OCTOBRE 2006 0 www.electroniquepratique.com I 5,00

Le microcontroldir

Les modules XBEE.4.01

Terminal de saisiepour bus USB

ContrOleur -du secteur EDF

Compteur )

d'energie

Distorsiometreaudioanalogique

FRANCE 500: 5,00 DOM Avion : 6,40 DOM sBelgique : 5,50 Espagne : 5,60 GrecgtTunisie : 5200 TND Canada : 6,60 S

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16

243036

CUESommaire N° 309

Infos/Nouveautes

InitibilL11100Internet pratiqueLes modules XBEELa suite de developpement PDS

Realisez vnus-mem,

Micro/Robot/DomotiqueLe CB 220 et le port I2C (2c partie)Terminal de saisie pour bus USBContraleur du secteur EDFCompteur d'energie

Audio48 Et si on parlait tubes (cours n°27)54 Distorsiornetre audio analogique

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Fondateur : Jean-Pierre VENTILLARD - TRANSOCEANIC SAS au capital de 574 000 - 3. boulevard Ney, 75018 Paris : 01 44 65 80 80 - Fax : 01 44 65 80 90

Internet : http://www.electroniquepratique.corn - President : Patrick VERCHER - Directeur de la publication : Patrick VERCHER - Redacteur en chef : Bernard DUVALSecretaire de redaction : Elsa SEPULVEDA - Couverture : Dominique DUMAS - Illustrations : Alain BOUTEVEILLE SANDERS, P. MERCIER

Photos : Isabelle GARRIGOU Avec la participation de R. Bassi, G. Ehretsmann, F Jongbloet. R. Knoerr. P Mayeux, Y. Mergy. P Mono. JL VandersleyenLa Redaction d'Electronique Pratique decline toute responsabilite quant aux opinions formulees dans les articles, celles-ci n'engageant que leurs auteurs.

DIFFUSIONNENTES : AUX CONSEIL PRESSE Tel.: 01 64 66 16 39 - PUBLICITE : Ala revue, e-mail : pubep@froleane.comI.S.S.N. 0243 4911 - N° Commission paritaire : 0909 T 85322 - Distribution : MLP - Imprime en France/Printed in France

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ATTENTION ! Si vous Otes déjà abonne, vous faciliterez noire tache en joignant a votre reglement soit Tune de vos dernieres bandes-adresses, soil le releve des indications qui y tigurent.Abonnements USA - Canada : Contacter Express Mag - www.expressmag.com expsmag@expressmag.com - Tarif abonnement USA -Canada : 60 E

TARIFS AU NUMERO : France Metropolitaine : 5.00 DOM Avion : 6,40 C. DOM Surface : 5,80 Port continent : 5,60Belgique : 5,50 E Espagne : 5,60 E Grece 5.60 Suisse 10.00 CHF Maroc 60 MAD Tunisie : 5200 TND Canada : 6,60 S CAN

LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 4 NOVEMBRE 2006

News/Infos

Starter -kit Easy VR Staii tap

Distribue, comme toute la gammeMikroelektronika, en exclusivite enFrance par la societe Lextronic, leStarter -kit Easy VR Stamp » estspecialement concu pour developperdes applications a base du proces-seur RSC-4128. Ce dernier, livre avecun compilateur « C » (en version limi-tee a 64 K), repose sur ['exploitationdu module microcontrole VR Stamp'concu par Ia societe Sensory.

Ce module hybride au format DIL 40broches dispose d'une memoire pro-gramme de 128 K, de 24 lignes d'en-trees/sorties et de 1 Mbit de Flash.II se programme en langage . C » a lamaniere d'un microcontroleur stan-dard a Ia difference pres qu'il integrede puissantes fonctions de recon-naissance de la parole, de generationde synthese vocale, de generation desynthese musicale et autres frequen-

Precisions sur les mareesDans Electronique Pratique n°307(juillet-aout 2006) nous avons publiela realisation d'un indicateur perma-nent de mattes. Si notre montagefonctionne parfaitement, nous avonsOche au sujet de notre « Rappel surles marees » en page 22.Un lecteur attentif, M. Lescop de laSociete d'Astronomie de Nantes,nous a fait part, a juste raison, duneerreur dans nos explications relativesaux phenomenes des mattes. Lesdeux dessins consacres a l'intensitedes marees correspondent, en reali-te, a des marees de vives-eaux quise produisent a chaque fois que lesoleil, la lune et la terre sont alignes(pleine lune ou nouvelle lune). Lesmarees de mortes-eaux se produi-sent lorsque les axes soleil/terre etterre/lune Torment un angle droit

Soleil

(premier ou dernier quartier de lune).Le dessin ci-dessous illustre cesphenomenes bien connus.

Nouvellelune (NL)

Terre

Lune

vve-eau

Premierquarter (PO)

morteeau

Plain lune(PL)

Orbrte de la Terre

n° 309 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

ces DTMF. La platine de developpe-ment dispose de leds de visualisa-tion, de boutons-poussoirs, d'unmicrophone, d'un haut-parleur, d'unport serie, dune horloge temps reel,de connecteurs pour cartes compactFlash (non livrees), d'un afficheurLCD alphanumerique (livre en option)ainsi que d'un support sur lequel estlivre un module VR-Stamp'.Une fois compile, votre programme

C » pourra etre directement tele-chargé dans le module grace au pro-grammateur USB integre a Ia platine.Le starter -kit est actuellemnt proposeau prix d'introduction de 159 TTC.www.lextronic.frTel.: 01 45 76 83 88

Emetteur500 mW

TX3H-869

De faibles dimensions (45 x 17 x 5,5mm), le "TX3H-869" est un emetteurhybride OEM low-cost "FM" operantsur la bande 869,50 MHz avec unepuissance de 500 mW. Repondantaux criteres radio ETSI EN 300 200-3et EMC EN301 489-3, it est destine aetre aliments sous + 5 Vcc avec uneconsommation de l'ordre de 310 mA.Ce dernier pourra etre idealement uti-lise pour la realisation de telecom-mandes radio longue portee et autressystemes de transmission en milieuperturb& tout en etant capable d'en-voyer des donnees a 10 Kbps sur unedistance superieure a 3 km en terraindegage.www.lextronic.frTel.: 01 45 76 83 88

Le silicium est roi dans ledomaine de I'electroniquemoderne. II a donnenaissance aux transistorsbipolaires, puis auxtransistors MOS que l'onretrouve par millions dansles circuits integresactuels. Pourtant,dans le domaine desamplificateurs audio, lestransistors a base desilicium n'ont pas reussia detroner completementleurs ancetres : les tubesa vide. C'est pour decou-vrir les proprietes destubes a vide que nousvous invitons ce mois-cia naviguer avec noussur la toile mondiale du

World Wide Web ».

our entrer directementdans le vif du sujet nousvous invitons a charger lapage suivante dans votre

navigateur favori :

http://perso.orange.fr/steph.web/elec/actifs/lampes.htmCe site rappelle tres succinctementles decouvertes de Thomas Edison etde Sir John Ambrose Fleming avantd'aborder brievement la descriptiondes triodes, tetrodes, pentodes etautres tubes a vide inventes a la

merne époque.Pour bien comprendre les proprietesde tous ces tubes a vide, nous vousinvitons ensuite a consulter la page :http://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G01.HTMCette page rappelle egalement l'his-toire des tubes a vide, puis elle vousdonne acces a des explications plusciblees telle que la page :http://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G03.html quidecrit la triode de facon detainee ou bien la

page : http://perso.orange.fr/f5zv/RAD10/RM/RM23/RM23G/RM23G04.html

InternetPR@TIQUE

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http://perso.orange.fristeph.web/eleciactifsfiampes.htm

qui decrit la tetrode et la pentode.Vous pourrez egalement consulter lesite http://perso.orange.fr/f6crp/elec/sc/tube.htm qui presente des infor-mations similaires mais formulees defacon un peu differente.La page http://perso.orange.fr/f6crp/elec/sc/tubea.htm presente plus par-ticulierement comment les proprietesdes tubes a vide peuvent etre exploi-tees pour amplifier des signaux (lasimilitude avec le comportement destransistors a effet de champ y appa-

2

rail de fawn flagrante).Notez un petit detail a propos desliens que nous venons de vous indi-quer sur le site http://perso.orange.fr/f6crp/elec/index.htm. Lors de la

connexion a ce site, le serveur de cedernier vous redirige systernatique-ment vers la page d'accueil, quelle quesoit l'adresse que vous pouvez saisirmanuellement dans la barre d'adressede votre navigateur. Pour acceder auxpages que nous venons de vous indi-quer, vous devrez utiliser le menu du

http://perso.orange.frif5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23601.HTM

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http://persaorange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G03.html

4 http://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G04.html

NV./11La tattoos et la pentode

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site qui se trouve sur la gauche etdescendre jusqu'a la rubrique Letube a vide », comme cela apparaitcercle en rouge sur la vue numero 5.Si la decouverte des proprietes destubes a vide a piqué a vif votre curio -site, vous pourrez consulter egalementle site a I'adresse : http://perso.orange.fr/

michel.terriedradiocol/detail2003/ampli-class-a-triode-connect.htm.Vous y decouvrirez quelques sche-mas d'amplificateurs en « classe A »realises avec des tubes a vide.Nous vous souhaitons une agreabledecouverte des sites proposes etnous vous donnons rendez-vous lemois prochain pour de nouvellesdecouvertes grace a Internet.

P. MORIN

5 http://perso.orange.fr/f6crp/electscitubea.htm

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http://perso.orange.fr/steph.web/elec/actifs/lampes.htmhttp://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G01.HTMhttp://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G03.html

http://perso.orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23G/RM23G04.htmlhttp://perso.orange.fr/michel.terrier/radiocol/detail2003/ampli-class-a-triode-connect.htmhttp://perso.orange.fr/f6crp/elec/sc/tube.htmhttp://perso.orange.fr/f6crp/elec/sc/tubea.htmhttp://perso.orange.fr/francois.mastroiannidiy/_preampli%20ecc88%20theorie.htmhttp://perso.orange.fritsf/tsf/triode.htm

http://www.fundp.ac.be/facultes/sciences/departements/physique/recherche/centres/udp/bac2/manipulations/triode.html

http://fr.wikipedia.org/wikifTube_%C3%A9lectroniquehttp://membres.lycos.fr/puechmor/http://www.mev.fr/histoire.htm

http://rnantova.chez-alice.fr/cours_tube_a2.htmhttp://mantova.chez-alice.fr/cours_tube_b10.htmhttp://perso.orange.fritsf/tsf/Ip_phil.htm

http://www.beiret-communication.com/collection/lampes.htmhttp://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_tube_electronique.html

Liste des liensde ce dossier

n° 309 wwvv.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE 9

Les modulesXBEETM

Les Modules XBEE sepresentent sous la formed'un boitier DIP avecsorties au pas de2,54 mm. Ces modulessont specialementconcus pour gerer descommunications austandard « ZigBee ), /IEEE 802.15.4.

Les circuits XBEE font partiede l'impressionnante collec-tion distribuee par la societeMaxTream'. Deux versions

sont derivees du meme produit, la

version XBEE et XBEE Pro qui integrepar exemple de la memoire nonvolatile.

teur/recepteur utilisant la bande ISMdes 2,4 GHz (tout comme le WIFI)sous une puissance de 1 mW, ce quioffre des portees allant de 30 m eninterieur a 100 m en terrain degage.Le debit radio atteint les 250 kbps(kilo bit par seconde). Plusieursmodeles sont proposes avec uneantenne filaire integree ou bien pourutilisation avec antenne externe.Une des particularites interessantesde ces modules est qu'ils peuventetre utilises en mode point a point, enmode multipoint, en mode peer topeer et egalement en unicast oubrodcast, fonction permettant d'en-voyer une commande generale avecquelques 65 000 adresses dispo-nibles !La conception de ces modules faitqu'ils sont destines a etre directe-ment interfaces avec un microcontrO-leur par exemple ou bien avec un PCa partir dune liaison sone en utilisantles signaux de gestion des flux ouencore a partir du port USB. La confi-guration de la liaison serie se situepour des debits allant de 1200 a115200 bauds (figures 1 et 2).

OrganisationInterne

L'organisation interne simplifiee d'unmodule est representee figure 3, onretrouve quatre buffers pour la ges-tion des donnees entrantes et sor-tantes le tout controls par un proces-seur. Un switch de sortie permet laconnexion de l'antenne vers le modeemission ou reception.

Modesde fonctionnement

II existe cinq modes de fonctionne-ments avec les modules (figure 4)- Le mode reception ou le module

recoit des informations d'un autremodule XBEE.

- Le mode transmission qui permet

d'emettre des donnees vers un ouplusieurs autres modules.

- Le mode Sleep qui passe le moduleen basse consommation (< 10 pA).

- Le mode commande qui permet laconfiguration et la commande dumodule, ce mode supporte les

commandes de type API ou AT(detainees dans la note technique).

Le mode Idle qui est le fonctionne-ment par defaut quand aucun desmodes cites n'est en cours.

Caracteristiques

Alimentation : 2,8 a 3,4 VConsommation en emission :45 mA sous 3,3 VConsommation en reception :50 mA sous 3,3 VConsommation en power down :< 10 pA sous 3,3 VBoTtier 20 brochesEncombrement : 2,438 x 2,761 cmPrix : < 30

Brochage

Celui-ci vous est devoile en figure 5.II s'agit d'un boitier a 20 broches dedimensions 24,38 mm x 27,61 mm.

Interface avec unmicrocontroleur PIC

irs' 309 vwvvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUF

2

3

4

Exemple d'environnement

Organisation interne d'un module XBEE

Les differents modesde fonctionnement

Alimentationdu circuitLes circuits XBEE necessitent une ali-mentation de 3,3 V, cette alimentationpeut etre facilement realisable avecun regulateur ajustable de typeLM317 par exemple (figure 6).Un autre regulateur du type LE33peut egalement fournir le 3,3 Vnecessaire au circuit.

Conclusion

Nous esperons que cette presenta-tion sommaire des modules XBEEvous aura fait apprecier les possibili-tes de ce composant. Ces transcei-vers radio miniatures a bas prix per-mettent rapidement d'etablir unecommunication distante au standardZigbee/IEEE 802.15.4 et seront spa-cialement utilises par des microcon-troleurs devant gerer des reseaux decapteurs par exemple. Les circuits

5 Brochage et encombrement

100F

LM317

Vln you

Initiation

Vout.126 (1 .R2R1)

122

4,70

RI220

MaxS2tHin

XBee

6 Exemple d'alimentation 3,3 V

XBEE s'insereront donc facilementdans un montage et permettront unecommande a distance.Nous proposerons dans les pro -chains numeros une application apartir de ces modules qui sont sansaucun doute voues a un bel avenir...Vous pouvez telecharger la docu-mentation technique au format PDFet consulter d'autres informations surle site de LEXTRONIC :www.lextronic.fr. P. MAYEUX

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Antenne

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24.38 mmOP'

31:1131 vvwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

La suite dedeveloppement

PDSUltime evolution ducompilateur Proton+, lasuite de developpementPDS se revele etre unoutil de programmationparticulierement puissantet innovant dont noscolonnes se devaient designaler ('existence.Pense et presentecomme un outilprofessionnel, PDS pour« Proton DevelopmentSuite », se revele etre unejudicieuse association delogiciels. Une sorte de« tout en un ), qui offre Iapossibilite de passerd'une idee a sarealisation sans toucherun seul composant !

Proton 3

PDS est propose par Ia societeanglaise Crownhill et distribue enFrance par le revendeur Selectronic.Cette suite de logiciels s'articuleautour du compilateur en langageBasic Proton qui en est aujourd'huisa version 3. Ce compilateur, déjàdecrit dans nos colonnes, a ete, a('occasion de Ia creation de cettesuite, agremente d'instructions sup-plementaires particulierement puis-santes. En effet, pres de 170 instruc-tions sont maintenant disponibles,permettant entre autre de piloter descartes memoires "Compact Flash",de piloter les interfaces "USB 1 et 2"ainsi qu'un grand nombre de periphe-riques : qu'ils soient infra rouge, X10,

serie ou encore repondant a la normede communication « One Wire »developpee par Dallas.La gamme des microcontroleurs aveclesquels it est compatible est egale-ment etendue. II est capable de pro-duire du code machine, a partir d'ins-tructions Basic, pour les families dePICs allant du tout petit 10F200 de 12bits embarquant 256 octets dememoire Flash au puissant 18F8720de 16 bits equipe de 128 Ko dememoire Flash. Pour les personnesayant leurs habitudes avec d'autrescompilateurs, Proton prevoit une com-patibilite avec les logiciels PicBasicPro ainsi que Basic Stamp, ceci afinde permettre, non seulement une tran-sition en douceur vers ce nouveaucompilateur, mais surtout l'ouverturevers une bibliotheque de programmesparticulierement etendue.

Proton IDE

Le Basic est un langage simplifie ditde haut niveau car une instruction

L'interface de PDS

Basic realise de nombreuses opera-tions en langage machine. Ce lenge-ge est constitue de mots cies qui,assembles selon une syntaxe deter-minee, realisent des fonctions. Sonapprentissage reste rapide et obtenirun programme « qui tourne » est rela-tivement aise.

Pourtant, son apparente facilite nedoit pas faire oublier sa puissance quioffre la possibilite de developper desapplications completes en une seulejournee de travail.

Pour faciliter l'ecriture d'un program-me, PDS contient un editeur de textepuissant (figure 1) rassemblant ungrand nombre de fonctions d'editionde texte : C'est ('interface utilisateurprincipale de PDS.

On trouve sur cette interface ('en-semble des outils qui vont permettrele developpement du programme,son assemblage, sa validation et sontransfert dans le microcontroleur.Separe en deux colonnes, l'editeurlaisse un espace pour l'ecriture duprogramme tandis que l'autre colon -

210 10 M. =

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4.1.* tammat..

n" 309 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

ne rassemble, sous la forme d'unexplorateur, ('ensemble des variables,routines, sous routines, etc... tormentla structure du programme. L'objectifde cette presentation est de faciliterl'ecriture en offrant l'acces direct auxelements cies du programme.

Differentes lames sont placees surl'espace superieur et donnent noesaux fonctions d'editions habituellespermettant de manipuler des zonesde programmes contenant plusieurslignes.

Des outils tels que la visualisation enassembleur du programme ecrit enBasic, un terminal serie ou encoreune table ASCII sont directementproposes par l'editeur.

Celui-ci est souple et parametrable. IIoffre ainsi la possibilite d'ajouter desPlugins, ou petits utilitaires d'exten-sions, offrant differentes fonctionstelles que !Importation directe delignes de code pre-ecrites, un gene-rateur de macros et autres fonctionstres utiles.

Ces programmes sont souvent ecritset distribues gratuitement par les uti-lisateurs de PDS. Ces derniers for-ment une communaute sur Internetdont le lieu d'echange se trouve sur leforum des utilisateurs de la suite dedeveloppement.

Ce forum offre, de plus, la possibilitede soumettre une difficult& dedemander des conseils d'utilisationdes differents modules de PDS ouencore des renseignements sur laprogrammation en Basic.

C'est certainement cette communau-te qui constitue une partie de larichesse de la suite PDS : it existe, eneffet, toujours un utilisateur qui peutvous apporter de ('aide d'autant plusque le developpeur de cette suite delogiciels participe regulierement auxreponses et suggestions.

