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QUEN° 319 Septembre 2007

Initiatit.Internet pratiqueS'initier a la RFID, cartes a puce sanscontactLa diode, un composant utile et pratique

geaiisez vous-memeMicro/Robot/DomotiqueAnimation lumineuse commandee par PCDetecteur par radar hyperfrequence9,9 GHzStroboscope a ledsThernnometre d'interieur a capteur CTNJeu electronique : ciseaux-caillou-papier

AudioEt si on parfait tubes (cours n°37) :analyse pratique du C22 de Mc IntoshPreamplificateur SRPP 5 entréesavec sortie casque 8Q/32 Q

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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 90Internet : http://www.electroniquepratique.com - President : Patrick Vercher - Directeur de la publication et de la redaction : Patrick Vercher

Secretaire de redaction : Elsa Sepulveda - Couverture : Dominique Dumas - Illustrations : Alain Bouteveille SandersPhotos : Isabelle Garrigou - Avec la participation de : R. Bassi, P. Gueulle, G. Isabel, R. Knoerr, R Mayeux, Y. Mergy, P. Morin, J -L VandersleyenLa Redaction d'Electronique Pratique decline route responsabihte quant aux opinions formulees dans les articles, cellos -c, n'engageant quo lours auteurs.

DIFFUSIONNENTES : ALIX CONSEIL PRESSE Tel.: 01 64 66 16 39 - PUBUCITE : Ala revue. e-mail : pubepdfroleane.comI.S.S.N. 0243 4911 -I' Commission paritaire : 0909 T 85322 - Distribution : MLP - Imprime en France/Printed in France

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© La reproduction et ('utilisation meme partielle de tout article (communications techniques ou documentation) extrait de la revue Electronique Pratique sont rigou-reusement interdites, ainsi quo tout procede de reproduction mecanique, graphique, chirnique, optique, photographique, cinernatographique ou electronique, photo-stat tirage, photographic, microfilm, etc. Toute demande a autorisation pour reproduction, quel quo soit le procede, dolt etre adressee a la societe TRANSOCEANIC.

LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 5 OCTOBRE 2007

Forum de l'electroniquedu 25 au

'edition 2007 du Forum del'electronique se presentesous de bons auspicesawes une participation

record en 2006 (plus de 7 000 visi-teurs et 304 exposants).Le taux de renouvellement depassecette armee les 80 % avec une pro-gression significative du secteur descomposants, soutenue par Ia presen-ce de grands distributeurs comme legroupe Avnet, EBV, Farnell, PN

Electronics ou encore Radiospares.La distribution accrok elle aussi, savisiblilite au forum par un stand col-lectif organise par le SPDEI (Del,Future Electronics, Direct, Acal,Azzurri). De mime, les autres sec-teurs de Ia production (ProdElectronic, Europlacer, Mydata, Dek,

27 septembreSiemens...), du test et de la mesure(Agilent, Tektronix...), comme de lasous-traitance (Snese, Meito,Adeiso...) sont egalement bien repre-sentes. Sans oublier certains de nosannonceurs, telles les societes BetaLayout (PCB -Pool) et Eurocircuits.Laquelle s'est recemment doteedune nouvelle unite de 5000 m2 luipermettant de suivre Ia demande dumarch& en faisant beneficier saclientele de ses trente ans d'expe-rience en matiere de circuits impri-mis rigides.Au cours de ce forum, se tiendrontles Assises de la filiere des indus-tries electroniques et numeriques.Tables rondes et debats de cesassises porteront sur les themes del'emploi, de la R&D, de Ia promotion

Components de lecturede tous les badges RFID

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la lecture de tous les tags standards13.56 MHz. Pour ('instant, la puce TRH031Mlit ISO/IEC 14443 type A et B, tout comme lestandard ISO 15693. II supporte aussi lesdeux protocoles I -code et Tag -it.Caracterisee par une faible consommation etun prix attractif, la puce TRH031M est en for-mat TQFP 32 et a une distance de lecture de10 cm pour ISO/IEC14443A/B et jusqu'a150 cm pour ISO 15693. Elle permet dedevelopper des applications dans lesdomaines logistiques, controle d'acces, sys-teme de gestion de temps, identifications depersonnes et objets, enregistrements demonnaies, transports publics, terminaux por-tables, recherche, etc.

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Parisou encore de la production.Non moins de 350 exposants et8 000 visiteurs devraient repondre« present » a redition 2007, en paral-lele de laquelle se tiendront, commechaque annee, les salons Mesurexpoet Opto mais aussi une toute nouvel-le manifestation, Vision Show, consa-cite aux equipements et solutions envision.

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L'ELECTRONIQUE

Lieu : Paris Expo - Porte de Versailles,hall 7.2Dates : 25, 26 et 27 septembre 2007Horaires : 9h00 - 18h00Organisateur : Exposiumwww.forum-electronique.com

Rue de ecoles 82600 Saint-Sardos FranceTel. 05 63 64 46 91 Fax 05 63 64 38 39

SUR INTERNET http://www.arquie.fr/e-mail : arquie-composants@wanadoo.fr

Catalogue

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eras.poentations.

Ganleas.Capteurs.

Cartesa puces.

Circuits

iropriroe.

GifalitSintegteS.

Caets,Condensateurs.

Ceitutes

sotaires.

Connectique.

Oides.fers a

souder.Ioterropteurs.

Kits.

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MicrocontrOteus.

Niuttiroe

tres.Osciltosco(' nn

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LES RESISTANCES

1er Chiffre

2erne Chiffre

3eme Chiffre (factultatif)

MultiplicateurFTolerance 37

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ORANGE 3 1 1 x1000

JAUNE 4 4 4 x10000

VERT 5 5 5 x 100000 0,5 %

BLEU 6 6 6 x 1000000

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GRIS 8 8 8

BLANC 9 9 9

ARGENT 10

OR - X 0,1 5%

LES FONCTIONS LOGIQUES

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SYMBOLE FONCTION SORTIE

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POUR DELSUSUELLES

U del = 1,6 volt

I del = 10 a 20 mA.

+ 633

ANODE

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230V

LES TRANSFORMATEURS

U

I = 1,26A

U = 6V

U 12VI = 1,25A

EXEMPLE:

TRANSFORMATEUR 2x6V 16VA

ENROULEMENTS SEPARES

ENROULEMENTS EN SERIE

ENROULEMENTS EN PARALLELE

U 6V17:-. 2,5A

LES BROCHAGES

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n 319 ,1Avvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

L'electronique numeriqueutilise massivement latechnique du multiplexagepour transporter de tressnombreux signaux logiquesvia un bus de communica-tions. La diversite des busemployes est impression-nante, voire deconcertantepour les concepteurs.Lesquels ne savent plustoujours quel bus utiliser pourun projet (USB, Ethernet,FireWire, CAN, LIN, FLEX -RAY, MODBUS, I2C, SMBUS,etc.). Les amateurs ne seposent pas autant de ques-tions car leur choix est limi-te par la force des choses,pour des questions budge-taires ou de simplicite demise en oeuvre. Parmi lesbus tress prises pour l'elec-tronique de loisirs, figure leI2C que de nombreux lec-teurs connaissent bien.Que ce soit pour une pre-miere decouverte ou uneetude plus approfondie,Internet s'avere, une foisencore, une mine d'informa-tions intarissable.

n guise d'introduction,nous nous devons de visi-ter le site de l'inventeur dubus FC, a savoir le fabri-

cant Philips. C'est donc tout naturel-lement vers le site de NXP, nouvelleappellation de Philips Semi-conduc-teurs, que nous vous dirigeons. Pourcommencer la visite, nous vous invi-tons a saisir dans la barre d'adressede votre navigateur la destination sui-vante:http://www.standardics.nxp.com/i2c/Toutes les caracteristiques du proto-cole 12C sont decrites dans le detail.Bien entendu, vous pouvez telechar-ger la specification complete du bus12C a l'adresse :

intarnetR@TIQUE

http://www.standardics.nxp.com/i2c/

http://www.standardics.nxp.comffiterature/books/i2c/pdf/i2c.bus.specification.pdfComme vous pouvez vous en douter,le site NXP fait la part belle a la des-cription des composants VC distri-bues par la marque.La documentation complete de cha-cun des circuits (documents au for-mat PDF) est egalement disponibleau telechargement.Mais [Interest de ce site ne s'arretepas IA, puisque de nombreuses notes

d'applications sont egalement propo-sees, ainsi que de nombreux liens enrapport avec des outils de develop-pements.Le seul inconvenient de ce site, pournous francophones, est sa redactionexclusivement en langue anglaise.Fort heureusement, it existe de nom-breux sites internet consacres au bus12C rediges en francais.Parmi eux nous avons retenu en pre-mier celui-ci que vous pourrezconsulter a l'adresse :

2 http://www.nxp.com/acrobat download/applicationnotes/AN036.pdf

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I2C bus expander AN036

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3 http://vvvvw.ac-nancy-metzfr/pres-etab/poinca r/peda/elec/i2c/intro.htm

http://www.ac-nancy-metz.fr/pres-etab/poinca_r/pedalelec/i2c/intro.htmCe site presente en quelques pagesl'essentiel de ce qu'il faut connaitresur le bus I7C. On peut cependant luifaire quelques petits reproches,notamment la taille relativementfaible des figures et une image defond d'ecran un peu envahissante.C'est donc tout naturellement que

nous vous proposons de consulter unsecond site un peu mieux illustre etsurtout plus lisible.Vous le trouverez a l'adresse :http://www.aure132.net/elec/i2c.phpLes principes du bus VC sont presen-tes de facon a peu pres similaire,mais avec des tournures de phrasesdifferentes, cela va de soi.Ce site propose egalement un petit

4 http://www.aure132.net/elec/i2c.php

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recapitulatif des composants I2C lesplus courants sur le marche avec lerappel de l'adresse I2C qui leur estattribuee. Certes, le tableau proposen'est pas exhaustif, mais it peut toutde meme s'averer fres utile pouridentifier un composant particuliersur un module equips d'un bus VC(module TV par exemple).Enfin, les lecteurs desireux d'aller au-dela de la simple decouverte du busI2C par ecran d'ordinateur interpose,se rendront sur le site de JacquesWeiss, professeur a l'ecole Supelecde Rennes. Ils y trouveront le schemad'une interface I2C pour PC tressimple a realiser, ainsi que les logi-ciels necessaires a son fonctionne-ment. Ce site est accessible al'adresse suivante :http://www.rennes.supelec.fr/ren/fi/elec/docs/i2c/i2c.htmNous vous souhaitons une agreabledecouverte des sites proposes etvous donnons rendez-vous le moisprochain pour de nouvelles decou-vertes.

R MORIN

5 http://www.rennes.supelec.fr/ren/filelec/docs/i2c/i2c.htm-.-,.,

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http://www.standardics.nxp.com/i2c/http://www.standardics.nxp.com/literature/books/i2c/pdf/i2c.bus.specification.pdfhttp://www.ac-nancy-metz.fr/pres-etab/poinca_r/peda/elec/i2c/intro.htmhttp://www.aure132.net/elec/i2c.phphttp://www.rennes.supelecfr/ren/Welec/docs/i2c/i2c.htmhttp://cgrosse1.free.fr/guppy/articles.php?Ing=fr&pg=46http://frwikipedia.org/wiki/1%C2%B2Chttp://www.licm.sciences.univ-metz.fr/IMG/pdf/Cours_Bus_12C.pdfhttp://mbouget.club.fr/i2c.htmlhttp://www.planete-sciences.org/robot/ressources/electronique/protocolel2C/index.htmlhttp://www.log iclic.org/index. php?option=com_content&task=category&section id=4&id=13&Item id=40http://www.tavernier-c.com/busi2c.htm

Liens de ce dossier

n° 319 wwvv.piertmniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

La RFIDLes cartes a puce sans contactTout comme Ia biometrie,les cartes a puce sanscontact (autrement dit

RFID *) font partie destechniques appeleesenvahir notre viequotidienne. Quoi de plusnormal donc que de cher-cher a se les approprier,ne serait-ce que pour sefaire une idee objectivede ce que l'on peut enattendre ou en redouter.

e prix des kits de develop-pement commence toutjuste a devenir abordable,c'est pourquoi le moment

est venu d'aborder le sujet avec noslecteurs.

Kit ou pas kit ?

Souvenons nous : lorsque les pre-mières cartes a puce ont ete mises encirculation, c'est avec des moyenstits rudimentaires que nous avonsentrains nos lecteurs dans de pas-sionnantes explorations.Sans ces montages mettant a contri-bution un port serie ou parallele dePC pilots par quelques lignes deBasic, un &pais mystere aurait long -temps continue a etre entretenuautour d'applications developpeespar-dessus Ia jambe et les « affaires .de la carte bancaire ou de Ia carteVitale n'auraient sans doute jamais&late au grand jour.La question se pose donc maintenant :

peut-on proceder de merne avec lescartes RFID et autres « objets amemoire sans contact » ?Dans l'etat actuel des choses, lareponse est clairement negative : les

techniques employees pour commu-niquer par ondes radio avec des

ACR120Contactless Smart Card Reader

S

puces auto-alimentees sont com-plexes, delicates, et variees.Plusieurs normes, pas encore com-pletement adultes, coexistent et lesmodes de fonctionnement « proprie-taires » sont legion.Pas question, par consequent, deconstruire a partir de composantscourants un lecteur capable de com-muniquer avec n'importe quelle carteRFID nous passant entre les mains...et c'est bien dommage !L'approche la plus raisonnableconsiste a se procurer un kit de deve-loppement supportant un maximumde normes, a manipuler avec lesquelques cartes qui sont generale-ment fournies avec, puis a tenter sachance avec des cartes mises en cir-culation par tel ou tel emetteur insti-tutionnel.A notre humble avis, c'est donc a lafamille « 13,56 MHz » qu'il convientde s'interesser en priorite, car la plu-part des applications « vedettefonctionnent (ou vont fonctionner) surcette frequence qui presente son lotd'avantages techniques.Un bon kit de developpement serapar consequent compatible avec lanorme ISO -14443 (A et B), avec les(fres) populaires composants Mifare,mais aussi avec un certain nombre de

IBring the Contactless Technology to Your Business

specifications plus ou moins « pro-prietaires

Le kit ACR120 SDK

Les lecteurs PC/SC de marque ACSnous ayant toujours donne satisfac-tion depuis nos premiers pas avec laBasicCard, it est logique que nousrestions fideles a ce merne fabricantde Hong -Kong (www.acs.com.hk)pour nous initier economiquementla RFID.Vendu a moins de 200 HT(www.hitechtools.com), son kit dedeveloppement ACR120 SDK ras-semble un lecteur sans contactACR120 (soit USB, soit RS232), unechantillonnage de caries et un

ensemble de logiciels utilisables sousWindows 98 ou superieur (photo A).

A Le kit de developpementACR120 SDK

n° 319 www.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Initiation

B La u cle USB ACR38DT

C'est dans son « firmware » embar-que que resident les protocoles decommunication supportes, dont laliste est visiblement appelee a s'etof-fer au fil des versions successives(nous n'en sommes qu'au tout debut !).Outre les cartes Mifare qui l'accom-pagnent, le kit que nous avonsessays supportait ainsi curieusementla carte de transport en commun de

Shanghai Transport » mais pas lepass Navigo de la RATP compatible

Calypso » (composant interneST16RF42 de STMicroelectronics).Cela s'explique par le fait qu'il n'etaitpas encore totalement conforme a lanorme ISO -14443 type B, mais heri-tier dune technologie proprietairesignee Innovatron. Ce n'est pas tropOrient dans la mesure oil it est, aumoins dans certaines versions, detype combi », c'est-a-dire muniegalement de contacts ISO -7816permettant de le manipuler a partird'un simple lecteur PC/SC (voirwww.calypsotechnology.net/).Tout l'interet de cette incompatibiliteest d'ailleurs de nous faire prendreconscience du fait que nous sommesencore bien loin de requivalent

sans contact >> des lecteurs PC/SCet des cartes asynchrones . T=0 ».Les « combi-cards » utilisables avecdes logiciels PC/SC, indifferemmentdans un lecteur a contacts ou a proxi-mite d'un lecteur sans contact, nesont pas precisement une realite dela vie courante !

Pourtant, une telle carte bi-mode(MPCOS Combi de Gemplus) estofferte dans le kit, mais elle nest pasbanale.Demunie de Ia traditionnelle antenneincorporee, elle est pre-decoupee auformat SIM-micro !C'est dans le lecteur miniatureACR38DT (lui aussi contenu dans lekit) qu'il faut chercher I' indispensablebobinage : grace a la recuperation dedeux contacts habituellement inutili-ses sur les huit que compte Ia puce,le simple fait d'inserer celle-ci dans lelecteur en fait un badge sans contact

lisible a distance par l'ACR120, maisegalement utilisable comme une clefUSB PC/SC.Simple, mais it fallait y penser...(photo B)

Les logiciels

Faute de pouvoir intervenir valable-ment sur la partie materielle, qui estevidemment « a prendre ou a laisser »,c'est avec les logiciels du kit que Ionsera amend a experimenter d'entreede jeu.Outre une demonstration interactivejouissant d'une mise en scene soi-gnee, un outil donnant directementasses a toutes les commandes dulecteur sera notre point de passageoblige. II faut bien comprendre, eneffet, que l'ACR120 reconnaff unepanoplie !imitative de commandes,qu'il est commode d'utiliser au tra-vers dune API fournie par ACS(acr120u.d11 pour la version USB).De multiples exemples de program-mation sont reunis, sur le CD, dansdifferents langages. Ils seront d'uneaide precieuse pour quiconque sou-haite developper ses propres appli-cations. Mais tant qu'il ne s'agira quede communiquer manuellement avectelle ou telle carte, le seul et uniqueutilitaire « AGRI 20 Tool » pourra etreconsiders comme necessaire et suffi-sant (photo C).

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Request DLL VersionDLL Version : ACRI21311 DLL 1.5.0.2

ACR120_5tatusFirmware Version ACR120U, V1.01UCards Supported : 00 00 01 FF» ridare Light>> FM are 1 K» rOfare 4K» PHI ore DESP1re» P1Ifore UltrUght>> 3COP30>> Shanphal Treesport» MPCOS CONDI card>> ISO type 0MN.. Interface Type Type A a Type II

ACR120_11sTraoSierras S> Return Code: 0 » Tog Found: 2> Teo: D6 IP 25 63 ( Were IK )

Tarp 02 CP DO 00 (MPCOS COPIII card )

Caimectod to t Dolt CAPS 14111 119/06/06

C L'utilitaire « ACR120 Tool

re 319 wwvv.electrortiqueprotique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

D Le badge visiteur du salon Cartes 2006, un excellent a cobaye »

L'utilitaire ACR120 ToolAvant toute chose, it faudra Iui decla-rer si le lecteur est de type USB ouRS232, puis « connecter » celui-ci enprecisant l'identite du port concerne(USB1, COM2, etc.).Si la connexion reussit, alors le lec-teur est prat a partir a Ia recherched'une ou plusieurs cartes dans sesenvirons immediats (quelques centi-metres).Car c'est la une des particularitesmajeures de la technologie RFID : la

gestion des eventuelles « collisions »entre plusieurs cartes susceptiblesde chercher a communiquer enmerne temps.La fonction « List Tags » est la pourdresser (dans certaines limites) uneliste des cartes se trouvant a port&de radio, tandis que la fonction

Select » sert a activer celle aveclaquelle on souhaite communiquer.II est important de realiser que lesimple detecteur mecanique de

presence carte » des lecteurs decartes a contacts cede ici la place aun systerne de « polling ».C'est le lecteur RFID qui dolt prendre('initiative d'emettre periodiquement(ou en permanence) des ondes radiopour tale-alimenter les cartes sans

contact eventuellement presentesdans sa zone de couverture et endetecter la presence par la consom-mation d'energie qu'elles induisent.C'est fondamentalement different !A ce stade, les operations de lectureou d'ecriture, voire d'identification,dependront du type de carte aveclequel on travaille.Sans fonctionner exactement commedes cartes a puce, les « tags » Mifareoffrent un large &entail de possibili-tes similaires, dont des proceduressecuritaires eprouvees.

Malgre la nature « ouverte » des com-munications par radio-frequence, onpeut donc leur confier des missionsaussi « sensibles » que de la mone-tique ou du controle d'acces, acondition evidemment que les deve-loppements logiciels soient faits dansles regles de fart.Ce kit est precisement fait pour yalder...

Un excellent cobaye sera ainsi le

badge « visiteur » de redition 2006 dusalon Cartes (un Mifare 1 K), danslequel le premier venu peut eller liretoutes les donnees personnelles duporteur puisque les clefs par defautn'ont meme pas ate changees (voirphoto D).

Le cordonnier, dit-on, est toujours leplus mal chausse !

