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GPS et PC

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Sommaire N° 317

itiatirInternet pratiqueGPS et PC

Realisez vuub-crierneMicro/Robot/DomotiqueAlarme bateau UHF/433 MHza detection de chocsMini espion pour clavier de PCMicrophone HF pour guitare electriquea trois canauxInterface VGA en mode texte (lene pantie)Comtoise du XXIe siècleHorloge geante de precision a leds avecfonction thermornetre (1' partie)

AudioEt si on parlait tubes (cours n°35) :

analyse pratique du Radford, serie 3Preamplificateur SRPP a cinq entréeset correcteur actif grave/aigus

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Fondateur : Jean-Pierre Ventillard - TRANSOCEANIC SAS au capital de 574 000 - 3, boulevard Ney, 75018 Paris Tel.: 01 44 65 80 80 - Fax : 01 44 65 80 90Internet : http:/Avww.electroniquepratique.com - President : Patrick Vercher - Directeur de la publication et de la redaction : Patnck Vercher

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LE PROCHAIN NUMERO D'ELECTRONIQUE PRATIQUE SERA EN KIOSQUE LE 6 JUILLET 2007

1.1111=111111111"

Les amplificateursoperationnels font partiedes composantselectroniques de base quirestent indispensables,meme a l'ere del'electronique numerique.Bien qu'il soit possible derealiser soi-meme unAOP avec des transistors,les performances et l'en-combrement minimum deceux du commerce enfont des composants dechoix pour l'electroniquemoderne.

es lecteurs d'ElectroniquePratique ont souvent ('oc-casion de manipuler cescomposants puisque, parmi

les montages proposes dans nospages, nombreux sont ceux quinecessitent ces circuits integres.Que vous soyez déjà a l'aise avec cescomposants ou que vous soyez novi-ce en la matiere, nous vous invitons anaviguer quelques minutes avec noussur Internet a la recherche de pre-cieuses informations sur les AOP.En guise d'introduction a notre pro-menade sur « la toile mondiale »,ouvrez la page suivante a ('aide devotre logiciel de navigation favori :http://www.bedwani.ch/electro/ch9/index.htm.Ce site presente, en une seule etlongue page, I'essentiel de ce qu'ilfaut connaitre a propos des amplifi-cateurs operationnels. Des figuressimples, des formules concises etdes explications claires, voila quiconstitue une excellente entrée enmatiere !Ceux d'entre vous qui preferent lessites avec pleins de photos de mon-tages reels et de surcroll animeesseront ravis par la page « html » quise situe a l'adresse http://mpimichelet.free.fr/ao.html. Ce site presente ega-lement les montages de base quel'on realise habituellement avec desamplificateurs operationnels, mais icila couleur est de mise.

InternetPRTIQUE

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Le site suivant que nous vous invitonsa visiter est accessible a l'adressehttp://lsiwww.epfl.ch/LS12001/teaching/physiciens/lecon07/lec7.html. II s'agitd'un cours complet sur le sujet qui nemanquera pas de passionner les plusexigeants d'entre vous. Ce site pit-sente le modele interne d'un amplifi-cateur operationnel et couvre lesfonctions de base que l'on realiseavec ce type de composant.Ensuite nous vous invitons a tele-charger le document qui se trouvel'adresse http://www.univ-lemans.fr/

enseignements/physique/02/cours_elec/aop.pdf. Ce document aborde denombreuses notions qu'il vaut mieuxbien connaitre lorsque l'on souhaiteutiliser un amplificateur operationneldans un montage reel. En effet, si lesnotions de base suffisent a mettre enoeuvre un AOP en quelques minutesdans un montage d'etude, it vautmieux connaitre les limitations deceux-ci lorsqu'ils sont utilises dansun montage complet.Pour le cote ludique nous avons ega-lement selectionne la page :

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http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electrolaop.html.Vous y trouverez un petit laboratoirevirtuel qui vous permettra d'etudier leplus simplement du monde le corn-portement d'un amplificateur opera-tionnel plonge dans trois montagesde base (montage inverseur, montagenon inverseur et montage somma-teur). Comme vous devez certaine-ment vous en douter, ce ne sont pasles sites Internet traitant de ce sujetqui manquent. Vous trouverezd'ailleurs une selection de quelquesliens supplementaires en annexe.Nous vous souhaitons une agreablenavigation et vous donnons rendez-vous le mois prochain pour de nou-velles decouvertes.