La simulation de circuit

La revolution apportee par la suitePDS consiste a mettre a la disposi-tion de ('utilisateur un simulateur decircuit Spice (Simulation Programwith Integrated Circuit Emphasis).Celui-ci est tire du logiciel de concep-tion electronique Proteus de chezLabcenter Electronics. II rassemble,

en effet, ARES (qui est un routeur) etISIS VSM qui permettent a la fois lacreation d'un schema puis sa simula-tion virtuelle.PDS offre ainsi requivalent de six pla-tines d'experimentations differentesmettant en ceuvre les microcontro-leurs suivants :PIC 12F675, PIC 16F628, PIC 16F877et PIC 18F452, tous deux equipesd'ecrans graphiques et entoures dedifferents peripheriques (mernoireI2C, oscilloscope ou terminal serievirtuel).Cet ensemble permet ainsi la mise aupoint d'un programme en basic, sacompilation puis sa simulation virtuel-le avec les composants dont seraequips le futur circuit imprime(figure 2).

La programmationdu fichier compile

Lorsque toutes les stapes prece-dentes ont ete franchies avec succeset que vous avez pu constater quevotre programme tourne commevous l'attendiez dans le simulateur, laderniere etape consiste a passer a larealite en programmant le compo-sant.

De ce cote la egalement, PDS estbien equipe puisqu'il propose enstandard un bootloader perfectionne.Ce systeme exploite la capacite decertains microcontrOleurs PIC a seprogrammer eux memes.

Le PIC est programme avec un

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2 Le circuit de simulation virtue!

La mise au point est alors particulie-rement aisee car it est possible deverifier directement le deroulementd'un programme sur un circuit elec-tronique virtue!. Une fonction"Debug" permet egalement de veri-fier dans le detail le deroulement duprogramme et d'observer l'etat desregistres du microcontroleur.Enfin, les outils virtuels tels que ('os-cilloscope permettent d'aller plus loindans ('analyse electrique du circuitvirtuel et le terminal serie offre la pos-sibilite au montage virtuel d'agirl'exterieur par l'intermediaire du portserie du PC.

minuscule logiciel qui, lors de la misesous tension et pendant quelquescentaines de millisecondes, intercep-te les donnees placees sur le portserie des PIC qui en sont equipes etles place en memoire Flash.

Du cote du PC, un deuxieme logicielformate le fichier HEX destine au PICde facon a ce qu'il soit transmis par leport serie.

Une simple remise a zero du PIC et levoila qui se programme lui-meme.

Dans PDS, cette fonction est assureepar le logiciel Microcode Loader dechez Mecanique (figure 3).

no 309 www.eiectroniquepratique.corn ELECTRQNIQUE PRATIQUE

*m WS:14,L,Me Load Options Help

ICOta3

Data

zi

Program Code EEPROM

Program Code

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$00008 - $0911 $3E30 $0821 $0321 $8501 $8710 $3508 $8838

$00010 - $0821 $0321 $8601 $8710 $3608 $4038 $0821 $0321

$00018 - $0301 $8710 $0821 $8714 $0321 $8606 $361F $1328

$00020 - $8506 $851D $0D28 $8710 $6010 $0820 $8929 $6820

$00028 - $13C00 $8910 $2828 $0911 $6014 $3F30 $0321 $8830

$00030 - $2304 $0821 $0321 $3C08 $B500 $0630 $1621 $3508

$00038 - $F820 $3508 $7F39 $8C00 $4038 $0821 $0321 $8929

$00040 - $6600 $2708 $0319 $8929 $2608 $4621 $6703 $4128

$00048 - $8100 $6820 $3C08 3F820 $2608 $6400 $2F08 $6500

$00050 - $3108 $8500 $0630 $1821 $3808 $6600 $0319 $5C28

$00058 - $0330 $8607 $6608 $5828 $C530 $3507 $0317 $8000

.11

Ready

3 Le bootloader

Un grand nombre de microcontro-leurs PIC peuvent etre equipes de cesysterne de programmation qui acce-lere grandement le developpement.Pour vous en convaincre, Crownhilltient a votre disposition en libre tele-chargement un exemplaire limits a

ANIPLIFICATEURE1,1111,1PULL IT IIMILL IMO

AReAuALIFiDATE6114LIT89-CCLe-LCCO3-.coal

FILTRE ACTIF 2 TOILS

MIRE ACTIF 2 VOTES

RU5e1-16J11 6134

58-PULL6(6

juALINDPLE PU*it -PuLLELai

PUSH-PULL EC1116

ORELAMPLI U582

PRCAMPL I ECLE6

PAtAIAPLIFICATEURS

1141.11 EIDASNIVEALI

A ECC63/ECC8 I NGLE END ECL/36

100 lignes de code de sa suite dedeveloppement. Vous pourrez le tele-charger a l'adresse suivante :http://www.picbasic.org.Cet exemplaire de demonstration estfourni avec un grand nombred'exemples tres documentes permet-

tant de se faire une idee sur la puis-sance de cette suite.

Conclusion

Nous voici donc en presence d'unoutil de developpement puissant quidispose d'un grand nombre de possi-bilites permettant la mise au point deprojets complets tres rapidement.Signalons, de plus, pour ceux que lelangage Basic rebuterait, que PDSaccepte des lignes d'assembleurdans le programme en Basic lorsqu'ilest necessaire de controler precise-ment un processus interne au micro-controleur.Enfin, pour etre complet sur ce sujet,sachez que des mises a jour sontregulierement proposees et ne secontentent pas uniquement de corri-ger les bugs mais proposent regulie-rement de nouvelles instructions.

6. EHRETSMANNhttp://g.ehretsmann@free.fr

Et si vous realisiezvotre chaine hifi a tubes..

8 amylis de yuissances 4 a 120 Weff

4 yriamylis haut et 6as niveau1 filtre actif deux voles

Des montages a Ca porde de sousen suivant yas a pas nos explications

Je desire recevoir le CD -Rom (fichiers PDF) « Et si vous realisiez votre chaine hi-fi a tubes... »France : 30 Union europeenne : 30 + 2 frais de port

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Micro/Robot

Le CB220et le port I2C

Extension a 32 entreeset 32 sorties numeriques

Schema de principe

Dans notre premierarticle consacre aumicrocontroleur CublocCB220 et de son port I2C,nous avons etudie lapossibilite de luiadjoindre un afficheurLCD alphanumerique de4 x 20 caracteres parcette liaison. Le secondvolet traitant de ce sujetpropose de realiser deuxpetites platines pouretendre a 32 entrées et32 sorties numeriques lesports du CB220, toujourssur la meme liaison I2C

Nous allons ainsi obtenir,hormis l'afficheur LCD, 8ports supplementaires de8 bits chacun sur un

simple CB220. Nous etudierons ega-lement l'incomparable avantage dulangage de programmation de cemicrocontroleur qui permet de creervos propres fonctions, utilisablesensuite dans n'importe quel program-me comme une instruction duconcepteur.

Rappelons que le Cubloc CB220,fabrique par Comfil& et commerciali-se par Lextronic®, est compatiblebroche a broche avec le BasicStamp2,mais les points communs s'arretentla ! Le CB220 beneficie d'une docu-mentation integrale en francais, de80 Ko de memoire flash (contre 2 Kopour le BS2), d'un fonctionnementmultitache en . Ladder » ou en Basicet d'un coOt nettement inferieur

Bien qu'identiques au niveau du trai-tement du signal 17C, nous proposonsmalgre tout deux schemas de princi-pe distincts, car la realisation tient surdeux platines independantes, maisraccordables entre-elles. La partieidentique du schema ne sera etudieequ'une seule fois, bien entendu, afinde ne pas surcharger cet article.

La platine des 32entrées par liaison I2C

Le connecteur vc double, car per-mettant le raccordement d'autrescartes, comporte quatre fils : le posi-tif de ('alimentation +5 volts, la

masse, le signal d'horloge « SCL » etcelui des donnees « SDA ». Voyez leschema de principe dessine a lafigure 1. La DEL limitee en courantpar la resistance R35 atteste la pre-sence de la tension d'alimentation.Les resistances R1 et R2 sont indis-pensables au bon fonctionnement duprotocole I2C, elles positionnent lesdeux lignes au niveau " haut " aurepos. Les cavaliers JR permettentde mettre hors service ces resis-tances lorsque plusieurs cartes sontconnectees en parallele.Nous faisons appel, pour Cll a C14, aquatre circuits PCF8574 montes enparallele sur la liaison 12C. Chaquecomposant comporte trois lignesd'adresses nommees « A0, Al et A2 ».Celles-ci servent a differencier huitcircuits identiques sur une meme liai-son 12C. Dans notre cas, quatre sontutilises pour les entrées et les quatresuivants pour les sorties. Les reseauxde quatre resistances RES1 a RES4polarisent au niveau logique " haut "les adresses AO a A2. Nous utilisons

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+Vcc R35 Cl+Vcc

C5

+

n DEL680 SZ

22 pF R1/4,7 Ica 100 nFD 1

R2/4.7 kit JR 16

+Vccc_nri--6-77-13-1-Masse c

SCL <-17SDA

+VccMasse

SCLSDA

+VccRES1 o

4,7 kit

C11

PCF8574

VccP7

-13 INT14 SCL P6

15 SDAPS

3

AP2

AlP1

A2 Gnd Po

P3

8

JA717

C2+Vcc

1-

El Entrees12

11 R4

13_iss== R59 lammicaR67 R7

6 R854 - R10

8 1 k12

97O0 nF Cl216 PCF8574

JE2 Entrees

13

14

E08 E07E06E05E04E03E02E01

Masse

15

+VccRES2 0

4x4,7 42

J

VccINT

P6SCL P5SDA P4

AOP3P2

AlP1

A2Gnd P°

8

77'17

ccC3+V

12 -li_211- E1611 0 E1510 R13 O E149 R14 O E13L= R15 O E126 R16 O Ell5 R17 0 El04 R18 O E09,

947 100 nF CI316 PCF8574

E3 Entrees

13

14

8 x 1 kilMasse

15

+VccRES3 0

4x4,7 kit

I

? JA3

Vcc7-P

INT P6SCL P5SDA

P4

AOP3P2

AlP1

A2Gnd P°

8

5777,

+Vcc0

-A121R20

9

R24

41_1-1_1321_08 1 kS2

971)7 100 nF C14

16 PCF8574

3

14

15

+VccRES4 0

c7.

4x

3

4,7 kit

0 0

Vcc

INT P6SCL P5SDA P4

P3A

P2Al

P1A2

Gnd P°

? ? JA48

*110 R29

9 R307 R31

6 R32

5 R33 0R1_ L_0

8 1 kS2

-000

5777!

E24 E23E22E21

E20E19E18El 7,

Massse

JE4 Entrees8---- E32 E31

E30E29E28E27E26E25/

1 Schema de la platine a 32 entrées

trois cavaliers de configuration pourchaque circuit integre, nommes JA1JA4 pour forcer l'adresse voulue

l'etat " bas ". De cette maniere, C11se situe a l'adresse de base augmen-tee de 8 (car AO et Al sont a la masse

et A2 est au +5V), soit en decimal : 64+ 8 = 72. Nous voulons une lecture duport PO a P7 (entrées), it faut mettre

1 » le premier bit du registre internesoit : 72 + 1 = 73. D'apres la mememethode, l'adresse de Cl2 corres-pond a 75, celle de CI3 a 77 et cellede CI4 a 79. Pour plus d'informationsa ce sujet, nous vous recommandonsla lecture de l'article theorique sur lePCF8574, paru precedemment, oucelle de la note d'application dePhilips®, en langue anglaise, a

l'adresse Internet :http://www.semiconductors.phi

lips.comfacrobat_download/datasheets/PCF8574_4.pdf ».Configure en entrée, un PCF8574positionne toutes les lignes de sonport (PO a P7) au niveau logique" haut " a travers une source de cou-rant interne de 100 pA. Un actionneurdoit donc forcer une entree a lamasse pour etre lue .Un changement d'etat sur le portd'un PCF8574 configure en entréefait passer au niveau logique " bas "sa sortie «INT » en vue d'une exploi-tation logicielle par le microcontro-leur. Nous ne mettons pas a profitcette particularite au sein de notrerealisation. Les resistances R3 a R34protegent les lignes PO a P7 de C11 aC14. Nous retrouvons les entrées surles connecteurs JE1 a JE4, entre les-quels s'intercalent des connecteursde masse pour un meilleur confortd'utilisation. Les condensateurs Cl aC4 decouplent la tension de chaquecircuit integre au plus pros de sesbroches d'alimentation et C5 filtrecelle issue du connecteur 12C.

Platine 32 sortiespar liaison I2C

Comme precise precedemment,nous n'allons pas etudier la premierepartie du schema de principe donneA la figure 2 traitant du signal I2C etdes PCF8574. Cette derniere estrigoureusement identique a celle duschema des entrees (figure 1), memela nomenclature des composantscorrespond. Notez toutefois lesadresses des circuits C11 a CI4 a ('ai-de des cavaliers JA1 a JA4. Le pre-mier bit du registre est a « 0 » car

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+Vcc R3C9 ° 680 (I

r"); 22uF R1/4,7 kit

R2/4.7 ki2 JR+Vcc

Masse <__riSCL<SDA<

0-0

+VccMasse

SCLSDA

2Schema dela platine32 sorties

+VccRES 0

0

4x

DEL

4,7 K2

C l 0

100 nFC11

16 PCF8574

Vcc 12 213 INT

P6 11 3

14 SCL p5 10 4

15 SDA P4 9 5

P3 7 6

AOP2 6 7

Al PI 5 8

A2 4 9Gnd P

C5 +Vcc100 nF

JA8

20

C15

74HC540

VccD7 Q7D6

D5D4D3D2

D1

DO

Q6Q5Q403Q20100

1 - -C G1 Gnd G2

77I7!

+VccC2

Cl2PCF8574

12

ritz 100II

nF16

V

3 INTcc P7P6P5

11

14 SCLSDA P4

10

15 9

+VccRES2 0

7PAO

3

P2 6

0 5Al PIA23

4Gnd PO

8

JA24x -"7,

4,7 K2

C3+Vcc

rik 100 nF

3

14

15

+VccRES3 0

03

7174.7 kit

1,071,7

C6 +Vcc100 nF 0

3

4

5

6

7

8

9

18717

716

)15714

713712

11

CI620 74HC540

D7 Vcc Q7 718D6 06 71705 Q5 716

Da Q4 715Q3 )14

D2 Q2713D1 01 712DO Q0711

nd

10

C7 +Vcc100 nF

CI3 7;116

INT P6 11

SCL P5 10SDA P4 9

7

AOP3

6P2

Al 5P1

A2Gnd P

2

3

4

5

6

7

8

9

20

C17

74HC540

8

JA3

+VccC4

.97W100 nF CI416 PCF8574

13

14

15

+VccRES4 0

0--

4x4,7 IcQ

32

INTP6

SCL P5SDA P4

AOP3P2

AlP1

A2

Vec

Gnd PO

12

11

10

9

7

6

Vcc 07 718

D6 Q6 717D5 Q5

715

Q3715

Q3 714

Q27130171200 711

nd G2 )11

D4

D2D1

DO

Alim puis ext. +VccJP

JS1

0000000

JS2

O000000

JS3

O00000

2

3

4

5

6

7

2

3

4

5

6

7

2

10

CI9ULN2803

+Com

Gnd

10

JS518 _ct170_0

716 015

14

13

12

11

CI10ULN2803

JS6+Com

>0Gnd

10

18

17

71615

)14 --013

12 011

tiP-0--0C111

ULN2803JS7

3

4

5

67

101 777

C8 +Vcc100 nF o

2

3

4

5

6

7

CI8

20 74HC540

5 8

4 9

8 -C727; 717

JS4Vcc

D7 07 715 0D6 Q6 317 o 2

D5 05 716 0D4 Q4 715 0 4

D3 Q3 714 0 5

D2 02 713 0 6

D1 01 712 0 7

DO 00 711

G1 Gnd G219

+Com

Gnd

10

18 -17

167_15

14

13

01211

J+

O0

0-0

CI12ULN2803

JS8+Com

Grid

)113177_016

15

71413

v

Sorties

SO8 S07SO6

S05SO4

S03SO2

SO1

+COM

Sorties

S16 S15S14S13S12Sll810S09 /

+COM

Sorties

S24 S23S22S21

820S19S18S17 /

+COM

Sorties

S32S31

S30S29S28S27S26S25 /

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nous voulons travailler en ecriture(sorties). C11 est donc situe a l'adres-se 64, Cl2 a 66, CI3 a 68 et CI4 a 70(voyez la description a propos de lacarte des entrees).

Poursuivons notre etude par celle descircuits CI5 a C18, des 74HCT540. Ilscomportent chacun huit tamponsinverseurs charges d'inverser le

niveau logique des lignes PO a P7 descircuits C11 a C14. Nous avons vu quele port du PCF8574 ne peut fournirque 100 pA au niveau " haut ",

d'ailleurs reserve a la configurationen entree. Une sortie activee se tra-duit par sa mise a la masse (niveau 0),potentiel sous lequel elle peut fournir25 mA. Apres inversion par CI5 a C18,ce potentiel redevient positif avec uncourant suffisant pour attaquer unetage de puissance. Nous retrouvonsces signaux sur les connecteurs JS1a JS4. Nous avons confie ('amplifica-tion du courant et ['adaptation de latension des sorties aux circuits CI9CI12. Ce sont les tits classiques,mais fiables ULN2803. Cheque circuitcomporte huit reseaux de transistorsDarlington inverseurs supportantchacun 50 V et 500 mA. De plus, ilssont equipes des diodes de protec-tion anti-retour permettant ainsi depiloter directement des chargesinductives (relais, moteurs, etc.). II estevident que vous ne pouvez pas lesexploiter au maximum de leurs possi-bilites. Un simple calcul vous le prou-ve : un courant de 0,5 A sur 32 sortiesimposerait une alimentation de32 x 0,5 = 16 A. lmaginez la taille despistes du circuit imprime. Alors pour-quoi avoir choisi ces circuits ? Toutsimplement pour pouvoir commanderdes petits actionneurs sous 12 a 24volts ne necessitant que quelquesmilliamperes, comme des relais parexemple. Le cavalier JP sert juste-ment a choisir entre la tension du cir-cuit (attention : tits faible puissance),ou une tension externe plus musclee,ne depassant pas 50 V.

Les sorties s'effectuent sur lesconnecteurs JS5 a JS8. Elles presen-tent un niveau logique 0 lorsqu'ellessont actives, ce qui explique la

necessite d'implanter des connec-teurs offrant le positif commun pourun plus grand confort d'utilisation.Les condensateurs C1 a C8 decou-

plent la tension de chaque circuitintegre au plus pits de ses brochesd'alimentation et C9 filtre celle issuedu connecteur PC.

