICATION

Variation de tensionsur la grille du tube

la

360

320

280

240

200

160

140

120

80I repos -

$ 65mA40

Ef = 5 0 NALTS AC

1 =C 300BElectric\ Western

\Is° uiss ce 36 W. - EC/

I OI:

21":

5 1 charge = 401in\ ,Char:e au repos ( fidu tra sf

.4.------------ 0 et_ ......,.

..:.

...._

3 -----

I-- - 0t

746,

-..,...

-..,t5'

80 100 200 300 400

480

500 580 600

Figure 5 : Etablissement de ('ellipse de charge dynamique (charge reelle).

700

Ua

la variation de courant Al est de :Al = 120 mA - 65 mA = 55 mA Calculer la chute de tension provo-quee par ces 55 mA dans Z = 4 000 QAU = 4 000 x 0,055 = 220 V La tension de plaque qui etait aurepos de 300 V va donc chuter de 220 Vpour s'etablir a :300 V - 220 V = 80 V Porter le point C sur la figure 4 cor-respondant a 80 V/120 mA et joindre Ca O.Quelle que soit Ia methode employee, itest important de garder a ('esprit que lepoint de repos ne depend pas de'Impedance de Ia charge en courantalternatif, mais de sa resistanceohmique en continu qui est negli-geable.Quelle que soit la tension d'alimentationchoisie, la charge au repos sera tou-jours une droite perpendiculaire a l'axeUa, en veillant a ne jamais depasser latension maximale indiquee par le

constructeur (ici 400 V).Se pose alors une question legitime :

comment diable, avec une haute ten-

sion de seulement 300 volts, en modu-lant le tube avec une tension de grille« swinguant >, de ±60 volts, peut-onatteindre une tension de 480 volts auxbornes de la charge (au point E) ?A cette question, it nous faut repondrepar une autre question : qu'est-ce qu'untransformateur ?Eh bien, un transformateur est uneinductance, car c'est une bobine.Comme toute bobine honnete, elle vas'opposer a Ia diminution du courantqui la traverse et enregistrera une sur-tension a ses bornes.Cette surtension va s'ajouter a la hautetension continue Ua. C'est une des rai-sons pour laquelle it ne faut jamais fairefonctionner un amplificateur a tubessans charge au secondaire des trans-formateurs. La surtension aux bornesdu primaire va devenir enorme, car ('im-pedance Z1 va tendre vers l'infini...C'est le claquage assure du transforma-teur et la mort du tube qui volt sa ten-sion de plaque grimper a des valeursdangereuses : éclair bleute du plus beleffet !

Et puisque nous en sommes aux his-toires de bobines, il nous faut refreinernotre bel enthousiasme car cette belledroite de charge que nous avons traceen'est, helas, pas une droite, loin s'enfaut !

DE LA DROITE DE CHARGEA L'ELLIPSE DE CHARGEDYNAMIQUE

Jusqu'a present, pour la paix de ('esprit,nous avons assimile ('impedance decharge de notre tube a une simple resis-tance de 4 000 S2 montee dans le circuitde plaque de notre 300B.Malheureusement, bien que notretransformateur soit chargé au secondai-re par une resistance de 8 L2 (nous ver-rons plus loin que lorsqu'il est chargépar un haut-parleur, le probleme estencore plus complexe !), it garde toutesa personnalite de transformateur, si

j'ose m'exprimer ainsi !En clair, un transformateur est assimi-lable a une bobine, donc a une induc-tance.

n° 303 www.electroniquepratique.com 57 ELECTRONIQUE PRATIOLJE

L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE

Figure 6 : Forme

a

a

b

b

de ('ellipse courant/tension au primaire de deux transformateurs d'impedance primaire 4 000 f.2/secondaire 8 1.1.En haut, transformateur de bonne qualite : a) 20 Hz b) 1 000 Hz c) 20 000 HzEn bas, transformateur de qualite mediocre : a) 20 Hz b) 1 000 Hz c) 20 000 Hz

Ce test est revelateur de la reelle qualite d'un transformateur de sortie.L'ideal serait d'obtenir tout au long du spectre une droite inclinee a 45', ce qui est bien evidemment impossible

Or, le propre d'une inductance est des'opposer aux variations de courant quila traversent, tant dans un sens quedans l'autre (cours n°15, Led n°188).Pour vous faire comprendre le pheno-mane somme toute assez complexe etau risque de faire hurler les puristes,nous vous avons represents figure 5,tres schematiquement, ce qu'il advientdu courant dans le transformateur, doncdans notre tube chargé par ce dernierlorsqu'a partir du temps t1, on appliqueune tension alternative « swinguant » de±60 volts sur la grille de notre 300B.De tO a t1, it ne se passe rien. Le trans-formateur est parcouru par le seul cou-rant de repos (65 mA).A partir du temps t1, la tension va grim -per aux bornes du primaire du transfor-mateur, mais ce dernier etant uneinductance, it va s'opposer a l'etablis-sement du courant de t1 a t2 (suivez lacourbe en pointilles bleus sur la figure,dans le sens des fleches).A partir de t2, la tension va decroitre

aux bornes du transformateur.De t2 a t3 et t4..., toute bonne induc-tance ayant ('esprit de contradiction, letransformateur va s'opposer a ladiminution de courant (suivre lesfleches t2, t3, t4).A partir du temps t4, la tension auxbornes du transformateur va remonter.Ce dernier va donc s'opposer a ('aug-mentation de courant (t4 a t5), le cyclecontinuant vers t6, t7, etc.On demontre que la courbe decrite parle courant dans le transformateur, doncdans la charge du tube, est une ellipseou, plutot, « ressemble » a une ellipse(ce serait effectivement une ellipse dansle cas d'un reseau la = f(Ua) idealise).Ce qu'il nous faut savoir est que cetteellipse, dont le centre est 0 (en realite lecentre est decals... mais ne compli-quons pas les choses !), va voir sa lar-geur (t5/0/t3) augmenter ou diminueren fonction de la frequence.Ceci nous interesse au premier chef carcela revient a avoir une charge conti-

nuellement variable, donc un taux dedistorsion variant continuellement enfonction de la frequence.C'est tout l'art du fabricant de transfor-mateurs qui va limiter les degats et qui,in fine, nous donnera des resultatsaudio extraordinaires... ou franchementdetestables !Pour illustration, vous trouverez figure 6deux series de photographies corres-pondant a deux transformateurs de4 000 S2/8 12 : l'un de grande qualite,l'autre de qualite mediocre. Vousconstaterez que ('ellipse de charge peutprendre des formes bizarroides en fonc-tion de la frequence.En pratique, que faut-il faire ?1) Definir la charge ideate du tube2) Fixer le point de repos de facon a ceque dans le pire des cas « ['ellipse » decharge dynamique ne penetre pasdans la zone interdite definie par lacourbe d'isopuissance.Dans ce dessein, pour les triodes et lestriodes uniquement, on estime que le

re 303 VVVVvy . electron lqueprat ique r: o m SR ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'AMPLIFICATION

I I I

UC2 = 300 Vol s

M EC1 = 0

-II6550 / KT88alai- 111-1 I UG 2 = 300olts

P 12500(1

400Pa MAX 42 Watts

-5

N 1 EN EMPAIIIIMiltLUC 4

111111111MEM Io _ ILc 300 1 II II -10 I11111

111111:111 -Iw 11 IIIII<

'..' 1111111111121__,

Rch = Z1 -1 0011( /51) IL 15

200 iii,",..... i I,

E I1filmMEM\wirgi point de epos

100; !Ili. lb._11

I -2595mA

(repos) laiiiii-..30

- -

Pillill IN _Li 111111 iromline igum--- r===was..