Des craintes a dissiper

La nature immaterielle des communi-cations par ondes electromagne-tiques suscite des interrogations par-faitement legitimes de la part des uti-lisateurs potentiels de dispositifsRFID, en matiere de protection de Iavie privee et de securite.Bien qu'il se classe dans la categoriedes lecteurs a faible portee (de l'ordrede 5 cm), l'ACR120 permet déjà dese fixer les idees sur un certainnombre de points.L'utilisation d'antennes amelioreespouvant accroitre la portee jusqu'aquelques dizaines de centimetres etplus, il est theoriquement possible decommuniquer avec une carte sansque celle-ci ne quitte la poche de sonporteur.Cela peut etre commode en matierede controle d'acces, mais c'est fran-chement inquietant des qu'il s'agit depaiement ou la moindre des chosesest qu' un geste volontaire d'accepta-tion soit accompli avant chequedebit.Ce possible caractere furtif des accesa la carte souleve egalement desinquietudes en matiere de protectionde la vie privee, des lectures non soklicitees pouvant intervenir lors depassages a proximite immediate delecteurs caches.N'oublions pas qu'avec une carte apuce « a contacts », toute transactionnecessite que l' on introduiseconsciemment la carte dans un lec-teur ! Un scenario pas completementinvraisemblable serait qu'un terroristese deplace, au coude-a-coude, dansune foule dense, portant sur lui unlecteur RFID programme de fawn adetecter les passeports « electro-niques » d'une certaine nationalite.On imagine aisement la suite duroman...Le kit ACR120 permet de tester, entoute objectivite, l'efficacite de diffe-rentes contre-mesures, pouvant ellerdu simple emballage en feuille d'alu-minium jusqu'au brouilleur 13,56 MHz.Symetriquement, des craintes ont ateexprimees quant a de possibles« ecoutes » de cette fameuse fre-

n° 319 vwvw.electruniquepratique.com ELECT HONIQUE PRATIQUE

quence, a l'aide de recepteurs ultra-sensibles associes a des systernesde decodage informatise. En casd'absence de cryptage, it peut effec-tivement exister un risque.Techniquement possible, ce typed'espionnage n'est guere envisa-geable qu'a des distances de l'ordredu metre, voire un peu plus avec desantennes directives perfectionnees.De toute facon, ce sont surtout lesemissions du lecteur que Ion pourraitcapter ainsi et bien plus difficilementcelles des cartes. Des preuves ?Branchons un cadre ferrite ou unbobinage imprime, soigneusementaccords sur 13,56 MHz, sur un bonoscilloscope et procedons a quel-ques observations dans le voisinagede l'ACR120 en activite. Plutot rassu-rant, non ?Ce bobinage imprime peut etreaccords sur 13,56 MHz au moyend'un condensateur ajustable (environ7,5 pF). Ses prises intermediairespermettent de brancher un oscillo-scope (photo E).

Initiation

O

E Bobinage imprime pouvant titre accords sur 13,56 MHz

Reste qu'il faut s'attendre a la miseen place progressive de puces RFIDdans toutes sortes d'objets, sans quecela ne soit forcement toujours avoue :vetements, chaussures, livres, vehi-cules, pneus, bagages, colis, tele-phones portables, ordinateurs, etc.Cela commence a se faire dans lagrande distribution et it est a craindreque ces « mouchards » soient un jour I

charges de missions peu reluisantesune fois la marchandise sortie dumagasin... Au moindre soupcon, uneseule consigne : cherchez l'antenne !On le sait bien, aucune transmissionradio n'est possible sans et a

13,56 MHz, ses dimensions ne sontpas negligeables.

Patrick GUEULLE

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"Confortnement a la loi infotinatique et libertes n" 78.17 du 6 janvier 1978,Vous disposerd'un droit d'acces et de rectification aux donnees vous concernant"

Initiation

Un composant utile et pratiqueLa diode

Nous poursuivons notreincursion dans le domainedes composantselectroniques usuels.La diode fait partie de ceselements de base sanslesquels l'electroniquemoderne ne serait pasce qu'elle est.Nous passerons en revueses applications aussidiverses que nombreuses.

'est John Ambrose Fleming

(1849 - 1945), un inge-nieur britannique, quiinvents la premiere

diode en 1904, sous la forme d'untube electronique.Par la suite et avec le developpementde la technique des semi-conduc-teurs, la diode est devenue un dipolereunissant deux substrats :- l'un, riche en electrons libres, doncde type N- I'autre, deficitaire en electrons, doncde type P.La diode ne permet le passage d'uncourant que dans le sens P N.

La partie dopee P s'appelle ('anode,tandis que la cathode correspond a lapartie dopee N.

GeneraInes

Inseree dans un circuit, une diode esten situation de blocage si le potentielde la cathode est superieur a celui de('anode. En revanche, si on inverse lepotentiel presents, on peut observerque le courant commence seulementa circuler si la valeur du potentiel estsuperieure a un potentiel dit de seuil.Pour les diodes usuelles au silicium,ce potentiel de seuil est de l'ordre de0,6 volt. II est de 0,3 volt pour lesdiodes au germanium et peutatteindre jusqu'a 3 volts pour lesdiodes electroluminescentes (led).Ce potentiel reste pratiquementconstant pour toutes les intensitestraversant la jonction, dans la mesure

00 ces dernieres ne depassent pas lavaleur nominale pour laquelle la diodea ete prevue.Par analogie hydraulique, on peutassimiler le fonctionnement d'unediode a une canalisation dans laquelleun clapet a bille ne laisserait passerun courant de liquide que dans lesens 00 la pression souleve la bille encomprimant un ressort. La « pressionde seuil » est celle qui est necessairepour neutraliser ('action du ressortpoussant la bille sur son siege (figure 1).

Comportementen courant continu

Diode seuleConsiderons une source de courant

Ressart

Senspassant

1

S,Oge

Bille

Sens nonpassant

Canalisation

Analogie hydratdique

Sens deblocage

/IAnode

Cathode

Senspassant

Symbols Caracteristique dune diode au silicium

14 re 319 www.electroruquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

2

UD URk 014 I01

+. D R

USource

Diode seule

UD

USource

D1 D2 D3

UR101

Diodes en serie

UD UR

Diodes en parallele

3 1 Diode

R

4 Diodes2 Diodes

D1

D2

S

continu de potentiel U alimentant uncircuit forme par une resistance Rplacee en serie avec une diode D(figure 2). Pour qu'un courant puisses'etablir, it est necessaire que lacondition U > UD soit respectee.Aux bornes de la diode, on releve unpotentiel UD. Dans le cas d'une diodeau silicium, UD = 0,6 V.Le potentiel aux bornes de R sededuit par la relation UR = U - 0,6 V,et l'intensite I se determine par ('ap-plication de Ia loi d'Ohm : I = UR / R.La diode D dissipera une puissanceP = 0,6 x I. Si la valeur de I depasseIa limite nominale propre a la diode, itse produit une augmentation impor-tante de Ia temperature de cette der-niere pouvant eller jusqu'a sa des-truction.

Diodes montees en saneL'etablissement d'un courant estsubordonne a la condition U > 1,8 V(dans le cas du montage de troisdiodes au silicium montees en serie,par exemple). En effet, les potentiels

de seuils s'ajoutent dans ce type demontage.Comme precedemment, on peut cal-culer la valeur du potentiel auxbornes de R en appliquant la relationUR = U - 1,8 V. De meme pour l'in-tensite : I = UR/R tandis que Ia puis-sance totale P dissipee dans les troisdiodes est de 1,8 x I. Si les diodes ontles mernes caracteristiques, la puis-sance degagee par cheque diodesera egale au tiers de Ia puissancetotale.Le montage en serie de diodes per -met d'obtenir un potentiel fixe, mul-tiple du potentiel de seuil caracteri-sant les diodes. Ce potentiel peutalors servir de reference dans cer-taines applications ou le courant estvariable.

Diodes montees en paralleleEn theorie, la valeur du potentiel UDest &gale a 0,6 V et on rejoint le casde la diode unique. En pratique, un telmontage ne presente aucun interet.En effet, le courant I circulera de pre-

ference dans la diode presentant lepotentiel de seuil le moins eleve. II enresultera un courant quasi nul dansles autres diodes. On peut noter quedes diodes, meme identiques, secaracterisent toujours par desniveaux de tolerances de fabricationsi bien que l'on relevera forcementdes differences du potentiel de seuil.

Utilisation en courantalternatif

Le redressement du courant alternatifconstitue I'exemple typique d'utilisa-tion des diodes. Suivant le cas, onpeut faire appel a une ou plusieursdiodes (figure 3).

Utilisation d'une diodeC'est le cas le plus simple. La diodene laisse passer qu'une alternancesur deux, si bien que l'on obtient uncourant unidirectionnel pulse et com-portant des coupures de dureesegales a celles qui sont actives, si on

re 319 www.electroniquepratique.com CLECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

0

4

Vond.

t

-,_Lc--- it.......ck-..-.4....._pk-.4.-..._./ / \/ 1,

1\ // \

% 1\ \ / \\ /\ / \

// t / \

1N / 1

neglige le potentiel de seuil de ladiode.Dans le cas d'un courant alternatifsinusoidal, en integrant mathemati-quement une periode, le calcul de lavaleur moyenne de Ia tension ainsigeneree aboutit a Ia relation :Urn = V/TE

Urn : Tension moyenneV : Tension maximale de creteRappelons que la tension de crete sededuit de la valeur efficace de la ten-sion alternative (celle qui est donneepar un multimetre) par la relation :

V = Veff

En definitive, la valeur de la tensionmoyenne peut donc se calculer par larelation :Urn = 0,45 Veff

Utilisation de deux diodesCe type de redressement necessiteun transformateur dont le secondairecomporte, soit un point median, soitdeux enroulements identiques queI'on retie pour creer un point median.Ce dernier devient alors le « moinsde la tension alternative redressee.Par rapport au cas precedent, onobtient le redressement des deuxalternances. Si Veff est la valeur de latension efficace de I'un des deuxenroulements, la tension moyenne sedetermine par Ia relation :Urn = 0,90 Veff

Utilisation de quatre diodesL'avantage de ce montage reside sur-

tout dans le fait qu'iI n'est plusnecessaire de disposer d'untransformateur dont l'enroulementsecondaire comporte un pointmedian, tout en produisant un redres-sement des deux alternances.Pour une valeur Veff de la tension deli-vree par l'enroulement secondaire, latension moyenne obtenue s'exprimepar Ia relationUrn = 0,90 VeffLe montage particulier des diodesconstitue une configuration appelee

pont de Graetz ».

Un complement auredressement : le filtrage

Une tension redressee, tout en &tentunidirectionnelle, est loin d'être conti-nue. Un remade a ce probleme est lefiltrage.Un moyen simple consiste a monterune capacite en parallele sur Ia resis-tance de charge et en aval de la diode(figure 4). Cette derniere se compor-

te en reservoir d'energie qui comble('absence de potentiel lors des tempsmorts en restituant la charge acquiselors de la demi- periode precedente.Le filtrage sera d'autant plus efficaceque Ia valeur de la capacite seraimportante.L'allure du signal resultant se carac-terise par une ondulation plus ou

Dans le cas d'un redressement avecune diode unique, on demontre queIa valeur ondulatoire Vond se deter-mine par Ia relation :Vond = I / C.fI : Courant dans le recepteur RC : Capacite du condensateur de fil-tragef : Frequence du courant alternatifredresseOn peut ameliorer ce lissage dupotentiel en ayant recours au redres-sement double alternance.Generalement, on monte en aval undispositif actif du type regulateur detension pour obtenir en definitive uncourant parfaitement continu.

5

D1

Doubleur deLATOUR

D2

Doubleur deSCHENKEL

C2

B

n° 319 vvww.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Initiation

6

D

Detection Sauvegarde Ecreteur Protection du transistor

Autres utilisationsdes diodes

Doubleurs de tensionUn premier type de doubleur de ten-sion est celui de Latour (figure 5).Lors de l'alternance positive, la diodeD1 conduit, tandis que D2 est blo-quee. La capacite C1 se charge a latension maximale (tension crete)c'est-a-dire a :

U = Veff X ri

Pendant l'alternance negative, la

situation s'inverse : D1 est bloquee etD2 conduit. C'est donc la capaciteC2 qui se charge egalement a lavaleur U.Ainsi, entre les points A et C, on rele-ve un potentiel de 2.U. De plus, cedoubleur permet de realiser une ali-mentation symetrique avec B commepoint median.II existe un second type de doubleurde tension : le doubleur de Schenkel.Pendant l'alternance negative, la

diode D2 est bloquee et la diode D1est passante. H en resulte la chargede la capacite C1 a la tension crete U.Lors de l'alternance positive, C2 secharge a travers D2 mais a une ten-sion de 2.U, etant donne l'ajout de lavaleur U propre a la capacite C1.Entre A et B, on releve donc bien unetension U doublee.

DetectionLa diode ne transmet que les poten-tiels superieurs a la tension de seuilde la diode (figure 6).

SauvegardeLorsque ('alimentation principale faitdefaut (panne de secteur, parexemple), la pile assure la sauvegarde

7

ou

Diode Schottky Diode Zener Stabilisation dunetension par diode Zener

du circuit d'utilisation par l'interme-diaire de Ia diode D2.

EcreteurL'exemple indique est celui de ren-t& d'un amplificateur dont le poten-tiel de l'entrée dolt imperativementrester inferieur a 0,6 V.En cas de depassement (en positif ouen negatif) de cette valeur limite, ladiode D1 ou D2 ecrete le pic de ten-sion a 0,6 V, tension de seuil desdiodes.

Protection d'un transistorLorsque le transistor T se bloque, it seproduit aux bornes de Ia bobine durelais, inseree dans le circuit du col-lecteur, une surtension de self quipeut deteriorer le transistor. La diodeD permet d'Ocouler cette surtension.

Autres diodes

Diode SchottkyDans cette diode, la jonction P/N aete remplacee par la jonction d'unmetal avec un semi-conducteur peudope de type N. Elle presente unecapacite beaucoup plus faible queles diodes classiques. De plus, sonpotentiel de seuil n'est que de 0,25 V(figure 7).

Diode VaricapsII s'agit d'une diode utilisee comme

capacite variable pilot& par la ten-sion inverse qui lui est appliquee.Cette possibilite permet de fairevarier electroniquement une capacitedans un circuit oscillant, par exemple,sans agir mecaniquement et manuel-lement sur un condensateur variableclassique.

Diode zenerUtilisee dans le sens passant anode

cathode, ce type de diode se corn-porte comme une diode normale,pourvu que Ia tension inverse qui luiest Oventuellement appliquee nedepasse pas sa caracteristique dite« tension de zenerLorsqu'on la soumet a une tensioninverse, des que cette derniere&passe sa valeur caracteristique,elle devient subitement passante(effet d'avalanche).Montee en serie avec une resistance,le potentiel releve sur Ia cathode de ladiode zener reste alors constant.C'est la raison pour laquelle on trou-ve souvent ce type de diode dans lesmontages stabilisateurs de tension.

Diode electroluminescenteNous avons déjà eu ('occasion d'exa-miner ce composant dans le n°308d'Electronique Pratique date de sep-tembre 2006.

R. KNOERR

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Micro/Robot

Animation lumineusecommandee par PC

Nous vous proposons derealiser un jeu de lumierebase sur une carte pilotanthuit sorties a triacs.LagueIle est commandeevia un logiciel depuis leport serie d'un PC oubien fonctionne en modeautonome.

a carte electronique estarchitecturee autour d'unmicrocontroleur PIC. Lelogiciel de commande,

presente dans la suite de ('article, estcompatible avec les versions deWindows 9x et XP.

Schema de principe

Le principe de fonctionnement estdonne en figure 1. Les huit sorties du

port B du microcontroleur PIC

16F877 viennent chacune piloter unopto-triac de type MOC 3041 et uneled de visualisation. Le MOC 3041 aetc choisi car it est muni d'un circuitde detection de passage a zero, cequi signifie que Ion pilote le triac aupassage a zero de la tension secteur.Ce dispositif permet d'eliminer denombreux problemes de parasitageet evite de commander le triac encharge.Le schema interne du MOC 3041 estpublic en figure 2. Celui-ci se pre -

EE

MOC 3041

Zerocrossing

circuit

2 Vue interne du MOC 3041

1-4,1.2.11112611121111 MAXIM

89%.1

47, 4:7 Cr.

sente moule dans un boitier plastiquea six broches. Linter& d'utiliser unopto-triac est, bien sur, d'isoler « gal-vaniquement » le microcontroleur et,par consequent, le PC du secteur 220 V.Les resistances R22 a R37 de 470 Qconnectees, d'une part, a la tensionsecteur et, d'autre part, aux broches(4) et (6) du MOC 3041, permettentl'opto-triac de detecter le passage azero de la tension secteur.La sortie de chaque opto-triac,broche (4), commande la gachetted'un triac de puissance. Ce compo-sant est assimilable a un interrupteurque l'on ferme en presentant unsignal sur son electrode de comman-de (gachette ou « gate » en anglais).Une resistance de 180 Q limite le

courant dans chacune des entrees.La valeur minimale de declenche-ment de l'opto-triac est d'environ15 mA.

Une resistance de 220 Q limite le cou-rant dans chaque led de visualisation.

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Micro/Robot

Schema de principe

RegulateurMIA D1

11111/1

1N4007

Alan9V Cl = C2

100 100 nF

cio_.,...20 Hz3,9 pF 3,9 pF

12 11

13 14 31 32

33 34 35 36

R15180 0

R7220 52

Led2

IC4

MOC3041

+5 V

= C3 I C4100 IF 100 nF

Inter 2

R22470 L1 Fus

IAA2

TriacBTA 08

G Al

R23

NM

4

470 SI

R24470 0 Fus

1AA2

IFATriac

BTA 08G Al

R25-

I R11 kit

21

220 V

-oO

0

220 V

470 0R16 R26

180 0 470 11 Fus

R8220 0

Led3

IC5

MOC3041

4G

R27

1AA2

TriacBTA 08

Al

220 V

470 0R17 R28

180 0 470 0

Led4

.77):

IC6

MOC3041

G

R29- 470 f/

Fus

1AA2

TriacBTA 08

Al

0

220 V

0

37

BP

19

38 39

20

40

R411(0

Led9

R3470 0

R18180 11

R19180 LI

R11

220 11

Led6

R20180 12

R21180

R13220 0

Led8

SUB D9 points male

C94,7 pF

12

C54,7 pF I R5

220 0

10

IC8

MOC3041

25

8

C84,7 pF

13 4 5

16 2 16

26

R30470 LI Fus

470 12

R32470 11

4

1AA2

TnacBTA 08

Al

Fus

Tnac

7

A2

BTA 08Al

1 A

R33M.

+5 V

6

9M:o C6T,7 pF

220 V

220 V

470 11R34

470 11 Fus

470 11

R36470 0 Fus

470

1AA2

TriacBTA 08

Al

220 V

220 V

C74,7 pF

Micro/Robot

3

220 V

Lampe 1

Lampe 2

Lampe 3

Lampe 4

Lampe 5

Lampe 6

Lampe 7

t ampe 8

4

Fusible 1 A

Fusible1 A

Fusible 1 A

Fusible 1 A

Fusible 1 A

Fusible I A

Fusible 1 A

Fusible 1 A

TRIAL-I R22 F

I KA 081-I R23 I-

TRIAC ,

-1 R24 I-BTA 081

-I R25 HTRIAC - R26

IBTA081- R27 F

TRIAC R28 I-RTA 081.

-I R29 F

TRIACR30 F

BTA 081-I R2,1 I-

TRIACH R32 I-

I BTA 081

- R33 F-TRIAC

H R34 I-IBTA081

TRIAC- R35 F

, F'1 ETA 081

H R37 I-

Inter 2

LED 1

+ R6 F-

LEDR214 I

IEEELED 3

0 LEO 4 -1 R9 1--D, Luz-r\-- LED 5 KEE

LIMU [D + _1 R11 -

LED 6 -1 R19

0

R12

LLD% RR2103

I FD 8-I R21 H

D44D

REG1 7805 I

RI F-

0

4b

H

coz

0

11-D0

R2 F

4110

1 R4 I-

IC2

411)

DB9 MALE

WA

Inter

O

ire 319 vodwv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureSemiconducteursIC1: PIC 16F877 -20/P (Saint QuentinRadio)102: MAX 232IC3 a IC10 : Opto-triac MOC 3041Led1 a led 9 : Diode electrolumines-cente o 5 mmTRI1 a TRI8 : Triac 8N600 V, BTA08(Saint -Quentin Radio)Dl: 1N4007 ou equivalent

CondensateursC1 : 100 pF/63 VC3 : 100 pF/10 VC5 a -C9 : 4,7 pF/10 VC2, C4 : 100 nF plastiqueC10, C11: 3,9 pF ceramique

ResistancesP1: 10 kA (lineaire)R1, R2, R4 : 1 k52 (marron noir rouge)R3 : 470 Q (iaune violet marron)R5 a R13 : 220 52 (rouge rouge marron)R14 a R21 : 180 52 (marron gris marron)R22 a R37 : 470 Q (jaune violet marron)

Divers1 quartz 20 MHz8 supports DIL . tulipe » 6 broches1 support DIL « tulipe » 40 broches1 Prise SUB -D, 9 points, male, pourcircuit imprime1 jack alim, femelle, coude pour CI(5,5 x 2,1)1 cordon serie, femelle - femelle (voirtexte)9 borniers doubles a vis pour circuitimprime8 supports a souder pour fusibles enverre 5 x 20 (isoles), disponible chezSaint -Quentin Radio8 fusibles en verre 1 A2 inters miniatures1 bouton poussoir

Le microcontroleur PIC est interfaceavec le port serie via le MAX 232 quipermet de remettre en forme lessignaux issus du PC vers le PIC etinversement. La liaison serie estparametree cote PC et microcontro-leur en 9 600 bauds, 8 bits de don-nees, aucune pante et 1 bit de stop.L'alimentation du montage est assu-ree par un regulateur de type 7805.La consommation du montage,lorsque toutes les sorties sont pilo-tees, est de l'ordre de 250 mA. Unediode de protection de type 1N4007permet d'eviter, quant a elle, lesinversions de polarites qui pourraientetre facheuses pour le montage.Le potentiometre P1 permet de *lerla vitesse des animations en mode

autonome. Celui-ci est connects surun des huit convertisseurs analogi-que - digital du microcontroleur PIC16F877. Apres conversion, le micro-controleur PIC integre dans le derou-lement de son programme une tern-porisation proportionnelle a la valeurde ('entree analogique (0-5 V).Le programme du microcontroleurPIC se trouve egalement dans lefichier ZIP a telecharger (PIC.HEX).