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Liens de ce dossier

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Initiation

GPS et PC

Largement dernocratisee,Ia technologie GPS ferabientot partie integrantede notre vie quotidienne,pour le meilleurmais aussi pour le pire.A cote des immensesservices qu'elle estcapable de rendre, ellepeut, en effet, ouvrir lavoie aux plus detestablesindiscretions...

'etonnante precision delocalisation a laquelle la

technologie GPS permetd 'acceder, desormais

peu de frais, merite d'etre exploreepar tous les moyens, PC en tete, quit-te a reviser, au passage, quelquesnotions de geographie appliquee.

Un systerne satellitaire

Ce n'est un secret pour personnequ'un recepteur GPS (en attendantGalileo) est un instrument purementpassif, qui fonctionne par receptionet traitement de signaux emis par uneconstellation de satellites.

II en resulte qu'a moins d'etre coupleA un equipement d'emission (GSM,par exemple), it est incapable deretransmettre sa position a qui que cesoit. II peut simplement l'afficher oul'enregistrer en vue d'une recupera-tion ulterieure.Autre consequence de ce principe :

les signaux recus sont extremementfaibles, en pratique souvent inferieursau niveau du bruit radioelectriqueambiant, duquel des traitementscomplexes permettent de les extraire.Si leur decodage, dans des condi-tions limites, necessite des sensibili-tes radio de l'ordre de - 160 dBm,cela signifie aussi que le brouillage dusysterne est etonnamment facile, aumoins localement.On a ainsi signal& des cas d'aveugle-ment de tous les GPS, a plusieurskilometres a la ronde, par un simpleamplificateur d'antenne TV defec-tueux, entrant en oscillation !

C'est evidemment bon a savoir, al'heure oil on nous concocte des sys-temes de facturation du moindre kilo-metre parcouru sur le reseau routier,mais gare aux systernes dits <, deadreckoning », capables d'entretenirune position estimee en cas de pertetemporaire de reception... La plupartdes recepteurs GPS sont en mesurede recevoir une douzaine de satellites

en merne temps, performance qui nepeut guere etre realisee qu'en envi-ronnement tres degage.En pratique, it en faut un minimum detrois ou quatre pour faire un pointacceptable, six ou huit etant tout demerne souhaitables pour optimiser laprecision.Depuis que l'armee americaine arenonce aux restrictions imposeesaux utilisateurs civils, it n'est pas rarede pouvoir se localiser a cinq ou sixmetres pres, voire trois ou quatre enmode differentiel WAAS/EGNOS.C'est déjà remarquable et meilleurque la precision dimensionnelle descartes - papier » au 1:25 000 (10 m =0,4 mm !).On nous permettra de ne pas entrerici dans les details, d'ailleurs trescomplexes et largement documentespar ailleurs, des techniques du calculde la position a partir des donneesradio regues des satellites. II nousparait bien plus utile d'etudier l'art etIa maniere d'exploiter, sur le terrainou en differe, les points calcules parle recepteur ! (figure 1)

Avec un PC...

Bien que les systernes de navigationGPS pour automobiles soient tits a lamode, c'est plutet vers des recepteurs

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Initiation

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L'ecran principal d'unrecepteur GPS72 Garmin :

dix satellites reps pour une preci-sion meilleure que cinq metres(quatorze pieds) !

« a main » qu'il convient de se tournerpour experimenter sans retenue aucune.