00 100 200 300

Figure 7 : 6550/KT88 chargee par un transformateur de 2500 Q (Zs = 8 K2).De 350 V a 540 V : surtension aux bornes du transformateur

400 500 540V

335V/+HT = Ua

bon point de polarisation se situeapproximativement a :

I repos (mA) =0'8 Ua

1-1

en se souvenant que p = p.SVerifions le point de repos que nousavons choisi pour notre 300B.En sachant que Ua = 300 VPente S = 5,3 mANResistance interne p = 740 QD'ob p = p.S = 740 x 0,0053 = 3,92

0,8 x 300I repos - 61,22 mA

3,92

En fixant, au juge, notre point de reposa 65 mA, nous etions pros de la verite.3) N'oubliez pas que pour avoir desresultats corrects, quel que soft le typede tube, toutes les formules approxi-matives que nous vous fournissons ne

vont vous servir qu'a approcher le pro -blame en evitant de grosses erreurs etqu'apres avoir defini Ia charge approxi-mative et le point de repos sur le reseaude caracteristiques, seule la construc-tion graphique peut vous permettred'atteindre la verite !II existe, en effet, une infinite de solu-tions possibles, cela demande de lapatience et du temps. Si vous etespresse, vous pouvez, en toute confian-ce, utiliser les points de fonctionnementet les charges indiquees dans les datasdes constructeurs puisque, eux, ont (enprincipe !) procede a tous les essais.

PENTODES TETRODES ENMONO TUBE, CLASSE A

Bien que surtout utilises en push-pull,ces tubes bien charges en classe A don-

nent souvent des resultats remarquablesen utilisation mono tube (figure 7). Toutce que nous avons Ocrit sur Ia chargepar transformateur reste valable ici.Dans le precedent cours, nous avionsdefini une resistance de charge de2 500 Q pour une 6550 avec un point derepos a - 25 V et 95 mA pour Ua =335 V. Ceci etait valable pour un reseaude courbes avec une tension d'ecran de300 volts.Nous allons utiliser rigoureusement lesmemes points de fonctionnement a unedifference pros : pour obtenir un pointde repos a 335 V Iorsque le tube etaitchargé par une resistance, it nous fallaitune haute tension de 540 V. Ici, nousserons charges par un transformateurd'impedance 2 500 S2 dont la resistanceprimaire sera consideree comme negli-geable.

re 303 vvvvvv.electroniquepratique.com 59 El FCTRONIQUE PRATIQUF

L'AMPLIFICATION DITE DE PUISSANCE

La haute tension sera donc Ia memeque la tension de plaque Ua, on la fixe-ra a 335 V et vous ne vous etonnerezpas de voir la tension aux bornes dui5ri-maire du transformateur parcouru parun courant alternatif grimper allegre-ment a plus de 500 V par effet d'auto-induction. C'est magique !

SACHEZ INTERPRETERLES CARACTERISTIQUESDES TUBES DE PUISSANCE

Le constructeur d'un tube de puissanceva, bien entendu, tenir compte de cettesurtension aux bornes de son tube.La tension indiquee dans la colonne« Valeur a ne pas depasser » selon lanorme « EIA Standard RS239 » univer-sellement adoptee, vous indique la ten-sion a ne pas depasser en fonctionne-ment statique.Autrement dit, Ia haute tension et la ten-sion d'anode etant pratiquement lesmernes au repos et la resistanceohmique du transformateur etant negli-geable, Ia haute tension continue nedolt pas &passer cette valeur limite.Chargé par un transformateur, nousavons vu que l'on obtient en fonction-nement de fortes surtensions.Ne vous inquietez pas, si le tube estbien construit, it doit pouvoir supporteren fonctionnement sur son anode auminimum deux fois la valeur de la ten-sion maximale, soit pour une6550/KT88 :Ua repos max. : 660 VUa en fonctionnement : 1320 V (mini-mum)En general, une 6550 est utilisee avecune haute tension de l'ordre de 450 V a600 V, ce qui laisse une marge de secu-rite suffisante.Une 300B : Ua repos max. 400 VUa en fonctionnement : 800 V (mini-mum).En general, la 300B est utilisee avecune haute tension de l'ordre de 300 V a350 V.

Attention ! Lorsque vous tracez la droi-te de charge dynamique, faites atten-tion a ne pas entrer dans la zone definiepar la puissance maximale dissipablepar la plaque du tube (isopuissance).

LES INCONVENIENTS DUMONO TUBE EN CLASSE A

L'inconvenient majeur, en dehors du faitque le tube debite en permanence lemaximum de courant (usure rapide), estcause par le transformateur de sortie.II est extremement difficile de construi-re un tel transformateur. Son enroule-ment primaire etant en permanenceparcouru par le courant consommé parle tube, celui-ci va magnetiser le circuitmagnetique.II n'est pas question ici d'etudier latechnologie de fabrication des transfor-mateurs, mais sachez cependant que leconstructeur doit menager ce que l'onappelle un . entrefer » dans le circuitmagnetique et doit surdimensionner cedernier afin de lui eviter de se saturer.Ce qui aurait pour effet de diminuer soninductance, donc son impedance et enconsequence la charge de votre tube(distorsions assurees).Or, en raisonnant uniquement en termed'impeclance, appelee « reactance »lorsqu'il s'agit dune bobine,XL = 2.701Avec L en Henry

en HertzXL en Ohms

Bien qu'un transformateur ne puissepas etre considers comme une simplereactance, cette formule va vous per-mettre de comprendre le problememajeur d'un transformateur utilise avecun mono tube.XL represente schematiquement notreimpedance de charge Z1 que nousavons calee avec beaucoup de soin surle reseau de caracteristiques.Or, XL est fonction de la frequence enHertz « f ». Que se passe-t-il lorsque lafrequence diminue ?Eh bien, XL, donc Z1, va diminuer, letube va etre moins chargé et le courantva augmenter dans le tube et le trans-formateur.On constate que plus la frequence bais-se, plus le circuit magnetique va vers lasaturation, ce qui entraine une chute dela valeur de son inductance L (Henry),ce qui va encore amplifier le phenorne-ne. C'est pour cette raison qu'il est tresdifficile de « passer » des basses fre-

quences dans des amplificateurs monotube, sauf a augmenter le volume du cir-cuit magnetique au-dela du raisonnableafin de reculer le point de saturation.Accroitre le volume du circuit magne-tique n'est pas sans inconvenient, endehors du poids, on augments propor-tionnellement les capacites parasites,d'o0 une chute dans le registre aigu !Tous les transformateurs pour monotriode ou mono tetrode sont le fruit d'uncompromis. C'est pour eviter tous cesdeboires que, dans les annees 20, on amis au point les amplificateurs dits« push-pull ». Lesquels ont le principalavantage de s'affranchir de bien desproblemes relatifs au transformateur desortie... tout en en creant d'autres !

Rien n'est parfait ! Rendez-vous le moisprochain pour l'etude du push-pull.

R. Bassi

ERRATUMSi je devais passer aujourd'hui unsimple CAP d'electricite, je seraisrecale avec un zero points et interdic-tion de me representer ! J'ai, en effet,commis une erreur impardonnable encalculant la puissance efficace fourniepar un tube de puissance. Reprenonsdonc Ia page 58 du n°302d'Electronique Pratique.Nous avons calcule la puissance

crete » extraite de notre tube depuissance chargé par une resistancede 2 500 S2P Grote = R(LI).12(A) =

2500 x 0,0852 = 18,06 WOr, la puissance efficace est egale a :

lc2 R.Ic2 PcretePeff = R(S2) x = -l\2 2 2

Et non pas

Pcrete

.2Tel que je I'ai et.je m'en excuse !