Realisation

La figure 3 donne le dessin despistes cuivrees du circuit imprime.Lequel devra etre realise avec un soinparticulier (par la methode photogra-phique; typon + exposition aux UV),la platine etant raccordee au PC etsurtout au secteur 220 V.Le percage des trous se fera en0,8 mm ou en 1,5 mm pour le passagedes pattes des composants pluslarges, tels que les supports desfusibles.La figure 4 represente ('implantationdes composants. Souder, dans unpremier temps, par ordre de taille : lesresistances, le strap, les supportsDIL, les condensateurs et le quartz.Terminer par les borniers, les leds, laprise DB9, les triacs, le potentio-metre, les interrupteurs, le connec-teur jack de ('alimentation, le boutonpoussoir et les supports de fusibles.Le cordon serie reliant la platine auPC peut etre realise avec du fil ennappe et deux prises DB9, en adop-tant un branchement similaire a celuiprecise en figure 5. Dans le cas ouvous acheteriez ce cable, les fits ne

Micro/Robot

DB9F DB9F

5 Connexion PC - Platine

doivent pas etre croises (2 avec 2 et3 avec 3).

Mise en service

Apres avoir verifie qu'aucun court -circuit eventuel nest present, que lesvaleurs des composants et le sens demontage des opto-triacs et des triacsont ete respectes, alimenter sansbrancher le secteur 220 V le monta-ge uniquement avec un bloc secteur(500 mA) positionne sur 9 V.

Mode autonomeBasculer l'interrupteur 2 sur « ON » sicelui-ci n'est pas déjà dans cetteposition. La led 9, situee pros du BRdoit s'allumer et les leds 1 a 8 doiventclignoter a la maniere d'un chenillard.Agir sur le potentiornetre afin de veri-fier le bon fonctionnement de la vites-se de cadencement.Cheque appui sur le bouton poussoirlance ('animation suivante (photo A).Douze animations ditferentes sontprogrammees. A la treizieme impul-sion, le microcontroleur repart alorsla premiere sequence et passe auto-matiquement a la suivante. Cet Mat

re 319 wwvv.plertrnniquepratIque.cnm ELECTRONIQUE PRAT IQUE

Micro/Robot

Jcu do Immure commando par PC Flectromque Prattque

SIintim rrokie

Jou do pour PC

Erweiiit!ecycie 4 Laver Slimb:on I A Mikity .616ristr,1 Cherrierd

Criation Sequence,' Anmation2 Exterior-*Ettrievol DoublethemlIctd

Wane Selma-r- ArilmWon3 Matoire j Met

6 Vue du logiciel de commande

se concretise par un clignotement dela led 9. Pour revenir a un etat desequence unique, positionner l'inter-rupteur 2 sur la position <, OFF », puissur « ON ».

Mode common& par PCPour verifier le fonctionnement a par-tir d'un PC, connecter la platine aveccelui-ci via un cordon serie, tel queprecise dans le texte.Lancer ensuite le logiciel de corn-mande mixage.exe » present& ci-apres et appuyer sur le boutonmarche. Les leds de la platine doiventalors clignoter selon ('animation choi-sie. Si le fonctionnement de la platinecorrespond au clignotement des ledssur l'ecran de votre PC, c'est que lemontage et, plus particulierement, Ia

liaison serie fonctionnent correcte-ment.

Alimentation en 220 VNe pas hesiter, meme si cela estrebarbatif, a verifier a nouveau le cir-cuit de puissance avant de brancherle secteur 220 V. Pour des raisonsde securite, le montage est prevupour s'inserer dans un boitier plas-tique. En cas de non fonctionnement,ne pas toucher les composants,notamment les triacs, les fusibles ouencore les circuits MOC 3041 sansavoir au prealable debranche le sec-teur 220 V. Vous pouvez relier huitlampes de 60 W aux borniers de sor-ties et alimenter en 220 V.Refaire les essais en mode autonomeet en mode commando par PC.

Dans les deux cas, les lampes doi-vent clignoter au meme rythme queles leds de la platine.Attention, les triacs sont des modelesde 8 A, ce qui correspond theorique-ment a une puissance maximale delampe de plus de 1500 W.Les fusibles sont, quanta eux, desmodeles de 1 A, limitant ainsi le mon-tage a une utilisation avec des lampesde 220 W maximum (photo B).Dans le cas ou vous souhaiteriez pilo-ter des lampes de plus fortes puis-sances, it serait imperatif d'augmen-ter la largeur des pistes cuivrees ducircuit imprime, notamment cellesdes sorties des triacs.

Le logiciel de commande

II est realise sous Visual Basic 5. Leprincipe de fonctionnement retenuest assez simple. Le logiciel envoiesur le port serie selectionne un carac-tere de controle ( n »), suivi d'unevaleur comprise entre 0 et 255(exemple : n127). Cette valeur est cal-culee en fonction de la couleur deslampes situees en haut de la table demixage. Ces lampes representent lessorties a activer.Si tous les voyants du logiciel sontrouges, par exemple, alors la valeurenvoy& sur le port serie est a 255.Le microcontroleur PIC 16F877quanta lui, scrute Ia liaison serie etattend le caractere de controle. Sicelui-ci est present, le PIC positionnealors les sorties de son port B avec lavaleur comprise entre 0 et 255, trans-mise avec le caractere de controle.Un time-out de trois secondes estparametre sur Ia scrutation de Ia liai-son serie. Le logiciel peut, bien sur,etre lance depuis une cle USB.Vous l'avez compris, a Ia demande denos lecteurs, le logiciel fonctionneavec les versions XP de Windows.Comme toujours, vous pouvez tele-charger gratuitement le logiciel surnotre site web (www.electroniquepratique. corn)

Possibillte du logicielLa copie d'ecran du logiciel de corn-mande est publiee en figure 6.Neuf jeux de lumiere sont program-mes :

- chenillard simple

n° 319 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

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- chenillard double- chenillard triple- mode aleatoire- interieur vers exterieur- exterieur vers interieur- trois animations personnalisablespar l'utilisateur (animation 1 2 3).Les jeux de lumiere correspondantaux boutons « Animation 1, 2 ou 3 »utilisent un fichier texte qui porte lememe nom que les boutons et quevous pouvez modifier a votre guisepour realiser votre propre animation(figure 7).Pour editer un fichier d'animation 1 a3, faire un « clic » droit sur le boutoncorrespondant. Le fichier texte doitetre termine par le mot « END », ter-minaison qui fera alors rebouclerl'animation.

Pour lancer un jeu de lumiere pro-gramme, cliquer sur le bouton corres-pondent. Lequel passe alors dans unetat grise pour preciser l'animation encours. Un nouveau « clic » sur lememe bouton permet de revenir aumode curseur (ou mode manuel).La vitesse de defilement de ces ani-mations programmees est modifiableen temps reel par un potentiometrerectiligne du logiciel de commande(potentiometre le plus a droitenomme « General »). Huit voyants surle logiciel permettent de suivre revo-lution des sorties de la carte.II est possible d'inverser retat d'unspot en cliquant sur le voyant corres-pondant du logiciel. Cette action apour effet d'inverser retat de celui-ci,la sortie de la carte prend alors lenouvel Mat du voyant.

La selection de tous les potentio-metres en meme temps ou bien unsur deux (pairs, impairs) est possibleen agissant sur le curseur nomme

Selection multiple ». Cette fonctionpermet de positionner toutes les

lampes sur la meme frequence de cli-gnotement (tous les potentiometressont lies et prennent le meme reglage).

Le mode curseur ou mode manuelpermet de creer une animation paraction sur les huit potentiornetrescorrespondant a chacune des voles.Les leds clignotent alors a une vites-se dependante de la position dupotentiometre rectiligne de chaquevole. La valeur theorique du potentio-metre vane de 1 a 20, « 1 » &tent la

ranimation2Axt-Blot-rmtes 7117 XI

5chiv EdtiOn

1648112240248252254255127633115141280END

F2rmet affichecte

7 Exemple de fichier texte personnalisE

exemple.txt - Bloc -notes

Ocher Wit al nymat affthaue

..... Exemple de Fichier de creation dune sequence

la syntaxe A adopter dolt strictement respecter les exemples ci dessousexemple : la ligne "cycle_1" permet d'executer le cycle 1 que vous avezenregistre avec le bouton "Enregistre cycle"autre exemple : la ligne "chennillard" permet de lancer le chennillardles noms employes doivent en fait correpondent exactement aux noms desboutons de chaque animationterminer avec l'instruction END - le programme se reboucleraLe point virgule en tete met la ligne en commentaireRealiser votre sequence pubs faire un enregistrer - sous

Exemple de cycle

cycle_lcycle_2cycle_7Animation 1Animation 3AleatoireAnimation 2Exterieur -> interieurinterieur -> ExttrieurchennillardDouble chennillardAlter simpleEND

8 Creation d'une sequence

position « haute » du potentiometrequi correspond a la frequence maxi -male de clignotement. Cette valeurest indiquee dans un label situe audessus de chaque potentiometre. II

est possible, en mode manuel, d'en-registrer le cycle en cours d'execu-ton (bouton « Enregistre cycle ») etde rappeler celui-ci dans le lance-ment d'une sequence (bouton

Lancer sequence »). Le nom d'enre-gistrement d'un cycle doit respecterla syntaxe suivante : . Cycle_n. n » indique un numero de cycle

(exemple Cycle_10).Pour otter une sequence autonome,cliquer sur le bouton . Creation se-quence ». Un fichier texte d'exempleapparait dans une nouvelle fenetre(figure 8). II suffit alors de modifier('exemple donne selon votre souhaitet d'enregistrer la sequence sous unnom different que celui propose (cecipermet de garder la syntaxe de crea-tion de fichier). La syntaxe employeedans le fichier texte doit etre respec-tee comme precise dans le fichierd'exemple. Si vous souhaitez, par

n* 319 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT IQUL

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9 Parametrage du logiciel

exemple, appeler une des neuf ani-mations programmees, la ligne dansle fichier texte doit correspondre aunom exact du bouton appele(exemple : « Aleatoire 55 pour lancerun cycle aleatoire). Pour les cyclespreenregistres, it suffit de rappelerdans le fichier texte le nom du cycle

(exemple : Cycle 1).Deux fichiers d'exemple de sequence(sequencettxt et exemple.txt) sontpresents sur le ZIP que vous tele-chargerez sur notre site.Pour executer une sequence autono-me, it suffit de cliquer sur le bouton

Lancer sequence » et de choisir une

sequence que vous aurez enregistreeau prealable. Les potentiometresprennent alors automatiquement laposition du cycle en cours de lecture.Un curseur (. Vitesse sequence »)permet de modifier le temps entrechaque cycle a jouer.Enfin, le choix du port serie et dumodele de table de mixage se clef i-nissent depuis le menu deroulant(fichier, puis parametres). Par defaut,c'est le COM 1 qui est predefini (figu-re 9). Toute modification est enregis-tree dans le fichier « param.ini ».

Conclusion

Nous esperons que cette deuxierneversion d'un jeu de lumiere sur PCvous donnera entiere satisfaction.L'emploi d'un microcontroleur simpli-fie enormement le schema. Quant audeveloppement du logiciel, cecireste, encore une fois, la partie la pluslongue et difficile a mettre en oeuvre.Bonnes animations

P. MAYEUXhttp://perso.libertysurffr/p.may

Fichlers PDF - 145 pages

'II"V

6L6

.4 CI r 11!1 kV 11/ 111

2A3845

TRIODESTETRODESPENTODES

via. -go-.

6550

r.t4' 6V6

9 AMPLIFICATEURSDE 9 WeHA as Weff

7189/EL84

30 e

ir1

845

7189/EL84

30013

Et si vous realisiezvotre amyCi a tubes...

'tine selection deg amyrificateursde yuissances 9 Weff a 65 Weff

a base des tubestriodes, tetrodes ou pentodes

Des montages a la yortie de tousen suivant pas a pas nos explications

Je desire recevoir le CD -Rom (fichiers PDF) « Et si vous realisiez votre ampli a tubes...France : 30 Union europeenne : 32

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Haute-frequence

Un detecteur par radarhyperfrequence 9,9 GHzDe nos jours, bon nombrede detecteurs sontcommercialises.Celui propose dans cetarticle reste tres originalen raison du principeutilise : la detection pareffet doppler a ('aide d'unmodule hyperfrequencede type MDU 1130. II seradonc possible a tout unchacun de mettre enoeuvre un veritable radar,exploitant les ondes ultracourtes, si mysterieuses,dans un domainehabituellement reserveaux professionnelsequipes pour une miseau point sophistiquee.

ous allons exploiter la

bande X, autorisee enFrance, sous une fre-quence de 9,9 GHz,

donc bien loin du 50 Hz de l'EDF !Ces ondes ont la faculte de traverserdes cloisons ou obstacles legers. Lemateriel n'a donc pas ('obligationd'être a la vue directe, comme c'estle cas des detecteurs bien connusfaisceau infrarouge passif. En effet,ce n'est pas le rayonnement ther-mique ernis par un corps qui sera icidetects, mais bien le deplacementd'un objet quelconque dans le volu-me a proteger ou, plus precisement,dans le lobe de mesure dune porteed'environ vingt metres !Nous vous proposons une etudeexploitant le capteur seul pour com-pleter, par exemple, un dispositifd'alarme déjà existant ou un comple-ment pour securiser Ia fermetureautomatique dune porte de garage

ou autre barriere exterieure (moyen-nant des precautions d'etancheite !).Une seconde realisation, veritablecentrale d'alarme, regroupee en unseul circuit integre, pourra traiter lesinformations fugitives du detecteurhyperfrequence et constituer un sys-terne d'alarme operationnel avec lestraditionnelles temporisations d'en-tree et de sortie.

L'effet dopplerII s'agit en fait d'un changement defrequence obtenu sur des ondes,lors d'un mouvement relatif de lasource et de l'observateur (JohannChristian Doppler, physicien autri-chien 1803-1853). Le son percu d'unvehicule s'approchant, puis s'eloi-gnant de l'observateur, subit unevariation de frequence parfaitementaudible. Des applications medicalesexistent, comme rechographie (ou

echo doppler), tres utilisee avant lanaissance de « bebe ».Le Radar (de l'anglais Radio Detec-tion And Ranging) est un dispositif deradio-reperage des obstacles, preci-sement base sur la comparaisonentre les signaux ernis de reference etles signaux reflechis (ou reernis)partir de Ia position a determiner.Le premier radar operationnel fut rea-lise en 1904 par l'allemand C.

Hulsmeyer qui, le premier, a employedes ondes metriques amorties pourdetecter l'echo d'un navire distantd'environ 1 km.De nos jours, ('usage des ondes cen-timetriques concentrees en un fais-ceau (ou lobe) tres etroit est plus apteA detecter des obstacles presentantune faible surface de reflexion. Desimpulsions tres courtes ou, mieux,des salves d'ondes sont exploiteessous des puissances importantes

Le module MDU 1130

II se presente sous la forme d'un petitboitier metallique blinds et exploite Iafrequence normalisee de 9,9 GHz(bande X), avec une tolerance dequelque 50 MHz. II transmet sonenergie sous forme de micro-ondesselon un lobe « ovoide . d'une porteed'environ 20 m.Tout objet solide situe dans l'aire desurveillance reflete donc cette drier-gie. Si une personne ou un objet estdeplace dans cette zone, la frequen-ce du signal reflechi est inevitable-ment modifiee et produit, apres trai-tement, un signal exploitable. Unoscillateur a FET, stabilise par unresonateur dielectrique, offre unegrande fiabilite. ll est stabilise entemperature quel que snit le modeutilise, continu ou pulse.Le signal genere disponible en sortiedoit etre appliqué a un stage d'ampli-fication de 70 dB, dote d'une bandepassante a 3 dB, de 3 Hz a 80 Hz.La consommation du module est

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Haute-frequence

7'7

Module MDU 1130

IC1

7805+9 V0-to- E

MS

C2li+5 V

C347 pZ Z1,7 nF

+5 V

Radar 9 9 Gliz

R2100 kit

R44.7 Id/

9AOP1

R3/1 MU.-H

C41 nF

4

R6/1 Mil-I 1-C7/1 nF

6-11-6C6 P1 R5

10 pF 100 kil 4.7 ks2 AOP28

Sensibilite

C510 pF7

IC2 = LM324

12

R710 KU

*-1

R8100 Id/

P7T7:

100

P2

R9

AOP3

0+

5 Volts

AOP4

C822 nF

2

11

R101 ILO

L1

verte

Test

Strapou

Inter

Sortie

Signal

d'environ 40 mA en emission conti-nue sous une tension de 5 V et 2 mAseulement si elle est pulsee.Ouverture horizontale du lobe de 36°et ouverture verticale de 72°.Un dispositif special de filtrage elimi-ne les impulsions dues au bruit resi-duel. Un comptage numerique deter-mine la sensibilite finale du detecteur.

Le capteuret son amplificateur

On trouve le detail du schema enfigure 1, reprenant simplement leprincipe propose par Lextronic surson site et exploitant un quadrupleAOP de type LM 324 (photo A).Le capteur doit etre alimente sousune tension de 5 V.On trouve sans surprise un etageregulateur 7805 associe aux conden-sateurs C1, C 2 et C3. Une liaison partrois fils souples suffit a relier le cap-teur a la carte imprimee, liaison laplus courte possible et au moyend'un cable blinde eventuellement.Le signal utile est achemine a traversla resistance R1 sur le premier ampli-ficateur construit autour de AOP1.Le gain de l'etage est confie a l'ajus-table P1. AOP2 assure le filtrage dusignal en reglant la bande passanteau moyen de l'ajustable P2.

A

Pour ('exploitation du signal traite,deux &ages AOP 3 et 4 sont neces-saires, le premier &tent chargé depiloter la led verte L1 a travers saresistance de limitation R10. Ellevisualise par un bref éclat chequedetection du module MDU 1130.Le strap prevu peut etre rennplace parun interrupteur ou simplement omis sion souhaite ne pas profiter de cettesignalisation pour des raisons de dis-cretion voire par economie si on faitusage dune alimentation autonome.L'etage AOP 4, monte lui aussi encomparateur de tension, delivre unebreve impulsion que Ion peut exploi-ter au moyen d'un dispositif electro-nique exterieur pour eviter les declen-chements intempestifs. Pour notre

part, nous avons eu recours a un cir-cuit integre specialise.

Traitementet temporisationLe schema est presente en figure 2.II utilise un seul et unique circuit inte-gre, portant la reference LEX 1030(photo B). Ce composant, en boitierDIL 18, constitue a lui seul une veri-table petite centrale d'alarme ousuperviseur pour une zone unique desurveillance.Aliments sous une tension de 5 V, lecircuit IC2 est fort simple a utiliser.II recoit sur sa broche (1) le signal issudu detecteur precedent, a l'aide d'uncable blinds. D'ailleurs, c'est la

eV 319 www.electroniqueprotique.com ELECTRONIOUE PRATIQUE

Haute-frequence

+9 Volts

IC1D1 7805

1N4005

+9 V+5 Volts

E S0-0111-0-Reseau 9 x 47 kO

C3C1 = C2 110 nF 100 pF 47 pF

Masse 0

D21N4148 /111

Entreesignal

2

1C4 1 R1

100 p710 kfl

R21 Id2

Ti

C547 nF

IC2LEX 1030

Vdd

DEM

CAL

INH

Vss

Impuls

Impuls

Sortie

Sortie

Entree

Entrée

Alarme

Alarme

n Relais

Led1 Led2

R4470 L2

2117

L2/rouge

NC

7

8 x Mini DIL

8

9

10

11

o-o-4

8

R34,7 id2

2N2222

C) L1jaune

Rel6V

D31N4148

NC

NO

Contactsutilisation

C

masse tressee de cette liaison quiservira a relier les poles negatifs desdeux alimentations distinctes desmodules, permettant a ('ensemble defonctionner d'une maniere fiable.La programmation des diverses fonc-tions du circuit se fera a ['aide d'unbloc de huit interrupteurs mini-DIL,sur les broches (6) a (13).