Realisation

Cette realisation tient sur deux cir-cuits imprimes. L'un supporte les 32entrées, l'autre les 32 sorties. Vousn'avez aucun cablage externeeffectuer, les connecteurs PC se rac-cordent entre eux sur chaque facedes platines et ceux des entrées etdes sorties sont directement soudesdu cote cuivre (voyez la photo).Sur les figures 3 et 4 les typons deces deux platines. II convient dereproduire ces circuits imprimes aumoyen de la methode photogra-phique afin d'obtenir un resultat par-fait et un fonctionnement electro-nique assure. Apres revelation et rin-cage, passez a ('operation de gravuredans un bain de perchlorure de feragite. Prenez les precautions indis-pensables a la manipulation des pro-duits chimiques. N'hesitez pas a rin-cer abondamment les circuits pourterminer. Procurez-vous les compo-sants avant ('operation de percagedes pastilles, vous serez ainsi certainde respecter le diametre de leurspattes. N'omettez pas les quatretrous de fixation qui doivent corres-pondre parfaitement sur les deux pla-tines.

Le cablage des composants imposele respect scrupuleux des implanta-tions des figures 5 et 6. Vous pou-vez travailler, par types de compo-sants, sur les deux circuits en mernetemps. Commencez par souder lesponts de liaisons (straps), la carte desentrees en compte huit, celle des sor-ties en comporte douze. Poursuivezle cablage en fonction de la taille etde la fragilite des pieces.Commencez par les resistances, lessupports de circuits integres, lesconnecteurs . JS1 » a . JS4 » consti-tues chacun de huit broches de bar-rettes secables femelles de type" tulipe ", les reseaux de resistances,les condensateurs au mylar, les leds,les condensateurs chimiques et le

bornier a deux vis. Soudez lesbroches de barrettes secables malesde type SIL, pour confectionner, avecdes cavaliers, les organes de configu-ration « JA1 a JA4 », « JR » et « JP ».Prenez garde a ne pas creer un conflitd'adresses en positionnant les cava-liers.

Le connecteur PC est constitue dequatre broches de barrettes secablesmales coudees de type SIL. II fautegalement implanter quatre brochesmales droites sur la face des compo-sants et quatre femelles du cote cui-vre, sur les soudures des prece-dentes. Cette operation, un peu deli-cate, assure le bon raccordement descartes entre-elles.Assurez-vous que les fixations des

Raccordement des deux platines 32 entrees/32 sorties

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0 [VG .

7144

miii.%)iumu'suragIcgc. -mg gleeri oess.-g '

Circuit imprime destine. aux 32 entrées

RES4

JA4C4

I I

DEL

I

RES3 RES2 RES1

-I-JA2IC2

I

[=I [IjL' - ICBilJAI

-r -r -r-r -r TT TT[R]

-r-r

111,1((dIM11141-

i

1)1)111A VI) /11 (

I

120

0IFC5

0 0 a 0 0 0 CI El 0 0 0 0 [I

1

a

0 N- CO 0 0'c.,Nev c-, cnWWWWWWWW

JE4 g

I,- CO 0) 0 CNI CO cl(N1 rvo,NCNLUWUJWLLJLLJUJW

JE3

W W WCO (1)

(.0 (.6< <2

0) 0 (N ctOLLILLILuWWWW

JE2

0.10 0 0V)0 0< < <222

cn or 0 0,co00000000WWWWWwWW

JE1

SDASCLMasse+VCC

5 Insertion des composants de la platine 32 entrées

platines, a ('aide d'entretoises file -tees, n'entravent pas les liaisonselectriques. Choisissez de preferencedes entretoises d'une longueur de15 mm.Les connecteurs d'entrees . JE1JE4 ", de sorties <, JS5 a JS8 ", demasse et de « +COM >, se soudentdirectement sur la face cuivree. Nousavons employe des broches femellesde type SIL.

Mise en serviceLorsque vous avez termine le travailde cablage, controlez le sens descomposants polarises (circuits inte-gres, led, condensateurs chimiques,reseaux de resistances). Prenez ega-lement le temps de verifier minutieu-sement le bon etat des pistes des cir-cuits imprimes et la valeur des com-posants.

N'embrochez pas les circuits inte-gres, ne reliez pas les deux platinesentre-elles, mais raccordez le cable12C et alimentez le programmateur de('article precedent via un bloc sec-teur. Mesurez la tension en differentsendroits, sur les supports des circuitsintegres, vous devez trouver 5 V etvoir la led s'illuminer. Effectuez cestests sur les deux cartes I'une apresI'autre.

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4

0 re

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122in

Ifc1133[7a12miiiii

°°-41332[2gcs:12mom

'

11111111 noun 11111111 1131111H

Circuit imprime destine aux 32 sorties

RES4

JA4

IBI

0DEL

C4

I

RES3

JA3

1=1r

C3I

uI It JR

CIS CI7

JS4

C112

CRJS3

0111

RES2

016

C7 I CRI IJS2

0110

0 0 0 0 0 B 0 B B B 0

RES I

JA1I I

.1S1

C's

0 I]

4'1

I 3

On

12C

00

ALIM PUTSEX I

tt, (0 0, O r- N < < < r- CO 05 0 C,N N C, (V ch c,) ce) N N N N C1

CO V) V3 cr) cr) cn to 000 v)v)v)v)v)v)v)u)(;)JS8

c O 0 v.= N co NI- cr2, v8 ris.

0 0 v) '(7) (/) (7) u) o) 0 0 co u) cn co (r)u 0 0+ + + + + +

JS7 JS6 JS5

SDASCLMasse+VCC

6 Insertion des composants de la platine 32 sorties

Votre realisation est maintenant ter-minee. Hors tension, inserez les cir-cuits dans leurs supports respectifs,verifiez les adresses des circuitsPCF8574 avec les cavaliers <, JA1JA4 », reliez mecaniquement les deuxplatines entre-elles, les connecteurs

assurent la liaison electrique.Reliez par le cable 120 le programma-teur de CB220 precedemment etudiea nos cartes de 32 entrées et 32 sor-

ties. Prenez garde au sens du cable.II suffit de passer a l'etape de la pro-grammation pour donner vie a votrerealisation.

ProgrammationLe microcontroleur CB220 se pro-gramme tres simplement via la liaisonRS232 d'un PC. Reportez-vous aupremier article etudie concernant la

carte 12C pour Cubloc CB220 et l'affi-cheur LCD pour de plus amplesinformations. Rappelons, pour nosnouveaux lecteurs, que ce microcon-troleur se programme a ('aide du logi-ciel CublocStudio.EXE » de lasociete Comfile". II est gracieuse-ment fourni, ainsi que la documenta-tion francaise tres complete, par lasociete Lextronic sur son siteInternet :

ri° 309 wvvvv.eleutrontquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

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Nomenclature

CARTE DES ENTRÉES

Resistances 5R1, R2 : 4,7 I<S2 (jaune, violet, rouge)R3 a R34 : 1 kit (marron, noir, rouge)R35 : 680 i2 (bleu, gris, marron)RES1 a RES4 : Reseaux de4 resistances de 4,7 kit

CondensateursC1 a C4 : 100 nF (mylar)C5 : 22 a 47 i_IF/25 V

SemiconducteursC11 a CI4 : PCF8574Led 3mm (haute luminositede preference)

Divers4 Supports de circuits integresA 16 brochesBarrette secable male et femelletype SILCavaliers de configurationVisserie de 3 mm (entretoises filetees,vis, ecrous).

CARTE DES SORTIES

Resistances 5 %R1, R2 : 4,7 l<12 (jaune, violet, rouge)R3 : 680 S1 (bleu, gris, marron)RES1 a RES4 : Reseaux de4 resistances de 4,7 id2

CondensateursC1 a C8 : 100 nF (mylar)C9 : 22 a 47 pF/25 V

SemiconducteursC11 a Cl4 : PCF8574CI5 a CI8 : 74HCT540 ou 74HC540CI9 a CI12 : ULN2803Led 3mm (haute luminositede preference)

Divers4 Supports de circuits integresa 16 broches4 Supports de circuits integresa 18 broches4 Supports de circuits integresa 20 brochesBarrette secable male et femelletype SIL1 Bornier a 2 vis au pas de 5,08 mmCavaliers de configurationVisserie de 3 mm (entretoises filetees,vis, ecrous)

"http://www.lextronic.fr/Comfile/cubloc/PP.htm".Nous avons developpe un program-me basic de tests, bien comment&que vous pouvez telecharger gratui-tement sur le site Internet du magazi-ne a l'adresse :"http://www.electroniquepratique.com". Les lecteurs n'ayant pas l'oppor-

tunite de se connecter a Internet peu-vent l'obtenir en adressant a la redac-tion un CDROM sous enveloppeauto-adressee et suffisammentaffranchie.

Chaque programme pour le CublocCB220 comporte en fait deux fichiersindissociables.

Les natres se nomment :

CB220_I2C 64ES.CUL » et

CB220_I2C_64ES.CUB ». Lorsquevous etes sous « CublocStudioouvrez le premier et lancez la pro-grammation du CB220 par la petiteic6ne representant une fleche trian-gulaire orientee vers Ia droite.

Si vous n'arrivez pas a programmer leCB220, it faudra peut etre, au prea-lable, proceder a la mise a jour de son

firmware » (comprenez : logicielinterne du constructeur).

A cet effet, consultez la « F.A.Q. » a la

Tableau l

Function ENTRER (NUM As Byte) As

Dim A As Byte

Dim ADR As Byte

ADR =65

If NUM<8 Then

ADR=NUM*2

ADR=ADR+65

End If

If NUM>9 And NUM<18 Then

ADR=(NUM-10)*2

ADR=ADR+113

End If

I2cstart

A=I2cwrite(ADR)

ENTRER=I2cread(0)

I2cstop

End Function

Tableau 2DEBUT:

For 1=4 To 7

VA=255-ENTRER(I)

NO=I-4

SORTIR NO,VA

Next

Goto DEBUT

fin de la notice ..PDF » du manuel duCUBLOC pour realiser cette opera-tion.

ProgrammeII consiste tout simplement a lire l'etatlogique des 32 entrées et a le repor-ter sur les 32 sorties en boucle per-manente.Pour forcer une entrée, it suffit de larelier a la masse. Pour voir l'etat dessorties, vous pouvez leur connecterdes leds, convenablement orientees,limitees en courant par des resis-tances de 470 a 680 1-2.Vous avez vu precedemment com-ment programmer un Cubloc CB220en basic. Nous ne detaillerons doncque les nouvelles particularites et

notamment la creation d'une fonctionpersonnelle.Voyons comme exemple la fonction

ENTRER » servant a lire retat des

Byte

'Variable locale A

'Variable locale ADR

'Valeur par defaut en cas

d'erreur

'Les 8 choix d'un PCF8574

'Definition de l'adresse

'Les 8 choix d'un PCF8574A

'Definition de l'adresse

'Envoi de la condition de

DEPART

'Envoi de l'ADRESSE du

composant

'Lecture du port du PCF

dans ENTRER'Envoi de la condition de

FIN

'Balayage des 4 PCF8574 configures

en entrée

'Lecture et inversion du resultat'Deternimation du PCF8574

correspondent en sortie

'Envoi de la valeur sur le port

(vu precedemment)

'Fermeture de la boucle'Bouclage du programme sur

lui-m&me

n' 309 vvwvv.electronlquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Micro/Robot

huit lignes du port du PCF8574de votre choix via la liaison I2C

(tableau 1).

Une fonction se distingue d'unesous -routine car elle effectue un trai-tement, generalement mathernatique,et renvoie une valeur en retour.

Notre fonction s'utilise de Ia sorte :

« variable = ENTRER (no) ».

- « variable » correspond a unevariable d'un octet (format « byte »)destinee a recevoir en retour Iavaleur lue sur le port du PCF8574.

« no » correspond au numero duPCF8574 a adresser (0 a 7 pour unPCF8574 ayant pour adresse auxi-liaire 0 a 7 et 10 a 17 pour unPCF8574A ayant pour adresseauxiliaire 0 a 7) sous forme nume-rique ou d'une variable.

Le programme effectuant la lecturedes 32 entrées pour envoyer cesvaleurs sur les 32 sorties se trouve

grandement simplifie car it tient sursept lignes (tableau 2)Nous voici arrives au terme de cetteetude.Avec les connaissances et les realisa-tions en votre possession, vousdevriez parvenir assez aisementrealiser vos propres applications enmatiere de domotique et de robo-tique a base du microcontroleurCubloc CB220.Vous n'utilisez que deux lignes dumicrocontroleur pour gerer un affi-cheur LCD de 4 x 20 caracteres, 32entrées et 32 sorties.N'oubliez pas de faire usage desfonctions logiques de base « OR » et« AND » pour travailler sur rentree oula sortie voulue.Restent a votre disposition toutes lesautres lignes du microcontroleur per-mettant, par exemple, ('acquisitionanalogique et la generation designaux MLI ou PWM.

Y. MERGY

Bibliographie

Electronique Pratique N°306 :Les afficheurs alphanume-riques LCD page 10.

Electronique pratique n° 308 :Article precedent concernantle CB220 et le port VC.

(1) - Adaptation d'un afficheurLCD de 4 x 20 caracteres.

- Dunod ETSF :Montages pour ecrans gra-

phiques » de Guy Ehretsmann.

- Documentation francaise sur leCubloc CB220 gracieusementpubliee par Lextronic.

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Micro/Robot

Terminalde saisie pour

Bus USB

Le montage que nousvous proposons dansces pages permet depiloter un afficheurLCD et un clavier 16touches au traversd'une liaison USB

I est accompagne d'un program-me de demonstration tres simpleque vous pourrez tres facilementadapter a vos besoins. Les fonc-

tions qui pilotent ce montage sontregroupees dans une bibliothequedynamique (DLL) que vous pourrezutiliser facilement dans une feuilleExcel.

Schema

Le schema de notre montage estreproduit en figure 1. Une fois deplus, le cceur du montage est unmicrocontroleur 68HC908JB8 quiintegre un gestionnaire de protocoleUSB ainsi que la plupart des fonc-tions qui sont necessaires a notreapplication (oscillateur, memoire flashpour le programme, memoire RAM,etc.).Les ports disponibles sur notremicrocontroleur ne sont pas asseznombreux pour piloter directement leclavier et l'afficheur LCD. C'est pour-quoi nous avons fait appel a desextensions de ports 8 bits (U1 et U2)qui seront pilot& au travers d'un bus

I2C, lequel sera simule au travers desports PTA4 et PTA5. Les resistancesR7 a R10 associees aux diodes D1 etD2 permettent d'adapter le niveaudes signaux SDA et SCL de la liaisonI2C, car notre microcontroleur68HC908JB8 fonctionne de fawninterne sous 3,3 V (grace a un regula-teur interne).La sortie du regulateur (U3, broche 4)sera utilisee pour fournir la tensionde reference a l'etat " haut ", pourquelques entrées du microcontroleuruniquement.L'adresse 12C des circuits U1 et U2est fixee en partie par la referencecommerciale du composant(PCF8574 ou bien PCF8574A) et parl'etat des entrées AO a A2 des circuitsconcernes. Le logiciel du microcon-troleur existe en deux versions pourvous permettre d'approvisionner lareference de votre choix. Notezcependant que vous devrez utiliser lamerne reference commerciale pourles circuits U1 et U2 (ne melangezpas un PCF8574 avec un PCF8574A).Les sorties du circuit U1 pilotentdirectement les lignes et les colonnesdu clavier de notre appareil. Le logi-ciel associe a notre montage se char-gera de placer successivement leslignes puis les colonnes a l'etat " haut "pour determiner si une touche estenfoncee. La structure des sorties acollecteur ouvert du circuit U1 estparticulierement bien adaptee a cettegestion car cheque fois qu'unetouche est enfoncee, elle met encontact une ligne (ou une colonne)qui est a l'etat " bas " avec unecolonne (ou une ligne) qui est a l'etat" haut ". Grace a la structure a collec-teur ouvert, c'est l'etat " bas " quiI'emporte ce qui permet, par relectu-re de l'etat du port, de determinerquelle touche est enfoncee.Le circuit U2 se chargera, quanta lui,de piloter l'afficheur LCD. Pour limiter

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Micro/Robot

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1 Principe de fonctionnement

le nombre de signaux necessaires,nous avons choisi de piloter l'affi-cheur en mode 4 bits.Cela permet de liberer des signauxsur le circuit U2 afin de piloter lessignaux de controle de l'afficheurLCD et la commande du retro-eclai-rage de ce dernier.A ce sujet, veuillez noter que de nom-breux afficheurs LCD du commercesont compatibles avec l'afficheur quenous avons choisi pour ce montage.

Cependant, Ia compatibilite du bro-chage pour le retro-eclairage n'estpas toujours vraie a 100 % (broches15 et 16 de l'afficheur).Verifiez bien ou se trouvent ('anode etla cathode de l'afficheur que vousapprovisionnerez, sinon, l'utilisationde Ia fonction retro-eclairage pourraitprovoquer un court -circuit sur lemontage. Celui-ci etant alimentedirectement a partir de la prise USBde votre PC (sous 5 V), un tel court -

circuit se repercuterait directementsur le port UBS de votre machine.

En situation normale, la consomma-tion globale de la carte sera de l'ordrede 250 mA. II n'y aura donc pas dedifficulte pour alimenter l'integralitedu montage via la prise USB (500 mAmax). Cependant, veuillez noter quecertains PC portables peuvent avoirdes difficultes pour fournir le courantmaximum autorise sur les prisesUSB. Si vous souhaitez raccorder cemontage a un PC portable, it serautile de verifier dans votre documen-tation les limitations eventuelles devotre materiel. Cette remarqueconcerne egalement l'utilisation des« HUB USB ».

Sans alimentation externe, les portsd'un « HUB USB » partagent le cou-rant fourni par la prise USB raccordeeau PC, ce qui limite les possibilitesglobales d'alimentation. D'ailleurs,certains PC portables integrent un« HUB USB » sans le preciser, pourdisposer de plusieurs ports USB ensortie, ce qui explique pourquoi denombreux PC portables sont limitesde ce cote la.

Le raccordement du montage via un« HUB » impose donc l'utilisationd'un bloc d'alimentation externe.

Le reste du schema est fres classiqueet si vous lisez regulierement cespages, vous devriez etre familier avecles explications succinctes qui sui-vent. L'oscillateur interne du micro-controleur est mis en ceuvre a l'aidedu quartz QZ1 associe a C5 et C6. Laresistance R13 assure Ia polarisationde l'oscillateur interne. Les resis-tances R14 et R15 protegent et adap-tent les lignes USB tandis que laresistance R12 permet a l'ordinateurhate de determiner le mode de fonc-tionnement de la liaison USB (notremontage utilise le mode USB 1.0 enbasse vitesse).

Enfin, ajoutons que le connecteurJP2 regroupe les signaux necessairespour programmer le microcontroleuren mode « in -situ ». Les resistancesR4, R5 et R6 fixent l'etat des entreesde configuration du microcontroleurpour que ce dernier accepte de pas-ser en mode programmation, selonles sollicitations des signaux fournispar JP2.