La puissance efficace extraite de Ia6550 sera donc de18,06/2 = 9,03 W (et non 12,7 W)La puissance efficace extraite de Ia300B :12/2 = 6 W (et non 8,48 W)

re 303 wwvv.elertronicwiepratiqup.corn 60 ELECTRONIQUE PRATIQUEL

2è PARTIE

AMPLIFICATEUR GK FIVEAMPLIFICATEUR INVERSEUR

MODULE A LM3886

De tres nombreux lecteurs ont accueilli avec enthousias-me le module amplificateur equipe du circuit integreLM3886 de National Semiconductor Corporation parudans Led n°190 (octobre 2005). Sa simplicite de mise enoeuvre et son faible prix de revient l'ont d'emblee rendupopulaire. Certains desirent cependant davantage de puis-sance. Chose promise. chose due, c'est en priorite a ceslecteurs que s'adresse cette 2e partie de notre etude.

our une meilleure compre-hension et pour mieuxsuivre cette deuxieme par -tie, indissociable de la pre-

mière, j'invite les lecteurs d'Electro-nique Pratique a se reporter au numero190 de Led (cf. « Completez votre col-lection de Led » dans ce numero).

LE LM 3886

Concernant le LM3886, tout a ete decritdans la premiere partie : caracteris-tiques, performances, schema interne etdifferents modes d'amplifications.Pour nous permettre d'obtenir une puis-sance identique au module LC Audio quietait de 120 Weff sur 8 Q, nous opteronspour le montage en pont de deuxmodules LM3886T (cf. Led n`190, figure4, qui en rappelle le principe).Ici, la figure 1 represente le schemacomplet du module amplificateur inver-

seur pour realiser le montage en pont. IIest monophonique et a entrée asyme-trique du signal audio. Comme pour lepremier module, le montage se voitaussi dote d'un circuit « servo » quicontrOle et regule la tension continued'offset de sortie afin de la maintenir auplus pret du 0 V.Pour obtenir notre amplificateur enpont, it nous faut un module « non inver-seur », associe a un deuxieme modulemonte en « inverseur », afin d'obtenir lesignal de sortie dephase de 180° parrapport au premier module avec entrée« non inverseuse ». C'est la base detout montage en pont, je ne reviendraipas sur le principe déjà explique.Hormis l'entrée du signal audio sur ('en-tree (-) et le circuit INA134 a entréessymetriques, le schema est pratique-ment identique au premier moduledecrit. Ce montage ne trouve son utiliteque dans notre cas d'association pour

obtenir une importante puissance desortie. En theorie, on dolt obtenir quatrefois plus de puissance qu'en versionmono amplification.Le signal asymetrique, derive de la sor-tie du circuit Ul-INA134 borne J12 del'ampli « non inverseur », est appliqué ala borne J1 et aboutit sur ('entree

inverseuse » 9 de U1-LM3886, via laresistance R1-1 k12.Le condensateur C1-220 pF limite labande passante du circuit et le protegeaussi des interferences electromagne-tiques. Les resistances R2-21,5 ks2 etR1-1 kit fixent le gain de l'amplificateurselon la formule : R2/R1 = 21,5.Rappelez-vous que, pour le module noninverseur, le calcul du gain est :

R10/R3+1= 21,5. II faut donc equilibrerles gains a une valeur identique pourobtenir un signal amplifie symetrique.En sortie U1-3, le signal amplifie ali-mente la charge. On trouve a nouveauen sortie le filtre de Boucherot C14-100 nF en serie avec R13, R14 et R15-10 Q. Ces trois resistances de 1/2 W,montees en parallele, donnent ('equiva-lent d'une resistance unique de3,3 52/1,5 W. Elles sont plus faciles aimplanter sur le circuit imprime qu'uneresistance de 1 ou 2 W.On retrouve les deux resistances depuissance R9 et R10 de 0,2 S2 en sortie.Elles sont necessaires pour la configu-ration en pont. Ces deux resistancessont cablees en parallele pour obtenirune valeur de 0,1 C2. Le role de cesresistances d'equilibrage est d'eviter('interaction des differentes tensionsd'offset en sortie des amplificateurs.Les alimentations de puissance, appli-quees aux bornes 1 et 5 pour le +35 Vet 2 et 4 pour le -35 V, sont filtrees effi-cacement par les condensateurs chi-miques C3 et C4-470 pF, associes a C2et C5-100 nF qui fournissent une bonnereserve d'energie pour « consolider » lestransitoires.

La fonction silencieux (Mute)Comme pour le premier module, unsysteme de silencieux est prevu (pin 8)pour retarder ('application du signalaudio a l'etage de sortie lors de la misesous tension. Ce circuit entre en service

n° 303 Vsnivw.eiectroniquepratique.com 64 ELECTRONIQUE PRAT1QUE

LE LM3886 EN INVERSEUR

J1

ENTREE-AMPU-2>>

R2--121,5 K1

J3

÷35V>>

J4

-35'0

J5

J6

+15V>)

J7

.15V>>

±1210

R11K

CiI220pF U

C4

470pF

C5

7 4

100nF

1:17pF

-111

R3 a

T

fll7pF

J8 R11

COO -110K

0

I

D3

KI1N4148

R12

Figure 1Schema de I'amplificateur

LM3886 a , entrée inverseuse

5

2

C2

II100nFC3

+[11'470pF

3

LM3886T

T1

BC555)

100pF

+ I C6

R9P-1 02

R10

co

2,2pF

TC12

R6 .S2

T

R7

100nF

C9

I I470nF

100nF

C7

R4

R5

R8(NI

02 <SHP

J9

<<GND

J10

1R13 1R14 1R15

0 0

D1 D2 113

7=1-

770nF

0

lorsque la tension d'alimentation appa-rait

En revanche, a la mise hors tension, lescondensateurs de filtrage des alimenta-tions de puissance continuent un lapsde temps a alimenter l'amplificateur.Les tensions transitoires venant des cir-cuits places en amont risquent de pas-ser dans l'amplificateur de puissance.II est donc interessant et prudent d'iso-ler rapidement la sortie. Initialement, NSa prevu cette fonction sur la broche (8)du LM3886 avec la charge d'un

condensateur polarise de 100 pF au tra-vers d'une resistance reliee au -35 V.Le transistor T1-PNP sert d'interrupteur.Sa base est alimentee par un reseauredresseur prenant sa tension directe-ment au secondaire du transformateurd'alimentation. Le redressement monoalternance, realise par D3, produit unetension negative filtree par C12 avecune faible constante de temps. Le pontde resistances R11 et R12 alimente labase de T1. Des que la tension d'ali-mentation est etablie, T1 commute,

appliquant la tension negative (-35 \/)aux bornes de C6-100 pF qui se chargeprogressivement et temporise l'arriveedu courant sur la pin 8 de U1.A la coupure du secteur, le circuit decommande, dont la constante de tempsest nettement plus faible que celle descondensateurs de ('alimentation depuissance, ne fournit plus le courantnecessaire a la base de T1.Par consequent, le courant collecteurse coupe et I'amplificateur basculeimmediatement en mode silencieux,

n° 303 www.electrornquepratique.com 65 ELECTRONIQUE PRATIQUE

AMPLIFICATEUR PONTE A MASSE FLOTTANTE

Enlrne du signal symelligun Rscepteur signalsyinolfigue

signal analogigue

Figure 2Le schema fonctionneidu montage en pont

AWN IFICATEURNON INVERSEUR

SERVOIr CONTROL[

A IAPLIF ICATEURtRvERSEUR

SERVOCONTACtE

HAIRPARLEUR

Figure 3Dessin des pistes cuivrees

du circuit imprime

isolant ainsi l'etage de sortie. Le signalaudio n'est plus transmis vers la sortie.