Un reseau integre de resistancesassure la mise au niveau « haut » desentrées non utilisees. Les diodes ledsL2 et L3, rouge et verte, attestent desdiverses phases du circuit. La sortieutile de la broche (18) active un petitrelais a travers la resistance R3 et letransistor T1. Noter que la bobine 6 Vde notre relais exige d'utiliser la ten -

sion d'entree de 9 V, avant regulation.En outre, la diode jaune L1 provoqueune petite chute de tension indispen-sable et une signalisation efficace dela mise sous tension du relais.La mise en fonctionnement du circuitcommence par une phase de tempo-risation dite de « sortie » qui permetl'utilisateur de quitter le local a sur-veiller sans declencher l'alarme.Ce delai est reglable grace au posi-tionnement des interrupteurs 3 et 4,selon les indications de la figure 3.Le &Mai minimal est de 45 s pourquitter les lieux, dela' assurant egale-ment ['initialisation du module MDU1130, par la montee en tension et lastabilisation de l'etage HF. Durantcette temporisation, les diodes L2 etL3, montees tetes !Aches, clignotentalternativement. Au terme de cetemps, elles restent eteintes et descet instant, le radar est veritablementen position de surveillance.

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Haute-frequence

Les mini-DIL 1 et 2 servent a selec-tionner la valeur de comptage desimpulsions necessaires au declen-chement. On peut choisir entre 1, 2, 4ou 6 impulsions avant alarme.Une temporisation d 'entree estnecessaire pour permettre a l'utilisa-teur d'interrompre le dispositif avantque la sortie alarme (18) de IC2 ne sedeclenche et passe au niveau « hautII est toutefois possible de realiser undeclenchement immediat en optantpour 0 s. Ce dela' d'attente est mate-rialise par l'allumage fixe de la ledverte L3 (0, 10, 30 ou 40 secondes).Enfin, si aucune intervention nestoperee sur le module par mise « horstension la sortie alarme est activeepour une duree tres variable : on dis-pose de 60 s ou 3 min par exemple,reglage ideal si une sirene exterieureest raccordee. Une autre duree tresbreve de 1 s permet facilement deraccorder le radar hyperfrequenceune centrale déjà existante. Le der-nier choix genere une temporisationd'alarme aleatoire, entre 10 s et 15min, et a chaque fois differente bienentendu. On pourra donc realiser undispositif de « signalisation de pre-sence » par l'allumage d'un eclairageou la mise sous tension dune sourcesonore quelconque.Malgre sa toute petite taille, le circuitLEX 1030 assure bien des fonction-nalites interessantes pour un systemede protection minimal, mais fiable.

Realisation pratique

Le bon fonctionnement du modulehyperfrequence depend, en grande

3 ON

1 2 3 4 5 6 7 8

DIL 1+2 DIL 3+4 DIL 5+6 DIL 7+8Impulsions Sortie Entree Alarme

Impulsions Sortie

3 4

90 "

3 4

75 "

1 2

6 imp

1 2

4 imp

3 4

60'

3 4

45"i1

I2

2 imp

1 2

limp

Entrée Alarme

7 8

10 "a

15 min 7 8

180

5 6

40 "

5 6

30 "

/ 8

60 "

7 8

1

5 6

10 "

5 6

0

instantanO

partie, de sa relative immunite auxrayonnements HF parasites et a ceuxdu reseau 50 Hz.Le trace du circuit imprime est donneen figure 4. Le detecteur sera raccor-de par trois fils avec blindage si pos-sible, mais non critique en fait (blincle,deux conducteurs + tresse de masse,par exemple).De solides bornes a vis recevront latension d'alimentation de 9 V dunepile ou, mieux, d'un bloc secteur deli-

vrant une tension continue. Le circuitIC2 sera enfiche dans un support DILa 14 broches « tulipe ». Ne pas omet-tre le petit strap si on souhaite voirs'allumer la led L1 (figure 5).Apres controle des pistes, des sou-dures et des differentes polarites, it

est possible de tester ce premiermodule.P1 est positionne a mi-course. A l'ai-de de P2, on s'applique a eviter toutdeclenchement intempestif, atteste

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Haute-frequence

5 ict strap 8D+ 9 V + 5 Ve EMS

Masse-

(---) L1- - -

Massee e1

_L

o -1 R4 f- -4 -7-- + v 1 C4 1-L

Da Signal0

NIZM cc.c

2 0 ME Msi Masse 8 -r 0-0 0 -1 RS 1- I0 - R5 - Out2 - R6 - o

0 Pi (D)1

_t_

h. P2

T

7+ 9 V

Masse

C

NO

NC

-11)1111-

IC1

EMS

6V

Relais DIL 16

8 x Mini DIL

a-11=

IC2

Ri 1-r

-I R2 I--111021-

C4

-I R3 1-

L3 D+Q L2

T

To

co

1)

par l'allumage de la led L1. Ne faireaucun mouvement pendant cetteperiode, dans le lobe de mesure,dont la portee ne depend que du*lege de P1, mais qu'il faudra corn-penser par un ajustage de P2 pourlimiter la bande passante de l'amplifi-cateur.La seconde carte, dont le circuitimprime est visible en figure 6, estelle aussi alimentee sous une tensionde 9 V. II peut s'agir de piles, d'accus,ou du meme bloc secteur. Cette cartepourra etre utilisee en exploitantd'autres capteurs ou detecteurs devotre choix.

Le positionnement des interrupteursmini DIL est obligatoire a ce stade(figure 7). On pourra debuter par unetempo d'entree de 0 s, sachant que ledela' minimal de sortie s'eleve a 45 sobligatoirement. Un petit boitier estnecessaire pour proteger ('ensemble,mais i1 serait judicieux, pour des rai-sons de rayonnement, de ne pas yintegrer le transformateur d'alimenta-tion (photo ! Le detecteur pourraetre dissimule facilement derriere unobstacle leger : tableau, livre ou cloi-son. Un essai s'impose pour cetterealisation spectaculaire.

G. ISABEL

NomenclatureDETECTION ET AMPLIFICATION

Semi-conducteursIC1 : 7805IC2 : LM 324L1 : Led 5 mm verteModule hyperfrequence MDU 1130(Lextronic)ResistancesR1: 10k52R2 : 100 kQR3 : 1 MS2

R4, R5 : 4,7 kitR6 : 1 MQR7: 10 kS2R8, R9 : 100 kS2R10 : 1 kS2

P1 : ajustable 100 kC2P2 : ajustable 1 MS2CondensateursC1 : 100 pF/25 VC2 : 47 pF/25 VC3 : 4,7 nFC4, C7 : 1 nFC5, C6 : 10 pF/25 VC8 : 22 nFDivers2 blocs de deux bornes « visse-soude », pas de 5 mmSupport DIL14, broches « tulipe »Picots a souder, fils souples ou cableblind& deux conducteurs + tresse demasseCoupleur pression pour pile de 9 V oualimentation secteur

TRAITEMENT ET TEMPORISATIONS

Semi-conducteursIC1 : 7805D1 : 1N4004 ou 1N4005D2, D3 : 1N 4148T1 : 2N 2222L1 : Led 5 mm jauneL2, L3 : Led 5 mm rouge + verteIC2 : LEX 1030 (Lextronic)ResistancesR1 : 10 1(52

R2 : 1 kctR3 : 4,71(0R4 : 470 QRoseau de 9 resistances de 47 a 100 kS2CondensateursC1 : 10 nFC 2 : 100 pF/25 VC3 : 47 pF/25 VC4 : 100 pFC5 : 47 nFDiversBloc de deux et trois bornes

visse-soude », pas de 5 mmSupport DILI 8, broches « tulipe »Bloc de huit interrupteurs mini DILRelais DILI 6, bobine 6 VPicots a souder, cable blindsun conducteurCoupleur pression pour pile de 9 V oualimentation secteur

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Stroboscope a ledsGrace aux actionscombinees de l'eclairageperiodique et de lapersistance retiniennede l'ceil humain, it estpossible d'observerdes mouvementsrapides en leur donnant('illusion d'un ralenti.Notre stroboscopeapplique integralementcette propriete avec lapossibilite supplementai-re de la determinationde la vitesse de rotationd'un element tournant.

ces considerations, it

convient d'ajouter que('apparition sur le mar-che de leds blanches a

tres haute luminosite, a permis ('ela-boration de ce montage, sans le

recours a la traditionnelle lampeeclats.

PrincipeDes éclairs de duree tres breve sontdiriges vers la peripherie de la partietournante dont on desire determinerla vitesse de rotation (figure 1).Auparavant, un repere de couleurclaire aura ete place sur cette partie.La frequence des éclairs est reglablede quelques hertz a pros de 170 Hz,suivant le calibre de mesure retenu.Un affichage a deux digits permet lalecture de ('indication chiffree obte-nue lorsque l'operateur aura regle lafrequence, ceci de facon a obtenir('illusion de la stabilisation du pointfixe.Plusieurs possibilites de mesures etd'experimentations peuvent etreexploitees.

Affichage de la vitesseen tours/secondeDans cette configuration, Ia valeuraffichee est Ia frequence reelle des

oodasiocbako=It"

616,8600450

0.2.04:boo06'

157!ZZ.5.;8131-

660360500 1315438096

M Cll40541 BE

evazuvaao

signaux emis par les leds constituantl'eclairage periodique. De ce fait,cette derniere se trouve limitee a lavaleur de 99 Hz. La methode consis-te a demarrer la recherche de la sta-bilisation du repere fixe par une posi-tion du curseur du potentiometre pro-duisant Ia frequence la plus elevee(affichage : 99). On diminuera donctres progressivement Ia frequencejusqu'a obtention de la synchronisa-tion recherchee. La valeur affichee« V » represente alors directement lavitesse de rotation « n » exprimee entours par seconde.

N=VPour obtenir la vitesse en tours parminute « N », it suffit de multiplier leresultat de la lecture par 60 :

N = 60 x VDans cette configuration, la vitessetheorique maximale mesurable est de5940 tours/minute.

T/S EnT-

" w

gHEF4060BP7564707linn9201P2

456aelaaaa

4949

® MC14011BCPFIT09035

4361513809'

H est important de proceder par fit-quences decroissantes des eclairsem's, en ne retenant que la premierestabilisation obtenue.En effet, prenons le cas oil cette sta-bilisation se produit pour la valeur 80,c'est-a-dire pour 80 t/s. En diminuantla frequence des eclats, lorsque lavaleur 40 sera atteinte, it se produiraune seconde stabilisation du repere,etant donne qu'entre deux eclairsconsecutifs, le repere aura effectuedeux tours complets. On pourraitalors considerer, a tort, que Ia poulietourne a 40 Vs.A noter toutefois, que cette secondestabilisation du repere paraitra moinslumineuse et moins nette que la pre-mière.Dans la theorie, on assisterait, maisde facon encore moins lisible, au

merne phenomene lorsque la fre-quence atteindrait 20 Hz.

n° 319 www.electroniguepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Repere

Eclairage periodiquede frequence F

Le repere parait immobile lorsque

Affichage de la vitesseen tours/minuteLa methodologie de la mesure est lamerne que precedemment, mais lavaleur affichee « V » represente lenombre d'eclairs qui se produisent en0,6 seconde. Par rapport a la valeur« V », la frequence « F » des eclairsest de :

VF = -0,6

qui represente n (Us)

En definitive :

VN = 60 - soit : N =100 = V

0.6

Si Ia valeur affichee est de 53, Ia pou-lie tourne alors a 5300 t/min.Cette configuration permet desmesures jusqu'a 9900 t/min.

Une methode plus universelleSi la vitesse de rotation est plusimportante et pour lever ('incertitudedes pseudo stabilisations evoqueesci-dessus, it est possible de recourir aune methode de determination plusuniverselle.Prenons le cas d'une poulie tournantA . n » tours/seconde et placons-nous dans le cas ota la valeur affichee« V » represente directement la fre-quence « F » des éclairs.En demarrant Ia recherche de la sta-bilisation par frequences decrois-santes, retenons une premiere stabili-sation pour une valeur affichee V1.Entre deux eclairs consecutifs, le

repere aura alors realise « a » tours.Si T1 est la periode de ces eclairs, onpeut ecrire l'egalite suivante :

a 1 aT1 = -n soft

V1 n

n Us

F=n

L'elastique parait immobilepour F = frequence de vibration

de l'elastique

Elastique tendu entredeux points fixes et

en vibration

A KrirIr-- '............... ........ r ..........-----------------------------------

Diminuons maintenant la frequencedes eclairs de facon a obtenir la sta-bilisation suivante pour laquelle le

repere aura effectue (a + 1) tours. Lafrequence correspondante est alorsF2 et I'affichage correspondant V2.La valeur de T2, nouvelle {Anode deseclairs, est alors de :

a + 1 1 a + 1T2 = sort - =

V2

La difference T2 - T1 represente laduree necessaire au repere pour exe-cuter un tour, c'est-A-dire

D'oCi :

n- V2

-sn

1 1 1

n V2 V1

V1 V2et N =

60 V1 V2V1 - V2

Autres experiencesGrace a la stroboscopie, it est pos-sible d'examiner toutes sortes dephenomenes vibratoires.Par exemple, on peut mettre en evi-dence les formes prises par un elas-tique en vibration tendu entre deuxpoints fixes. La relation mathema-tique indiquee ci-dessus peut egale-ment etre appliquee pour determinerIa frequence propre de cette vibra-tion.II existe, en outre, des cas ou les oho-nomenes stroboscopiques ne sontpas les bienvenus. En effet, nousavons tous déjà vu les roues des dili-gences tourner a l'envers dans maintswesterns...

Fonctionnement

AlimentationLe montage etant portable, la sourced'energie est une pile de 9 V qu'uninterrupteur 11 permet de mettre enservice (figure 2).Par l'intermediaire de Ia diode D1, unregulateur de type 7806 se trouve ali-mente sur son entrée (E).II delivre sur sa sortie un potentiel sta-bilise + 6 V.

Les capacites C2 et C3 apportent lefiltrage necessaire pour pallier leseventuelles perturbations causeespar les pointes de courant quenecessitent les éclairs strobosco-piques.La capacite C4 fait office de capacitede decouplage.Par la diode D2 et R1, la capacite C1est rechargee entre deux éclairsconsecutifs.L'energie ponctuelle requise par l'al-lumage des leds a haute luminosite,est fournie par cette capacite.Cette disposition reduit considerable-ment les variations de courant que lapile doit fournir.Le montage consomme un courantrelativement modeste de 30 a 35 mA.

Generation de la frequencestroboscopiqueLes portes NOR Ill et IV de IC1 for-ment un oscillateur astable.Rappelons que la periode du signalcame delivre par un tel montage estdeterminee par Ia relation :

T = 2,2 (P + R8) C8

re 319 vvvvvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

2

+6 V S

C40.1 pF

Reg7806

M

C347 pF

1N4004

C2470 pF

02 R1

1N4004 220 0

11

P le9V

47 0

Cl =470 pF

+9 V

R2 R347 0

)1-1

1-2

L34x Led

blanches

14 R44,7 k0

+6 V

0.1 pF

T2B0139

T1BC547

R17100 k0

1/2 1C2

CD4011

C70,1 pF

R111/4 1C3

CD4011

D31N4148

C60,1 pF

Q10

+6 V T

IC1

12CD4001

0. 11 10

13

220 1(0(Lg)

1 MO 10 k0R15 R8

15

16

IC4/CD4060

11 10

01

9 12 8

01

R1010 kit

D41N4148

R1310 kit

R1210

'777 97T71.:

I

R18100 IQ

R64,7 K2

R1947 MI

1/2 IC3CD4011

2

+6 V

BLLT

R1410 k0

12111 13

1/4 IC3CD4011

12z1)

11

8.AFF2

glcccil Ci7

7x1,5 MI

T g-r13 12 11 10 9 15 14

16 54 IC7/CD4511 8

6 2 1

R35220 k0

T/S

A222 1(0

LE LE

-0--4 x 1N4148

D5

D6

D7

D8

C101 nF

C12I10 nFI

04B

C

Q3B 02B Q1B

00

R54,7 1(0

12

00

Ril

C80,22 pF

R910 1(0

R20 R161.5 1(11 100 k0

C9TIM 22 nF

A3Led

22 k0Rouge4

L5

8.albl`ldlei 91

CY

AFF2

&" 2 A 2 5) Act ce tt

aT bf -df Tz13 12 11

5

8 IC6/CD4511

10 9 5 14

16

4

7

1,5 kit

+6 V

BLLT

11

1/2 1C2CD4011

EB 04A

C

Q3A 02A

+6 V

01A +

RARB

14 13 12 11 10

IC5/CD451815

3 16

8

Dans le cas present et suivant laposition angulaire du curseur dupotentionnetre P, it est possible defaire varier la frequence du signalainsi genera, de quelques hertz apres de 170 Hz. Le signal est aussitotpris en compte par le trigger de

Schmitt forme par les portes NAND IIIet IV de IC2.Lequel confere aux fronts montantset descendants des allures davanta-ge verticales, afin de les rendre aptesa attaquer l'entrée de comptage ducompteur IC5.

CLB

9777 '777

CLA

cli1 nF

Commande des éclairsperiodiquesLes fronts montants des creneauxdelivres par l'oscillateur astabledeclenchent egalement la basculemonostable constitude par les portesNOR I et II de IC1.

re 319 wwvv.electroniquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQU1

Pour chaque impulsion de comman-de, cette derniere delivre sur sa sortieun etat haut » dont la duree estreglable grace a l'ajustable A1.Suivant la position angulaire du cur-seur de celui-ci, it est ainsi possibled'obtenir des durees allant de une aquinze millisecondes. Nous verronsulterieurement que cette duree doitrester relativement breve, de I'ordrede deux a trois millisecondes aumaximum.Les etats « haut » delivres par la bas-cule monostable sont diriges par l'in-termediaire de R4, sur la base dutransistor NPN/T1 qui forme, avec T2,un Darlington realisant une forteamplification en courant. Lors desetats haut », les transistors sontsatures ce qui permet ('alimentationponctuelle des deux branches deleds a haute luminosite. Le courantdans ces branches est limite par R2et R3. En tenant compte du potentielde jonction propre a D2 (soit 0,6 V) etdu potentiel normal de fonctionne-ment d'une telle led (soit 3 V), le cou-rant atteint dans chaque branche estegal a :I = (9 - 0,6 - 6) V/47 Q , soit de l'ordrede 50 mA.II en resulte un éclair relativementintense delivre par la reunion desquatre leds, coiffees, de surcroit, dereflecteurs paraboliques pour unemeilleure efficacite.

Comptage et affichageLe circuit integre reference IC5 est undouble compteur BCD.Le premier compteur (compteur A),affecte au comptage des unites,avance au rythme des fronts ascen-dants issus du trigger NAND III et IVde IC2 et presentes sur son entréeCLA, etant donne que son entrée EAse trouve generalement soumiseun etat « haut ». Une fois la valeur 9(1001 en notation binaire) atteinte, saposition suivante est le 0. II en resul-te un front descendant sur la sortieQ4A reliee a ('entree EB du secondcompteur (compteur B). Ce dernier,affecte au comptage des dizaines,avance alors d'une position. Cesecond compteur avance au rythmedes fronts descendants etant donneque son entre CLB est soumise a unetat . bas » permanent.

11IC4

8 9

IC3

=1IC3

5 6

IC3

111IC3

7 15

IC5

1 s (ou 0,6 s) 3

A

u/2

Lecture -

Charge C6

Blocage del'affichage

Charge C7

:41- Raz

Les circuits IC7 et IC6 sont des deco-deurs BCD/7 segments a logiquepositive. Leurs sorties sont relieesaux sept segments des afficheurs acathodes communes correspondantspar l'intermediaire des resistances delimitation R21 a R34.Nous reparlerons du fonctionnementde I'affichage ou, plus exactement,de son renouvellement periodique.

Position limite de comptageEn principe, la valeur affichee doitrester inferieure a 99 dans les condi-tions normales de fonctionnement.Toutefois, si cette valeur etait atteinte,les notations binaires des sorties desdeux compteurs A et B se presententsous la forme 1001 : les sorties Q1A,Q4A, Q1B et Q4B se trouvent simul-

tanement a l'etat « haut ». Pour cetteposition particuliere de comptage, etpour cette position seulement, le

point commun des anodes desquatre diodes D5 a D8 passe a l'etat« haut ». La sortie de la porte NANDIV de IC3 passe alors a retat « bas ».L'entree EA du compteur A etantmaintenant soumise a un etat « bas »,le comptage est bloque merne si lesimpulsions en provenance du triggerse poursuivent. Cette situation sedeverrouillera seulement apres la pro-chaine remise a zero des compteurs.