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Micro/Robot

Realisation

Le circuit imprime de notre montagea ete congu en double face, pour evi-ter les nombreux straps qui auraientete sinon inevitables. La realisationd'un tel circuit est un peu plus corn-plexe que pour les montages habi-tuellement proposes dans ces pages,mais avec un peu d'attention, it estfacile de le realiser avec un bancinsoler simple face. II suffit juste debien proteger la face opposee aumoment d'exposer le circuit presen-sibilise aux UV.Les dessins du typon de notre circuitsont representes en figures 2 et 3.La vue d'implantation associee estreproduite en figure 4. Vous notezque les figures 2 et 3 doivent etreimprimees a l'envers afin de superpo-ser les films de telle fawn que la par -tie imprimee soit en contact directavec la plaque photosensible (poureviter les phenomenes de diffusion).Pour vous aider a imprimer facile-ment le typon, avec les deux figuresmises en regard, vous pourrez vousprocurer le document nomme

film.pdf » (au format PDF) sur le ser-veur Internet de notre revue(http://www.electroniquepratique.com), avec les fichiers programmesassocies a ce montage.Ensuite, vous devrez positionner lesdeux figures du typon parfaitementen vis-a-vis. Lorsque les figures sontbien alignees, it est preferable de lesimmobiliser a ('aide d'un bout deruban adhesif. Ensuite, vous pourrezintercaler facilement la plaque pre-sensibilisee entre les deux faces dutypon. Pour insoler un circuit imprimedouble face avec un banc simple faceit Taut decacheter les deux faces de laplaque photosensible en mernetemps et immobiliser la plaque ensandwich a l'interieur du film. Ainsi,lorsque vous retournerez la plaquepour insoler la deuxieme face, le

typon restera bien positionne, ce quiest indispensable pour que les pas-tilles de la face superieure soient bienalignees avec celles de la face infe-rieure. Une fois que les deux faces devotre circuit imprime auront ete inso-lees, vous pourrez reveler et gravercelui-ci comme vous le faite habituel-lement pour un circuit simple face.

Lors de ('implantation des compo-sants, vous devrez souder certainespattes des deux cotes, pour compen-ser ('absence de trous metallises (amoins que vous ayez les moyens defaire realiser un circuit avec trousmetallises par un service profession-nel, mais, dans ce cas, le circuitimprime vous coutera dix fois pluscher que les composants du monta-ge !). Pour vous aider a identifier lespastilles a souder des deuxcotes, vous pourrez vous aider de lafigure 5. Certaines traversees sefont a l'aide des pattes des compo-sants, d'autres (que Ion appelle desvias) necessitent un bout de fil (ou la

2

chute d'une patte de resistance) quel'on insere dans le trou. Certaines tra-versees utilisent les pattes des cir-cuits integres. Dans ce cas, si vousvoulez monter les circuits sur dessupports, it faudra imperativementchoisir des supports de type "tulipe"pour vous permettre de souder cer-taines broches sur la face des corn-posants. Enfin, vous noterez que cer-tains condensateurs de decouplagedoivent aussi etre soudes sur les

deux faces du circuit imprime. Lorsde ('implantation, prevoyez donc deles monter un peu plus haut surpattes, pour pouvoir acceder au cotecomposants avec votre fer a souder.

Face cuivree vue du cote " composants "

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Insertion des composants

Syntaxe a respecter pour dEclarer les fonctions en Visual Basic

Nomenclature

Condensateurs

Cl, C4 : 10 pF / 25 volts, sortiesradialesC2 : 100 nFC3 : 220 nFC5, C6 : 22 pF

Resistances

R1, R2, R11 : 47 Id/ 1/4 W-5 %(Jaune, Violet, Orange)R3, R9, R10 : 4,7 kit 1/4 W-5 %(Jaune, Violet, Rouge)R4, R5, R6 : 10 kit 1/4 W-5 %(Marron, Noir, Orange)R7, R8 : 3,9 1(52 1/4 W-5 %(Orange, Blanc, Rouge)R12 : 1,5 kit 1/4 W-5 %(Marron, Vert, Rouge)R13 : 4,7 MO 1/4 W-5 %(Jaune, Violet, Vert)R14, R15 : 27 cl 1/4 W-5 %(Rouge, Violet, Noir)

Semiconducteurs

T1 : 2N2907AU1, U2 : PCF8574 ou PCF8574A (voirle texte)U3 : MC68HCO8JB8JPD1, D2 : 1N4148AFF1 : Afficheur LCD 2 x 20caracteres ACM1602AT

Divers

AJ1 : Ajustable multitours 10 kitCN1 : Embase USB(connecteur type B)JP2 : Barrette mini-kk, 5 contacts,sorties droites, 6 souder sur circuitimprime, reference MOLEX 22-27-2051.KBD1 : Clavier 16 touches matricees.QZ1 / Quartz 6 MHz en boilierHC49/U

'Fonction de gestion du service

Public Declare Function OpenUSB Lib "D11UsbKeyLCD.d11" () As Boolean

Public Declare Function CloseUSB Lib "DllUsbKeyLCD.d11" () As Variant

'Fonction de gestion de l'afficheur LCD

Public Declare Function LCDPutchar Lib "DllUsbKeyLCD.d11" (ByVal x As Byte) As VariantPublic Declare Function LCDPuts Lib "D11UsbKeyLCD.d11" (ByVal x As String) As VariantPublic Declare Function LCDSetPos Lib "DllUsbKeyLCD.d11" (ByVal x As Byte) As VariantPublic Declare Function LCDC1r Lib "D11UsbKeyLCD.d11" 0 As VariantPublic Declare Function LCDSetLight Lib "DllUsbKeyLCD.d11" (ByVal x As Boolean) As Variant

'Fonction de gestion du clavier

Public Declare Function KBDGetchar Lib "DllUsbKeyLCD.d11" 0 As Byte

n° 309 www.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

Micro/Robot

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Derniete touche enfoncer F

Lute des touches

Connecta

Message us LCD

[Test de Safi -chew

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1.0 Eciesege

A

US8 Key LCD

Version 1.0

(C) 2006 Man Pascal

K 1

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Le programme Demo Usbkey Lcd

Pastilles a souderrecto/verso pour etablirles liaisons entre lesdeux faces du circuitimprime

it vous faudra installer le fichierDllUsbkeyLcd.d11" dans le repertoi-

re systerne de votre PC (generale-ment C:\WINNT\SYSTEM32 pour lesPC fonctionnant sous Windows 2000ou bien C:\WINDOWS\SYSTEM32pour les autres).

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Code postal :"Conformement a la loi informatique et libertes n° 78.17 du 6 janvier 1978, Vous disposez

d'un droit d'acces et de rectification aux donnees vous concernant"

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Un contraleurdu secteur EDF

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163264

128256512

1024204840968192

163844111 32768

Certains appareils telsque les congelateurs, leselements de chauffage,voire les ordinateurs, nesupportent guere descoupures plus ou moinsprolongees du secteur dedistribution 230 volts.De plus, pour un bonnombre d'appareils, desvariations tropimportantes de Ia tensiond'alimentation peuventperturber leurfonctionnement. Cela estvrai pour les surtensions,ou au contraire, pour lestensions trop faibles

Le montage que nous vousproposons assure un

controle permanent du sec-teur de distribution. En parti-

culier, it memorise et signalise le

nombre et la duree des coupures decourant. De plus, it indique tout &cartde plus de 5 % par rapport a la valeurnominate de Ia tension.

Principe

Le montage est branche en perma-nence sur le secteur de distribution,par exemple sur une prise de cou-rant. Un dispositif comparateurcontrole si la valeur de la tensiond'alimentation ne se trouve pas eloi-gnee de la valeur nominate, dans unsens ou dans l'autre, de plus de 5 %.Une led verte signalise une situationconforme. Deux leds jaunes indi-quent respectivement une tensiontrop faible ou trop forte.Lorsqu'il se produit une coupure decourant, un chronometrage interne,alimente par une batterie de sauve-garde, prend aussitot le relais. Unautre compteur comptabilise le

nombre de coupures qui se sont pro-duites entre deux remises a zero descompteurs. Bien entendu, et dans lebut d'economiser le debit de la batte-rie, toutes les leds sont eteintes en

cas d'absence du secteur EDFNeanmoins, it est possible d'effectuerla lecture de Ia duree de la coupureainsi que du nombre de coupures enappuyant sur un bouton-poussoir.

Fonctionnement

Alimentation

L'energie necessaire au fonctionne-ment du montage est prelevee dusecteur par l'intermediaire d'un trans-formateur delivrant sur son enroule-ment secondaire un potentiel de12 volts (figure 1). Un pont dediodes redresse les deux alternancestandis que la capacite C1 assure unpremier filtrage. Par le biais de R23, labatterie de sauvegarde de 7,2 volts,est sous une charge permanente del'ordre de 3 milliamperes. La capaciteC2 realise un complement de filtrage.II en est d'ailleurs de meme en ce quiconcerne C3, situee en aval du regu-lateur 7809 lequel delivre sur sa sor-tie un potentiel stabilise a 9 volts. Lacapacite C4 &couple le montage de('alimentation. En cas de coupure dusecteur, la batterie alimente le monta-ge par l'intermediaire de la diode D3sous un potentiel de 7,2 volts.L'interrupteur " I " permet d'isoler labatterie en cas de non utilisation dumontage afin de ne pas la &chargerinutilement.

Conte,'le de Ia tensiondu secteur

Le circuit integre reference IC1

contient deux ampli-op reperes (I) et(II). Les resistances R17, R26 et R19forment un pont diviseur de potentiel.Sur ('entree directe du comparateur(II), on releve un potentiel de :

R19 + R269 x - 4,603 volts

R19 + R26 + R17

n'" 309 Inww.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Transfo

220 V12 V1 V

A

1/4 1C4

CD

4081

10

TE

2

R12

D1

RI100 kfl

R6

10 kfl

1N4004

R710 kf2

Cl W

.'2200 pF

25 V

T1

BC

547

R9

D5

810kS

1N4148

9R

2C

80,22 N

T1001(12

112 IC2

CD

40015

D*

3

SD.

10 kit

R3

100 MI

C5

1R

13

7.10kf2

R11

+9 V

R8

10 kO

+9 V

D2

ER

eg7809

R21

1N4004

R23

M47 kfl

3,3 Ic()D

3

Al

T2

I~B

C547

ii1N4004

R25

470 it47 kfl

C2

C3 =

C4

BA

T470 pF

47pFT

2,1 pFR

18R

227,2 V

25 V16V

10

kit47 kfl

T1/2 IC

2C

D4001

C6I 11<

1 pF12

+9 V

R14

10 Id)

4

10 MI

114 IC4

C04081

4

112 IC3

C04001

13C

911

1210 pF

R4

100 kit

18D.

10

+9 V

-e-0 0BP

1

R15

10kfl

-H 1415

8

R5

100 kit-I

1-

ID'

2C

101/4 IC

41 nF

CD

4081

R16

10 kit+

9V16IC

5C

04017

32

47

101

56

9

S01

S11

S21

S31

S41

S51

S61

S71

S81

+9

v 0+

S9

1/4 IC3

CD

4001

V

L28I L19

1 L201121

1L22I

L23I

L24I

L25I L26

IL27

S2

S1

1213

1141C4

1/41C3

CD

4081C

D4001

117L29

118

jauneverte

jaune

verteL19 a 127 Led rouge

CII

T3

BC

5471 nF

16

103

Q5

8 k2,2 IQ

D4

1N4004

IC6

CD

4040

24

1312

1415

1

Q61

Q71

0131Q

91 Q101 Q

111 Q121

R27

R28

111!"L1

L2jL3

114

IL5

1L6

117

1L8

R29

R30

R31

R32

R33

118

R341

BP

2

RR

111097

R20

0

10 k.D.

Q0 21_

R35

R36

R37

L1011111111_11#_12#_13#_14_15L16

11 a L8 : Led rougeL9 a L16 : Led rouge

031041

051061

07108lio +

9 V

107C

D4040

65

32

413

16

97,7,R

38R

39R

40R

41R

428 k 2,2 IQ

R43

2,2 kfiR44

2,2 kit

Sur ('entree inverseuse du compara-teur I, le potentiel est de :

R199 x - 4,397 volts

R19 + R26 + R17

Grace a l'ajustable Al, il est possiblede prelever une fraction du potentielde I'ordre de 20 volts disponible sur('armature positive de Ia capacite C1.Cette valeur est elle-meme une frac-tion constante du potentiel secteur. Sice dernier varie d'un pourcentagedonne, le potentiel mesure sur ('ar-mature positive de Cl varie du memepourcentage. Le transistor NPN/T2est monte en emetteur commun sui-vant le principe du suiveur de poten-tiel. Au niveau de son emetteur, onreleve un potentiel diminue de 0,6volt (potentiel de jonction base -emetteur) par rapport a la source.Prenons le cas ou I'on considere quele potentiel secteur a une valeur consi-deree comme correcte. II convientalors de regler le curseur de l'ajustableAl de maniere a obtenir une valeur de9 volts sur l'emetteur de T2.

Dans ces conditions :- le potentiel presente sur l'entree

directe du comparateur (I) est de4,603 volts

- le potentiel presente sur ('entreeinverseuse du comparateur (II) estde 4,397 volts

Rappelons les regles tres simples quiregissent le fonctionnement d'uncomparateur. Si le potentiel de ('en-tree directe est superieur a celui de('entree inverseuse, la sortie presenteun etat " haut ". Si la situation estinverse, Ia sortie est a l'etat " bas ".En appliquant ces regles au casexplicite ci-dessus, on deduit que lessorties des deux comparateurs pre-sentent un etat " haut ".

II en resulte :- un etat " haut " sur Ia sortie de la

porte AND IV de IC4, donc I'alluma-ge de Ia led verte L29

- un etat " bas " sur les sorties desportes NOR I et II de IC3, donc ('ex-tinction des leds jaunes L17 et L18

Prenons maintenant le cas ou lepotentiel secteur chute de 5 %. Lepotentiel disponible sur ('emetteur deT2 diminue dans les memes propor-tions : it passe donc a 8,55 volts. Enconsequence:- le potentiel de rent& directe du

comparateur (I) passe a 4,37 volts- le potentiel de ('entree inverseusedu comparateur (II) passe a 4,17 voltsToujours en vertu des regles de fonc-tionnement des comparateurs, la sor-tie du comparateur (I) passe a l'etat" bas " tandis que celle du compara-teur (II) reste a l'etat " haut ".

II en resulte :- ('extinction de la led verte L29- I'allumage de la led jaune L18

signalisant ainsi une insuffisance detension

- le maintien de ('extinction de la ledjaune L17

Le lecteur verifiera qu'a partir d'uneaugmentation de la tension secteurde 5 %, c'est la led L17 qui s'allume.La resistance R44 limite le courantdans les leds de signalisation evo-quees ci-dessus.

Detection d'unecoupure du secteur

Les alternances redressees delivreespar le pont de diodes sont caracteri-sees par une frequence de 100 Hz cequi correspond a une periode de 10millisecondes. Une fraction de leuramplitude est dirigee sur la base dutransistor T1 grace au pont diviseurR1/R6. Au niveau du collecteur de T1,on releve alors des creneaux d'uneperiode de 10 millisecondes et cali-bres a ('amplitude de ('alimentation,c'est-e-dire 9 volts. Les fronts mon-tants de ces creneaux sont pris encompte par Ia bascule monostableform& par les portes NOR III et IV deIC2. Cette derniere delivre sur sa sor-tie une succession d'etats " haut "d'une duree de I'ordre de 7 millise-condes et avec une periodicite de 10millisecondes. L'ensemble 05, R2, R9et C8 constitue un dispositif integra-teur qui, grace a la charge rapide deC8 et a sa decharge lente, presenteaux entrées reunies de la porte ANDIII de IC4 un etat pseudo " haut ". Lasortie de cette porte presente doncun etat " haut ". II en resulte Iaconduction du transistor T3 qui per -met ainsi aux leds eventuellement all-mentees, de s'allumer. Nous verronsulterieurement que cette situationbloque le chronometrage.

En revanche, des qu'une coupure dusecteur se manifeste, meme si cettederniere est fres breve, c'est-e-direde I'ordre de la valeur d'une demiealternance (10 millisecondes), Ie tran-sistor T1 se bloque, le monostableNOR III et IV de IC2 ne delivre plusd'etats " haut " et la sortie de la porteAND III de IC4 passe a l'etat " bas ".II en resulte le blocage du transistorT3 et donc ['extinction de toutes lesleds precedemment allumees. Cettedisposition permet de limiter le debitde la batterie a une valeur de I'ordrede 8 milliamperes. Etant donne lacapacite de la batterie (200 mAH),I'autonomie de ('alimentation de sau-vegarde depasse ainsi 24 heures.

Comptage dunombre de coupures

Lors d'une coupure de courant, nousavons vu que le transistor T3 se blo-quait. En consequence, ('entree 13de Ia bascule monostable formee parles portes NOR III et IV de IC3 estsoumise a un etat " haut " par 'Inter-mediaire de R14. Cette basculegenere alors sur sa sortie un etat" haut " d'une duree de I'ordre de 0,7seconde. Cette impulsion est aussitotprise en compte par le trigger deSchmitt forme par la porte AND I deIC4 qui reproduit sur sa sortie la

meme impulsion mais en lui confe-rant des fronts montants et descen-dants davantage « verticalises af in

de Ia rendre apte a commander ('en-tree de comptage du compteur deci-mal IC5 qui est un CD 4017. Ce der-nier avance alors d'un pas. L'etat" haut " qui etait disponible sur la sor-tie Sn se deplace sur Ia sortie S n + 1.Le bouton-poussoir BP1 permet laremise a zero de ce compteur. La ledL28 en liaison avec Ia sortie SO et quicorrespond a la situation OCI aucunecoupure ne s'est produite, est decouleur verte. Les autres leds sont decouleur rouge. La limitation du cou-rant dans les leds en relation avec lecompteur, est assuree par R43.A noter que I'allumage de la led L27,correspondant a Ia 9" coupure, apour effet le blocage du compteur acette valeur, par la soumission de ('en-tree de validation V a un etat " haut ".

n° 309 vvww.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Domotique

Chronometrage de laduree d'une coupure

Les portes NOR I et II de IC2 formentun oscillateur astable du type corn-mande. En cas de presence du sec-teur, ('entree de commande 1 estsoumise a un etat " haut ".L'oscillateur est alors en situation deblocage et sa sortie presente un etat" haut " permanent. En revanche, desque le secteur disparait, ('entree decommande de ('oscillateur est soumi-se a un etat " bas II entre aussitoten action et delivre sur sa sortie descreneaux carres caracterises par uneperiode de 62,5 millisecondes. Cettevaleur sera obtenue par le reglage ducurseur de I'ajustable A2, nous enreparlerons.Les creneaux generes par ('oscilla-teur sont ensuite pris en compte parle trigger que forme la porte AND II deIC4. Ils sont par la suite diriges sur('entree 0 d'un compteur binaire de12 etages qui est un CD 4040 refe-rence IC6. La led L1 est raccordee ala sortie Q5, la led L2 a la sortie Q6 etainsi de suite. La sortie 012 est relieea l'entrée 0 d'un second compteurdu meme type IC7 dont on utiliserales sorties Q1 a Q8. En definitive, cetensemble de comptage permettra larealisation d'une signalisation decomptage binaire materialisee par16 leds L1 a L16. Le principe de lec-ture est simple. La led L1 a commevaleur 1, la led L2 a pour valeur 2, L3a pour valeur 4 et d'une manieregenerale, la led Ln a pour valeur 2" ',

suivant le tableau 1.La sortie precedent la led L1, c'est-a-dire Q4, delivre un creneau caracteri-se par une periode de valeur T =t x 24 , soit 16 x t (t etant la periodedu creneau presente sur ('entrée 0).La valeur de t etant de 62,5 millise-condes, la periode T est donc de62,5 x 16 = 1000, soit 1 seconde.Pour connaitre la duree de la coupure,exprimee en secondes, it suffit de

Tableau 1

totaliser les nombres disposes enface des leds allumees. Le bouton-poussoir BP1 assure egalement laremise a zero des compteurs IC6 et107. A noter qu'en cas de plusieurscoupures entre deux remises a zero,ce sont les durees cumulees detoutes les coupures qui sont indi-quees. Enfin, en cas de presenced'une coupure du secteur, etantdonne que toutes les leds sonteteintes, si on desire prendre connais-sance de I'affichage, iI suffit d'ap-puyer sur le bouton-poussoir BP2.