Morrie s'ils content encore moinschers, les modules GPS « nus » sontbien plus delicats a mettre en oeuvre,tout comme les adaptateurs pourordinateurs de poches. Un GPS auto-nome (et etanche), nnerne d'entree degamme, est l'ideal pour « faire le

point », sur terre comme en mer oudans les airs, avec une precision dequelques metres. D'un modele al'autre, ce sont surtout les possibilitesde post-traitement qui font la diffe-rence : enregistrement et restitutionde parcours, mise en memoire decoordonnees, variete des systemesgeodesiques supportes, qualite del'ecran graphique et, eventuellement,cartographie integree ou telechar-geable. Mais pour peu qu'un connec-teur approprie soit disponible, le rac-cordement a un PC (eventuellementportable) demultiplie considerable-ment les possibilites !Un logiciel « shareware 0 commeGartrip (www.gartrip.de) supporteainsi les principaux recepteurs desmarques Garmin et Magellan, ainsique les systemes d'exploitationWindows les plus repandus, le toutavec interface utilisateur en francais.La figure 2 montre ainsi avec quellefacilite on peut realiser un cable d'in-terface pour port serie, en prenantl'exemple d'un recepteur GPS 72Garmin.

Cette connexion etant realisee et lebon parametrage effectue de part etd'autre, on pourra &changer des don -rides dans les deux sens : preparer unitineraire en chargeant des « way -points » dans le GPS ou, au contrai-re, rapatrier vers le PC des trajets oudes points enregistres lors de depla-cements sur le terrain.Moyennant des reglages soignes etl'acquisition d'un minimum de savoir-faire, les resultats peuvent etre eton-nants : restitution, par un zoom surune carte scannee au 1:25 000, d'un

creneau » effectue en ville, au beaumilieu d'un voyage de ores de 300 km,integralement enregistre !

Un peu de geographie

Si on se limite a enregistrer despoints et a se laisser guider pour yretourner, un minimum de bon-senssuffit. Mais it est infiniment plus inte-ressant de reporter, sur des cartestopographiques ou marines, desdeplacements que Ion aura enregis-fres.Inversement, reperer un point remar-quable sur une carte, puis utiliser leGPS pour l'atteindre, « au milieu denulle part », est une experience aussifascinante qu'instructive.Mais it faut alors « accorder » le GPSet Ia carte, en se debattant avec unefoultitude d'echelles et de systemesgeodesiques differents, sous peinede commettre de grossieres erreurs.Le site de l'Institut geographiquenational (www.ign.fr) sera alors d'uneaide precieuse, aussi bien theoriqueque pratique.II faut bien comprendre qu'une carteest une representation plane d'uneportion de surface spherique, obte-nue par une transformation geome-trique appelee « projection ». II en

2

existe de nombreuses (cylindriques,coniques, Mercator, Lambert, etc.),qui presentent toutes certains avan-tages et inconvenients.Dans un meme pays, on n'utiliserapas forcement la merne projectionpour des cartes au 1:25 000 ou au1:100 000, tandis que toutes lesnations ne sont pas encore parfaite-ment d'accord quant a la valeurexacte de la circonference terrestreservant de base de calculFort heureusement, un referentielgeodesique mondial s'impose petit apetit : le WGS84, generalement asso-cie a une projection Mercator trans-verse universelle dite « UTM ». Lescartes topographiques vendues avecIa mention « compatible GPS » por-tent donc un quadrillage kilometriqueUTM-WGS84, garantissant simplicited'utilisation et precision des pointsGPS.

En France, c'est le cas des cartesIGN de la serie « TOP 25 » depuismars 1999, mais en Grande -

Bretagne, par exemple, c'est le syste-me « BNG » (British National Grid) quireste de tits loin le plus populaire.Les cartes marines, pour leur part,sont communement graduees en lati-tudes et longitudes (exprimees endegres sexagesimaux) par rapport aumeridien de Greenwich, tandis queles cartes IGN au 1:100 000 sont qua-drillees en grades (100 gr = 90°), parrapport au meridien de Paris !Heureusement, des formules deconversions existent, mais leuremploi demeure bien fastidieux. Etn'oublions pas qu'en France, la pro-jection reglementaire est la coniqueconforme de Lambert, dont le qua-drillage kilometrique, courammentlimite a des « amorces » en marge,est evidemment decale par rapport al'UTM-WGS84 !

Schema d'un cordon serie pour GPS Garmin

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Zone nord-ouest de la carte IGN1711 OT situee en pleine mer

Que dire, enfin, des cartes " rou-fibres » ou des plans de villes, quiportent souvent un quadrillage pure-ment arbitraire utilise en liaison avecun index de localites, de rues ou decentres d'interet et qui ne sont pastoujours dune bien grande exactitu-de geornetrique ? On aura une ideede cet embrouillamini en remarquantqu'un recepteur GPS courant sup-porte typiquement une bonne centai-ne de systernes geodesiques diffe-rents et, au moins, une dizaine de for-mats de grilles...