Base de temps des operationsperiodiquesLe circuit integre IC4 est un CD 4060.II s'agit d'un compteur a quatorzestages binaires mantes en cascade.

n° 319 vwwv.elertroniquepratirp le.com ELECTRONIOUE PRA11QUE 37

II comporte egalement un oscillateurinterne dont la periode de basedepend essentiellement de la posi-tion angulaire du curseur de l'un oude l'autre des ajustables A2 ou A3,suivant la position de l'inverseur 12.Sur une sortie Qi donnee, si « t » estla periode des creneaux disponiblessur 00, la periode « T » s'exprime parla relation : T = x t.Nous avons déjà indique precedem-ment que la periode de base desoperations periodiques, lecture descompteurs et remise a zero du comp-tage, etait soit de une seconde, soitde 0,6 seconde suivant la configura-tion retenue (figure 3).En plagant l'inverseur 12 sur la posi-tion ee T/S le reglage du curseur del'ajustable A2 sera tel que la periodedes creneaux delivres par Q10 est deune seconde. Elle sera de 0,6 secon-de si l'inverseur 12 est positionne sur

T/M le reglage etant cette foisconditionne par la position angulaire

du curseur de l'ajustable A3.Afin de faciliter les reglages des ajus-tables A2 et A3, la sortie 012 estreliee a une led rouge par l'interme-diaire de la resistance de limitationR20. Cette led clignotera done a uneperiode egale au quadruple de cellequi est disponible sur Q10.II suffira donc de regler les curseursdes ajustables de maniere a obtenirune periode de clignotement de :- 4 secondes, 12 place sur « T/S »- 2,4 secondes. 12 place sur « T/M

Lecture periodiquede la position de comptageL'ensemble C6, R10 et D3 forme undispositif derivateur prenant en

compte les fronts montants dessignaux issus de la sortie 010 de IC5.Sur les entrées reunies de la porteNAND III de IC3, on note une breveimpulsion positive due a la chargerapide de C6 a travers R10. Au niveaude la sortie de cette rnerne porte, on

recueille alors un bref etat « has ». Letrigger de Schmitt forme par lesportes NAND I et II de IC2, donne auxfronts de cet etat « bas » des alluresplus raides.C'est lors de ces etats « bas » pre-sentes sur les entrées LE des deco-deurs IC6 et IC7, que la lecture descompteurs se realise.L'affichage « recopie » la valeur ponc-tuelle que presentent les compteursde IC5 a ce moment précis. Par lasuite, l'affichage reste fige sur cetteposition jusqu'a la prochaine lecture.

Remise a zero periodiquedes compteursUn second dispositif derivateur C7,R12 et D4 est active par le front mon-tant de la commande du signal delecture evoque ci-dessus. II en resul-te un etat « haut » de duree breve, surla sortie du trigger NAND I et II deIC3. A noter que cet etat « haut » seproduit apres ('operation de lecturedes compteurs.Cet etat « haut » se trouve ensuiteachemine sur les entrées RA et RBdes compteurs A et B de IC5, pourles remettre a zero. II convient deremarquer que cette remise a zero seproduit avec un tres leger retard parrapport a la fin de ('operation lecturegrace au dephasage introduit par lacharge prealable de C12 a travers R6.Cette precaution evite la simultaneitede la fin de ('operation lecture et dudebut de ('operation de remise azero, afin d'eviter un probleme even-tuel de mauvaise interpretation despositions des compteurs.

Realisation

La realisation du circuit imprime n'ap-pelle pas de remarque particuliere(figures 4). II convient cependant dese procurer les composants neces-saires avant d'entreprendre cette rea-lisation. II se pourrait en effet que lescotes d'implantation de certainscomposants ne correspondent pasexactement a celles du modelepublie. Cela pourrait etre le cas dupotentiometre ou de l'inverseur 12.

Une legere rectification du placementdes pastilles pourrait alors s'averernecessaire.Pour la mise en place des compo-

n° 319 wwvv.electranlquepratIque.cum ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureResistances13 staps (6 horizontaux, 7 verticaux)R1 : 220 Q (rouge, rouge, marron)R2 et R3 : 47 Q (jaune, violet, noir)R4 a R6 : 4,7 l<52 (jaune, violet, rouge)R7 a R14 : 10 kQ (marron, noir, orange)R15 : 1 MQ (marron, noir, vert)R16 a R18 : 100 kQ (marron, noir, jaune)R19 : 47 kg2 (jaune, violet, orange)R20 a R34 : 1,5 kg2 (marron, vert, rouge)R35 : 220 kS2 (rouge, rouge, jaune)Al : Ajustable 220 1(52A2 et A3 : Ajustables 22 kQP : Potentiometre 220 IcQ - logarith-mique

SemiconducteursD1 et D2 : 1N 4004D3 a D8 : 1N 4148Li a L4 : Leds blanches hauteluminosite -0 5 (3 V/20 a 40 mA)L5 : Led rouge 0 3T1 : BC 547T2 : BD 139IC1: CD 4001IC2 et IC3: CD 4011IC4 : CD 4060IC5 : CD 4518IC6 et IC7 : CD 4511REG : Regulateur 6 V - 7806AFF1 et AFF2 : Afficheurs 7 segmentsa cathodes communes (TDSR 5160 G)

CondensateursCl et C2 : 470 pF /16 VC3 : 47 pF/16 VC4 a C7 : 0,1 pFC8 : 0,22 pFC9 : 22 nFC10 et C11 : 1 nFC12 : 10 nF

Divers3 supports 14 broches4 supports 16 broches2 barrettes de 10 plots (pourafficheurs)Bouton de commande potentiometre11 : Interrupteur unipolaire « dual in line a12 : Inverseur unipolairePile 9 V - alcalineCoupleur pression4 reflecteurs paraboliques 0 12 pourled o5

L3 et L4 soudees face cuivre

REG

EMSI- R4 I -

IIm

0

RI

D2 II

Dl 11F

L

DS

fr

T2

BCE

AF2 AF1

,C C C C

I I

IC7

_I_

CC(S1 rYT

Oci0 A2 A3

(face cuivre)

ss

12

IC6

IC5 IC3

11

o

-ro

R18 I-

R6 F

R19 F

[z]

T/M

1100

IC4

-j R20 1- +0Ri0 15

-I R16 1-

IC2

0

R 3 E--I R17 _

13E112121 I

LEM

R15

I C 1

TO

sants (figure 5) on commence parceux de plus faible hauteur pour ter -miner par les plus volumineux.Attention a ('orientation des compo-sants polarises.Le potentiometre a ete monte cotecuivre pour avoir un acces a son bou-ton de commande cote composants.De merine, deux leds haute luminosi-te ont egalement ete implantees cotecuivre (photo A).Pour les reglages, on commence parcelui de la base de temps du comp-teur IC4. Apres avoir positionne l'in-verseur 12 sur . T/S », it s'agit de tour-ner le curseur de l'ajustable A2 dansun sens ou dans l'autre pour aboutirune periodicite des allumages de laled L5, de quatre secondes. Pourfaire ce reglage, on peut se baser surcinq ou dix periodes afin d'obtenirune meilleure precision.Apres avoir positionne 12 sur « T/M »,on realise le merne reglage de l'ajus-

table A3, afin d'obtenir une *lode desallumages de L5 de 2,4 secondes.Dans les deux cas, la duree desperiodes diminue si on tourne le cur-seur dans le sens horaire.Enfin, concernant I'ajustable Al, rap-pelons que ce dernier conditionne laduree des éclairs. Plus cette dureeest importante et plus ('image durepere tend vers une moins bonnenettete, tout en paraissant un peuplus lumineuse. En revanche, ('imagede ce meme repere gagne en defini-tion pour une plus grande brievete del'éclair periodique, mais on note uneperte de luminosite.Le bon reglage du curseur de l'ajus-table Al resulte donc d'un compro-mis entre ces deux situations antago-nistes.

La duree des éclairs diminue si ontourne le curseur dans le sens horai-re et inversement.

R. KNOERR

na 319 vvvvvv.electronIquepratique.com ELECTRONIQUE PRADQUE

Thermometre original

S'il est un domaine oul'electronique a apporteune nouveaute,c'est bien l'affichagenumerique des mesures.Les thermometres de cetype fleurissent sur lemarche et nos colonnesont souvent fait ('objet dedescriptions de ce genrede montages.

ans revenir sur les ori-gines du thermornetrealcool, nous vous propo-sons un modele pour le

moins original, a savoir un thermo-metre avec affichage a aiguille, celle-ci etant mue mecaniquement par unmoteur electrique et un reducteur. Saprecision est tout a fait remarquable.De plus, pour lui conferer encoredavantage d'originalite, rien ne vousempeche de le rendre geant et defaire evoluer l'aiguille devant deschiffres directement apposes sur lemur de votre salon...

Principe

La temperature est mesuree en per-manence par une CTN, autrement ditune resistance a coefficient de tem-perature negatif. Elle est inseree dansun pont de mesure.Un second pont, tout a fait syme-trique au premier, comporte en lieu etplace de la CTN, un potentiometre avariation lineaire. La sortie d'unreducteur, lui-meme entrains par unmoteur electrique, attaque directe-ment l'axe de rotation du potentio-metre. L'aiguille d'affichage est ega-lement solidaire de cet axe.Un dispositif comparateur de poten-tiels controle les tensions en diffe-rents endroits, en particulier auxbornes de la CTN et du potentio-metre. Le traitement electronique deces informations aboutit en definitivesur la commande, dans un sens oudans l'autre, du moteur d'entraine-ment de maniere a toujours obtenirl'egalite des potentiels. L'aiguille sedeplace alors en consequence, le

long d'une plage graduee allant de10°C a 30°C, adaptee a la mesured'une temperature interieure.

Rappel sur les CTNLa resistance ohmique d'une CTNvarie en sens inverse de la tempera-ture a laquelle elle est soumise, maiscette variation n'est pas lineaire.Toutefois, pour un intervalle peu eten-du, la courbe representative de cettevariation peut etre assimilee a unedroite.La figure 1 represente les variationsde la resistance ohmique d'une CTNde 100 Id2 dans une plage allant de10°C a 30°C.A ('attention des puristes, rappelonsque la loi de variation est regie par larelation :

R (T) = R (To) e

dans laquelle :- R(T) est la resistance de la CTNpour une temperature T (exprimee endegres Kelvin)- R(To), la resistance de Ia CTN pourla temperature de reference To (gene-ralement Ia valeur nominale)- 13, une constante caracteristique ducomposant- a(T), la valeur.

1 1

sTo - T

o--T To To T

no 319 vvvvvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRAilQUE

Fonctionnement

AlimentationLe thermometre devant etre installsdans un endroit fixe, la solution rete-nue est ('alimentation par le secteur230 V. Un transformateur delivre sursa sortie un potentiel alternatif de12 V qu'un pont de diodes redresseaussitot. Par l'intermediaire de D2, lacapacite C1 effectue un premier filtra-ge (figure 2). Sur la sortie du regula-teur 7809, on recueille un potentielstabilise a 9 V auquel Ia capacite C3apporte un complement de filtrage.Le condensateur C4 fait office decapacite de decouplage. C'est cepotentiel de 9 V qui est destine a lacellule chargee de la comparaisondes potentiels.Une seconde partie du courant deli-vre par le pont de diodes est dirigeesur ('armature positive de la capaciteC2 via la diode D1. Suite au filtragerealise par C2, on releve un potentielquasi continu de l'ordre de 15 V surson armature positive. Ce potentielalimente, d'une part, les bobines desrelais de la commande du moteurelectrique et, d'autre part, assure lacharge permanente de deux batteriesde 1,2 V montees en serie, par !Inter-mediaire de R1.Le recours a ces batteries a Ote jugspreferable a Ia creation d'une sourcede potentiel de l'ordre de 2 V a 3 Vpour alimenter le moteur. En effet, untel moteur reclame jusqu'a 300 mApour un fonctionnement normal.En constituant un potentiel faiblepartir du potentiel disponible sur ('ar-mature positive de C2, le secondairedu transformateur se verrait dans('obligation de fournir cette intensitelors des sollicitations du moteur.Cette solution necessiterait un trans-formateur de l'ordre de 5 VA de puis-sance. Un vrai petit monstre, alorsque le montage ne demande que trespeu de puissance dans les conditionsnormales de fonctionnement.Les batteries sont tout a fait adapteespour fournir le courant d'alimentationdu moteur. Elles sont constammenten charge par R1. Le courant decharge est tres faible : 5 a 7 mA.

Situation d'equilibrePlacons-nous, a titre d'exemple,

R (W)A

10

m- lf)Sr CO

" CO

T CC)

15 20 25 30

dans le cas oit la temperatureambiante est de 20°C. La resistancede la CTN est alors de 131 kQ.L'equilibre se caracterise par unesituation stable dans laquelle la posi-tion angulaire du curseur du potentio-metre est telle, la valeur ohmique deR10 ajoutee a celle du potentiometreP est de 131 ki2. II est alors possiblede calculer les differents potentielsaux entrées des deux ampli-op II et IIIde IC1.Ampli-op III Entrée non inverseuse (10) :

u1 =131 + 0,680 + 100

131x 9 V= 5,089 V

Entrée inverseuse (9) :

131 + 0,680u4 = x 9 V= 5,115 V

131 + 0,680 + 100

Le potentiel sur ('entree (9) etantsuperieur a celui de l'entrée (10), lasortie (8) du comparateur presente un&tat . bas ».Ampli-op II Entrée non inverseuse (5) :u3 = u1 = 5,089 V (mernes valeurs deresistances en jeu) Entrée inverseuse (6) :

u2 = u4 = 5,115 V (memes valeurs deresistances en jeu)La sortie (7) du comparateur presen-te egalement un etat « bas ».Les portes NOR II et III de IC2 inver-sent ces etats « bas » en etats« haut ». II convient donc de retenir dece paragraphe que les sorties desportes NOR II et III presentent des

etats « haut » pour une situation enequilibre.Nous verrons ulterieurement que lessorties (1) et (14) des comparateurs Iet IV presentent un etat « bas » dansle cas general. Les portes NOR I et IVrealisant une inversion supplementai-re, elles presentent sur leurs sortiesun etat « bas ». Les transistorsNPN/T1 et T2 sont donc en situationde blocage. Aucun relais n'est ferme.Le moteur n'est pas alimente.

Exemple de la temperaturequi diminueLorsque la temperature diminue, Iavaleur ohmique de Ia CTN augmente.II en resulte une augmentation despotentiels u1 et u2. Les potentiels u3et u4 restent inchanges. ConcernantI'ampli-op II, on remarque que cettevariation a plutOt tendance a aug-menter la superiorite du potentiel del'entrAe inverseuse par rapport a celuide ('entree non inverseuse. La sortie(7) reste bien bloquee sur l'etat . bas ».En revanche, pour I'ampli-op III, it

arrivera que le potentiel de ('entreenon inverseuse depasse celui quicaracterise l'entrée inverseuse. Onpeut d'ailleurs calculer la valeur R dela CTN lorsque u1 atteindra la valeuru4 de 5,115 V, en posant l'egalite :

R + 100.680x 9 = 5.115

Soit :9 R = 5,115 R + (100,680 x 5,115)3,885 R = 514,9782 d'ob R = 132,555 IQ

re 319 vvvvvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAFIQUE

01 D21N4004 1N4004

+15 V

Transfo

2 x 6 V1,5 VA

R1

1,8 kid

BA2.4 V

'-'C22200 pF

25 V

Pont

REG7809

M

Cl2200 pF

25 V

REL1

T1

BC547

+9 V

Al47

C347 pF

C4T0,1 pF

R11 R1215052 150 SI

REL2

D3 AD41N4004 1N4004

T2BC547

R2

A247 kid

10 kid

13

R310k02

11

C511 NF+9 V

-1--R13

560 SI

14

12

IC2C04001

10

13

10

12

R4

y D5

Y D6

D8

y 09=D7 =D10

6x1N4148

R5 +9 V

10 kidR14560 CI

2

La courbe de la figure 1 montre quepour une diminution de 20 °C a 19°C,Ia resistance R passe de 131 I<S2

138 Id.2. En assimilant ce petit seg-ment de courbe a une droite, on peutcalculer, par interpolation lineaire, labaisse de temperature ayant engen-dre cette augmentation de 1,555 kQ :AT = 1,555/7soit AT = 0,22° CAinsi, si Ia baisse de temperature estsuperieure de 0,22°C par rapport a Iasituation d'equilibre precedente, Ia

sortie (8) de l'ampli-op Ill passe al'etat « haut ». La sortie de la porteNOR II passe a l'etat . bas », tandisqu'un &at « haut » apparait sur Ia sor-tie de la porte NOR I. Le transistor T2se sature et le relais REL2 se ferme.Le moteur tourne dans un sens telque la rotation du potentiornetre setraduit par une augmentation deresistance. Le relais reste ferme jus-qu'au moment ou la valeur cumulee

de R10 et du potentiornetre atteint132,555 kQ. Une nouvelle situationd'equilibre est etablie.Bien entendu, on peut faire le memeraisonnement pour une augmentationde temperature pour laquelle c'est lerelais REL1 qui se ferme af in d'abou-tir egalement a une nouvelle situationd'equilibre.La valeur de R8/R9 (680 Q dans lecas present) determine le degre desensibilite de la reponse du dispositifcomparateur. Si on Ia diminue (560 Qpar exemple), cette sensibilite aug-mente. On peut egalement diminuerla sensibilite de la reponse en aug-mentant cette valeur (750 Q parexemple).La sensibilite est quelquefois appelee" hysteresis » du dispositif.

Limites du thennometreNotre thermometre etant prevu pourmesurer des temperatures comprises

entre 10°C et 30°C, it est necessairede lui fixer deux limites. Faute dequoi, en cas de depassement de latemperature dans un sens ou dansl'autre, le potentiornetre risque d'arri-ver sur l'une ou l'autre de ses extre-mites de piste, d'ou un blocagemecanique du dispositif.

Limite inferieureLorsque la temperature a laquelle estsoumise Ia CTN atteint 10°C, saresistance ohmique est de l'ordre de208 kit. Dans ce cas, la valeur dupotentiel u1 deviant :

208= x 9 V = 6,065 Vul208+0,680+100

Cette valeur est presentee sur ('en-tree (12) du comparateur IV.Si l'entrée (13) de ce meme compara-teur est soumise, grace au curseur deI'ajustable A1, a un potentiel legere-ment superieur a cette valeur, la sor-

n° 319 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

3

tie (14) du comparateur presente unetat « bas » dans le cas general oil latemperature reste superieure a 10°C.En revanche, si la temperaturedevient inferieure a cette valeur limite,le potentiel de ('entree (12) devientsuperieur a celui de ('entree (13).La sortie (14) passe a l'etat « haut ».II en resulte deux consequences :- La sortie de la porte NOR I passe aun Mat « bas » permanent, quel quesoit l'etat issu du comparateur Ill. Lerelais REL2 ne peut plus se fermeretant donne le blocage de T2.La course mecanique de ['ensemblemoteur - reducteur cesse a ce niveau.- Le transistor T4 se sature et Ia ledbleue L2 signale une temperaturetrop basse.

Limite superieurePour Ia valeur de 30 °C, la resistancede la CTN passe a 85 kaLa valeur u1 devient alors :

u1=85

9 V=4,120V85 + 0,680 + 100

Cette valeur est presentee sur ('en-tree (2) du comparateur I.Par l'intermediaire de l'ajustable A2,l'entrée (3) est soumise a un potentiellegerement inferieur a cette valeur.De ce fait, la sortie du comparateurpresente un etat « bas » pour les tem-peratures inferieures a 30°C. En casde depassement, la sortie (1) passe al'etat « haut », ce qui a pour doubleconsequence:

- Le blocage en position d'ouverturedu relais REL1, d'ou l'arret de la cour-se mecanique de ('ensemble moteur -reducteur.- L'allumage de la led rouge L1 signa-lant une temperature trop grande.On remarque qu'il a Me necessaired'inserer trois diodes dans le circuitd'alimentation des bases des transis-tors T3 et T4 pour eliminer les effetsde Ia tension de dechet issue descomparateurs I et IV.En effet, l'etat . bas » sur Ia sortied'un comparateur se traduit dans Iarealite par un potentiel de I'ordre de1,9 V. Sans le montage des diodes,on provoque l'allumage des leds,meme dans le cas ou les sorties descomparateurs presentent un etat

bas ».

Secteur angulaire d'evolution del'aiguilleEntre les valeurs limites de 10°C et de30°C, Ia resistance de la CTN evolueentre les valeurs de 208 k52 et 85 I<52,soit un differentiel de 123 kQ.Pour ces mernes limites et comptetenu de la presence de R10 (20 kQ)inseree dans le circuit du potentio-metre, ce dernier evolue en conse-quence entre les valeurs extremes de188 k52 et 65 kQ.