2 Dessin des pistes cuivrees

L1 1 L5 16 L9 256 L13 4096

12 2 L6 32 L10 512 L14 8192

L3 4 L7 64 L11 1024 L15 16384

L4 8 L8 128 L12 2048 L16 31768

Realisation

Circuit imprime

Le circuit imprime appelle peu deremarques (figure 2). II est cepen-dant conseille de se procurer aupara-vant les composants necessaires afind'être en mesure d'adapter eventuel-lenient les cotes d'implantations quipresenteraient quelques differencesavec celles qui ont fait ('objet de cetarticle, comme le transformateur oule pont de diodes. Apres gravure et

rincage du circuit, toutes les pastillessont a percer avec un foret de 0,8mm de diametre. Certains trous sonta agrandir a 1 mm, voire a 1,3 mm,suivant les diametres des connexionsdes composants les plus volumineux.

n' 309 vonweleLtrontqueprotique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE 33

Domotique

Implantationdes composants

Apres la mise en place des differentsstraps de liaisons, on implantera dansun premier temps les diodes et lesresistances (figure 3). Ensuite, cesera le tour des supports de circuitsintegres, des leds, des capacites etdes transistors. On terminera par lescomposants de plus grande hauteur.Attention au respect de ('orientationdes composants polarises. Les cur-seurs des ajustables seront places enposition mediane. La batterie a direc-tement ete collee sur le module.

Reg!ages

II est important que la batterie desauvegarde soit convenablementchargee avant d'effectuer les

reglages. Cela peut necessiter aumoins 24 heures suivant l'etat decharge de cette derniere.

Ajustable Al

On mesurera le potentiel du secteur.Lorsque la valeur de ce dernier sera

3 Implantation des composants

220 VAR

juge correcte, par exemple 230 V, ontournera legerement le curseur dansun sens ou dans l'autre pour obtenirl'allumage de la led verte L29. II est

preferable de realiser ce reglage dansle courant de l'apres-midi ou encoreen matinee. En effet, on constatesouvent une chute du potentiel sec-teur en soirée lorsque davantage derecepteurs sont en service.Apres une coupure du secteur et unefois le courant revenu, si plusieursleds de comptage sont allumees, it sepeut que le potentiel detecte sur ('ar-mature positive de Cl s'en trouvelegerement diminue, si bien que ledispositif comparateur vienne a

signaliser une insuffisance de tensionsecteur. Cette indication est bienentendu sans fondement. Les chosesrentreront dans l'ordre des que Ionaura procede a la remise a zero descompteurs.

Ajustable A2Apres avoir debranche le montage dusecteur. et a l'aide d'un oscilloscope,it suffit de regler la periode des alter-nances disponibles sur la broche n° 5

CD

ar2

T -nr2B-

Pc, 4

REG

-{ R23_L

EMS

R16

R25R1

R19R26R17

_1-

-I R14 j -

0DI

IIILEMEDI

"r"

0

-r

113E11

600+ oT

CO 0, 0,=

0 -04 CV

Bat 7.2 V

NNEIfilla

R20R35

R42 }-

t)

-{ R34 I-_

R36R37RIOR4'R39R40

1

I-

OJN

-J -!CJ CJ

Li

L2

L4

L6

L6

L7

L8

L9

L10

L11

L12

L13

L14

L15

L16

(sortie Q4) de IC7. La periode dimi-nue si on tourne le curseur dans lesens horaire et inversement.

R. KNOERR

Nomenclature AMResistancesR1 a R5 : 100 IW (marron. noir, jaune)R6 a R20 : 10 kS-2(marron, noir, orange)R21, R22 : 47 I<S2(jaune, violet, orange)R23 : 3,3 kS2 (orange, orange, rouge)R24 : 470 kS2 (jaune, violet, jaune)R25, R26 : 470 S2(jaune, violet, marron) - voir texteR27 a R44 : 2,2 kS-2 (rouge, rouge,rouge)Al et A2 : ajustable 47 kc2

SemiconducteursD1 a D4 : 1N 4004D5: 1N 4148Ll a L16 : led rouge 0 3 -haute luminositeL17, L18 : led jaune 0 3 -haute luminositeL19 a L27 : led rouge 0 3 -haute luminositeL28, L29 : led verte 0 3 -haute luminositePont de diodesREG : regulateur 9 volts - 7809T1 a T3 : NPN - BC 547IC1 : LM 358IC2, IC3 : CD 4001IC4 : CD 4081IC5 : CD 4017IC6, IC7 : CD 4040

CondensateursCl : 2200 pF / 25 VC2 : 470 pF / 25 VC3 : 47 pF / 16 VC4, C5 : 0,1 pF -ceramique multicouchesC6, C7 : 1 pF -ceramique multicouchesC8 : 0,22 pF -ceramique multicouchesC9: 10 pF / 16 VC10, C11 : 1 nF -ceramique multicouches

Divers1 support 8 broches3 supports 14 broches3 supports 16 brochesTransformateur 220 V / 2 x 6 V / 1 VA- moule pour circuit imprimeBornier soudable 2 plotsBatterie 7,2 V / 200 mAHCoupleur pressionI : Interrupteur monopolaire(dual in line)BP1, BP2 : 2 boutons-poussoirscontact travail21 straps (11 horizontaux,10 verticaux)

n° 3139 www.olr'-Trnnigtiopratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Un compteurd'energie

MODIFICATION DEP=61 KW 0/N? + 1)

L'appareil que nous allonsvous presenter est le fruitde notre curiosite quantla connaissance de laconsommation residuelleeffective d'un chauffe-eausolaire que nous avonsrecemment fait installer.II est bien evident quevous pourrez utiliser cemontage a d'autres finssi vous le souhaitez

La seule restriction concer-nant l'appareil sous sur-veillance est que celui-ci doitconsommer une puissance

constante pendant les phases d'acti-vite. Qu'ils soient alirnentes en mono -

phase ou triphase, Ia puissance desappareils dont it est possible demesurer Ia consommation va de 110 kW (9,9 kW pour etre plus précis).La conception de notre compteurd'energie, base sur ('utilisation d'unPIC 16F84A, permet d'enregistrer laconsommation totale (CT) depuis sapremiere mise en service ainsi que laconsommation partielle (CP) sur uneperiode dont vous pouvez fixer vousmeme la date de depart, un peucomme le fait le compteur kilome-trique journalier sur un vehicule auto-mobile.

Les deux types de consommationsenregistrees vont de 0 Wh99999,999 kWh.

La forme donnee a notre compteur ledestine plus particulierement a unfonctionnement dans un tableauelectrique comme nous le verrons unpeu plus loin.

Fonctionnementdu compteur

Principe

L'energie E consommee par un appa-reil absorbant une puissance Pconstante est egale au produit decette puissance par la duree de fonc-tionnement (E = Pt). Pour un appareilde puissance P = 2,5 kW fonction-nant pendant 2 heures, l'energieconsommee est done de 5 kWh.Etant donne que notre compteur aate condu pour mesurer uniquementdes consommations basses sur despuissances constantes, it suffit en faitde mesurer la duree des periodes deconsommation de l'appareil surveille,le PIC se chargeant d'effectuer Iamultiplication de cette derniere par lapuissance prealablement entrée enmemoire, pour determiner l'energieabsorbee sur le reseau.

Detection des phasesde consommation.

Pour un appareil relie en permanenceau secteur, la duree de consomma-tion ne peut etre connue qu'en deter-minant les phases ou celui ci absorbeeffectivement du courant. La plagedes puissances envisagees (de 1 a

10 kW) correspond a des courantsallant de quelques amperes a plus de45 amperes. Pour detecter la presen-ce de tels courants, it est hors dequestion d'utiliser un shunt monte enserie avec l'appareil comme le

montre la figure 1 car dans ce cas,la puissance dissipee par le shunt estprohibitive. Un rapide calcul montreen effet qu'un courant de 40 A traver-sant un shunt de 0,05 SI dissipe 80 W(P = Rx12) alors que la tension efficacea ses bornes n'est que de 2 V (U =Rxl).

Pour detecter la presence de cou-rants de valeurs elevees, on fait sou-

re 309 www.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Phase

Secteur

Neutre

Apparellsous

surveillance

SHUNT

Mesure d'un courant a/'aide d'un shunt

vent appel a un transformateur decourant dont le principe est rappelsIa figure 2. Le fil d'alimentation del'appareil constitue en fait le bobina-ge primaire du transformateur.Lorsque ce dernier absorbe un cou-rant i1, ce bobinage primaire a unespire (N1=1) place au centre d'unnoyau magnetique ferme (le plus sou -vent un tore) y engendre un fluxmagnetique qui cree a son tour uneforce electromagnetique aux bornesdu bobinage secondaire possedantN2 spires. Lorsque le secondaire estmis en court circuit, il y circule uncourant i2 de valeur telle que N1 x i1=

a N1 qui rappelons-le vaut 1, on dis-pose d'un courant i2 de valeur redui-te, bien mieux adaptee a un traite-ment electronique qu'un courant deplusieurs amperes et qui de plus estisole du circuit primaire. Le courantpresent au niveau du secondaire dutransformateur que nous appelleronsdesormais « capteur », est convertien une tension U a ('aide d'unconvertisseur courant/tension a based'amplificateurs operationnels. Latension U, image du courant absorb&peut alors etre trait& de facon dee-rente suivant les besoins. C'est le roledu circuit de « mise en forme » du

2

synoptique d'effectuer cette adapta-tion. S'il s'agit, comme dans notreapplication (figure 3), de detecterles phases de consommation, ons'arrange pour amplifier, redresser etfiltrer la tension presente a la sortiedu convertisseur courant/tension afind'obtenir une grandeur logique dontl'etat sera ('image de ('absence ou dela presence de consommation de Iapart de cet appareil. C'est ensuite aumicrocontroleur de traiter cettevariable logique. Un clavier permetl'utilisateur de communiquer avec lemicrocontroleur, l'afficheur etantchargé d'afficher le resultat du comp-tage.

on pourra ainsi connaitre l'energieconsommee par cet appareil en lisantle contenu de ce compteur.Cette solution fort simple requiert unebase de temps de 36 secondes obte-nue par divisions successives de lafrequence de l'horloge du PIC et ('in-troduction de la puissance de l'appa-reil surveille par l'utilisateur. Lesphases de consommation n'ayantpas toujours des durees multiples de36 s, cette duree elementaire a enco-re ete divisee par 4 au debut et a Ia findes phases de consommation afin degarantir une precision de comptagede 0,5 %. Si la derniere periode deconsommation n'a dure que 18

Secteur1

12

MomApparell

soussurveillance

Capteurtorique

Cony Mise enI -10" forme

Alimentation

Micro

Afficheur

I I I I 1:1 1:11_1 1_1 11 1_1

r Clavier

3 Synoptique du compteur d'energie

Calcul de renergieconsommee

Si l'on remarque qu'un appareil depuissance P = 1 kW = 1000 W (soitaussi 10 dkW lire deci kW) consom-me 1000 Wh toutes les heures soitencore 10 Wh toutes les 36 secondes(1 heure = 3600 s) on comprend else-ment qu'en incrementant un comp-teur toutes les 36 secondes d'unequantite egale a P (exprimee en dkW),

Principe de mesure d'un courant a ('aide d'un transformateurd'intensite i2 = i1/N2

Phase

Secteur

Neutre

Appareilsous

surveillance

1 spirePrimaire

Secondaire N2 spires

secondes, le compteur CP n'estincrements que de la moitie de P(exprimee en dkW).

Schema structure!Sur le schema de la figure 4, onretrouve bien evidemment le PIC

16F84 entoure de son circuit d'horlo-ge faisant appel au quartz Q1 de fit-quence 3,2768 MHz et aux deuxcondensateurs C8 et C9. La frequen-ce du quartz a ete choisie afin d'ob-tenir Ia base de temps de 36secondes precedemment evoquee.L'afficheur LCD a 2 lignes de 16caracteres, gore par un bus a 4 fils,assure l'affichage des consomma-tions totales et partielles, des datesde debut de comptage et de Ia puis-sance de l'appareil surveille.Les trois poussoirs P1, P2, P3 sontutilises pour entrer ou modifier lesdonnees telles que la puissance ou ladate initiale de mesure de la consom-mation partielle.

n° 309 wwvv.electronlquepratique.corn ELECTRONIOUE PRATOUE

B12

C1

220 nFR1 R2

0--Secteur

Fus1

100 mAT

R647 kit

C11100 nrr

2201(0

C2

220 nF

VDR250 V

100 0

4,1,5 A

400 V

97711,

IC2BTL082

R747 KO

8

0 +5 V

REG178L05 D2 +5

1N4148 CAVV

Vi Vo -1111-- 0 0-Gnd

2 R3 R5 D5DZ1 C4 10 kit 220 0 BAT42

nF12V 100

sect -on

yr-Y-

D1

1N4148R4C3

220 IT C60,1 F T100 nF47 kit

TCG

5V

IC2A C12 03TL082 4,7 pF

1

BAT42

4

97,7 04R9 1N4148

-52,2 K2

R8100

B2ro--1 Secteu

_1.00000,Capteur

1 mH

C922 pF

013,2768 1111

MHz

-1-1

5

IC1PIC16F84A

C74,7 NF

R10 T1

R17BC547C

101(0

sect -on

+5 V

8

Osc1/ClIon RAO

RA1

RA2RA3

RA4/TOCKI

Osc2/Clkout

"77 C822 pF

R15+5 V 0-E1- MCLR

33 k52

C10220 nF

RBO/INTRB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7

17

8

R11+5 V

10 k0

AFF-LCD2x1BC

S> > >04 el '0'

Alim-af

tP3o

C5100 nF

R12 R13 R143 x 4,71(0

PT1

Alim-af8

9

11

12

R161 kit

Led1

rouge

gcq111 85088888

Aj110 k0

CO rn 0

4 Principe de fonctionnement du compteur

Toute phase de consommation encours est signalee a l'utilisateur par('illumination de la diode Led1. Cetetat est double par le clignotementdu curseur de l'afficheur LCD.La ligne RB1 est utilisee pour alimen-ter l'afficheur LCD. La presence de lacapacite de sauvegarde CG quimaintient ('alimentation +5 V pendantles microcoupures du secteur, a pourconsequence de ralentir la vitesse demontee de la tension d'alimentation(+5 V) au moment de la mise soustension ou de la remise sous tensionapres une panne secteur. Pour !tali-ser une initialisation (HARD) correcte

de l'afficheur, la sortie RB1 n'estautorisee a passer a l'etat haut (+5 V)qu'apres une temporisation Otte parle PIC. Sans cette precaution, l'affi-cheur reste desesperement eteint,merne en effectuant une initialisation(SOFT) correcte.La patte RA4 du PIC est utilisee poursurveiller le secteur. En cas de panne,la ligne nommee « sect on » passe auniveau logique « 0 » alors que ('ali-mentation +5 V est maintenue (par lacapacite CG) pendant une duree suf-fisante pour sauvegarder le contenudes compteurs dans I'E2PROM duPIC. Dans la pratique, la sauvegarde

n'est envisagee que pour des pannesde duree superieure a 2,5 secondes.Les microcoupures ne sont donc passuivies de sauvegardes en E2PROM.Rappelons que le nombre d'opera-tions d'ecritures dans ce type demernoire n'est pas infini, ce qui justi-fie de ne recourir a cette operationque si cela est indispensable.La fonction de « convertisseur cou-rant/tension » est assuree par l'AOP/IC2A associe aux resistances R8 etR9. Dans cette configuration, le bobi-nage capteur est quasiment en courtcircuit (a R8 100 pres) puisquel'AOP/IC2A travaille en regime lineak

re 309 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

re (presence de R9 en contre reaction)ce qui impose l'egalite des potentielssur les pins 2 et 3 de IC2A. Le pontdiviseur R6, R7 fixe le potentiel de('entree non inverseuse de IC2B2,5 V. Comme cet AOP est cable ensuiveur de tension, on recupere sur sasortie le merne potentiel mais cettefois sous faible impedance.

Ce potentiel sert de reference de ten-sion pour l'AOP/IC2B qui ne peut pastravailler avec une tension unique-ment positive.

Le courant detects par le capteurpendant les phases de consomma-tion est converti en une tension sinu-sdidale (de valeur R9 x icapt) qui s'ajou-te a la polarisation continue (Valim/2)presente a la sortie de IC2B. Si l'onsouhaite donner du gain a cet stage,it est possible d'augmenter R9.Neanmoins, la valeur preconiseeremplit parfaitement son role pour laplage de fonctionnement annoncee.La composante alternative de la ten-sion de sortie de IC2A est transmiseau detecteur de crete (D3 -D4 -C7 -R17) par C12. Cette tension continueest utilisee pour rendre T1 passant cequi impose un niveau logique « 0l'entrée RA3 du PIC. En dehors desphases de consommation, le courant

etant nul, la sortie de IC2A resteau potentiel constant de valeurValim/2. Comme le condensateurC12 ne se laisse pas traverser par lecontinu, Ia sortie du detecteur decrete reste a 0 V ce qui a pour effet debloquer T1 et d'imposer un niveaulogique « 1 » sur ('entree RA3 du PIC.L'alimentation de ces differents sous -ensembles est assuree par une ali-mentation secteur directe, c'est a diresans transformateur. Deux elementsde protection sont prevus, d'une partun fusible temporise de 100 mA etd'autre part une VDR/250 V destineea encaisser les surtensions pouvantapparaTtre sur la ligne secteur. Dansce type d'alimentation, on utilise ('im-pedance des deux condensateurs C1et C2 montes en parallele pour limiterle courant absorbs sur le secteur.Pour repondre immediatementceux qui se demandent pourquoiavoir utilise deux condensateurs de220 nF en parallele plutot qu'un seulde 470 nF, nous repondrons quecette solution conduisait a un monta-

ge plus compact eu egard aux corn-posants dont nous disposions. Lesresistances R1 et R2 sont respective-ment destinees a assurer la dechargedes condensateurs C1 et C2 et a limi-ter le courant lors de la mise soustension d'autre part.