Le circuit servoC'est l'ampli operationnel U2, cable enfiltre de structure passe-haut d'ordre 2(tres basse frequence < 5 Hz), qui assu-re la fonction de controle et de regula-tion de la tension d'offset en sortie deU1-3.Les diodes D1 et D2 limitent le signalalternatif et la tension continue even-tuelle a ±0,6 V sur ('entree U-2. Lescondensateurs C13 et C9 de 470 nFforment les cellules RC avec R8-2,21 MO. et R6-215 k52.Tout comme le premier module, il

integre les variations des tensionscontinues d'offset en sortie de l'amplifi-cateur de puissance et les reinjecte encontre-reaction sur l'entrée (+) <, non-inverseuse » du circuit LM3886.On remarque aussi que le servo estcable en inverseur. Les resistances duservo sont calculees avec precisionpour obtenir l'efficacite recherchee.Enfin, C7 et C8 filtrent les alimentations± 15 V qui alimentent U2.

LE PONTAGE DES LM3886

La figure 2 remet en memoire le princi-pe fonctionnel du montage en pont quinous interesse. Le signal audio syme-trique est appliqué sur ('entree durecepteur symetrique. II en sort sous

forme d'un signal asymetrique pourcommander les modules amplificateursnon inverseur (entrée +) et inverseur(entrée -) dont les sorties respectivessont chargees par le haut-parleur.

LE CIRCUIT IMPRIMELe trace du circuit imprime est repre-sents a la figure 3. II s'agit d'un simpleface qui ne presente aucune difficultede realisation.Les dimensions sont : 55,90 x 66,1 mm.II est pratiquement dessine a l'identiquedu module « non inverseur », sauf que lecircuit d'entree symetrique et ses com-posants externes ne sont plus presents.Le dessin du parcours des pistes et laposition des composants ont Ate opti-mises.Remarquez le large plan de masse cen-tral, les courtes pistes d'alimentationsimplantees au plus pros du LM3886.Les essais en dynamique ont prouve labonne implantation recherchee, caraucune instabilite du montage n'a eteconstatee.Les percages seront de 0,8 a 1 mm dediametre pour la plupart des compo-sants, a ('exception des pastilles duLM3886 et des douze pastilles qui rece-vront les fils de cablage qui seront,elles, percees de 1,2 a 1,3 mm.

CONSEI LS I M PORTANTSLa note d'application, publiee parNational Semiconductor, contient un

tres interessant chapitre consacre auxproblemes d'instabilites causes par unemauvaise conception du circuit imprimeet surtout au niveau des connexions demasse.

Le LM3886 a ete concu pour etre stableavec un gain en boucle fermee de 10 etplus.

Comme tout amplificateur delivrant descourants forts, il peut produire desoscillations sous certaines conditions,imputables bien souvent au mauvaisparcours de certaines pistes du circuitimprime, aux connexions de cablageexternes, aux couplages d'entree/sortieet aux retours de masse hasardeux.Quand on dessine le parcours despistes d'un circuit imprime, il est impor-tant que le retour du 0 V de la charge,du circuit de compensation en sortie,des composants de faible niveaucomme ('entree et le reseau de contre-reaction, soient optimises.Tous ces retours doivent se faire pardes parcours separes, mais concentressur le point central de masse. Sinon,des pointes de fort courant a travers lesconducteurs de masse risquent degenerer une tension sur ce merneconducteur, affectant le signal d'entree.II en resulte une oscillation haute fre-quence et une distorsion excessive dusignal amplifie.C'est pourquoi, il est recommande deplacer le plus pros possible des entréesd'alimentations du LM3886, des capa-

n' 303 wwvv.electroniquepratique.com 66 LI_LC; I RONIUUL I 'I IA I iQUE

LE LM3886 EN INVERSEUR

I IJ4 ui

5

3' ; "7' ; ";1 c-_>4)

i t 9 I, °

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T1

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Pc -I R7 1-L..__

J9(2U-10 OP.

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nJe C11 0 IC

U2 c-C.)

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mali..sup-3 urs.mi

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.

1110

J7 J6C13

,-Figure 4 : Insertion des composants Photo 1 : Module cable

Llste des composants du module LM3886 - 50 W

Reference schema I Velours 'Description 'Reference Fabrtcant 1 Pas

Resistances

R13, R14. R15 10 0 Resistance couche metallique 1% 0,5 W VISHAY Ode MBB207 10,16

R1. R7 1K 10,16

R4. R5 6.8 K 10,16

R11. R12 10K 10,16

R2 21,5 K 10.1610,16

R6 215 K 10,16

R8 2,21 MO ' 10.16

R9, R10 0,2 0 Resistances film 30 W boitior TO 220 Caddock sego MP930 5,08

Condensateurs

C1 220 pF/100V Condensateurs disques ceramique AVX disque ceramique 5

C2,C5,C7,C8 0.1 pF/83 VCondensateurs subminiatures film

polyester metallise 10%WIMA serie MKS2

5

C14 0,1 pF/250VCondensateur film polyester metallise10%

WIMA sane MKS45

C9, C13 0,47 pF/63 VCondensateurssubminiatures film

polyester metallise 10%WIMA serie MKS2

5

C12 2,2 pF/50V Condensateur polarise BC Components serie 013 2,54

C10, C11 47 pF/63V Condensateur polarise BC Components serie 135 3,5

C6 100 pF/10DV Condensateur polarise 3.5

C3, C4 470 pF/63V Condensateur polarise pas de 7,5 5

ACTIF

Dl. D2, D3 1N4148 Diodes signal 1

U1 LM3886T LM3656T boItier TAI1B National SemiconductorsU2 LF411N Ampli operationnel Bi-Fet OIL 8 National Semiconductors DIL

T1 BC557 Transistor TO 92

DIVERS

1 Intercalaire TO 2201 Canon isolant pour vis M31 vis M3x12 mm1 ecrou M31 rondelle plate pour vis M31 rondelle train pour vis M3

cites tampons » (C3 et C4) et dedecouplage de 0,1 pF au polyester (C2et C5) afin de reduire au minimum lesinfluences nefastes des pistes cuivreesinductives et resistives.Pour les mernes raisons, le retour du0 V des alimentations devra etre le pluscourt possible.