Le differentiel de 123 k52 est naturel-lement le meme.Sachant que la course complete d'unpotentiornetre correspond a un anglemesurant 270°, ('angle d'evolution du

potentiometre sera le suivant :

270 degres x123

220= 151 degres

Alimentation du moteurLes relais REL1 et REL2 sont du type1 RT. On remarque que les bornesd'alimentation du moteur sont relieesaux communs « C » des contacts desrelais. Le « plus » de ('alimentation 2,4 V

issu de la batterie est retie au contactrepos « R », tandis que le . moinsest en relation avec les contacts tra-vail « T ». Ainsi, suivant que ce soitl'un ou I'autre des relais qui se trouveferme, les polarites du moteur sontinversees, si bien que ce dernier tour-ne dans un sens ou dans I'autre. Lacapacite C5 fait office de condensa-teur d'antiparasitage.Le moteur absorbe une intensite del'ordre de 250 mA a 300 mA.

Charge de Ia batterieLa batterie est maintenue en chargeconstante par l'intermediaire de R1.Le courant de charge est fres faible :quelques milliamperes. Cette valeurest largement suffisante &ant donneles fres breves durees de sollicita-tions du moteur.

Realisation

Circuit imprimeLe circuit imprime de la figure 3appelle tres peu de remarques.II a ete etudie autour de ('ensemble

n° 319 vvwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUL

220 V

BA2

c73

11Moteur

iP

Motoreducteur

-4 R5 1-

-I R4 1-

IC1

I IA1:611

(13 IC2

R14R13

®®REG

EMS

mll

J_ _LA2a; co

Tcc cc

T- R6

- R7 I-

I L1 (12.) 4

Nomenclature

Resistances11 straps (6 horizontaux, 5 verticaux)R1 : 1,8 kQ (marron, gris, rouge)R2 a R5 : 10 kQ (marron, noir, orange)R6 et R7 : 100 kQ (marron, noir, jaune)R8 et R9 : 680 Q (bleu, gris, marron)R10 : 20 I<52 (rouge, noir, orange)R11 et R12 : 150 Q (marron, vert, marron)R13 et R14 : 560 Q (vert, bleu, marron)CTN : Resistance a coefficient detemperature negatif de 100 kg2Al et A2 : ajustables de 47 k0P : Potentiometre 220 kQ - variationlineaire

SemiconducteursD1 a D4 : 1N 400405 a D10 : 1N 4148Ll : Led rouge la 3 mmL2 : Led bleue e 3 mmPont de diodesRegulateur 9 volts - 7809T1 a T4 : BC 547IC1 : LM 324IC2 : CD 4001

CondensateursCl et C2 : 2200 pF/25 VC3 : 47 pF/16 VC4 : 0,1 pFC5 : 1 pF

Divers2 supports 14 brochesREL1 et REL2 : Relais 12 V/1 RTTransformateur 220 V/ 2 x 6 V/1,5 VABA1 et BA2 : 2 batteries 1,2 V/1100 mAHBornier soudable 2 plots

moteur - reducteur en tenant comptedu dimensionnement de ce dernier.A noter, des pistes elargies pour lepassage du courant destine a ('ali-mentation du moteur.Apres gravure, toutes les pastillessont percees a l'aide d'un foret de0,8 mm de diametre. Certains troussont agrandis afin de les adapter auxdiametres des connexions des corn-posants plus volumineux tels que lesrelais, les capacites electrolytiques etle transformateur.

Implantation des composantsOn implante, dans un premier temps,les differents straps de liaisons, lesdiodes et les resistances (figure 4).C'est ensuite le tour des supports decircuits integres, des capacites et descomposants de plus grandes hau-teurs.Attention au respect de ('orientationdes composants polarises.Le curseur de l'ajustable Al estplace, dans un premier temps, danssa position de potentiel maximal,c'est-e-dire a fond dans le senshoraire. Celui de l'ajustable A2 estegalement a positionner a fond, maisdans le sens anti-horaire pour obtenirun potentiel nul sur sa sortie.La CTN n'est pas implantee tout desuite. A la place, on soude deux

it° 319 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE

conducteurs souples d'au moins unmetre de longueur. La CTN est sou-dee aux extremites de ces derniers.

Realisation mecaniqueL'ensemble mecanique moteur -

reducteur de vitesse est distribue parIa Societe Minilor sous la reference45040. 11 est disponible notammentaupres de Saint -Quentin Radio.En utilisant la reduction maximaleprevue, Ia division de la vitesse derotation du moteur se realise dans unrapport de 1/2187. Le moteur peutetre aliment& par un potentiel continude 1,5 V a 3 V, mais it est possibled'avoir recours a d'autres ensemblesmoteur-reducteur disponibles en

robotique.L'axe du potentiornetre de o 6 mm dediametre est coupe au niveau de sapenetration dans le palier (photo A).Par la suite, un trou central de0 2,5 mm de diametre est perce afind'y introduire ('axe de sortie dureducteur Ce dernier est finalementimmobilise a l'aide d'une faible quan-Me de colle epoxy a deux compo-sants.Cote oppose, une roue de recupera-tion est fixee sur l'axe de sortie dureducteur avec une technique demaintien analogue. C'est sur cetteroue qu'est fixee l'aiguille a l'aide

d'un ecrou afin de pouvoir regler faci-lement sa position angulaire.L'aiguille dolt etre la plus legere pos-sible : en matiere plastique ou en car-ton suffisamment robuste.Enfin, le cadran est constitue d'uneplaque en stratifie fixee au modulepar des equerres de maintien afind'obtenir un ensemble rigide.Le cadran est perce d'un trou centralpour permettre le passage de l'axesur lequel est maintenue I'aiguille.II convient egalement de prevoir deuxpassages pour que les leds Ll et L2puissent apparaftre en face avant.

La graduationDans un premier temps, on colle pro-visoirement sur le cadran un papiersur la surface duquel l'aiguille evolueselon un angle de pits de 180°.II y a lieu de verifier, a ce niveau, quele moteur tourne dans le bon sens.Etant donnee la temperature ambian-te, l'axe de sortie du reducteur dolt sepositionner rapidement et de manierestable.Si tel n'est pas le cas, it convient d'in-verser les polarites aux bornes dumoteur.La CTN est ensuite introduite dans unsachet plastifie etanche qui est plon-ge dans un bain d'eau relativementfroide au depart. Le cas echeant,l'eau peut etre prealablement refroi-die dans le refrigerateur de maniere apresenter une temperature de l'ordrede 8°C a 9°C. Dans le meme bain eta proximite immediate de la CTN, unthermometre a mercure de bonnequalite est egalement a introduire.II convient aussi de prevoir une cuille-re en guise de melangeur.Pour obtenir un liquide a 10°C, onpeut ajouter, en tres petites quantites,de l'eau tiede. Une fois cette valeuratteinte, on fixe l'aiguille sur son axede maniere a ce qu'elle se presentedans la partie inferieure gauche ducadran. On marque alors la valeur 10par un repere sur le papier cone sur lecadran.On evolue ainsi de proche en prochepour marquer un repere, par exempletous les deux degres Celsius, tou-jours par ajout d'eau tiede.Cette operation de graduation doitetre effectuee lentement et en melan-geant l'eau ajoutee avec l'eau du

bain, afin de permettre a ('ensemblethermometre a mercure et CTN de

prendre » la vraie temperature, etantdonne l'inertie thermique qui caracte-rise ces deux elements.Cette operation etant terminee, le

papier est a decoller du cadran. II esta recoller toujours provisoirement surle cadran, mais dans une positiontelle que la plage 10°C - 20°C soitsymetrique.Rappelons que ('angle d'evolution del'aiguille est de l'ordre de 150°.C'est seulement a ce moment quel'on peut realiser la graduation defini-tive du cadran.On remarquera, a ce niveau, que lagraduation se resserre du cote destemperatures les plus elevees. Celaest du a la loi de variation non lineal -re de la resistance de la CTN.Enfin, Ia CTN est retiree du sachet,lorsque le thermometre (que l'on aurapris soin d'essuyer et de secher)indique la temperature ambiante defacon stabilisee. L'aiguille est alorsreglee de maniere definitive sur lavaleur indiquee par le thermometre.

Reglages des fins de coursede l'aiguilleA Ia place de la CTN et toujours auxextremites des deux conducteurs

souples, on connecte un potentio-metre de 220 kg. Le curseur est aplacer en position mediane.A Ia mise sous tension du montage,I'aiguille se positionne alors entre20°C et 25°C. En tournant lentementle curseur du potentiometre dans lesens de ('augmentation de Ia resis-tance, l'aiguille se deplace progressi-vement vers des indications plusfaibles. On cesse ce deplacementpour une indication legerement infe-rieure a 10°C.On tourne ensuite, de maniere titslente, le curseur de l'ajustable Aldans le sens anti-horaire jusqu'a l'ob-tention de l'allumage de la led bleueL2. La limite inferieure est ainsi defi-nie.

Par Ia suite, le curseur du potentio-metre est a positionner de fawn aaboutir a une indication legerementsuperieure a 30°C. Le curseur deI'ajustable A2 est alors tourne pro-gressivement dans le sens horairepour arriver a I'allumage de la ledrouge L1, ce qui definit la limite supe-rieure de mesure du thermometre.II ne reste plus qu'a implanter la CTNa sa place definitive sur le module.Le thermometre est alors operation-nel.

R. KNOERR

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Jeux

LOGIQUELUDIQUE '41Cette realisation serale pretexte a la miseen pratique de quelquesgeneralites Dees a lalogique binaire de Boole.En effet, nous vousproposons de mettre enequation le célèbre jeu demains « Ciseaux - Caillou -Papier », que tout unchacun connait et a, sansdoute, déjà eu ('occasionde pratiquer en societe.

n partant de la table deverite, nous allons elabo-rer les relations logiquesnecessaires au controle

electronique des differentes proposi-tions. On pourrait d'ailleurs y jouerseul contre le circuit que nous avonspompeusement baptise <, cerveau »,ou contre un adversaire humain enmodifiant quelque peu la configura-tion initiate. La mise en oeuvre d'unmicrocontroleur facile a programmeren Basic nous permettra de faireusage tres facilement d'un ecran LCDpour y inscrire toutes les phases,combinaisons et scores du jeu.

Regle du jeu

Tout comme le Mah-Jong ou le jeu deGo, le jeu de <, Ciseaux - Caillou -Papier >, fut (semble-t-il) invents enChine. Ce jeu, appele « Janken » auJapon, n'est arrive en Occident qu'aucontact des civilisations asiatiques.Ce n'est donc qu'au XIX^ siècle quedes auteurs le mentionnent explicite-ment. Les regles ancestrales sont fortsimples et seule la version de basenous interesse ici, laquelle materialiseles trois symboles a l'aide dune seulemain :- Les <, ciseaux », symbolises par deuxdoigts

- Le <, caillou », symbolise par le poingferme- Le , papier », symbolise par la mainouverte bien a platLes deux adversaires se font face et,au signal, chacun presente l'un destrois symboles, selon son souhait.Bien entendu, en cas de symbolesidentiques, la partie est rejouee.- Le Papier recouvre la Pierre, maisest tranche par les Ciseaux- Le Caillou casse les Ciseaux, maissera recouvert par le Papier- Les Ciseaux coupent le Papier, maissont detruits par le Caillou.Le symbole choisi par chaque partici-pant peut etre realise indifferemmentavec la main droite ou la maingauche. Chaque partie est composeede plusieurs manches, la victoirerevient a celui qui atteint le premier leservice de trois jeux ou troismanches. Le rythme du jeu peut etretres rapide et n'exige aucun materiel,tenue ou local adapte. Une versionelectronique reprendra donc scrupu-leusement les mernes regles.Le joueur choisira sa proposition etactionnera un poussoir pour validerson choix et afficher le verdict.

Du problemea la table de verite

Nous avons donc defini les noms desvariables respectives et utilise untableau des combinaisons, appele

Table de verite ».II regroupe tous les cas de figure et,bien entendu, le resultat de la

confrontation.Un rapide coup d'ceil dans lescolonnes du tableau A nous montreque chaque joueur presente troissituations gagnantes, alors quequatre combinaisons sont nulles.En fait, seules les egalites sontconservees, car ('absence de propo-sition sera consideree comme unepartie nulle.Nous n'utiliserons que des fonctionslogiques ET (= AND) et OU (= OR)pour les equations gagnantes :CERVEAU gagne si (PA2 et CA1) ousi (CA2 et C11) ou si (C12 et PA1)qui s'ecrit : Cerveau = PA2 CA1 +CA2 C11 + Cl2 PA1

Pour le joueur 1, nous aurons donc :Joueur = (PA1 CA2) + (CA1 C12) +

(C11 PA2)

46 n' 319 www.electronlquepratique.com ELECTRONIQUL PRATIQUL

II ne sera pas fres difficile de construi-re les logigrammes correspondants.

Analyse du schema

II est donne a la figure 1 et se resu-me, en fait, a fort peu de choses,puisque nous faisons usage d'unmicrocontroleur Pic Basic pour gererIa totalite des fonctions, y comprisl'affichage LCD sur un gros pave dequatre lignes a vingt caracteres.Pour ('alimentation, on peut appliquerune tension alternative de 9 V a 10 Vou directement une tension continue,sans meme se preoccuper des pola-rites (pile de 9 V ou accumulateur).Un pont de quatre diodes realise leredressement et aiguille la bonnepolarite pour le regulateur integre etle condensateur de filtrage en entrée.Une tension de 5 V est distribude,attestee par l'allumage de la led verteL1 sur la carte imprimee.Pour choisir sa proposition, le joueurdoit simplement actionner un poten-

1

PROPOSITIONS des JOUEURS RESULTATS

CERVEAU ou JOUEUR 2 JOUEUR 1 GAGNANTS NUL

Ciseaux Caillou Papier Ciseaux Caillou Papier Cerveau Joueur

Cl2 CA2 PA2 C11 CA1 PA1 2 1

0 0 0 0 0 0 0 0 X

2 0 0 1 0 0 1 0 0 X

3 0 0 1 0 1 0 1 0 0

4 0 0 1 1 0 0 0 1 0

5 0 1 0 0 0 1 0 1 0

6 0 1 0 0 1 0 0 0 X

7 0 1 0 1 0 0 1 0 0

8 1 0 0 0 0 1 1 0 0

9 1 0 0 0 1 0 0 1 0

10 1 0 0 1 0 0 0 0 X

Tableau A

tiometre et c'est la valeur de la ten-sion atteinte qui, d'une maniere logi-cielle, determine son choix.Cette toute petite astuce evite defaire appel a un commutateur, maissurtout permet de modifier le pro-gramme original si necessaire, pour

afficher davantage de propositions.Le joueur dispose, bien entendu, d'unpoussoir Si qu'il doit actionnerlorsque son choix est fait.On remarque egalement un poussoirS2 qui autorise Ia remise a zero descompteurs du score.

'ClT805

PontMOule

O

9 a 10 Voltsou =

O

C1

470 pFC2

10 NF

=

S10-0,4Jouer

+5 V

C347 nF

C4

100 nF

41

R501

L1

verte

,

R4100 kit

I/O 8

S2

WReset

T R51001(0

I/O 11

*-1\P1

10 k52

Selectionjoueur

F -I/O 0

11

IC2PIC OASIC

PB-_e

4

28

27

2 26

10

P771;

i 1 IQ-1 IF22 pF

C6/22 pF

II-

R210 ki2

R310 k0

D1

1N4148

PIC BUS

Quartz20 MHz

9,77

0

Vers le PC

Afficheur ELCD 2044 lignes 20 caracteres

n° 319 vtww.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRA11QUE

Jeux

LE PROGRAMME

'Iogique ludiqueCONST DEVICE = 3BDIM X as BYTE, C as BYTE, J as BYTE, CC as BYTE, CJ as BYTEDIM R as BYTE, P as INTEGER, B as BYTE

10 CC=0 : CJ = 020 X = RND(0)

IF X < 85 THEN GOTO 20C = X /80

25 P = ADIN(0)IF P < 341 THEN J = 4IF (P > 342 AND P< 684 ) THEN J = 5IF P > 684 THEN J = 6LCDINIT : CSROFFLOCATE 0,0 :PRINT"joueur:"LOCATE 8,0IF J = 4 THEN PRINT"PAPIER"IF J = 5 THEN PRINT"CAILLOU"IF J = 6 THEN PRINT"CISEAU"

30 B = KEYIN(8,25):IF B = 1 THEN GOTO 25LOCATE 0,1 :PRINT"cerveau:" :DELAY 200LOCATE 8,1IF C = 3 THEN PRINT"PAPIER"IF C = 2 THEN PRINT"CAILLOU"IF C = 1 THEN PRINT"CISEAU"DELAY 300IF(C=1 AND J=6) THEN GOSUB 50IF(C=1 AND J=5) THEN GOSUB 100IF(C=1 AND J=4) THEN GOSUB 200IF(C=2 AND J=5) THEN GOSUB 300IF(C=2 AND J=6) THEN GOSUB 400IF(C=2 AND J=4) THEN GOSUB 500IF(C=3 AND J=4) THEN GOSUB 600IF(C=3 AND J=5) THEN GOSUB 700IF(C=3 AND J=6) THEN GOSUB 800DELAY 1000: R = KEYIN(11,25)IF R = 0 THEN CC = 0 : CJ = CCDELAY 1000 :GOTO 20

50 LOCATE 5,3 : PRINT "EGALITE "DELAY 1000 : RETURN

100 LOCATE 1,3 : PRINT "JOUEUR gagne "CJ = CJ + 1LOCATE 15,0 : PRINT DEC(CJ)LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)RETURN

200 LOCATE 1,3 : PRINT "CERVEAU gagne "CC = CC + 1LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)LOCATE 15,0: PRINT DEC(CJ)RETURN

300 LOCATE 5,3 : PRINT "EGALITE"DELAY 1000: RETURN

400 LOCATE 1,3 : PRINT "CERVEAU gagne "CC = CC + 1LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)LOCATE 15,0: PRINT DEC(CJ)RETURN

500 LOCATE 1,3 : PRINT "JOUEUR gagne "CJ = CJ + 1LOCATE 15,0: PRINT DEC(CJ)LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)RETURN

600 LOCATE 5,3 : PRINT"EGALITE"DELAY 1000: RETURN

700 LOCATE 1,3 : PRINT "CERVEAU gagne "CC = CC + 1LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)LOCATE 15,0: PRINT DEC(CJ)RETURN

800 LOCATE 1,3 : PRINT "JOUEUR gagne "CJ = CJ + 1LOCATE 15,0: PRINT DEC(CJ)LOCATE 15,1 : PRINT DEC(CC)RETURN

Tableau B

Declaration des variables

compteurs

Choix aldatoire cerveau1,2 ou 3

Coix aleato.re joueur4 5 ou 6

Affichage proposition ioueur_

Non

Affichoge proposition cerveau

Traitement logique descombinaisons

Oui

Affichage des resultats

Incrementer les compteurs

2 Organigramme du programme

Nous ne presentons plus le micro-controleur PB-3B utilise ici et que noslecteurs ont déjà maintes fois eu ('oc-casion de decouvrir dans nosarticles.La programmation en Basic est fortsimple et presentee avec quelquesexplications. On trouve, en figure 2,l'organigramme detaille du program-me, tres fidele en fait aux lignes enBasic.

Le programme BASIC

Tout d'abord, nous faisons connais-sance avec les diverses variables dujeu, d'ailleurs declarees en tete duprogramme avec le type de micro-controleur utilise.X = choix aleatoire entre 0 et 255C = mise en forme de X pour deter-miner le choix 1, 2 ou 3 du cerveauP = valeur lue sur l'entrée analogiquede 0 a 1023 (sur 10 bits)J = mise en forme de P pour determi-ner le choix 4, 5 ou 6 du joueurCC = compteur de score du cerveauCJ = compteur de score du joueur

48 n' 919 vwvw.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Nomenclature MirSemiconducteursPont moule cylindriqueIC1 : 7805IC2 : COMFILE PB-3B, boitier

DIL 28 >, etroit (Lextronic)L1 : led o 3 mm, verteD1 : 1N 4148Afficheur LCD Comfile, modele4 lignes 20 caracteres ELCD 204

Resistances (1/4 W - ± 5 %)R1 : 150 QR2, R3 : 10 k52R4, R5 : 100 k52P1 : 10 k52

CondensateursC1 : 470 pF/25 VC2 : 10 pF/25 VC3 : 47 nFC4 : 100 nFC5, C6 : 22 pF

DiversSupport a souder DIL 28 » etroit,broches « tulipe »Connecteur detrompe 3 brochespour afficheur LCDConnecteur CI jack stereo 3,5 mmBloc de 2 bornes/visse-soude,pas de 5 mm2 poussoirs miniature pour CIQuartz a fils 20 MHzPrevoir alimentation 9 V (alternatif oucontinu)Bouton

R = poussoir rouge, variable binairelue par le poussoir S2 RESETB = poussoir bleu, variable binaire luepar le poussoir S1 JOUERLe test des diverses combinaisonsest aise a comprendre, puisqu'ilreprend exactement les termes desequations precedentes. Chaque testvalide dirige la lecture des lignes versun sous -programme de traitement del'affichage LCD.A noter qu'une broche speciale dumicrocontroleur est affectee a la

commande serie du pave afficheur(= Pic Bus broche 26).II est tres agreable de lire, en touteslettres, les diverses propositions etde voir s'incrementer le compteur del'un ou l'autre des partenaires. Bienentendu, on fait une totale confianceau circuit IC2 qui represente a la foisun joueur et l'arbitre, mais dont l'im-partialite ne peut etre mise en doute.Quelques temporisations viennentponctuer ou ralentir le deroulementimmuable des lignes du programmepropose (tableau B).