Apres redressement par le pont BR1du courant qui traverse C1 et C2,passage dans la diode zener DZ1 etfiltrage par C3, on recupere auxbornes de ces deux derniers ele-ments une tension continue de 12 V(valeur de la tension de zener) quel'on peut ensuite stabiliser a 5 Vgrace au regulateur REG1 (un 78L05).En fait, ici, on stabilise la tension a5,6 V car la reference de REG1 estrehaussee de 0,6 V par la diode D1.Cette modification est rendue neces-saire par la presence de D2 qui abais-se la tension de sortie de REG1 de0,6 V (seuil de D2) puisque celle-ciest en serie dans la ligne d'alimenta-tion. La diode D2 a pour role d'inter-dire la circulation d'un courant inver-se (vers REG1 et le pont diviseur R3,R4) depuis la capacite CG, pendantles pannes du secteur. La consom-mation globale de IC1 et IC2 etantproche de 5 mA, la valeur de la

gold -cap » CG limite la baisse de latension d'alimentation a environ 1 Vtoutes les 20 secondes (I.dt=C.dU).Cette lente diminution de la tensiond'alimentation permet au PIC defonctionner suffisamment longtempsawes une coupure secteur pour pou-voir sauvegarder le contenu descompteurs en E2PROM et meme depatienter quelques secondes (2,56secondes pour etre précis) avantd'effectuer cette sauvegarde au cas

otli la coupure secteur serait de cour-te duree. La diode schottky D5 pla-cee en parallele sur R5 limite la chutede tension dans la resistance R5 aenviron 0,3 V lorsque CG fonctionneen generateur. La resistance R5 limitepour sa part Ia valeur maximale ducourant de recharge de la capaciteCG au moment de la mise sous ten-sion.

Le cavalier (CAV) permet d'isoler lapartie alimentation du reste du mon-tage pour effectuer une eventuelleintervention sur le montage sansavoir a attendre que le condensateurCG se soit totalement vide.

Realisation pratique

L'ensemble des composants dumontage prend place sur un circuitimprime de 8,5 cm de large (cinqmodules sur un tableau electriquestandard) sur 9,5 cm de longueur.Apres realisation du circuit imprimedont le trace des pistes est donne ala figure 5, on pourra debuter lecablage des composants en seconformant a ('implantation proposeea la figure 6. Les trois straps serontrealises avec du fil rigide de 0,4 ou0,6 mm de diametre, de type fil detelephone. Les deux circuits integresseront montes sur des supports. Lequartz sera couche sur le circuitimprime car celui ci comme d'autrescomposants tels que le PIC, est situesous l'afficheur. Les poussoirs detype D6 seront sureleves afin que leurface superieure soit situee quelquesmillimetres au dessus de la façade del'afficheur. Pour notre part, nous

Le capteur est une self d'antiparasitage de 1000pW1A

n' 31:19 www.electroniquepratique.com CLECTRONIQUE PRATIQUE

5

6

Trace des pistes cuivrees

Insertion des composants

CAPTEUR

0 0 82-4 R6 -4 Ft( H

AJ1IC2

FlC12{R8 1-

AFF LCD

0 00000000000000

CAV

00

H R9 H

D5111----1 R5 j-

-{ll 1-)2

-H R11

I C6 I

C8

I C41

REG

FUS1/\/\

C

E

ClolH R4 H

-I- -}--

VDR

R14 D

-I R2 R

81

LED

J

SECTEUR 220 V

Nomenclature

Resistances (1/4 W 5 %)R1 : 220 kS2 (rouge rouge jaune)

R2 : 100 S2 (marron noir marron)

R3, R11, R17 : 10 1(0(marron noir orange)R4 : 47 I<S2 (jaune violet orange)

R5 : 220 L2 (rouge rouge marron)

R6, R7 : 47 kit (jaune violet orange)R8 : 10 12 (marron noir noir)

R9 : 2,2 ki1 (rouge rouge rouge)R10 : 100 MI (marron noir jaune)R12, R13, R14 : 4,7 k1(jaune violet rouge)R15 : 33 IcQ (orange orange orange)

R16 : 1 1(12 (marron noir rouge)

AJ1 : 10 lcQ ajustable horizontal

CondensateursC1, C2 : 220 nF/275 V classe X2C3 : 220 pF/35 V radialC4, C5, C6, C11 : 100 nF/63 V MilfeuilC7, C12 : 4,7 pF/16 V tantale goutteC8, C9 : 22 pF ceramique010 : 220 nF/63VCG : 0,1 F/5 V gold cap

Semi conducteursBR1 : pont redresseur 1,5 A/400 VD1, D2, D4 : 1N4148D3, D5 : BAT42DZ1 : BZX82C 12 V/1,3 WREG1 : 78L05

IC1 : PIC16F84A

IC2 : TL082Led1 : diode led rouge, hauteluminosite, 3 mmT1 : NPN/BC547C

DiversFUS1 : fusible verre 5 x 20 mm lent100 mACAPTEUR : self 1 A/1000 pH torique(voir texte)P1, P2, P3 : poussoir D6 rondB1, B2 : borniers a souder sur CI 2plotsSupports pour CI dual in line, 18 pinset 8 pinsSupport SIL en barrette seeable de 25points (radiospares ref 401699)Barrette " tulipe " seeable :2 morceaux de 14 pinsPorte fusible, verre isole, pour fusible5 X 20 mmVisserie de diametre 3 mm, longueur40 mm avec ecrouBarrette HE14 (pas de 2,54 mm)simple rang& droite (2 plots)Cavalier JUMP au pas de 2,54 mmQ1 : quartz HC49/3,2768 MHzAFF-LCD afficheur LCD 2 lignesde 16 caracteresVDR : varistance 250 V

n° 309 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATI0UF

avons utilise des supports SIL en bar-rettes secables au pas de 2,54 mmqui nous ont permis de gagner 9 mmen hauteur (REF 401699 chezRadiospares).

Pour I'afficheur (livre vierge de toutconnecteur), nous avons realise unconnecteur rigide a partir de barrettes" tulipe " secables servant habituelle-ment de supports pour circuits inte-gres. Deux elements de 14 pointssont necessaires. L'un est directe-ment fixe sur le circuit imprime dumontage (tulipes orientees vers le

haut) l'autre est place sous le circuitimprime de I'afficheur (les tulipes sontorientees vers le bas). Les liaisonspoint a point sont assurees par desqueues de composants (celles desresistances conviennent parfaite-ment) dont la longueur est determi-née afin qu'aucune partie metalliquede I'afficheur ne vienne en contactavec les composants places sur lecircuit imprime (voir la figure 7).

Lorsque la longueur appropriee estobtenue, it suffit de souder chaque filau niveau d'un seul des connecteurs,par exemple celui situe sous I'affi-cheur. Cette technique permet derealiser un connecteur rigide debro-chable a peu de frais.

Avant d'inserer le PIC, it faudra bienentendu transferer le programmedans sa memoire interne. La date demise en service initiale que l'on trou-ve aux trois premieres adresses deI'E2PROM peut etre modifiee, maisdans ce cas vous devrez recompilerle programme consomes.asm ecriten assembleur. Cela ne pose aucunprobleme si vous travaillez dans l'en-vironnement MPLAB de microchip.Le programme fourni est disponiblesur le site de Ia revue. Le fichier sour-ce est agremente de nombreux corn-mentaires ce qui vous permettra deproceder aux modifications que vouspourriez souhaiter effectuer sansaucun probleme.

Pour realiser le capteur, it faut se pro-curer une self d'antiparasitage de1000 pH (1 A) se presentant sous laforme d'un tore. Le module utilise (26mm de diametre sur 13 mm de haut)est disponible chez ARQUIE compo-sants (ref 21001). Cette self doit etremunie de fils de liaisons de longueurpermettant d'aller de la carte comp-

Soudure

Soudure

- Tulipe femelle

- Queue de composant

- Tulipe femelle

CI de I'afficheur

CI du compteur

Soudure

7 Rdalisation du connecteur rigide de l'afficheur

teur jusqu'au niveau de l'un des filsd'alimentation de ('appareil souscontrole. Un cable souple secteur a 2conducteurs de 0,5 mm? convientparfaitement. Les jonctions entre lesextremites de Ia self et le cable serontisolees a l'aide de gaine thermore-tractable de diametre approprieapres soudure. Pour immobiliser lesspires de la self et le cable de liaison,on aura recours a quelques gouttesde colle bi-composant (de type aral-dite) qui devient transparente ausechage. De nombreux trous de dia-metre 3 mm ont ete prevus sur le cir-cuit imprime. Ils sont destines a rece-voir des ensembles de vis et ecrousformant entretoises afin, parexemple, d'assurer la fixation de ('en-semble du circuit imprime sur le railDIN d'un coffret electrique classiquepour les trous references A, B, C, Dou de maintenir I'afficheur en positionbien horizontale (ref E et F). Commeon peut le voir sur la photographie denotre prototype, nous avons utilise dela visserie en nylon pour assurer cettefonction. Les quatre derniers trous(ref G, H, I, J) peuvent etre utilisespour supporter une façade transpa-rente ou pour fixer le module defawn differente si la solution du cof-fret electrique n'est pas retenue.

Mise en serviceet utilisation

Pour utiliser cet appareil, it faut,comme nous I'avons indique fairepasser l'un des fils d'alimentation de('appareil sous surveillance a l'inte-deur du capteur. En monophase, it

importe peu que ce fil soit le neutreou la phase. Par contre, en triphase, it

faut absolument que ce fil soit l'undes fils de phase car dans ce cas, siIa charge est equilibree, le courant

circulant dans le fil neutre est nul. II

ne faut pas non plus faire passer lestrois fils de phase dans le tore car lasomme des trois courants est nulle,elle aussi, pour une charge equilibree.C'est donc un seul fil qui doit traver-ser le capteur. Si vous ne connaissezpas exactement la puissance de ('ap-pareil surveille, rien ne vous empechede mesurer le courant qu'il absorbeet Ia tension secteur effective dontvous disposez. En appliquant la for -mule P = Veff x leff pour une chargepurement resistive (cas d'un chauffe-eau ou d'un radiateur), vous aurezainsi une valeur precise de la puis-sance reellement consommee. En tri-phase equilibre, Ia puissanceconsornmee sur une phase doit etremultipliee par trois.Ces mesures eventuelles, de merneque ('installation proprement dite ducompteur d'energie, objet de cetarticle, devront etre realisees en met-tant en ceuvre toutes les precautionsd'usage en de telles circonstances.La coupure generale du secteurEDF pendant !Intervention sur lesborniers de raccordements estindispensable. Le 220 V fourni parEDF nest pas Ie 5 V des montageselectroniques en terme de risqueelectrique !

Puissancede ('appareil sunreille

A Ia premiere mise sous tension, etapres un delai de 7,5 secondesnecessaire a l'etablissement de latension d'alimentation, l'utilisateurest invite a modifier Ia valeur de lapuissance affichee par defaut afinque celle-ci corresponde a celle de('appareil dont it desire connaitre laconsommation. Pour ce faire, it dis-pose des trois poussoirs P2, P1, P3

re 309 vvww.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

(0U1/+, NON/- et VALID) qui lui per-mettent d'incrementer, de decremen-ter une valeur a modifier ou d'effec-tuer un choix qui dolt ensuite etrevalide par appui sur la touche de vali-dation. Ainsi, si la puissance afficheepar defaut de 6 kW ne convient pas,it suffit d'appuyer sur la touche OUIpuis de valider ce choix comme vousy etes invite par le message affichesur l'ecran. Dans ce cas, la puissancepeut etre augment& ou reduite enutilisant les touches appropriees(avec Ia touche P2=0U1/+, on incre-mente la valeur de la puissance P,alors qu'avec la touche P1=NON/- onpeut decrementer cette merne puis-sance). Le pas de variation est de0,1 kW. Lorsque la puissance voulueest obtenue, it faut a nouveau validerce choix (avec la touche P3 de vali-dation) pour passer au menu suivant.Si vous avez repondu par la negative(par appui sur la touche NON) a lapossibilite qui vous etait offerte demodifier Ia puissance, vous passezdirectement au second ecran qui invi-te I'utilisateur a modifier Ia date initia-le de comptage de Ia consommationpartielle.Cette date est modifiable ici encoreavec les touches P1 et P2.

Date de departde Ia mesure de Iaconsommation partielle

Rappelons que seule la date dedepart de la mesure de la consom-mation qualifiee de partielle est modi-

fiable par I'utilisateur a ('aide destouches du clavier. La date initiale demise en service qui est aussi celle demesure de la consommation totale nepeut etre modifiee qu'en reprogram-mant le PIC. Comme pour Ia puissan-ce, la modification de la date afficheeau format JJ, MM, AA s'effectue('aide des touches P2 (QUIN et P1(NON/-) suivie d'une validation (parappui sur P3). Si Ia saisie effectueeest erronee, (30 Wrier pour ne citerque cet exemple), vous etes invite acorriger la date saisie afin que celle-cisoit coherente. A ('issue de cette ini-tialisation de la date, le compteur estoperationnel et pourra commencer aenregistrer toute consommation del'appareil sous surveillance.

Ecrans Mich&par defaut

Lorsque aucune consommation n'esten cours, vous pouvez obtenir I'affi-chage de deux ecrans. L'un affiche laconsommation partielle CP, l'autre laconsommation totale CT. On passede I'un a l'autre par simple appui surl'une quelconque des trois touchesdu clavier. Dans les deux cas, la puis-sance de l'appareil surveille et la datesont presentes, ainsi que la consom-mation concernee.En cours de consommation, c'estl'ecran correspondant a la consom-mation partielle qui s'affichechaque incrementation (donc toutesIes 36 secondes). Rien ne vousempeche cependant de consulter la

Les poussoirs permettent d'incrementer, de decrementer une valeur a modifier

consommation totale en appuyantsur une touche quelconque entredeux incrementations successives.II faut noter au passage que laconsommation totale n'est pas incre-ment& automatiquement au coursdes phases de consommation. C'estI'utilisateur qui decide, quand il Ie

souhaite, de faire passer le contenudu comptage partiel dans le comp-teur global.

Stockage de Iaconsommation partielle

Pour effectuer cette operation, it fautappuyer simultanement sur lestouches P2 et P3 (OW+ et VALID).L'utilisateur est alors sollicite poursavoir s'il souhaite stocker laconsommation ». Une reponse (OUI)positive devra toujours etre suivied'une confirmation par appui sur latouche de validation. Dans ce cas, laconsommation partielle (CP) est ajou-tee a Ia consommation totale prece-dente (CT) qui est ainsi mise a jour. Ala fin de ce transfert, la consomma-tion partielle est remise a zero. Vousetes ensuite a nouveau invite a modi-fier la valeur de la puissance et Iadate initiale du comptage de laconsommation partielle. L'option quivous est offerte de modifier P apresstockage de la consommation par-tielle peut etre utile si vous voulezsurveiller un autre appareil ou si l'ap-pareil surveille vient d'être remplacepar un nouvel equipement de puis-sance differente.Quand vous optez pour le stockagede la consommation partielle, vousetes tenu au courant du deroulementcorrect de ces operations par deuxmessages affiches successivement :

Cumul Conso en cours » et « CumulConso terming ».Nous esperons que ces explicationset les possibilites offertes par cemodule auront retenu votre attention.Si c'est le cas et que vous le realisez,les informations que vous en retirerezvous inciteront peut etre a faire deseconomies d'energie ce qui n'est pasinutile compte tenu des prix actuelset de Ia tendance a la hausse.

F. JONGBLOET

42 re 309 vvww.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

MONTAGES

LIDIO

Distortion + Bruit i 200 Hz: 0 07 %

DIstorsion Bruit I 20 KHz: 0,33 %

259-561

COURS N°27 : ET SI ON PARLAIT « TUBES

THEORIE ET CALCULS

DES AMPLIFICATEURS DITS « REACTIFS

DISTORSIOMETRE AUDIO ANALOGIQUE

A AMPLIFICATEURS OPERATIONNELS (AOP)

27e PARTIE

a+

0

DE LA THEORIE A LA PRATIQUELA CONTRE-REACTION

Dans Ia litterature anglo-saxonne, Ia contre-reactionest appelee c< negative feedback » que nous devrionstraduire, nous aussi en bonfrancais, par 44 reactionnegative » puisque, commenous allons le voir immedia-tement, c'est en ayant biencompris le phenomene de« reaction » que vous pour-rez aborder Ia « contre-reaction » en toute serenite.

ien utiliser la contre-reac-tion ne semble presenterque des avantages. Sesprincipales proprietes sont

les suivantes :- Elle linearisera la bande passante de('amplificateur- Elle diminuera, dans de fortes propor-tions, les distorsions diverses (harmo-niques, intermodulation, etc.)- Elle eliminera les bruits parasites pro-duits par l'electronique de ('amplifica-teur (ronflements, souffle, etc.)- Elle sera a meme de compenser biendes defauts dus aux haut-parleurs dansle cas particulier d'un amplificateur de

puissance ".Mais attention ! Mal utilisee (ce qui estsouvent le cas, helas !), la contre-reac-tion peut provoquer des phenomenesabsolument inverses : augmentationdes distorsions diverses, bande pas-sante torturee et tronquee, oscillationsparasites a hautes ou tres basses fre-quences, etc.D'ob la tentation de certains construc-teurs de purement et simplement lasupprimer. Ce qui est idiot car, sanscontre-reaction, un amplificateur estlivre a lui-merne et ses resultats sontentierement dependants de sa charge(lire nos precedents cours) !

Dans le cas d'un amplificateur de puis-sance, la charge peut etre parfaitementaberrante (inductive ou capacitive, cequi est le cas de tous les haut-parleurssans exception). Un etage de puissancequi voit en permanence varier sa chargedevient un veritable generateur de dis-torsions au gre des frequences trans-mises !La *le que Ion doit s'imposer est lasuivante : tout circuit amplificateur doltetre pratiquement parfait sur une char-ge resistive avant de lui appliquer lamoindre contre-reaction. Un appareilmal . fichu deformant naturellementle signal qu'il a a amplifier, pourra sem-bler parfait apres application dune

contre-reaction mais soyez stirsque les resultats seront tres certaine-ment mediocres en utilisation reelle.

Pour la petite histoire, sachez que lacontre-reaction a ete mise au point parH.S. Black en janvier 1934 (!) et utiliseedepuis en permanence.

L'AMPLIFICATEURA REACTION

La definition classique est la suivante(telle que nous l'avons apprise a l'ecoleit y a bien longtemps I) : « Un amplifica-teur est a « reaction » lorsqu'une frac-tion de la tension variable (le signal) qu'ila amplifiee est reinjectee a ('entree.

Cette fraction de tension reinjectee senomme le « taux de reaction ".Exemple : un etage preamplificateurfournit 20 volts a la sortie. On dit que letaux de reaction est de 10 % si on rein-jecte 2 volts a l'entree.Sans s'occuper du type d'amplificateur,reportez-vous a la figure 1.Nous avons schematise un amplificateurdebitant dans une charge. Une tensionalternative « e » est appliquee a ('entreeentre A et B. Aux bornes de la chargeentre C et D, on recueille une tensionamplifiee Si, reflet exact (si I'ampli estparfait) de la tension d'entree.

rs° 309 vvvvw.etectroniquepratique.com 48 ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'AMPLIFICATION

En figure 2, le meme amplificateur. Unpotentiornetre P (de forte valeur afin dene pas perturber l'amplificateur enmodifiant sa charge) permet d'extraireune fraction de la tension amplifiee desortie et de reinjecter cette fraction dela tension a ('entree A.Vous comprenez immediatement que sicette fraction de tension s'ajoute a Iatension fournie par Ia source, la ten-sion d'entree etant accrue, le gain del'amplificateur est augmente. II s'agitd'une reaction positive.Si cette fraction de tension se retranchede la tension d'entree, le gain de l'am-plificateur est diminue. II s'agit alorsd'une reaction negative ou contre-reaction,Comme nous avons affaire a des ten-sions alternatives, lorsque la tension dereaction s'ajoute a la tension d'entree,c'est que cette tension reactive esten phase avec Ia tension d'entree.Dans le cas de la contre-reaction, latension reactive est en opposition dephase avec la tension d'entree (depha-sage de 180°) (voir figures 3a et b).Ce qui determinera la reaction positiveou Ia contre-reaction d'un amplifica-teur c'est donc uniquement (en dehorsdu taux) un probleme de phase ! Nousverrons plus loin que ce probleme malmaitrise est ('une des causes de la mau-vaise utilisation de la contre-reaction etde sa mauvaise reputation calomnieepar grand nombre de gourous de ('au-diophile.