-

En pratique, le choix sera vite fait : oubien l'UTM-WGS84 qui est le syste-me geodesique « natif » du GPS, oubien le systeme correspondant aucarroyage des cartes que Ion se pro-pose d'utiliser.Le gros avantage d'un logicielcomme Gartrip (figure 3) est de pou-voir « calibrer » n'importe quelle cartescannee a partir d'un original papier,ou meme recuperee par captured'ecran lors dune consultation d'unsite tel que www.geoportail.fr.Cela se fait en marquant simplement

deux ou trois points dont on connaitexactement les coordonnees, parexemple parce qu'ils se situent a desintersections de lignes du quadrillaged'origine.Par la suite, un nouveau quadrillagepourra etre cree par le logiciel dans lesysteme geodesique que Ion choisi-ra, tandis que les points ou les tracesqui auront ete enregistres par le

recepteur GPS pourront etre reportessur la carte, sans perte significativede precision.

Quelques exercices

Avant meme d'aller sur le terrain avecun recepteur GPS, it est possible (etmeme souhaitable) de se faire la mainavec le logiciel Gartrip et un scanner.Cela, en procedant a quelques mani-pulations a partir de cartes " papier »d'origines diverses, dont on numeri-sera soigneusement quelques extraitsen format JPEG (une resolution de150 dpi suffit). Meme si on ne dispo-se d'aucune carte, les fichiers mis enligne pour cet article peuvent consti-tuer une bonne base d'initiation.Commencons par IGN.PDF (figure 4),qui reproduit, a titre d'exemple etd'illustration, le coin nord-ouest de lacarte IGN 1711 OT (Deauville 1:25 000).

Situee en pleine mer, cette petitezone ne comporte aucun detail ter-restre que Ion pourrait nous repro-cher de reproduire sans autorisation,mais seulement le quadrillage UTM-WGS84 et les amorces d'un qua-drillage Lambert (croix noires).Chargeons done dans Gartrip sa ver-sion IGN.JPG, accompagnee dufichier IGN.CAL qui contient les don -flees de calibration elaborees par nossoins. Regions Gartrip sur le formatUTM et le systeme WGS84. puisnotons la coincidence quasi parfaiteentre le quadrillage bleu de la carte etla grille que vient y superposer le logi-ciel : un bon point pour notre scanner,pourtant pas tout jeune (un AgfaSnapScan 1212) !Selectionnons maintenant le format" Lambert zone 1 » et le systeme geo-desique NTF (Nouvelle triangulationde la France). Redessinons la carte etvoyons comment la grille de Gartriptombe exactement en regard desamorces du quadrillage Lambert !

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1 km (1/25000)

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Reiterons la manipulation avec le for-mat Lambert « zone 2 etendue » etconstatons la concordance avec lesamorces chiffrees en bleu dans Iamarge (2496, 2497, 425, 426, etc.)Sur le terrain, it est evident qu'on nedisposera generalement pas d'un PC,mais seulement d'une carte papier etdu recepteur GPS. Celui-ci &tentregle sur la combinaison UTM-WGS84, it reste a se doter d'unmoyen commode pour reporter, sur lacarte, les coordonnees qu'il affiche.La solution consiste a imprimer notrefichier UTM.PDF sur du papier calque90 g/m2, a l'aide d'une imprimante jetd'encre dont on est sur de la preci-sion, au moyen de ('omnipresent logi-ciel Acrobat Reader (NE PAS cocherde case « ajuster », ce qui deformeraitgrossierement ('impression).En prevision d'un usage en exterieurpar tous les temps, on pourra avanta-geusement en vernir les deux facesau Tropicoat, pour stabiliser definiti-vement ses dimensions.Posons cette grille sur le came de lacarte qui contient la courbe isobathe10 m, dont les coordonnees kilome-triques vont de 712 a 713 en abscis-se et de 5481 a 5482 en ordonnees(figure 5). On pourra alors estimer lescoordonnees metriques de la croixnoire situee a droite en se servant soitdu calque, soit du curseur de Gartrip :30U 0712817 5481404.Precisons que 30U identifie le fuseauUTM dans lequel se situe le point. LaFrance s'etale, en effet, sur trois dessoixante fuseaux de 6° qui couvrentle globe sur ses 360° de longitude :- UTM nord fuseau 30 : entre 6°W et0° Greenwich