PC en USB

O

9 - 10 V

CA ou CC

Pont moule

IC1

E M S

C3

Et=MEM D1

Vers afficheur LCD

C4 I

HI

1C2

(Ouartz)

C5() ()CG

RE 1-

6

0Q L1

O

Realisation

Un seul circuit imprime, presente enfigure 3, est necessaire. L'implantationdes composants est en figure 4.L'afficheur a cristaux liquides vientrecouvrir les composants, dont le

microcontroleur PB-3B de Comfile,en boitier « DIL 28 ». II est fixe aumoyen de quatre liaisons rigides en

cuivre nu soude Au prealable, le

microcontroleur est enfiche dans unsupport <, DIL 28 » a broches « tuli-pe ». Le potentiometre P1 est fixedirectement sur la carte par un ecrou,alors que ses trois connexions sontsoudees a l'arriere. Le microcontro-leur PB-3B, le connecteur a troisbroches et l'afficheur ELCD 204 sontdisponibles chez Lextronic.

re 319 www. el ec troniquepra tique.com ELECTRONIQUE PRATIQUF

joueur: PPP1ERoPr u:CvPaISEAU

Utilisation

Une fois le programme chargé dansla memoire de IC2 par le biais duneliaison USB (ou par le port LPT1 pourun materiel plus ancien), on peut, enalimentant le module, jouer a ce jeuseculaire et populaire a la fois.Le joueur choisit sa proposition quis'affiche sur l'ecran, en manipulant lepotentiornetre P1 (photo ci-contre).Le circuit (ou cerveau) aura déjà cotepour Tune des trois combinaisons,mais ne l'aura pas encore affichee.Une action breve sur le poussoir bleuS1 devoile le choix du circuit etaffiche de suite le resultat de laconfrontation, tout en incrementant lecompteur des scores respectifs. II n'ya pas de limite au comptage, simple-ment le poussoir rouge S2 remet leschiffres a zero.Si vous souhaitez jouer plus rapide-ment, iI suffit de reduire la duree desinstructions DELAY, en se rappelantque DELAY 1000 = 1000 millise-condes, soit une seconde.

G. ISABEL

Connaitre et mattriserle fonctionnement

des tubes electroniques

0 Oui, je desire recevoir le CD complet 33 premiers cours « Et si on parlait tubes... » (fichiers PDF)France : 50 Union europeenne : 52 Autres destinations : 53

0 Je prefere recevoir le CD 22 cours « Et si on parlait tubes... » (fichiers PDF) faisant suite au CDde 11 cours precedemment propose.

France : 30 Union europeenne : 32 Autres pays : 33

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A retourner accompagne de votre reglement a : TRANSOCEANIC - 3, boulevard Ney 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80

ANALYSE DES MONTAGES EPROUVES

Le preamplificateurC22 de Mc Intosh

Nous avions ('intention d'etudierles preamplificateurs SC22 deRadford et Point One de Leakaccompagnant les amplificateursque nous avons decrits dansnos deux precedents cours.Mais, entre-temps, de nombreuxlecteurs nous ont appeles pournous demander des correcteursde gravure de disques...

oily pourquoi nous analy-sons aujourd'hui le

célèbre C22 dont l'etagephono . reste encore a

ce jour une reference mondiale (avecles circuits Audio Research etDynaco). Avantage : le circuit McIntosh est tits facilement reproduc-tible.

Une referenceinconto rn able

Son « look » est inimitable. II est no en1963.11 demeure encore aujourd'huiun formidable preamplificateur doted'un veritable « must » : une entréephono célèbre. Compatible RIAA,

cette entrée est munie d'une commu-tation dite « LP » permettant de lireles disques mono Columbia et sur-tout les celebres « FFrr » de Deccadont la courbe de gravure differe sen-siblement de la RIAA. Ajoutez a celaune entrée micro et une entrée « tetemagnetique N.A.B. qui ne sertplus a grand -chose de nos jours !

1a Remarquer la charge de 330 k52 sur lapremiere 12AX7/ECC83 (voir texte).Le reseau de correction se place entre(A) et (8) (voir figure lb)

Phono 1

Phono 2

474 47K

Micro

1--Qo

Tete Magnetique

*Haute impedance

1/2 124x7 1/2 12Ax7330K 120K

0,01jF

144V 4,---1111- 148V

1Mn

2,2K LJ

1,8 K

1Mn

820n

(C)

330K

+HT1 268V4

+ HT2 310V

41/2 12Ax7

0,47p F OUT

3304

1 0,22pF

I®

1Ma

n° 319 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Nous ne vous presentons pas leschema general de l'appareil particu-lierement « touffu », mais des partiesqui vous seront utiles en cas dereproduction ou de depannage.L'etage phono est expanseur, telleest d'ailleurs sa qualite principale.L'etage ligne a une impedance desortie de 600 Q. Une sortie « canalcentral » sommateur vous permettrad'extraire le canal central des enre-gistrements Dolby surround.

L'etage phono

Bien peu de preamplificateurs cor-recteurs egalent le circuit Mc Intoshen termes de finesse, precision,dynamique et, surtout, en rapportsignal/bruit (environ 75 dB).Seules quelques realisations audio-philes ou professionnelles peuventegaler ce circuit en apparence sisimple... en apparence seulement(figures la et lb)!De nombreux audiophiles n'utilisentplus leur C22 qu'en etage phono.Ils prelevent directement la modula-tion sur la sortie « tape >, pour atta-quer, soit des amplificateurs de puis-sance, soit un preamplificateur plusmoderne.Le correcteur est tellement excep-tionnel que de nombreux studiosspecialises dans le report desdisques noirs sur numerique I'utili-sent en permanence.Quel est donc le secret de cecircuit ? II s'agit d'un vieux « trucutilise, comme par hasard, par AudioResarch dans presque tous ses pre-amplificateurs et amplificateurs (an-ciens modeles, les plus recherches).Le truc ? II consiste a faire travailler lepremier tube 12AX7/ECC83 avec uneresistance de charge de forte valeuren lui faisant debiter un tres faiblecourant, tout en maintenant sa polari-sation a une valeur normale.Ici, le premier tube est chargé par uneresistance (bobinee) de 330 kQ.II debite 0,3 mA et it est polarise par2,2 l<52 + 1,8 kQ, soit - 1,2 volt. On setrouve sur un point de Ia caracteris-tique ou les constantes du tube vontdevenir parfaitement variables (si

j'ose m'exprimer ainsi, lire cours pre-cedents) ! En particulier, Ia pente S, legain de l'etage va donc varier en per-

RiAA

LA

(Microssillon)Mono

(Colombia -Decca)

lb

A22Mn.NAN

280pF

A A 180K

180KAwe

10K 65K#AW - 0,0112

Position repere "NAB"

B

B

Position PVi - PVz

Position Micro

Position Thte Magnetique

Roseaux de corrections. Respecter les valeurs a 0,1 % pres (lire texte)

manence. II augmentera avec I'ac-croissement du signal et diminueralorsque le niveau du signal baissera.On aura donc realise un expanseurde dynamique qui, grace a la valeurelevee de Ia charge, sera parfaite-ment lineaire.Pour fonctionner correctement, un telcircuit dolt utiliser des composantspassifs particulierement stables etdevrait (en theorie) etre alimente parune haute tension stabilisee.En 1963, c'etait inenvisageable pourune electronique grand public. Nousverrons plus loin I'astuce trouvee parFrank Mc Intosh pour atteindre cetobjectif.Pour ceux qui douteraient de la reali-te de ('expansion de dynamique deretage, nous avons reproduit en figu-re 2 les courbes des « constantesvariables » de la 12AX7 (ECC83).En rouge, sur les courbes, le point defonctionnement choisi. Le secondetage 1/2 12AX7 fonctionne normale-ment : courant de 1 mA, polarisationde 1,2 volt. La cathode n'est pasdecouplee, nous verrons pourquoiplus loin.

DOUBLE TRIODEA FORT COEFFICIENT ECC 83

EVAIMPLIFICATIONET A CATHODEs MANUS

I. ,

OMNI1111

mAlVka EIMUI

OMMI11111111 Ia

500 OMNIOMMI 11

mA81OMMI U....

INV<50 W 225MMOM MOO M

IMO400 OM,' MMMMMM

1:111111P"-OEM M twAO2

winnowMOO!!!

350 USES175

OMEOU MAOISM=OMMEOW300 rrs- MMM FIONOMMO

15rr.AMMON

AIMEMOORMIm 125250

MO. MS111yMOM F.MMENOMMMM

200 Finriimunguntuunsucciv....,....,,,.......1"4".M12111:11191

1:11mom 075150 romps

1:10111:11=11111misommomomi

MMMMM

mulIPA211101111;:101 1FAU111111111111111

50

"asii111;111111:11Allal

11174111P:ill

MM .-111/1114111111111111

q5

MMMMC125

Alounpramehnumara:

45Vg Volts

-1,2 AS 0

LA RADIOTECHNIQUE - COPRIM R.T.C.ON 103

En rouge, la variation de la penteen fonction du signal

n° 319 vvvwv.electronlquepratIque.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

O

Entrife

Idol cOrdnudalcosde 10ncton)

YJ

O

0

V5 -A

12AX72000

2v

C itO

290 V

13aVa

VS- 11

il2AX?

$0

I-

PCI20:13311,

THUILE CUT

SASSTRIM

RIGHTTRCIR.2

57 RORT

or

C20

1k

SSP,'

r012

14 :5-MAO-PC120 152

TREBLE SOOST

r

r -1

Stage correcteur de tonalite(canal droit uniquement)

PotenuornikdordgIag fin do nevsso

do sort

.022

OI

_.1s.SZtAr...t

3105

.0047

450.1

PC120 -150

SASS

tt

to

3)0 ',EMI

A Ia sortie de cet etage, sont inseresentre (A) et (B) les reseaux de correc-tions : RIAA, LP (FFrr), micro. Ils sontcommutes sur la face avant du C22.Si vous desirez un etage phonosimple, ne conservez que la correc-tion RIAA (contre-reaction selective,attention les valeurs doivent etre res-pectees a 0,1 % pres). La sortie del'etage phono (C) se fait a basseimpedance car la valeur de la resis-tance de 330 k52 dans Ia cathode n'in-tervient pas dans un montage a char-ge cathodique (lire cours precedents).Nous vous rappelons que, dans cecas, ('impedance de sortie est &galea ('inverse de la pente.Au point de fonctionnement choisi, lapente est de l'ordre de 1,5 mA/volt.L'impeclance de sortie est donc de1/0,0015 = 600 Q.Le point de fonctionnement du tubede sortie doit etre rigoureusementfixe car la liaison entre le tube prece-dent et le tube de sortie est directe.L'auto-stabilisation du circuit est

devolue a Ia resistance de 330 l<52 quireunit les deux cathodes.Le diviseur de tension constitue parcette resistance et la resistance de820 Q assure une polarisation correc-te du tube (B) qui regule son debit etmaintient la polarisation du tube (C)une valeur constante, malgre lesvariations possibles dues a la tensionde chauffage et au vieillissement destubes.Auditivement, le resultat est specta-culaire. Grace a la faible impedancede sortie, vous pouvez vous per-mettre d'attaquer, avec des cables dequalite standard » et sans pertedans les aigus, n'importe quel ampli-ficateur, preamplificateur ou enregis-treur a condition que son impedanced'entree soit au moins .gale a dix fois'Impedance de sortie du circuit (ici6000 Q).Cette regle est d'ailleurs valable pourtoutes les sorties d'appareils electro-niques grand public. Seuls les appa-reils professionnels dont l'etage de

650

PIONT

BASS

22k

sip 3110117

Son.,

vet. filtmet some kw,

sortie peut delivrer de Ia puissancedoivent etre charges sur leur impe-dance caracteristique pour que leursperformances soient respectees (voircours precedents). L'impeclanced'entree de l'etage phono du C22 estde 47 1(52 (R entrée), normalisee pourtoutes les cellules a aimant mobile oua reluctance variable.Pour ''utilisation d'une cellule a bobi-ne mobile, faire preceder le C22 d'untransformateur d'adaptation ou d'unpre-preamplificateur.

Commutations,entrée ligneet reglages de tonalite

Nous n'analyserons pas cette partieparce qu'elle est difficilement repro-ductible. Tres complexe, le systernede commutation et de reglages detonalite du C22 constitue cependantson second « must » (figure 3).Le systeme de reglages de tonalite,

re 319 www.electronlquepratique.com LLLCTRONIQUE PRAFIQUI_

Entrée gauche r113,116Lt 'Mtn

12RXT 3,0V

Filtre

Out 2%1,In to

Entrée droite

11

.01 1.0047 .0047

L _ _

r

Filtre

Out 0...17

In

PC120-1311r;

J

114V

OO a

.023

IF It

0

C21 LI

4

Stage de sortie a basse impedance(-- 600 Q) et filtres anti -rumble et HF

H.F. MICAr ViTo:lioc- 1

I nta! 1( --e

I 4TOPP

.47

FL AT 04....,0

FILTER

00 NM

eL

© LEFT OUTPUT

MANILA FILTER

PC120 - atL _,s

C 34

Hs

IT

2:

1, 4

a

0

2

V6-12AX7

310 V

R.F. FILTER

L 2 r oZ izo - s -11

114vC26

111

100 Mil 2.7K

2

47O

FL AT

FILTER

4701F

01

a

sit

O

0

45X

Sortie canalcentral

0 L + R OUTPUT

OUTPUTLEVEL

-J

RIGHT OUTPUT

en particulier, est incroyablement per-formant. C'est un systerne pre-reglequi agit par bandes de 3,75 dB tantsur les graves que sur les aigus et quin'apporte qu'une tres faible rota-tion de phase au signal traits (la rota-tion de phase est le defaut majeur

des reglages de tonalite classiques).Les elements passifs du C22 sontpre -cables dans des modules spe-ciaux parfaitement etalonnes.Cet stage est, lui aussi, legerementexpanseur (16`o 12AX7 chargee par330 kQ).

L'etage de sortie ligneSi vous vous amusez a construire unpreamplificateur inspire du Mc IntoshC22, placez un potentiornetre de 2 x100 kS2 a ('entree de I'ampli ligne(figure 4).

n° 319 vvvvvv.electronlquepratIque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

C22

117 V

40/60 CPS

LK

ILK

813POWER

ON OFF

TI

Cet etage n'a pas de gain, c'est unesortie « basse impedance » de 600 Q.Astuce : une sortie supplementaireest prevue pour un canal central.C'est un sommateur.II vous permettra d'extraire le canalcentral d'un enregistrement en Dolbysurround.Attention, cette sortie est a hauteimpedance, n'utilisez pas un cable deplus d'un metre entre cette sortie etun amplificateur de puissance dont('impedance d'entree doit etre aumoins de 500 kQ (rare sur des ampli-ficateurs modernes).Les filtres anti -rumble (pour suppri-mer les bruits dune platine disque) ethaute frequence (utiles pour les 78tours) sont d'une efficacite redou-table.

RED

'SRN

SRI

SRN

!BRIGHT

0

DIM

R69 R 70LSI( 20% I.SK 20%

csoe'40

40

ILOT LAMPINTENSITY

L'alimentation

R71I.SK 20%

Elle est pour le moins originale ! C'estun doubleur de tension d'un type unpeu particulier (figure 5). En effet, ladiode SR2 est ramenee a la massetravers la chaIne de resistances R74et R75 et les filaments des tubes (!).Ceci assure une pseudo regulation.En effet, si la tension secteur aug-mente, les filaments des tubes voientleur resistance s'accroilre. Ceci aug-mente la resistance serie avec SR2.La haute tension baissera en agissantsur la valeur moyenne de la tensionredressee par la diode. Effet inverse,si la tension secteur baisse, unevariation de tension de ± 10 % entrai-ne seulement une variation de ± 1 %de la haute tension.

3I0V 290v 268v

R722.7K 20

VI V3 Vt

41 V 11 V8

Les pannes du C22vieillissant

Bien qu'etant particulierement robuste,le C22 que vous trouverez aura ('agede ses arteres ! A surveiller : le dou-bleur de tension. Le condensateurC3OB est souvent coupe. Vous voustrouvez avec la moitie de la hautetension, votre C22 sonne alorscomme une casserole ! Autre panneclassique, les condensateurs de liai-sons, qui ont de jolies bandes decouleurs, « fuient » a l'instar de toutcondensateur au papier ! A changersans etat d'ame, comme sur tous les« engins » de cet age.

Bonne ecouteR. BASSI

33 COORS EN UN SEUL CD-ROM

56 ric 319 vvvvvv.electroniquepratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

Audio

Preamplificateur stereo5 entrees

sortie casque 8 W32 Q

Ce preamplificateur a eteconcu pour piloter toutamplificateur « haut degamme ». II permet Iaselection de cinqsources, possede unesortie enregistrement etune sortie 1 Veff a basseimpedance. II est, en outre,equips d'un amplificateurhaute fidelite pour ecouteau casque.

n regard sur les specifi-cations et mesures en find'article ne vous laisseraaucun doute sur les per-

formances professionnelles de ceprojet. Sa distorsion propre est infe-rieure a 0,03 % et la bande passantes'etend de 10 Hz a 60 kHz a -1 dB.II est presents dans un habillagecompact et sa presence discreteetonnera plus d'un audiophile.

Le preamplificateurII est compose d'un etage amplifica-teur de type SRPP faiblement contre-reactionne et presentant un gain de20 dB (figure 1).Le fonctionnement de cet etage a etedecrit en detail dans le n°317 (mai 2007)

d'Electronique Pratique, c'est pour-quoi nous n'y reviendrons pas.Le commutateur d'entree permet laselection de cinq sources differentes.La sensibilite de cheque entrée estprogrammable par le choix des resis-tances R1 a R5.En ('absence de resistance (R5 = 0 Qsur le schema), Ia sensibilte d'entreeest de 180 mVac, pour 1 Vac en sor-tie. Cette sensibilte descend a

150 mVac en remplacant R16 par unpontage.La sortie du premier etage est dirigeevers un potentiometre stereo lineaireP1 monte en opposition entre lescanaux gauche et droit. II permet uncontrole de la balance.La resistance R15 de 10 k52 shunte lecurseur. Ce qui permet, a l'equilibre,

de ne pas attenuer le signal. Ce der-nier ne s'affaiblit que Iorsque le cur-seur est devie de sa position media-ne. Le potentiometre logarithmiqueP2 dose le signal envoys a l'etagesuivant.Cet etage assure Ia sortie a basseimpedance du preamplificateur, touten amplifiant de 10 dB le signal afinde piloter la triode de puissanceECC99.

L'impedance de sortie d'une triodemontee en cathode suiveuse se cal-cule comme suit :Zk = [Rk.(Rp+Ri)/(p+1)y[Rk+(Rp+Ri)/(p+1)]

Pour une ECC88 :Ri = 2,7 kt?, p = 33, Rp=33 k52,Rk = 10 k52 : Zk = 950 O.La resistance R22 de 1 k52 isole Iasortie des circuits et ajoute cettevaleur a !Impedance de sortie de larealisation, laquelle fait 2 k5-2.Les trois premiers tubes sont desECC88/6922.Nous avons equips notre realisationde 6922 de Sovtek. Ces tubes sontd'un prix abordable et nous n'avonspas detects de degradation des spe-

11° 319 www.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE

1

RI 47K

VI /V2AECC88 1

69222 mom

SI

112 47K

R3 10K

R4 10K

0-1=1R50-=

4K7

V1R213

R7

5 22K1pF

100K

3

133Vdc0.1 pF

8 250V

0012.2pF250V

0 1K

cc

R11r--i

220K

1K

0,1pF400V

C61

+260Vdc

47K

15K

CC

PI100K [1,LINBalance

10K

cc

P2100KLOGVolume

C60

225F400V

OK

2K

0.19F

R17

4K7

1M

1118

cc

aE

12W331<

00)1cc

.116Vdc '6*

11

0,229F400V

6

7 mom V3ECC886922

C63_cc

19F cc 220K

-oSome Enreorstrement400mVac

.48Vdc

C5

'MN221IF

100V

10K 100K

C6

pF

K

Some preamplificateur1Vac

T1215VA

S1 230Vac2x6Vac V V2 V3 V4

F1

1C7

1pF

100315mALent

100

T230VA230Vac230Vac

+330Vdc

SI

5H270

C2=

L1

3IC C4 LC5Cl 03

ACI AC2

0,1pF400V

1.330pF400V

0,19E400V

330pF400V

,N

0, µF250Vac

DI

1K

RI

O-J

+315Vdc50mA

680K1W

0

+65Vdc

C6o10pF

180KT ioav0OV

cifications par rapport a d'autres fabri-cants plus <, mythiques

L'amplificateurpour ecoute au casqueLe signal « repique » sur ('anode deV3 pilote l'etage de sortie. Le choix

du tube de sortie s'est porte sur unedouble triode ECC99. Sa dissipationanodique maximale est de 5 W. Si lesdeux triodes sont sollicitees en puis-sance, it est recommande de ne pasdepasser 3 W par unite.Cet etage fonctionne en classe A.Le transformateur de sortie est de

type « torque Ce choix resulte debien des essais qui nous ont finale-ment conduits a abandonner le trans-formateur de sortie classique placedans le circuit de charge d'anode.II s'agit d'un transformateur d'alimen-tation de 230 V/2 x 6 Vac d'une puis-sance de 15 VA.