THEORIE ET CALCULSDES AMPLIFICATEURSDITS . REACTIFS »

II existe des centaines d'ouvrages sur lesujet ! Tous ces ouvrages developpentdes theories mathernatiques extreme-ment complexes et souvent inutilisablespar le commun des electroniciens des-quels nous faisons partie.Nous pourrions vous parler des dia-grammes de Niquist, des equations deVan Der Pol, etc. Tout cela est passion-nant, mais l'idee directive de nos coursest de vous livrer des reflexions simpleset directement applicables a ('audio. II

en est de la contre-reaction comme de

Figure 2

Entrée e

1

E^tee

e

AmplificateurA

C

AmplificateurA

Si

I

Charge

S2 I

Tensionamplifiee

Charge

Amplificateur « reactionne A ('aide du potentiometre P, on va reinjecter dans('entree A une fraction de la tension amplifiee disponible en sortie C.

Si cette fraction est en phase avec la tension d'entree, elle s'ajoutera a celle-ci.La reaction sera positive, le gain de l'etage sera augmente.

Si cette fraction est en opposition de phase avec la tension d'entree, elle seretranchera a celle-ci. La reaction sera negative (contre-reaction), le gain de

l'etage diminuera (lire texte).

'Signal resultant

Signal d entree

Tension dereactionpositive

En phase

Figure 3a :Reaction positive

z, Signal resultant

negativereaction

Signal d'enIrdeTension de

11111111WW

1 En opposition de phase

Figure 3b :Reaction negative (contre-reaction)

toute l'electronique, une suite de rai-sonnements logiques et relativementfaciles a interpreter.Definissons d'abord le gain en tensiond'un amplificateur sans reaction. C'estle rapport de la tension de sortie sur latension d'entree (figure 1) :

A =e

Appelons maintenant « R » le taux dereaction que nous avons ('intention dereinjecter a ('entree. En simplifiant le

probleme a ('extreme, nous considere-rons « R positif » dans le cas dune

reaction positive et « R negatif » dans lecas d'une contre-reaction.Comme Sz est la tension de sortie del'amplificateur reactionne, la tensionreinjectee a ('entree sera egale a RS2.En figure 2, nous reinjectons cette ten-sion entre A et B. La tension entre A etB qui etait « e » devient

e (-f RS2)

reaction positive

e + (-RS2) = e -RS2

reaction negative, contre-reaction

r 309 vvvvvv.eiectroniquepratique.com 49 ELECTRONIQUE PRATIQUF

LA CONTRE-REACTION

Figure 4 :Bande passante d'unamplificateur sans

contre reaction(courbe bleue)

avec un taux de contre-reaction de 1 % (courbeen vert) et un taux de

contre-reaction de 5 °A(courbe en rose)

Avec CRTAUX R = 0.01

Avec CRR = 0.05

Frequence (Hz)

Sans plus nous preoccuper du signe (+)ou (-) precedant RS, calculons le nou-veau gain de l'amplificateur, la tensionde sortie est devenue S2 :

A=e+RS2

(1)

Appelons ce nouveau gain Areac

Areac =S2

(2)e

Car « e » n'a pas change, seul « S » achange a cause de la reaction.Passons maintenant a l'algebre ultra -simple :

de A - Si

e + RS2On tire A.e + RS2.A =

AvecA : gain sans reactionRS : taux de reactione : signal d'entreeS2 : signal de sortie avec reacD'oCi Ae = S2(1 -RA)

Ae= S2

1 - RA

En divisant tout par « e », on obtient

A S2

1 -RA = e

Or -S2 = Areace

On peut donc ecrire que :

Areac -A

1 -RA

Areac : nouveau gain

A : gain sans reactionR : taux de reaction en %

C'est la formule fondamentale qui vanous permettre d'etudier en detail tousles phenomenes reactifs et contre-reac-tifs du circuit.II est important de noter que cette for -mule ne fait intervenir que les gains etle taux de contre-reaction a ('exclusionde tout autre consideration.Exemple : un preamplificateur fournitsans reaction une tension de 20 voltslorsqu'on lui applique une tension de1 volt a ('entree.Son gain A est donc de :

20

1 -On decide de lui appliquer un taux dereaction de 2,5 %, donc une tension de0,5 volt a ('entree (RA = 20 x 2,5 %).Dans le cas d'une reaction positive, legain deviendra :

Areac =20=

401-0,5

Le gain aura ete multiplie par deux soit,en decibels, un gain supplementairede :

20log-40 = 6dB20

Dans le cas d'une contre-reaction :

Areac =A A

1 -(-RA) 1+ RA

20= = 13, 3

1+ 0,5

Le gain aura diminue a tension d'entreeegale.C'est l'un des inconvenients majeurs dela contre-reaction (dans notre exemple,la perte est de 3,5 dB).En audio, on utilise rarement la reaction.II arrive que l'on combine deux effets :reaction + contre-reaction dans certainsschernas particuliers et certains filtresafin d'augmenter leur selectivite.En theorie, lorsque 1 -RA tend vers 0,c'est-à-dire quand RA tend vers 1, legain theorique de l'etage tend vers l'in-fini ; on a beaucoup utilise cette pro-priete a l'age de la TSF pour rendrehyper selectif certains circuits d'ac-cords.Pour nous, en audio, « entrer en reac-tion » signifie souvent « accrochage »fres basses ou tits hautes frequences.Par consequent, c'est a eviter !Contentons-nous de rester dans leszones déjà difficiles a mditriser de lacontre-reaction, la ou (1 - RA) restepositif, c'est plus sur !Donc, en audio, ecrivons la formule decontre-reaction :

A AAreac =

1 -(-RA) 1+ RA

Plus le gain A de l'etage sans contre-reaction est important, plus la diminu-tion de gain est importante.Plus le taux de reaction R est eleve,plus Ia perte de gain est importante.

LINEARISATIONDE LA BANDE PASSANTED'UN AMPLIFICATEUR

En nous inspirant de l'un de nos bonsmaitres, Lucien Chretien, nous avonstrace, sur Ia figure 4, la bande passan-te d'un vieil amplificateur sans contre-reaction (si vous deviez obtenir ce typede courbe sur un montage, un conseil :jetez-le a la poubelle !). Vous allez voirque si la contre-reaction arrange biendes choses, ce n'est pas une excuse !En fixant arbitrairement le gain en ten-sion a 1 kHz a 1000, nous pouvonsdeduire les differents gains en fonctionde la frequence (tableau A).En suivant Lucien Chretien, nous appli-

re 309 www.electroniquepratique.com 50 ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'AMPLIFICATION

quons, pour commencer, un modestetaux de contre-reaction de 1 %, soit0,01

En appliquant la formule :

Areac =-A

1+ RA

A 10 Hz

Areac10=

9,11+0,1

A 100 Hz

Areac =316 316=

761+3,16 4,16

Etc.

Ce qui nous donne la courbe verte de lafigure 4. Vous pouvez constater qu'elleest Bien lissee ! (tableau B).Augmentons maintenant le taux decontre-reaction. Portons-le a 5 %, soit0,05 (tableau C). Ce qui nous donne lacourbe rouge sur la figure 4.Observations : plus le taux de contre-reaction augmente, plus les accidentsde la courbe de transmission disparais-sent, mais plus le gain global diminue.Plus le gain est faible (c'est le cas a10 Hz), moins l'effet de la contre-reac-tion se fait sentir. Contrairement a Ialegende, la contre-reaction n'aug-mente pas Ia bande passante, ellerend lineaire la courbe de transmis-sion.

ACTIONSDE LA CONTRE-REACTION

SUR LE TAUX DE DISTORSIONHARMONIQUEQu'est-ce que la distorsion harmonique ?Nous en avons longuement exposé leprincipe dans nos precedents cours.Elle varie avec l'amplitude du signal.Or, nous venons de voir que la contre-reaction est un formidable lisseur »d'amplitude. Une tension sinusoidale('entree d'un circuit amplificateur estamplifiee par celui-ci et, en fonctiond'une multitude de facteurs (studiesprecedemment), se retrouve a la sortieaccompagnee d'un train d'harmoniquesH2, H3, H4, H5, etc.Le taux de distorsion global D est par

FREQUENCEEN HERTZ

NIVEAUEN DECIBEL

50 -40 10

100 -10 316

700 -18 126

2 000 +16 6 310

3 000 +28 12 500

10 000 -12 251

Tableau A

R : 1%FREQUENCE

EN HERTZMr:TAUX

AVEC C.R.RAPPORTDECIBELS PAR

a 0 dB1000 Hz sans C.R.

50 9,1 -40,8

100 76 -22,6

700 55 -26

2 000 99,1 -20

3 000 99,9 -20

10 000 99,9 -20

Tableau B

-1111111,1PlITAUX FREQUENCER : 5% EN HERTZ

.- - '

AVEC C.R.

DECIBELS PARa 0 dB

1000 Hz sans C.R.

50 6,7 -43,5

100 19,1 -34

700 17,3 -35

2 000 20 -34

3 000 20 -34

10 000 20 -34

Tableau C

definition egal a :

\ H22 +H32 +H42+ H52, etc.

U

U vaut l'amplitude du signal d'origine.Ce D% va se retrouver a la sortie du cir-cuit non contre-reactionne.On demontre qu'en reinjectant ce D%('entree du circuit a travers la ligne decontre-reaction, it va etre reduit dansdes proportions considerables.La distorsion residuelle sera de :

d% -D%

1+RA

R : taux de contre-reactionA : gain sans contre-reactionD'ou la fierte de certains constructeursannoncant des taux de distorsion har-monique a peine mesurables !

SUR LA DISTORSIOND'INTERMODULATIONVous avez appris (avec nous !) que ladistorsion d'intermodulation est fabri-quee dans les circuits et les transforma-teurs dont les courbes caracteristiquesdynamiques ne sont pas des droites.C'est le type de distorsion le plus desa-greable car le sous-produit, contraire-ment aux distorsions harmoniques qui,comme leur nom l'indique, sont dans le

ton », les distorsions d'intermodula-tion fabriquent des frequences nom-mees « partiels » qui n'existent pasdans le son d'origine. Or, la contre-reaction va agir sur ces partiels en lesattenuant dans le merne rapport :

dD1 + RA

r' 309 vwwv.eiectroniquepratique.com 51 ELECTRONIQUE PRATIQUE

LA CONTRE-REACTION

SUR LES BRUITS PARASITESRonflement, souffle et claquement, pre-nant naissance dans le circuit soumis acontre-reaction, subiront le merne sortet seront attenues car soumis au memetraitement grace a Ia correction d'am-plitude des signaux en phase.

SUR LA DISTORSION DE PHASEMoins evident, mais cela fonctionne !

Nous en exposerons plus longuementle principe dans notre prochain coursportant sur la construction vectorielle.

SUR LA RESISTANCE INTERNEDES ETAGES DE SORTIENous verrons le mois prochain qu'ilexiste deux sortes de contre-reactions :l'une proportionnelle a la tension desortie du circuit (que nous avons evo-quee aujourd'hui), l'autre proportionnel-le a l'intensite du courant de sortie ducircuit.Leurs effets sont tres differents en

cc

0

termes d'impedance de sortie des cir-cuits et, en particulier, de l'etage finaldes amplificateurs de puissance.Pour aujourd'hui, sachez que lorsque latension de reaction negative est pro-portionnelle a Ia tension delivree parle circuit affecte par sa presence, laresistance interne de ce dernier diminuedans d'importantes proportions.Ceci est tres important pour l'amortis-sement du ou des haut-parleurs servantde charge a un amplificateur de puis-sance, surtout si celui-ci utilise despentodes ou des tetrodes a granderesistance interne.

EN CONCLUSIONPROVISOIRE

La contre-reaction apparaff comme unepanacee, mais attention a ne pas criervictoire trop vite !Souvent mal employee, elle ajoute desdistorsions d'intermodulation la n'y

en avait pas ou tres peu auparavant !Comme tout circuit electronique corn-plexe, la contre-reaction ne doit etre uti-lisee que si elle est parfaitement maitri-see. S'en servir pour arranger les per-formances d'un circuit mal realise estun veritable non-sens !Le mois prochain, nous completeronscette rapide etude en abordant lesfawns d'appliquer correctement la

contre-reactionBien utilisee, elle donne des resultatsremarquables en termes de dynamiqueet de parfait equilibre de la balancetonale.Mal utilisee, elle est source de nom-breux soucis,... D'oir la tentation decertains constructeurs de clarner hautet fort : " Circuit sans contre-reaction ".Ce qui, croyez-moi, n'est pas un gagede qualite ! Bien au contraire....

A bientotR. Bassi

Et si on parfait tubes...

En 1i cours,

ayyrenez a connaitreet a maitriser re fonctionnement des

tubes eiectroniques

Emission thermoionique, electron -volt, charge cfesyace...

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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Ci-joint mon reglement par : 1 cheque 1 mandatA retourner a : TRANSOCEANIC 3, boulevard Ney 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80

n' 309 vvvvvv.electroniquepratique.com 52 ELECTRONIQUE PRATIQUE

DISTORSIOMETRE AUDIO ANALOGIQUE

figp Pilote

ZeroAmplitude

u 2 4 6 8 10 14t.t.`.1.1.1

Avarice +

Retard

Avarice

ZeroPhase

NovoTon, istorsiornetre

Afin de completer I'equipement de notre laboratoire de mesures, nous abordons aujour-d'hui la realisation d'un distorsiometre. Le projet est entierement analogique. II permetla mesure du taux de distorsion des amplificateurs sur toute Ia gamme audio et peutmesurer des taux aussi faibles que 0,01 °A).

e principe est base sur lacomparaison entre le signalde pilotage de l'amplificateuret le signal amplifie. Cette rea-

lisation n'utilise pas de filtre a circuitsaccordes, souvent source de frustrationpour les bricoleurs les plus avertis.

LE SCHEMA BLOC

II existe de nombreuses methodes pourmesurer la distorsion d'un quadripole.Historiquement, la plus repandueconsiste a faire passer le signal dans unfiltre rejecteur accords sur Ia frequencefondamentale afin de l'eliminer et de neconserver que les harmoniques, lesbruits et les ondulations. La mise aupoint de ce type d'appareil est corn-plexe car elle requiert la mise en oeuvrede circuits accord& en pont qui cou-vrent toute la gamme de mesures etparce qu'elle exige requilibre exact dupont. Tous ces reglages se retrouventsur la face avant de l'appareil, souventdemultiplies en reglages grossiers et fins.Les techniques modernes sont basses

sur rechantillonnage numerique dusignal et son analyse par « Transform&de Fourier ».C'est la methode utilise& sur les « cartesson » haut de gamme des ordinateurspersonnels. Elle permet egalement unerepresentation spectrale.Afin d'eviter l'ecueil des circuits accor-des, nous avons opts pour Ia methodede comparaison. Le signal de pilotagede l'amplificateur est compare au signalamplifie et la difference resultant de ('al-teration occasionnee par l'ampli estmesuree.Le schema bloc de la figure 1 met enevidence Ia simplicite du concept.Pour comparer deux signaux afin d'enextraire leur difference, it faut imperati-vement qu'ils aient la meme amplitudeet qu'ils soient en exacte opposition dephase. On peut alors les additionner etamplifier le signal residuel pour le quan-tifier.

L'adaptation correcte de ('amplitudepeut etre faite simplement par un syste-me attenuateur.Le *lege « Zero Amplitude » ajuste le

niveau du signal mesure a celui dugenerateur.

COMPENSATION DE LA PHASEII faut tout d'abord prevoir la possibilited'inversion. En effet, le signal de sortiede l'ampli peut etre en phase ou enopposition de phase selon le schemautilise. C'est le role de IC2.La reponse en phase dans un systerneamplificateur n'est pas constante.En effet, si nous specifions les amplifi-cateurs en termes de bande passante,par exemple +0/-0,5 dB de 20 Hz a20 kHz, nous omettons souvent d'encaracteriser la phase. Or, cette phasevane le long de la gamme audio.La figure 2 nous montre la variation dephase d'un amplificateur a transistors« haut de gamme ».La reponse en amplitude de cet ampliest comprise dans une fourchette de0,1 dB entre 10 Hz et 25 kHz, alors quela variation de phase atteint 14° dans lameme gamme.Ce phenomene est c10, d'une part auxcouplages capacitifs qui provoquent

n° 309 vvww.electroniquepratique.com 54 ELECTRONIQUE PRATIQUE

PROJET 100 % ANALOGIQUE

Tes

0.5 - 30 Uac

Amplien test

Pilot

GainX 1 - Direct

Zero-1 - Inverse

AmplitudeICI102

Petard1C3/ 0,5 - 2Uac

Gain I Gain l

Conversion

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Gain I

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ICS

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Frequency 00)

100000

Figure 2 : Variation de phase d'un amplificateura transistors « haut Tie qamme

Frequence Penode 360° 1° de Phase

20 50 mSec 138,89 pSec50 20 mSec 55,56 pSec

100 10 mSec 27,78 pSec200 5 mSec 13,89 µSec500 2 mSec 5,56 pSec

1000 1000 pSec 2,78 µSec2000 500 pSec 1,39 µSec5000 200 µSec 0,56 pSec

10000 100 pSec 0,28 µSec20000 50 µSec 0,14 pSec

Figure 4 : Equivalence temporelledu dephasage

Phase a 50 Hz : X 21° Avance

nonateur

Figure 1 :

Synoptique dudistorsiometre

mettant en evidencela simplicite du concept

Phase a 700 Hz : 0° En hase

Phase a 1000 Hz : 3° (Retard) Phase a 20 KHz: - 25° (Retard)

Figure 3 : Etats de phase d'un amplificateur a tubes a sortie par transformateur

une avance de phase aux frequencesbasses et, d'autre part, a la frequencede coupure haute qui provoque unretard de phase. Ce phenomene derotation de phase est encore accentuesur les amplificateurs non contre-reac-tionnes et sur les amplificateurs atubes, le transformateur de sortie etantle maillon faible.La figure 3 montre les divers etats dephase d'un amplificateur a tubes a sor-tie par transformateur. La courbe duhaut est celle du generateur, la courbe

du bas la sortie de ('amplificateur.Le tableau en figure 4 vous donne unrapide apercu de ['equivalence tempo-relle du dephasage.Par exemple, a 20 kHz ou 50 ps, unretard de phase de 8° (comme montresur le graphe en figure 2) correspond aun retard de 8 x 0,14 ps, soit 1,2 ps.Le reglage « Zero Phase permetd'avancer ou de retarder la phase dusignal analyse afin d'en assurer l'exacteopposition.Un amplificateur a gain programmable

de 1,10 et 100 conditionne le signalresiduel avant d'etre affiche.Attention, ce concept n'est pas utilisedans les appareils professionnels,parce qu'iI souffre d'une limitation, asavoir : la comparaison de deuxsignaux ne permet pas la mesure de ladistorsion d'une source. La mesure dela distorsion du seul generateur n'estpas possible. Par contre, avec le

concept de comparaison, le taux dedistorsion propre du generateur n'a quepeu d'influence sur la mesure.