En general, avec des montages produi-sant de rapides et forts courants, toutessortes de problemes peuvent surgircause des mauvais retours de massedes circuits. Pour eviter ces perturba-tions, il est imperatif que chaque retourvers la masse se fasse separement etconverge au plus court, vers un point

central de l'alimentation. Sans ces pre-cautions de base. il y a de forteschances pour que le montage devienneinstable.Lorsqu'on constate une difference depotentiel entre deux points de masse,ce phenomene est appele <, boucle demasse ». En theorie, une masse est unemasse, c'est-a-dire de valeur 0 V exac-tement. Par consequent, les conduc-teurs de masse ne doivent opposeraucune resistance. Malheureusement,dans la realite, toute ligne de retour demasse presente plus ou moins de resis-tance.Si le retour de masse de deux compo-sants d'un meme reseau (tel un circuitd'entree) se fait par deux lignes diffe-rentes et connectees sur deux points demasse differents, une difference depotentiel sera mesurable entre les deuxpoints.La solution, pour la plupart des pro-blemes de boucle de masse, passetoujours par la concentration de tous

du 0 V de l'alimentation.Le cablage est effectue en etoile.II arrive quelquefois que les conduc-teurs de sortie se comportent en veri-table antenne active, se couplant avec('entree du montage via ('atmosphere.Ils creent ainsi des interferences quideclenchent de dangereuses oscilla-tions haute frequence. Ce phenomeneest frequent lorsque !Impedance de lasource est grande et que les conduc-teurs d'entree sont longs. Ce problemeest resolu en implantant un petitcondensateur (C1) de l'ordre de 50 a470 pF entre les deux entrées duLM3886.Pour conclure ce chapitre, sachez queles circuits imprimes des deux modulesne presentent pas de probleme demauvais retours de masse.Les modules ont subi de nombreuxoutrages et des manipulations dange-reuses. Aucune oscillation ou distorsionn'a ate constatee et les circuits LM3886sont toujours operationnels.

LE PLAN DE CABLAGEII ne presente pas de difficultesmajeures. La figure 4 indique les

re 303 wvvvv.electrornquepratique.con-i 67 ELECTRONIQUE PRATIQUE

AMPLIFICATEUR PONTE A MASSE FLOTTANTE

SECTEUR 220 V

Figure 5Schema de l'alimentation

de puissance

Cl

10 000pF/63V

C2

10 0001Ft63V

0 +35V VERS J3

0 V VERS JS

15V VERS J4

MUTE VERS J8

emplacements de tous les elements dumontage. II est imperatif de respecterun certain ordre de cablage des corn-posants, car Ia concentration de ceux-ci peut rendre inconfortable 'Insertionde certains d'entres eux, particuliere-ment les plus petits.

Procedure de cablageCommencer par les diodes D1, D2 etD3. Ensuite, cabler toutes les resis-tances. Continuer par le circuit integreU2 . Poursuivre par le montage de tousles condensateurs au polyester, ceux enceramique, puis T1. Ensuite, implanterU1 en prenant garde de laisser un petitespace entre le pliage des pattes duLM3886 et les pastilles de la face com-posants. Achever le travail en montanttous les condensateurs chimiquesradiaux, en commengant par les pluspetits pour terminer par les plus hauts(C3 et C4). Enfin, terminer le cablagepar R9 et R10. La photo 1 (page prece-dente) montre le module termine.Un bon nettoyage des pistes a l'aceto-ne... et voici le module fin prat pour lestests, apres avoir realise les intercon-nexions exterieures avec des fils decablage de differentes couleurs.Pour les alimentations, utiliser des filsd'au moins 0,8 mm' de section.

LES VARIANTES DE CABLAGEAmplificateur mono simple- Si pas d'utilisation de Ia fonction

mute », ne pas monter T1, R4, R5,R11, R12, C12, C6 et D3, cabler unstrap entre les pastilles « emetteur » et

collecteur » de Ti.- Si vous utilisez le « mute », mais sanscommande directe du secondaire dutransformateur d'alimentation, ne mon-tez pas T1, R11, R12, R5, C12 et D3,mais faites un strap entre les pastilles. emetteur » et « collecteur » de Ti.

- Les resistances de puissance R9 etR10 peuvent etre assemblees avec unevis et un ecrou car leurs semelles nesont pas conductrices. Attention, si

vous utilisez d'autres references, assu-rez-vous de l'isolement electrique decelles-ci.- Le schema de la figure 5 montre lamaniere de cabler l'alimentation de lafonction « mute >>.

- Si le module est utilise avec l'alimen-tation locale du GK Five, il faudra recal-culer le pont diviseur des regulateursLM317 et LM337 pour obtenir les ten-sions continues symetriques de ±15 V(cf. Led n°190)- Si on utilise le module avec un autredissipateur que celui du GK Five, sou-venez-vous que la resistance thermiquedu dissipateur devra etre d'au moins2,5 °C/W

L'ALIMENTATIONLe schema de la figure 5 represente unmodule d'alimentation symetrique clas-sique, equips de condensateurs defortes valeurs. II est toujours possibled'augmenter la batterie de condensa-teurs.

RappelPour le GK Five, les modules amplifica-teurs LC Audio fonctionnaient avec destensions symetriques de ± 42 V continu.Les modules LM3886 sont prevus pourdes tensions de t 35 V. Les caracteris-tiques du transformateur seront doncdifferentes. II faut se souvenir des pare -metres suivants :- U pic en sortie sera de 28,4 V- I pic en sortie sera de 3,6 AEn prevoyant une marge de securite de15 %, it faut obtenir 32/35 V continuapres redressement et filtrage, a vide.Un rapide calcul indique que pour unmodule de 50 W, le transformateur

devra avec les caracteristiques sui-vantes : primaire 220 V et deux secon-daires (ou un secondaire a point milieu)fournissant 2 x 25 V. C'est donc untransformateur de 120 VA qui seranecessaire.Rappelez-vous qu'il vaut mieux avoir untransformateur plus puissant qu'infe-rieur a celui preconise.Enfin, n'oubliez pas que la puissance dutransformateur d'alimentation devraetre proportionnelle au nombre d'ampli-ficateurs a alimenter. L'association desdeux modules en pont necessite dedoubler les valeurs du courant maxi-mum du transformateur d'alimentation.Dans notre cas, le transformateur devraetre, au moins, un 250 VA.

LES TESTSRien de complique. En premier lieu, il

convient de proceder a un examenminutieux du cablage du module et sur-tout detecter et eliminer les courts -cir-cuits provoques par les soudures.En second lieu, filsd'alimentations de puissance et du±15 V sur leurs pastilles respectives,puis relier l'entrée a un cable blinds.L'entree mute (J8) est a connecter sur lesecondaire du transformateur d'alimen-tation de puissance, comme l'indique leschema de la figure 5.II faut fixer le module contre un dissipa-teur car, a vide (meme sans signal), le CILM3886 tiedit. Le courant de repos del'etage de sortie a ate fixe a 50 mA a laconception. On peut dire que cet ampli-ficateur fonctionne en classe A -B.Rappelez-vous que la semelle du boffierdu LM3886 n'est pas isolee. Elle neces-site un intercalaire et un canon isolantpour la vis de fixation. N'oubliez pasd'enduire les deux faces de graisse ausilicone.Connecter une charge de 4 ou 8(resistance de puissance d'au moins50 W) sur la sortie HREn ('absence de signal d'entree (entréeaudio court-circuitee), des la mise soustension, verifier que la sortie est a 0 V(±15 mV). Sur nos modules, nous avonsmesure une tension d'offset inferieure a5 mV, ce qui est remarquable.Ensuite, apres avoir retire le shunt sur

ire 303 vwwv.electronlquepratiqup.com 68 LECT RONIQUE PRA11QUE

LE LM3886 EN INVERSEUR

NMI All 0..

4 4 ir

op

Photo 2 : Assemblage en pont des deux modules (inverseur et non inverseur)

[HI0t.50

50 VO

IP 50

P5 00

12 SO

0 000

12.50

25. OV

.A?

o.ctLi.oscorc Ltoc ALTCRMAIL

1 2,0

0 000

-1.270

2.300

-5.000

0-250

? 500/20 001m,uu)

Figure 6 : LM3886 ampli inverseur. Frequence de 20 Hz.Entree = 2,485 V crete a crete. Sortie = 51,81 V crete a crete.