58 re 319 vvvvvv.electrortuquepratique.com ELEC I IRONIQUE PRA TICXJE

.260Vdc

VIA/2AECC88 1

69222

AO 0

21(

0,1pF250V

Ti15VA230Vac2x6Vac

220K

V Icc

iC71pF

un

100

100

cc

0,16F400V

P1100KLINBalance

10K

C61

P2100I<LOGVolume

C80

400V

10K

22K

3

-(3Sortie Enregistremen1400mVac

0 ,1 pF

33KI2W

6

R17

4K7

1M

R18

C63 SO tr.1pF CC 220K

V1 V2 V3 V4 D1

T230VA230Vac230Vac

+330Vdc5H270

C2

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c3+

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400v330pF400V

0, µF250Vac

kbri- du tube de sortie s'est porte sur unedouble triode ECC99. Sa dissipationanodique maximale est de 5 W. Si lesdeux triodes sont sollicitees en puis-sance, it est recommande de ne pasdepasser 3 W par unite.Cet stage fonctionne en classe A.Le transformateur de sortie est de

le

de

noix

cA .I C5 Ec'

0,1pF 330pF400V 400V

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0.22pF400V

7mAF128

V3ECC886922

.48Vdc

1

+315Vdc50mA

0

+65VdcC6

180KT10pF

100V

OV

C5

22pF100y

10K

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100K 01K

C62 gcc

TPF

0Sortie preampliticateur1Vac

type « torique Ce choix resulte debien des essais qui nous ont finale-ment conduits a abandonner le trans-formateur de sortie classique placedans le circuit de charge d'anode.II s'agit d'un transformateur d'alimen-tation de 230 V/2 x 6 Vac d'une puis-sance de 15 VA.

3.3K2W

15K2W

a180VOC

15K2W

IC64

400V

.315VdcmA

47nF5 400V

1

V4 1 400VECC99 6

222K 7

470K

R24

a36,5Vdc

1201<

38

.40Vde

1pF

470uFSOY

-El22"2WC10

T1/26 4

III0

0.1µF

casque

8.2

Au banc de test, nous avons mis enevidence une bande passante spec-taculairement plus large : quelquesHertz a plus de 100 kHz, pour untemps de montee de l'ordre de 2 .is.L'inconvenient de ce type de trans-formateur est de ne pas supporter decourant continu sans etre immediate-ment sature.La charge anodique de la triode desortie est realisee par une resistancede 7,5 kg2/4 W (R26, R27) et le trans-formateur de sortie. Ce dernier estaliments en alternatif via les conden-sateurs C11 et C12. Le gain destriodes de sortie s'eleve a 18 sanscontre reaction. II tombe a 8 avec lacontre-reaction issue du secondairedu transformateur et reinjectee dansle circuit de cathode via C8 et C9.Le ratio 230 V/6 Vac nous donne unrapport de transformation de 38,3 etun rapport d'impedance de 1470.Ce qui, avec une charge de 8 Q ausecondaire, nous restitue au primaireune charge de 12 kQ. Nous utilise-

rons le deavec le F

impedancanodique

A 2,5 W (1

Afin d'assiment stabtriodes V3

risation atpolarisaticpont divisi

Adaptsdes im

L'impedarvraiment rsur le mar50, 64 voige a avoimerne put:

differentesdemander100 mW d

Le circuitentre deu:cordemen

casque.

En basse

le signal r1 Vac, ce

de 8 A 3:(marque

les casque

En l'absesocle pourresistance

transforms

Alimen

La tensiord'un transfle mernetransformE

La HT esttransformsd'isolationchez Cor514810. II

130 mAac

Le redressbornes dusion de 33C

tree par la

condensate

La HT estresiduelle it

e.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

R28

-(=3.3K2W

15K 151(2W 2W

415Vdc25mA

IC640,141F400V

01 47nFc, 400V

:180Vdc

V4 1

ECC99 62

22K 7

4701(

R24

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II

.01

8

4-40Vdc

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My&400V

120K 0 2.2Kcc", 2W =

C10 0,114F

(S) (*)320 80

Casque

8,2

Au banc de test, nous avons mis enevidence une bande passante spec-taculairement plus large : quelquesHertz a plus de 100 kHz, pour untemps de nnontee de l'ordre de 2 ps.L'inconvenient de ce type de trans-formateur est de ne pas supporter decourant continu sans etre immediate-ment sature.La charge anodique de la triode desortie est realisee par une resistancede 7,5 k52/4 W (R26, R27) et le trans-formateur de sortie. Ce dernier estalimente en alternatif via les conden-sateurs C11 et C12. Le gain destriodes de sortie s'eleve a 18 sanscontre reaction. II tombe a 8 avec lacontre-reaction issue du secondairedu transformateur et reinjectee dansle circuit de cathode via C8 et C9.Le ratio 230 V/6 Vac nous donne unrapport de transformation de 38,3 etun rapport d'impeclance de 1470.Ce qui, avec une charge de 8 Q ausecondaire, nous restitue au primaireune charge de 12 kQ. Nous utilise-

rons le deuxieme secondaire en serieavec le premier pour obtenir uneimpedance de 32 Q. La dissipationanodique du tube de sortie s'eleve icia 2,5 W (18 mA sous 140 Vdc).Afin d'assurer un point de fonctionne-ment stable dans le temps pour lestriodes V3 et V4, nous evitons la pola-risation automatique au profit d'unepolarisation « forcee » detenue par unpont diviseur.

Adaptationdes impedances

L'impedance des casques n'est pasvraiment normalisee. Nous trouvonssur le marche des casques de 8, 32,50, 64 voire 600 Q, ce qui nous obli-ge a avoir a disposition, pour unemerne puissance, des tensions assezdifferentes : 100 mW dans 8 Q nedemandent que 0,9 Vac, alors que100 mW dans 600 Q exigent 7,7 Vac.Le circuit imprime permet de choisirentre deux impedances pour le rac-cordement du socle de sortie ducasque.En basse impedance (marque « # .) ,le signal maximum est de l'ordre de1 Vac, ce qui convient aux casquesde 8 a 32 Q. En haute impedance(marque « $ s'eleve a 2 Vac pourles casques de plus de 32 Q.En ('absence de raccordement, le

socle pour « jack » met en circuit uneresistance de 8,2 Q afin de charger letransformateur.

Alimentation

La tension de chauffage est issued'un transformateur torique 230/6 Vac,le merne que celui utilise commetransformateur de sortie (figure 2).La HT est fournie par un deuxiemetransformateur. Ce transformateurd'isolation 230/230V est disponiblechez Conrad sous la reference514810. II peut fournir un courant de130 mAac au secondaire.Le redressement nous restitue auxbornes du condensateur C2 une ten-sion de 330 Vdc. Cette tension est fil-tree par Ia self de 5 H et un deuxiemecondensateur C5 de 330 NF.La HT est affect& dune ondulationresiduelle inferieure a 1 mVac. La self

choisie est disponible chez Hammondet porte la reference 155H.Les filaments sont alimentes en AC,mais leur potentiel est porte a

+ 65 Vdc afin d'eliminer toute influen-ce thernndionique entre cathode etfilament.L'ondulation residuelle apres le filtreR28 -C60 sur la carte de base estinferieure a 100 pVac. De plus,comme les configurations SRPP etcathode suiveuse sont relativementimmunisees des bruits d'alimenta-tion, le rapport signal/bruit atteint ensortie est superieur a 86 dB pour1 Veff en sortie.

La mecanique

II est plus facile de realiser, en pre-mier lieu, Ia partie mecanique en seservant des cartes non cablees.Didactiques, les photos A et B et lafigure 3 vous serviront de guide pourla realisation. Le boitier est disponiblechez Radiospares sous le numero destock 222-004.Les faces mesurent 66 x 300 mm surune profondeur de 280 mm. II est evi-dent que tout autre boitier peut faireI'affaire. Les pieds fournis ne permet-tent pas une ventilation suffisantepour des appareils a tubes. II estrecommande de surelever l'appareilde 10 mm.Les cartes « preampli » et « alimenta-tion » sont fixees par des entretoisesde 5 mm sur deux profiles aluminiumen U de 10 x 10 x 1 mm, d'une Ion-gueur de 296 mm. Ces profiles sontfixes sous les cornieres du boitier pardes entretoises de 5 mm (figure 4).Les deux transformateurs de sortiesont fixes dans la corniere de gauchea ('aide de deux coupelles.

4

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Audio

013

15 20

00 000000

'20,3 18 18

303mm18 18

55

CarteAlimentation

Carte de Base160x150mm

152,5x53,5mm

n*

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Tr ansf oSortieOr oi t

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42 47 47 4?

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013 06, 5

303mm 25 25

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Le transformateur HT est visse direc-tement contre le capot inferieur parquatre vis M3 et le transformateur dechauffage maintenu verticalernent

par un serre-cable (Colson) passédans deux trous de 6 mm percesdans le capot inferieur.La premiere operation consiste a

forer les trous aux extremites desprofiles en aluminium afin de pouvoirles fixer sans les entretoises dans lescornieres laterales.

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D

PP -P.e5 8L VOL

E

La carte de base est positionnee surles deux cornieres afin de pointer etforer les quatre trous de fixation. Lepremier trou de reference est situe55 mm du trou extreme et marqued'un asterisque (figure 3).Nous fixerons la carte de base sansentretoise et contre le panneau arrie-re. Marquer alors avec precision l'ali-gnement des sept socles RCA surl'envers du panneau arriere. Placerensuite la carte de base contre lepanneau avant et faire de meme pourles deux potentiornetres.Pour la hauteur des trous, referez-vous aux plans cotes des deux faces(figures 5 et 6, photos C et D). Avantde percer, il est preferable d'installerles socles RCA et de bien verifier lapertinence des marquages.Au montage final, les profiles et lesdeux cartes seront maintenues pardes entretoises M -F M3 de 5 mm(figure 4).

Nous avons utilise des fourreaux depassages et des manchons coupleurspour maintenir les axes (photo E).

Les massesLe raccordement des masses de ('en-semble est pris sur la carte de basepros du commutateur Si . Les deuxcotes du chassis sont relies electri-quement par des vis auto-tarau-deuses (photo A). De plus, il faut grat-ter la peinture des deux capots aux

YLI

L° e

7.1(111 °F C17111°Vf01:7121 410 .3°Cg08 00Le ° Og 00

LP A "

trous de fixations situes pros de ('en-tree a l'aide d'un foret et remplacerdeux vis fournies par deux vis a teteconique.

Les circuits imprimes

Les circuits imprimes supportent tousles elements, a ('exception des trans-formateurs.Les interconnexions se font parpicots et cosses, de sorte que lescartes soient libres de tout fil.

La carte de baseLe montage de cette carte ne presen-te pas de difficulte (figure 7). Lesvingt et un picots de 1,3 mm sontsoudes en premier lieu, ensuite onsoude les vingt-quatre pontages.Le reste est assemble par ordre crois-sant de grandeur, en terminant parles deux potentiometres.Le pontage de masse situe entre C5et C6 est de section plus importante(> 0,5 mm2), comme indique sur lafigure 8.Les resistances R25, R26, R27 et R28sont soudees a 10 mm de la surfacede la carte.La carte des tubes est inseree dans lacarte de base, mais avant de la fixerdefinitivement, it y a lieu de fixer lecommutateur.

La carte des tubesUne etude du circuit imprimb est pro-posee en figure 9. La premiere ope-ration consiste a inserer les vingt etun fils de liaisons a la carte de base.Ceux-ci sont plies a angle droit, sou -des, puis coupes a une longueur de5 mm.Les deux picots de 1,3 mm sont inse-res, suivis des neuf pontages et desquatre supports noval. Les resis-tances R9 et R10 sont soudees a l'ar-dere de la carte (figure 10).

La carte alimentationLa carte alimentation, dont le circuitimprime fait ('objet de la figure 11,sert de relais pour les intercon-nexions des deux transformateurs.Elle est equipee de quatorze picotsde 1,3 mm. La self est directementvissee sur la carte. De dimensionsrestreintes (60 x 32 mm), elle ne peseque 150 g et peut etre supportee par

cA 9 a 0 0 9 WO [H 0000+0 0

C64

0 -1P281411,111-N N

U 0 sj 0 N NNtil'sl)

N

0 0

C3

0030#02

C2

030#02 0 0

0 0 0

h 3 C2

a

C 6 C 6 MCH-TT

0 0 0 0 0 0 0 0

C61 C7

C4

S10 0 0 6

o [02 04

00 CD 04o 0 06

S

-QM- -flag-

P 1 --41-41-

C7

0 0 0 0 0 0

4

62

P2

0

8 Preamplificateur Valeur Volt/Puiss. Tol/Type Pas (mm)

8 C1,C6,C9,C62,C63 1pF 50V Radial 52 C2 2,21F 250V Axial2 C3 0.1 NF 250V Radial 5

4 C4,C10 0,1pF 100V Radial 5

2 C5 22pF 100V Radial 5

2 C7 0,22pF 400V Radial 15

2 C8 470pF 50V Radial 5

2 C11 101.F 400V Radial 5

2 C12 47nF 400V Radial 5

1 C60 22pF 400V Radial 7,51 C61 0,1pF 400V Radial 10

1 C64 0,1pF 400V Radial 151 P1 2x100K Lin1 P2 2x100K Log6 R1,R2,R12 47K 1/4W 1%8 R3,R4,R14,R15 10K 1/4W 1%2 R5 0

4 R6,R21 100K 1/4W 1%

6 R7,R16,R24 22K 1/4W 1%6 R8,R10,R22 1K 1/4W 1%4 R9,R17 4,7K 1/4W 1%3 R11,R60 220K 1/4W 1%2 R13 15K 1/4W 1%2 R18 1M 1/4W 1%2 R19 10K 1W 5%2 R20 33K 2W 5%2 R23 470K 1/4W 1%

2 R25 2,2K 2W 5%4 R26,R27 15K 2W 5%2 R28 3,3K 2W 5%2 R29 8,2/33 1/4W 1%1 R61 1M 1/2W 1%1 R62 120K 1/4W 1%1 R63 680K 1W 5%1 S1 Combinateur 5pos - 2circ3 V1,V2,V3 6922-ECC881 V4 ECC992 T1,72 Voir texte

n° 319 vvvvvv.electroniquepratique.EOT ELECTRONIQUE PRATIQUE 63

Audio

64

10 12

L1

0 F

B1

C?

C 1

0

0

0

0

0

0

0

0

Alimentation Valeur Volt/Puiss. Tol/Type Pas (mm)

1 BI 600V I,5A Radial 5-5-51 C1 0,IpF 250Vac Radial 15

2 C2.C4 0,1pF 400V Radial 15

2 C3,C5 330pF 400V Radial 10

1 C6 10µF 100V Radial 5

I C7 I pF 50V Radial 5

1 DI 1N41481 Fl 315mA Lent1 Li 5H 50mA1 LED Verte1 R1 1K 1/4W 5%1 R2 180K 1/4W 5%1 R3 680K 1W 5%1 Tt 230.2x6Vac 15VAI T2 230/230Vac 30VA

1 Si Switch DPDT

Autres Composants C)

3

1

1

2

4

1

2

1

41

373712

1

3

1

1

1

3

3

3

1

(')

Transformateur Torique 15VA - 2 x 6VacTransformateur Isolation 230/230 - 30VACoffret RS 222-004Profiles alu 298x10x10x1mmPieds 10 mmL1 - Self de filtrage Hammond 155HC3/C5 Alim - 330pF / 400V: Haut 35mmCl Alirn - 100nF / 250VacSupport tube noval ceramique pour PCBS1 Combinateur pour CI 5 Pos. - 2 Cir.Picot 1,3mmCosse 1,3mmEntretoise 5mm M -F/ M3Porte fusible chassis (20 mm)Socle RCA stereo double pour PCBSocle RCA stereo simple pour PCBSocle Ecouteur Stereo 6,3mmSocle 230V/1A pour chassisPassage d'axe - 6mmAllonge d'axe - 6mmBoutons 6 mmSocle 8 mm pour LED

Me contacter en cas de difficultes d'approvisionnement

le seul circuit imprime. Les deuxcondensateurs de 330 pF ne peuventpas depasser une hauteur de 40 mm(figure 12 et photo F).

Mise sous tension

Le raccordement des transforma-teurs de sorties est cable selon lecode couleur des fils (0 = noir, 1 =

brun, 2 = rouge, etc.)La premiere mise sous tension se faitde preference a ('aide d'un auto-transformateur.Verifier la montee progressive destensions jusqu'a obtenir les 6,3 Vacde chauffage et les 315 Vdc de HT.Verifier les diverses tensions, dont lestensions d'anodes de V4, sur lesresistances R26 et R27. La haute ten-sion suit directement les aleas de latension secteur. Celle-ci peut varierentre 225 et 240 Vac sans affecter lefonctionnement du preamplificateur.Les valeurs indiquees sur les sche-mas sont mesurees pour une tensionsecteur de 230 Vac.

Quelques mesures

Les mesures classiques sur notreprototype vous soot presentees auxfigures 13 a 16.La reponse aux signaux carres estmesuree aux deux sorties : preampli(figure 13) et casque (figure 14). Ledepassement est nul et les temps demontee sont respectivement de 3 et7 .is. La frequence de coupure sesitue vers 110 kHz a -3 dB et 50 kHzpour la sortie casque.Le taux de distorsion pour 1 Veff en

sortie « preampli » mesure au distor-siornetre est de 0,03%. La represen-tation spectrale (figure 15) montre laseule presence des H2 a -66 dB et H3a -80 dB sous la fondamentale.Le bruit total en sortie est de l'ordrede 50 pV, ce qui nous donne un rap-port signal/bruit de 86 dB pour 1 Veffen sortie. La representation spectraledu bruit en figure 15 analyse le signalentre 0 et 100 Hz. Les battements a50 et 100 Hz sont a -92 et -100 dBV.Le niveau de reference est place a-40 dBV. A gauche du graphe, on dis-tingue bien l'effet de ('alimentationnon-stabilisee. Le bruit decroissantde 0 a 10 Hz est celui des instabilites

Audio

de la tension secteur, mais ce dernierreste sous les -90 dB au-dessus de2 Hz. La saturation en sortie apparaffprogressivement pour des tensionssuperieures a 8 Vac .

Le taux de distorsion en sortiecasque (figure 16) avoisine 1 %

pour 30 mWeff et monte a 2 % pour100 mW. La distorsion d'intermodula-tion ne depasse pas 0,5 %. Maisnous rappelons que la plage de fonc-tionnement normale d'un casque nedepasse pas les 10 mW et qu'unepuissance de 100 mW est le maxi-mum absolu permis par la legislationeuropeenne.En figure 17, vous trouverez lescaracteristiques techniques releveessur notre prototype.

Conclusion

Au test d'ecoute, le preamplificateurse revele absolument transparent,sans ajouter aucune coloration et touten apportant un gain programmablede 20 dB. L'ecoute au casque revele

U11 0 1 RISE ouura r Inv 1X11 11, R11T - MRT / Utv

Caracteristiques Techniques 17Sande passante 8 Hz - 60 KHz a -1 dB

5 Hz 4 110 KHz a -3 dBTemps de montee - Entree directe 3 SecGain 0 4 + 20dB - ParametrableTaux de distorsion 100Hz 9 10KHz < 0,1% a 1 Vac / A. 0,03%)Signal de sortie maximum 8 Vac a 2% de DHTRonflement & Bruit < 50 µVacRapport Signal/Bruit > 86 clp_pour 1 Vac en sortieImpedance d'entree 47 KO (Entree 5)Impedance de sortie'Naphonie 100Hz -4 10 KHz

2 KO>40 dB

Partie CasquePuissance nominate 1100 mWBande passante '10 Hz 922 KHz a -1 dBTemps de monteeTaux de distorsion (P100)

7 µSec< 2%

Distorsion d'intermodulation (SMPTE)Rapport Signal/BruitImpedance interne (sortie 80.)

< 0.5%> 80 dB1 n

Connecteurs entrees - sortiesConsommationDimensions

RCA230 Vac / 165 mA / 38 VA300 x 280 x 65 mm

Poids 4,5 Kg

une excellente dynamique et unedefinition etonnante tout au long duspectre, du plus grave au plus aigu.Pour les donnees de fabrication descartes imprimees ou quelque proble-

me d'approvisionnement, n'hesitezpas a contacter l'auteur a l'adressejl.vandersleyen@skynet.be ou via sonsite internet www.novotone.be/fr.

J -L VANDERSLEYEN

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