na° 309 vvvymelectroniquepratique.com 55 ELECTRONIQUE PRATIQUE

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PROJET 100 % ANALOGIQUE

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Figure 6 : Indication des harmoniquespresents dans le signal testa

Figure 7 : tin circuit d'alimentation classique a regulateurs 7812/7912

LE SCHEMA

Le circuit est presente en figure 5. Lesignal du generateur est route directe-ment vers Ia sortie pilote afin d'exciterl'amplificateur. L'amplificateur opera-tionnel AOP/IC4 est cable en gain uni-taire et pilote la cellule de compensa-tion de retard P2 -R14 -C4. Ce reglage" Zero Phase » avec le switch S3 enposition « Retard » provoque un retardprogrammable entre 0,25 ps et 20 ps.L'AOP/IC5 recoit le signal dephase etI'envoie sous une impedance nulle versR16 pour comparaison avec le signal detest.Le signal a tester subit d'abord uneadaptation de son amplitude afin depresenter a IC1 un signal d'amplitudeegale au generateur, c'est le reglage« Zero Amplitude ».Le signal de test ne peut, en aucun cas,etre inferieur au signal du generateur.L'interrupteur S1 « Direct -Inversioncommande le relais K1 qui met en ser-vice l'AOP/IC2 si ('inversion du signalest requise. Le switch S3 en position« Avance » active les relais K5, K6 etprovoque un retard programmable dansle circuit de test. La cellule de compen-sation d'avance P2 -R9 -C2 est en faitune cellule a retard mais, inseree dansle circuit de test, elle permet la com-pensation de ('avance de phase aux fre-quences basses de 0,05 ps A 50 ps.Comme les 50 ps ne se revelerent passuffisants pour descendre jusqu'a20 Hz, particulierement avec les ampli-ficateurs a tubes, nous avons ajoute la

possibilite de commuter une capacitesupplementaire C11 de 0,1 pF.L'interrupteur S3 en position « Avance +

compense une avance programmablede 5 ps a 5 ms.Ceci permet de rattraper une avance dephase de 36° a 20 Hz.L'AOP/IC3 recoit le signal de test etl'envoie pour comparaison vers R11.Le couplage capacitif des deux entréesC1 -R3 et C3 -R12 doit etre rigoureuse-ment le merne, car il induit une avancede phase aux frequences basses. Unedifference de constante de temps a ceniveau demandera une compensationsupplementaire.Le signal residue' apparait a Ia jonctionde R16 - R11. II est dingo vers le circuitde mesure.Ce signal peut etre tres faible : un tauxde distorsion de 0,1 % implique unsignal residue' inferieur de 60 dB en C5.Les AOP/IC6 et IC7 produisent chacunun gain de 10. Ces facteurs d'amplifica-tion de 1, 10 et 100 sont commandospar le commutateur en positions« 100 %, 10 % et 1 % » et actives parles relais K3 et K4. L'AOP/IC8 fixe leniveau de mesure a 100 %. En effet,('amplitude du signal du generateur (etdu test) peut varier. Elle est idealementcomprise entre 0,5 Vac et 2 Vac. Deplus, la cellule de retard/avance induitegalement une alteration de ('amplitu-de. Laquelle influe directement sur leniveau du signal « difference ". En pre-sence d'un seul signal, l'affichage indi-quera le niveau nominal de comparai-son. Le relais K2, active par le commu-tateur en position « Cal coupe le

signal de test. Seul le signal du genera-teur est alors present et le reglage

" Cal » est assure par P3 qui fait varierle gain de IC8 de 0 a +20 dB (10 x).Le circuit integre IC9 est un convertis-seur RMS de type AD736. Cet integrerestitue une tension de 1 Vdc en sortiepour une excitation de 1 Vac RMS enentree en broche (2).Le reglage de P5 se fera avec le poten-tiornetre « Cal » au minimum, en injec-tant, dans ('entree « GEN 2 Vac/1 kHz.

P5 est ajuste pour indiquer 100 sur l'af-ficheur numerique.Le selecteur commute egalement lesdeux points decinnaux DP1 et DP2.A la sortie de l'AOP/IC8, nous retrou-vons le signal residue' a un niveaumesurable.La sortie « Out » permet de monitorer lesignal residue' par un voltmetre ACexterne ou un oscilloscope.La visualisation sur un oscilloscope per -met d'affiner encore le reglage desparametres d'amplitude et de phase etnous donne une bonne indication desharmoniques presents dans le signaltesta.La figure 6 nous montre une visualisa-tion type. La courbe du haut est celle dugenerateur, celle du bas la distorsionsur la gamme 1 % prise a la sortie« Out ». On notera la presence de l'har-monique 2.Comme it y a deux inconnues, ('ampli-tude et Ia phase, les deux reglages dezeros sont interactifs. Pour la grandemajorite des mesures, Ia gamme 10 %,qui permet Ia lecture a 0,1 %, est la plusaisee. La gamme 1 % marque un

n° 3135 wwvv.eiectroniquepratique.con-i 57 Fl ECTRONIQUE PRATIQUE

DISTORSIOMETRE AUDIO

( x) Ent rot oi ses M3 M -F 5mm

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Circuit Impri me Pr of I 1 e Al u

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L'ALIMENTATIONLe circuit d'alimentation de la figure 7

est de facture classique et se passe decommentaire. II met en ceuvre les regu-lateurs 7812 et 7912. Les deux tensionsde + 4,7 Vdc et - 4,7 Vdc alimententl'afficheur numerique en symetrique.

MISE EN OEUVRE

LA MECANIQUELe boitier mesurant 202 x 178 x 88 mmest disponible chez Radiospares sousla reference 223-972.Deux profiles en aluminium de 195 x 10x 10 x 1 mm fixes sur les oreilles du boi-tier maintiennent le circuit imprime(figure 8, photo 1). La carte est centreesur les profiles, mais son positionne-ment n'est pas critique.II est toutefois avantageux d'effectuerles percages avant d'equiper la carte.L'usinage de la face avant est presentsen figure 9 et peut etre sous -traits parla societe Schaeffer (figure 10). A noterque pour la version definitive, le switchS3 sera remplace par un commutateura 3 positions -4 circuits. Sur demandepar mail a l'auteur (adresse en fin d'ar-ticle), le fichier vous sera envoys gra-cieusement.Les photos 2 et 3 presentent l'agence-ment et le cablage des divers compo-sants fixes sur la face avant. Le galva-nometre est maintenu par deux ressortsfixes a deux cosses a ceillets collees al'epoxy. L'afficheur numerique ne

necessite que le percage d'un trou de5,5 mm. Afin d'eviter de faire circuler le230 Vac du secteur dans l'appareil,nous avons place l'interrupteur de misesous tension, le fusible et le socle sec-teur sur la face arriere.

LE CIRCUIT IMPRIMELe circuit imprime (figures 11, 12 etphoto 4) mesure 152,5 x 99 mm.Le raccordement aux divers elementsse fait par picots et cosses, la carte estainsi libre de fils et peut etre travailleeaisement. Apres s'etre assure du bonplacement du circuit dans l'appareil,nous pouvons commencer le montage.II faut d'abord inserer les 29 picotsmales de 1,3 mm et les 12 pontages.A noter : les picots de commande desrelais K1 a K6, le pontage K5 -K7 et ladiode D7 sont situes sous la carte (voirphoto 1).Le montage des elements des quatresections, alimentation, generateur, testet mesure, et leur test se font progressi-

rv. 309 vvvvvv.eiectroniqueprotique.com 58 LLECTRONIQUE PRATIQUE

PROJET 100 % ANALOGIQUE

201x86mm

d 6 , 5 d6, 5 d 5, 5

V0V

d9

35x15

d6, 5

d10

d9

d9,5 d9, 5

In

d9 d9,5d9

V

20 40 40

Figure 9 : Usinage de la face avant

20

30V

3V

Test

Pilote

Gen

Drat

Inversion

ZeroAmplitude

Cal

Avance +

Avance

Retard

112,

Zero 1%

Phase

NovoTone - Distorsiometre

Out

Cal

Figure 10 : Serigraphie de la face avant (celle-ci peut etre sous-traitee par la societe Schaeffer, annonceur dans notre revue)

Photo 2 : Agencement de la face avant Photo 3 : Cablage des divers composants fixes sur la face avant

re 309 wwvv.electroniqueprotique.com 59 ELECTRONIQUE RRATIQUE

DISTORSIOMETRE AUDIO

Cui vre

No vo t one

J T.DI st or siomet r e

0

`Nor rAGICkNO" frer

K

0

K4

0

K6

0

K2

0

Co ^Eo 80 00

C 8 4 ad co

/D82 a Figure 12

vement. L'alimentation est montee ettestee en premier lieu. Les deux regula-teurs doivent etre refroidis. Ils sont fixes

contre un morceau de corniere en alu-minium de 35 x 20 x 10 x 2 mm et le7912 dolt etre isole electriquement.

Ensuite, on assemblera IC4, IC5 et leurscomposants peripheriques y comprisR16. Les points A et B autour de K6

re 309 wvvw.pinr to u iii it lupratiqup.rit n i 160 ELECTRONIQUE PRATIQUE

ANALOGIQUE

Photo 4 : Le raccordement aux divers elements se fait par picots et cosses

Carte Generateur & Filtres Valeur VoWPuiss. Tol/Type Pas Imm)

6 C1,C3.C5,C6,C7.C8 1pF 63V Radial 51 C2 1nF 100V Radial 5

1 C4 470pF 100V Radial 51 C9 10pF 35V Radial 51 C10 4,7nF 100V Radial 5

20 C21 - C34,C36,C38,C81,C82,C85,C86 1pF 63V Radial 51 C80 0,1pF 100V Radial 52 C83,C84 1000pF 35V Radial 52 C87,C88 100pF 35V Radial 52 C89,C90 47pF 10V Radial 57 D1 -D7 1N41484 D80 -D83 1N40011 F80 100 mA Lent8 IC1-1C8 OPA6041 IC9 AD73611C80 79121 IC81 78126 K1 -K6 Releis 24V DPCO G5V-21 K7 Releis 24V SPCO G5V-12 P1,P3 10K 10T1 P2 50K 10T2 P4,P5 10K Adj 10T1 R1 10K 1W 5%1 R2 1,2K 1/2W 1%6 R3,R12,R17,R22,R27,R34 1M 1/2W 1%

18 R4,R5,R6,R7,R10,R11,R13,R15.R16,R18 1K 1/2W 1%R19,R23,R24,R28,R29,R35,R80,R81

2 R8,R30 10M 1/2W 5%1 R9 47 1/2W 1%1 R14 470 1/2W 1%2 R20,R25 9K 1/2W 1%2 R21,R26 100K 1/2W 1%1 R31 620 1/2W 1%1 R32 220K 1/2W 1%1 R36 10K 1/2W 1%2 Z80,Z81 4,7V 400mW 5%

sont court-circuites et un signal de1 kHz/1 Vac en entree restitue un signalidentique sur IC5 broche (6). De merne

pour IC1, IC2 et IC3 et leurs compo-sants peripheriques jusqu'a R11, unsignal de 1 kHz/1 Vac en entrée restitue

un signal identique en IC3 broche (6).L'activation de K1 inverse le signal,celle de K2 et K5 le coupe.On terminera par ('assemblage et le testde la ligne de mesure. Court-circuiterles points X et Y. Un signal de1 kHz/2 Vac sur l'entree de test restitueun signal de 1 Vac a la jonction R11 -R16. Les relais K3 et K4 au repos, lesignal n'est pas amplifie et attaquedirectement le convertisseur AD736.Verifier la presence en broche (6) de IC9d'une tension de 1 Vdc.Ramener la tension d'entree a 20 mVacet tester les amplis IC6 et IC7.L'activation des relais K3 et K4 amplifiele signal respectivement d'un facteur 10et 100. La carte est bonne pour le servi-ce et peut etre installee dans l'appareil.

MONTAGE FINALLa carte est fixee sur les profiles en alu-minium et raccordee aux divers ele-ments.Les photos 1 et 5, 6 et 7 sont assezparlantes et les quelques liaisons pou-vant presenter des difficultes d'identifi-cation sont marquees sur le schema etla serigraphie du circuit imprime.Le transformateur est monte sur une cor-niere en aluminium aux dimensions sui-vantes : 200 x 15 x 30 x 2 mm (photo 8).Ces divers profiles sont disponiblesdans les rayons « bricolage » desgrandes surfaces.Comme cet appareil est destine amesurer des signaux tres faibles, nousavons soigné particulierement les

masses (photo 8).La carte est raccordee au bditier en unseul point situe entre les deux entrées,a cote de C5.Les quatre cotes sont egalement rac-cordes electriquement, en effet la pein-ture tres solide et bien isolante ne per -met pas le contact electrique entre lesdivers elements.De merne, le trou de fixation arrieregauche de chaque capot est decape a('aide d'une meche et recevra une visM4 a tete conique.

MISE AU POINTLa mise au point n'est pas critique. II

s'agit, en effet, de mesures relatives.

309 vvvvvv.electroniquepratique.com 61 ELECTRONIQUE PRATIQUE

'hoto 5 : Le distorsiometre vu du dessus

Photo 7 : L'appareil vu de l'arriere

Photo 6 : L'appareil vu de ('avant

Photo 8 : Noter le soin apporte au raccordement des masses

Positionner le commutateur sur « Cal »,les trois potentiometres au minimum etle switch S3 sur « Avance ».Injecter un signal sinusoidal de 1 kHz/2Vac et ajuster P5 pour indiquer 100 surI'afficheur numerique, puis ajuster P4pour obtenir une indication de 10 sur legalvanometre.L'imprecision de ce type de galvano-metre est patente (elle peut atteindre les20 %), en revanche pour Ia recherchedu « zero », le galvanometre se revelebien utile. Verifier enfin la presence dusignal a 1 Vac sur la sortie « Out ».

MODE D'EMPLOILe schema bloc represents en figure 1et la photo 9 montrent le " Set-up » demesure.

Prealablement, positionner les troispotentiometres au minimum, le commu-tateur sur « Cal », les switchs S1 sur

Direct », S2 sur 3V » et S3 sur« Retard ».Ajuster Ia tension et la frequence dugenerateur pour exciter l'amplificateurau niveau souhaite.Regler le potentiornetre « Cal » pourobtenir un affichage de 100.Positionner le commutateur sur

100% » et ajuster le potentiornetreZero Amplitude » en recherchant un

minimum sur le galvanometre.Si ('indication augmente au lieu de dimi-nuer, c'est que votre amplificateurinverse le signal.Dans ce cas, it faut basculer le switchS1 sur « Inversion ». Rechercher la

position « minimum » en ajustant lesdeux potentiometres de « zero ».Si le « minimum » ne peut etre atteintavec Ie " Zero Phase » au minimum,basculer S3 sur la position «Avance » etchercher le minimum.L'inflexion « Avance - Retard » se pro-duit en general entre 100 et 1000 Hz(figure 2).Si le dephasage en basse frequence estplus important, ce qui est le cas desamplificateurs a tubes equipes d'untransformateur de sortie (figure 3), it y alieu de positionner S3 sur . Avance + ».Augmenter si necessaire Ia sensibilitedu systeme en passant a la gamme10 %.Quand le minimum est atteint, verifieren position « Cal » si l'afficheur indique

re 309 vwwv.electroniquepratique.com G2 ELECTRONIQUE PRATIQUE

PROJET 100 % ANALOGIQUE

Pieces specifiques - Liste des foumisseurs non exhaustive

ChassisFace avantEntretoises Metal 5mm M3 M -F

203x178x88 RadiosparesSchaeffer

223-972Me contacter

Metre numerique Radiospares 351-7567Selectronic 60.2107-1

Metre analogique Radiospares 259-561Selectronic 60.8375

Sods 230V Conrad 735620Socle fusible Conrad 064436Transformateur 2 x 12V 15VA3x Bouton axe 1/4 inchlx Bouton Index axe 6mm4x Sects BNC isoleS1 SPDT / 1RT On -OnS2 DPDT / 2RT On -OnS3 DPDT / 2RT On -Off -OnS80 DPDT / 2RT On -OnCosses picot 1,3mm Conrad 526274Soulier dito Conrad 526258SW1 Combinateur 3-Cir / 4-Pos

001orston + Bruit a 2 KHz: 0,05 % Diatomic:0 Snail so .0,33

Figure 13 :Resultats de quelques mesures effectuees

ec le distorsiometre sur ('amplificateur push-pull de tetrodesC decrit dans Electronique Pratique nfl301 date de janvier 2006.peut constater que le taux de distorsion de cet amplificateurste tres faible dans la bande de frequence de 20 Hz a 20 kHz

Caracteristiques TechniquesGamine de treeuences 20 Hz 4 20 KHz

Entree Generateur - Sortie Pilote 500 mVac 4 2 Vac

Entree Test U Gen - 100 Vac

Compensation de Phase Retard. 0 4 25 µSec

Avance: 0 4 50 µSecAvance. 5 µSec 4 5 mSec

Impedance dentroe Gen 1 MU

Impedance de sortie Pilote . Impedance de sortie du generateurImpedance crentree Test 10 K.0

Gamine de mesure 100%- 10 % - 1%Precision ..,'. 5%

Consommation 230 Vac - 50 rnA - 12 VA

Dimensions 203 x 177 x 100 mmPods 1,9 Kg

Figure 14 : Caracteristiques techniques du prototype

Photo 9 :Ce distorsiometre se revele le complement ideal

du generateur decrit dans Electronique Pratique n`299

toujours 100 % et reajuster au besoin lepotentiornetre « Cal ".L'affichage du taux de distorsion vousdonne alors la mesure exacte en pour-centage.La gamme 1 % permet des mesures a0,01 % mais necessite un generateur etun amplificateur bien stables.En cas de mesures a forte puissance,on utilisera la gamme 30 V du switchS2. Lattenuateur d'entree en position30 V supporte une tension de 100 Vac

CONCLUSION

Ce distorsiometre se revele le comple-ment ideal du generateur (photo 9) déjàdecrit dans Electronique Pratique n°299(novembre 2005). Les mesures reali-sees a ('aide de cet appareil ont atecomparees a deux autres distorsio-metres de marques et les karts ne*assent pas les 5 %. Ce qui, pourune mesure de distorsion, est excellent.

Les figures 13 et 14 vous presententquelques mesures et les caracteris-tiques techniques de notre prototype.Pour les donnees de fabrication de laface avant chez Schaeffer, des cartesimprimees ou quelque probleme d'ap-provisionnement, n'hesitez pas a

contacter l'auteur a l'adresse mail sui-vante : jl.vandersleyen@skynet.be ou viason site internet www.novotone.be/fr

J. L. Vandersleyen

n' 309 www.electruniquepratIque.com 03 ELECTRONIQUE PRATIQUE