Sortie dephasee de 180° par rapport a ('entree.

l'entrée, injecter un signal asymetriqueet verifier le signal amplifie, en sortie, al'aide d'un oscilloscope.En visualisant simultanement lessignaux entrée et sortie, constater ledephasage de 180° entre eux, commele montre l'oscillogramme de la figure 6pour un signal sinusoidal de frequence20 Hz.Verifier le bon fonctionnement dumodule en balayant le spectre audio dequelques Hertz a, au moins, 30 kHz.Les amateurs bien equipes auront le loi-sir d'effectuer toute une serie de tests

classiques. Ils constateront le compor-tement exceptionnel du LM3886 et sesperformances irreprochables.

ASSEMBLAGE EN PONTPour les adeptes du GK Five, la photo 2montre les modules visses au chassisen aluminium.Apres avoir fixe les deux modules

inverseur » et « non inverseur » auchassis, le montage est prat pour lecablage.Commencer par relier ('entree J1 dumodule « inverseur » a la pastille J12 du

module « non-inverseur » par un fil court(signal audio asymetrique).Continuer par le raccordement desentrées J8 (mute) des deux modules,sur le secondaire du transformateurd'alimentation.Ensuite, relier ('entree symetrique et samasse du module « non-inverseur » surle connecteur XLR a trois bornes.Relier les points chauds des sortieshaut-parleur au connecteur Speakonvia le contact du relais de sortie pourl'un des deux fils. Utiliser du fil d'aumoins 0,8 mm2 de section.Attention, souvenez-vous que Ia

charge en sortie d'un montage enpont ne se connecte jamais au 0 V.Achever le cablage par les fils d'alimen-tations de puissance et le ±15 V venantdu module de filtrage du GK FiveUne verification minutieuse du cablages'impose avant de passer aux essais.

ESSAIS EN PONTAvant de commencer les essais, assu-rez-vous qu'aucun appareil de mesu-re ne soit raccorde a Ia terre.Connecter une charge (resistance depuissance d'au moins 100 W) sur lespoints « chauds » des sorties.Ensuite, injecter un signal symetriqueen entrée et verifier le signal amplifie ensortie a l'aide d'un oscilloscope bran-che entre les deux points chauds dechaque sortie des modules amplifica-teurs.Verifier le fonctionnement en balayant lespectre audio de quelques Hertz a aumoins 30 kHz.

LES MESURESTout d'abord, pourquoi les oscillo-grammes presentes sont-ils de deuxnatures differentes : graphiques et pho-tos ?Je comptais sur un oscilloscopeconnecte a un PC pour cette séance demesures, mais cet appareil s'est avertparticulierement « limite » pour repre-senter a l'ecran les signaux au-dela de10 kHz.En revanche, pour capturer et visualiserles signaux en tits basse frequence, itest superieur a l'analogique. En résumé,les mesures de 0 a 1 kHz ont eta reali-

n° 303 wwvv.electroniquepratique.com 69 ELECTRONIQUE MARQUE

AMPLIFICATEUR PONTE A MASSE FLOTTANTE

CHI IJ5.0.00

t. 50

25.00

12.50

0.000

-12.50

-25. 00

-37.50

- no oo

OSCILLOSCOPE LIVE CH 1

1. 50

I I

3.00( sac

Figure 7 : Oscillogramme 1 Hz sinusoidal

CHI V50 00

37 SO

25.00

12.50

0.000

-12_50

-25.00

-37 50

-50.00

OSCILLOSCOPE LIVE CH 1

0. 00 I. 20 2. /0( sec

Figure 8 : Oscillogramme a 1 Hz carre

Figure 9 : Oscillogramme a 1 kHz carre

sees avec ('oscilloscope sur PC etcelles de 1 kHz a 40 kHz avec un oscil-loscope classique analogique.Comme pour le premier module (voirLed n°190), les resultats sont probantset identiques. Tant en regime sinusoidalqu'en signaux carres, tous les tests ontete effectues a la valeur maximale depuissance en sortie.

Regime avec signauxsinusoklauxLa figure 7 montre une image parfaitedu signal sinusoidal a 1 Hz, ce qui prou-ve que le LM3886 cable en direct, sanscapacite de liaison, est capable de pas-ser le courant continu.Les photos 3 et 4 demontrent la regu-'ante du signal sinusoidal jusqu'a40 kHz.La photo 5 visualise le signal observesur le montage en pont. Le montage enpont aurait dO nous fournir 120 Weff,mais, insuffisamment puissante, ('ali-mentation s'ecroulait a partir d'une ten-sion de sortie de 76 V crete/crete.Le diagnostic a ete rapidement etabli :

le transformateur ne fournissait pas lecourant necessaire. Les tensions d'ali-mentations de puissance chutaientpour descendre a la valeur de ± 25 V.La formule de calcul : P = 1.12/R nousdonne quand meme une puissance effi-cace de 90 W avant ecretage.Avec les ±35 V d'alimentation, les 120 Wauraient facilement ete atteints.

Regime avec signaux carresLes figures 8 et 9 ainsi que la photo 6,revelent les performances du LM3886commands par des signaux carres.La photo 7 melte que l'on si attarde.Lors des essais « pousses » de chaquemodule en monophonie, je me suisapercu qu'a partir de 10 kHz sursignaux carres, une oscillation appa-raissait. Quelques investigations ontrevels que le coupable etait la capaciteC1 de 220 pF placee entre les entrées(+) et (-) de l'amplificateur, dont l'utiliteest expliquee dans le paragraphe

Conseils importants ».Censee ameliorer la stabilite, elle s'estaverse perturbatrice ! Comme le circuitimprime ne presente pas de probleme

n° 303 vvvvvv.electroniquepratique.com 70 LLI. C;IRONIOUL PRAlIGUE

LE LM3886 EN INVERSEUR

Oscillogramme 10 KHz carre 40 V cretP

d'accrochage haute frequence, on peutse passer de C1.

Valeurs relevees sur le moduleinverseur LM3886 seulTensions d'alimentations : ±31 VTension d'entree : 0,886 VeffTension en sortie sur une charge de8 SI : 18,63 VeffSoit une puissance de 42 WeffInutile de revenir sur le faible taux dedistorsion et le fres bon temps de mon-tee sur signal carre, ils ont ate maintesfois mesures dans les precedentsarticles de Led.

CONCLUSIONLe LM3886 a demontre ses qualites.Torture a outrance, it resiste a tous lesessais. Par erreur, j'ai merne testa lemontage en pont avec la charge refe-rencee a la masse ! J'ai pense qu'il avaitrendu l'ame, mais rien a faire, i1 « rede-marra » comme si de rien n'etait desque l'erreur de branchement eut dispa-ru (masse de ('oscilloscope sur PCreliee a la terre).J'ai aussi testa la protection thermiqueSpike en utilisant un dissipateur sous-dimensionne.Apres un certain temps d'Achauffe-

Oscillogramme 40 KHz sinus 50 V crete

Osci/logramme 10 KHz carre 39 V creteavec capacite 220p sur lea entrées

ment, la protection est entree en actionen coupant l'acces a l'etage de sortieau signal.Des que la temperature chute en des -sous de la valeur determinee, le syste-me laisse a nouveau passer le signal.Le processus s'est renouvele a maintesreprises pour voir si le LM3886 resistaita des exces de temperature prolonges.Non seulement ce circuit presente desperformances electriques et audioincontestables, mais en plus it possededes securites internes le protegeantefficacement.

Gabriel Kossmann

Vous avez realise des montages personnelsque vous aimeriez publier dans notre revue ?

N'hesitez pas a nous joindre afin d'obtenir les renseignementsnecessaires a une eventuelle collaboration

a Electronique Pratique.

3, boulevard Ney 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 92 Fax. : 01 44 65 80 90

n° 303 wwvv.electronlquepratique.com 71 ELECTRONIQUE PRATIQUL

36 PARTIE

AMPLI HAUTE FIDELITEPUSH-PULL CLASSE A DE 6L6GC

SON ALIMENTATION H.T

Dans le precedent numerod'Electronique Pratiquenous vous avons presentsIa version d'une alimenta-tion stabilisee destineefaire fonctionner notreamplificateur Push -Pullclasse A de 2 x 24 Weffpublie dans le n°301.

onscient de la complexitede ('alimentation stabiliseeet du decouragementqu'elle peut engendrer

devant la somme de travail, noustenons aujourd'hui a vous proposer uneversion classique non stabilisee.

ALIMENTATIONNON STABILISEE

LE SCHEMACircuit de veille et de temporisationLe principe du circuit de veille et detemporisation est de permettre le

chauffage des filaments pendant vingtsecondes avant d'activer la haute ten-sion. Un petit transformateur de 5VA(T1) alimente en permanence ce circuitde veille (figure 12).La fermeture de la ligne « ON » entraine('activation du relais K1 et le depart dela temporisation.Le relais K1 active met le transforma-teur de puissance (T2) sous tension etnous fournit la tension de chauffage desfilaments.En fonction de veille, la tension au point

R », sur la ligne « ON » vaut une tren-taine de volts et la diode D4 maintientce potentiel a la broche 2 (entrée nega-tive) de IC1.Dans ce cas, puisque la broche 3(entrée positive) se trouve a la demi-

tension, la sortie de I'amplificateur ope-rationnel est nulle et le relais K2 n'estpas active.Le depart de Ia temporisation est donnepar la mise a zero du point « R » quilibere le condensateur C9.Ce dernier se charge sous l'effet de R9et la tension sur ['entree negative passele seuil de comparaison de 101 apres+/- vingt secondes.A ce moment, le relais K2 s'active etmet la haute tension en service.Les relais consomment chacun 40 mA,c'est la raison de la presence du tran-sistor Q1 pour piloter le relais K2. Latension de veille chute alors a 24 Vdc.Pour eviter le cliquetis du relais du a Ianon stabilisation de ('alimentation deveille, nous avons ajoute la resistanceR17 qui provoque par retro-action posi-tive l'acceleration du basculement de101. C'est la version « Trigger deSchmitt » pour amplificateur operation-nel.

En cas de coupure intempestive decourant ou de debranchement acciden-tel du connecteur de liaison, le circuitde temporisation est remis automati-quement a zero.L'alimentation HT est alors coupee pen-dant un nouveau delai de vingtsecondes.Le debranchement du connecteurdesactive immediatement K1, court-cir-cuite le condensateur C9 via D4 et R8,provoque le basculement en fonctionde veille de 101 et la desactivation deK2.

De meme une coupure du secteur faitchuter la tension d'alimentation, desac-tive les deux relais et court-circuite C9,via D5.Les diodes D3, D6 et D8 ecrasent lasurtension de coupure due a la self durelais. Les trois leds affichent l'etat de('alimentation : D1 pour la veille, D2

T2240V

30v

_;2660.360V

NC 2_2_,\

KIN

FSI

2ALent

0

R160 =1

0

T12 x 9V4.5VA

pour la mise sous tension (Remote) etD7 pour ('activation de Ia haute tensionapres vingt secondes.Le choix des relais s'est ports sur lemodele G8P de Omron qui supporte30 A et est tests a 1500 Vac.

Haute tensionet quelques mesuresLa tension secondaire est redressee parle pont de diodes B1 et est appliqueeau circuit de filtrage (C1, C2, L1 et C13)apres commutation du relais K2.La commutation du relais entraine lacharge des condensateurs.La figure 13 presente le chronogrammedu courant.Ce courant est mesure aux bornesd'une resistance de 0,1 O.

n° 303 vwwv.electroniqueprotique.com 72 ELECTRONIQUE PRATIQUE

PUSH-PULL CLASSE A

1ALent

FS2

C7

1 22nF440Vac

C6

B2

5

csi

R5

° c17 -1(7PNC 3W

B1

+490Vdc

KBU4K 1nF C3

0,47i 220pF630V 400V

1000V

+24Vdc

IC1

220pF400V

R14 1K

FLITI5

2H15 HT

1K +50Vdc

C2Cs1

L1

220K2W

220K2W C4 0,47pF

630V

220K2W

27K ;1C5 C13

100pF 82pFcc

63V 500V

2+3

12,6Vac4+5

+485Vdc 6

OV 1+8

ON 7

C11 C8o

TT1pF 1000pF50V 50V

SBV, -

4,7K

ON

2 ZS

4,7K

K1

D4 R8

R 1N4148

0

C9163V22uF

100

1N4148 [

Temporisation20 Sec

R10I=110K

1M C101

10nri

Figure 12 : Schema

100K2N3019

Amplificateur

12,6Vac2,2A

+485V300mA

ON

232S01

P 4,7K

I/ a-5

R13

HT

La premiere pointe monte a 8 amperespour se stabiliser apres 100 ms a 1,4 Apeak cadence a 100 Hz.Le courant reel en regime est de480 mA eff.La valeur du courant de pointe estdirectement lice a la valeur des capaci-tes « tampon » et a la resistance internedu secondaire du transformateur.Le redresseur B1 est prevu pour sup-porter un courant de 4 A en regime etde 200 A en pointe. Par securite, nousavons ajoute une resistance de limita-tion de 10 fl (R5).L'ondulation apres redressement est de20 V pp pour un courant de 300 mA etla self d'amortissement limite l'ondula-tion residuelle a 600 mVac (figure 14).Cette ondulation tombe a 200 mVac en

raccordant l'amplificateur.En effet, it y a un condensateur de 82 pFen tete de chaque canal.La tension de chauffage des filamentsest portee a un potentiel de +50 Vdcafin d'inhiber ('influence thermoloniquedu filament de la premiere triode del'ampli dont la cathode est a un poten-tiel de +30 Vdc.Le rapport signal/bruit de l'amplificateurest de 96 dB lineaire. L'oreille colleecontre ('enceinte, aucune ronflette n'estperceptible.Pour rappel, les mesures sur l'amplifi-cateur avaient etc realisees avec l'ali-mentation stabilisee.Nous avons refait les memes mesuresavec l'alimentation non stabilisee.La seule difference est ('augmentation

du bruit de fond qui passe a 200 pV (aulieu de 30 pV).Nous avons aussi note une tendanceplus accentuee d'oscillation subso-nique amortie en cas de sollicitation del'amplificateur non -chargé.Ceci est du a la resistance interne del'alimentation qui est beaucoup pluselevee.

La mesure de la resistance interne sta-tique en regime (Ri) est de 208 S2 pourun courant de 300 mA. La methode demesure est montree en figure 5.Une mise en parallele d'une chargeactive ajoute un courant de 41,7 mA etfait chuter la tension de 8,7 Vdc. La Riest donc de 8,7/0,0417 soit 208 O.Cette valeur nest pas anormale pourune alimentation non stabilisee.

re 303 www.electroniquepremique.com 73 ELECTRONIQUE PRATIQUE

ALIMENTATION H.T. NON STABILISEE

01V

(

1 LA,Vrmis..W

Courant de charge :1 A r division

L1 RL1160 +485Vdc 2H 16

-1ITransfo +Redresseur o C1

100pF

C2100pF

T

C1382pF

0Figure 15 : Les differentes reactances qui composent

le circuit de filtrage

Figure 17 : Circuit imprime de ('alimentation non regular

Figure 13 :Chronogrammedu courant

Figure 14 :Ondulations

apres redresse-ment (en haut)

et self de filtra-ge (en bas)

Otwn3

250

150

100

sa

10

Impedance interne

100 1K 10K

Figure 16 :Observation d'une legere discontinuite vers 20 Hz

Frequence

a

Al l ment at i onNon-Pegul eeCui vre

a

a

a

Le schema de la figure 15 met en evi-dence les differentes reactances quicomposent le circuit de filtrage.

Les premieres mesures (figure 16) ontmontre une legAre discontinuite vers20 Hz. Nous avons recommence les

mesures en utilisant une autre methodeet obtenu des resultats semblables.II s'agit ici d'un phenomene de reso-

re 303 vwwv.eirrtroniquepratique.carn 74 ELECTRONIQUF PRATIQUE

PUSH-PULL CLASSE A

Figure 18

Alimentation Non-Stabilisee Valour Volt/Puiss. ToIfTvm1 B1 600V 4A

1 B2 40V 1A2 C1,C2 220pF 400 V Radial 10 mm2 C3,C4 0,47pF 630V Radial 27,5 mm1 C5 100pF 63V Radial 5 mm1 C6 22nF 440Vac Radial 15 mm1 C7 0,1pF 100V Radial 5 mm1 C8 1000pF 50V Radial 7,5 mm1 C9 22pF 63V Radial 5 mm1 C10 10nF 100V Radial 5 mm1 C11 1pF 50V Radial 5 mm1 C12 1nF 1000V Radial 10 mm1 C13 82pF 500V Radial 10 mm3 D1,D2,D7 Led3 D3,D6,D8 1N40012 D4,D5 1N41481 FS1 2A Lent (T)1 FS2 1A Lent (T)1 IC1 7411 K1,K2 SPST 24Vdc1 L1 2H 500mA1 01 2N30193 R1,R2,R4 220K 2W 5% MO1 R3 27K 0,5W 1% MF

1 R5 10 3W 5% Bobinee3 R6,R7,R13 4,7K 0,5W 1% MF1 R8 100 0,5W 1% MF2 R9,R17 1M 0,5W 1% MF1 R10 10K 0,5W 1% MF2 R11,R12 100K 0,5W 1% MF2 R14,R15 1K 0,5W 1% MF1 R15 100 0,5W 1% MF1 R16 0

1 T1 2x9V 5VA1 T2 (Voir texte) 12,6V/360V 2,5A/0,5A

nance du a ('association de la self etdes divers condensateurs. Toutefois, cephenomene est fortement amorti et

sans impact sur le comportement del'amplificateur.Remarque importante : la possibilite

de mettre l'amplificateur en <, Stand -By » ou de le faire fonctionner a plusfaible puissance n'est pas possible

n° 303 www.electronlqueprestlque.com 75 ELECTRONIQUE PRATIQUF

ALIMENTATION H.T. NON STABILISEE

Photo 13

Alimentation Non-Stabilisee - Composants Specifiques

K1, K2 Relais 24V Radiospares Ref: 418-6237T1 Transformateur Radiospares Ref: 201-8479T2 Transformateur ACEA - Me contacterL1 Choke 2H ACEA - Me contacterCondensateur 82pF 1500V Radiospares Ref: 339-7155Condensateur 220pF / 400V Radiospares Ref: 127-672Boitier Radiospares Ref: 223-988Socle Touchproof a 8 contacts Me contacterPlug Touchproof Me contacterSocle Secteur Conrad Ref: 612600Socle Fusible 32 mm Conrad Ref: 550825Entretoises M3 10 mm F -F Conrad Ref: 526517Raccord LED Conrad Ref: 741213Cosses Faston Radiospares Ref: 284-8466Picot 1,3mm Conrad Ref: 526274Cosse picot 1,3 mm Conrad Ref: 526258

Figure 19

Caracteristiques techniques Stabilisee Non-Stabilisee

Tension nominale 485 Vdc 485 Vdc

Courant 0 4 350 mAdc 300 mAdc

Tension de chautfage 12,6 Vac - 2.5 A 12.6 Vac - 2,5 A

Stabilite pour 230V +1- 5% +/- 0,5% Non -Stabilise

Rapport Signal Bruit de l'Amplilicateur >110 dB > 90 dBOndulation residuelle (1 = 300 mAdc) < 3 mVac 600 mVac

Resistance interne statique < 5 S2 208 S2

Impedance interne > 100 Hz 3.6 SI 15 SI

Impedance interne : 1000Hz 1.1 S2 2,4 SI

Miss sous tension temporises 30 sec - Rampe 20 sec - Commutation

Consommation en charge 230V / 1,1 A / 250VA 230V / 0,9 A / 210 VAConsommation au repos 230 V I 22 mA / 5 VA 230V / 22 mA / 5VA

Dimensions 203 x 280 x 133 mm 203 x 280 x133Poids 9 Kg 10 Kg

avec l'alimentation non stabilisee.En effet, sans charge, la tension monteallegrement a plus de 550 Vdc ce quiest fatal pour les electrolytiques de l'ali-mentation et de l'amplificateur.

MISE EN OEUVRE

L'essentiel du circuit tient sur une carteimprimee de 100 x 160 mm. Cette carteest equipee de cosses et peut etre tra-vail& sans 'etre gene par des fils deliaisons. (figures 17, 18 et photo 12)Seule l'alimentation stabilisee a fait('objet d'une « mise en boite ».

L'alimentation non stabilisee a ete mon-tee, testee et utilisee en « montagevolant Comme cette alimentationvehicule des tensions dangereuses,nous aeons soigné la disposition et

veille a bien fixer le tout. (photo 13)La fixation de la carte par quatre entre-toises M3 F -F de 10 mm est identique acelle de l'alimentation stabilisee.

TestOn commencera par tester le circuit deveille. En appliquant le 230 V au primai-re du seul petit transfo, on mesure latension sur le point « S elle doit valoirenviron +30 Vdc. Les deux relais sontau repos. En court-circuitant la cosse

R . a la masse Q le relais K1 estactive suivi environ vingt secondes plustard par le relais K2. Ensuite, le primairedu transformateur de puissance peutetre raccorde. II est preferable de testerla HT en se servant d'un Variac ou even-tuellement en introduisant une ampoulede 100 W en serie avec le primaire, le

temps de s'assurer que rien ne claqueou ne fume ! Le test final est effectueavec deux ampoules de 230 V/60 Wmontees en serie. La charge est d'envi-ron 1800 I2/120 W. II est preferable deraccorder les ampoules avant la misesous tension.

CONCLUSION

Les deux alimentations ont fonctionneen demontrant leur fiabilite. Le tableauen figure 19 reprend les caracteris-tiques techniques des deux versions.Pour les donnees de fabrication, descartes imprimees ou de quelque proble-me d'approvisionnement, n'hesitez pasa me contacter par courriel a l'adresse :jl.vandersleyen@skynet.be

Jean-Louis Vandersleyen

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