5

Une grille delecture decartes 1/25 000quadrillee enUTM-WGS84

6

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78

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- UTM nord fuseau 31 : entre 0° et6°E Greenwich- UTM nord fuseau 32 : entre 6°E et12°E Greenwich.On ne perdra toutefois pas de vueque ces coordonnees sont resoluesau metre pres, ce qui est tout dememe assez presomptueux ! Pour lesarrondir au decametre le plus proche,ce qui est plus coherent avec la pre-cision des GPS « grand public », onpourrait se limiter a 30U 07128205481400.Un second exercice pourra etre merlea partir d'une carte britannique au1:50 000 (Sheet 196 << The Solent » de['Ordnance Survey), dont un petitextrait figure dans le fichier ORDN-SURV.PDF (figure 6). La encore, it

s'agit dune zone maritime, avec justeun point remarquable (croix bleuematerialisant les coordonnees50°35'N 1°05'W des cartes marines).En chargeant, dans Gartrip, le fichierORDNSURV.JPG accompagne deses donnees de calibration (ORDN-

SURV.CAL), on pourra experimenteravec differents systemes geode-siques, a commencer par la BritishNational Grid (le quadrillage bleud'origine). II s'agit, la encore, d'unquadrillage kilometrique, base nonplus sur les fuseaux UTM, mais surdes zones arbitraires de 100 x 100 km,identifiees chacune par un code dedeux lettres. Dans le cas present, it

s'agit de Ia zone SZ, qui couvrenotamment rile de Wight.Notre croix se situe dans un came de1000 x 1000 m, qui s'etend ainsi de64 a 65 en abscisse et de 76 a 77 enordonnée.Imprimons la grille BNG.PDF sur du

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400200

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11111111111111111111111IM

M.1111MME11111M111111111111111111111EMMEN1111111111111111111111111111111MMEMEMINI11=11111111111111111111

MIIIIIII111111111111111111

OOIVOO OO O0

OOO

7 Une grille de lecture decartes 1:50 000 quadrilkeselon la BNG

calque (figure 7) et posons la sur lacarte (prealablement imprimee a par-tir du fichier PDF ou capturee surhttp://getamap.ordnancesurvey.co.uk/getamap/frames.htm).Comme precedemment, on pourracomparer les coordonnees BNG de lacroix, estimees de cette fawn, aveccelles affichees par le curseur deGartrip : SZ 64861 76428.Precisons, enfin, que selon ('usagebritannique, un arrondi decametriques'ecrirait SZ 6486 7643. Bien enten-du, Gartrip pourrait facilement super -poser un quadrillage UTM-WGS84 acette carte, permettant de s'en servirde la memo facon que d'une cartefrancaise, sans modifier en rien le

parametrage du recepteur GPS. Lescoordonnees de la croix se liraientalors 30U 0635545 5605310.Ce n'est finalement qu'une questionde preference personnelle et surtoutde commodite sur le terrain !

P. GUEULLE

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Alarme bateaua detection de chocs

Ce projet d'alarme sansfil a ete developpe poursurveiller un bateau detype pneumatiquesemi-rigide, stocksterre sur une remorque,mais it peut repondrede nombreux autres casde surveillancea distance, comme unreport d'alarme en cas dedeplacement d'un objet.

e cahier des charges initialkeit le suivant : lors dedeplacements ou de vacan-ces avec un bateau sur

remorque, pouvoir surveiller le bateaua terre sur sa remorque, pendant lanuit, pour eviter le vol du bateau oude son moteur (une pratique assezrepandue dans certaines regionsmalheureusement).

II Taut donc un systeme :1. Qui puisse prevenir de la tentativede vol a distance dans un rayonproche.

2. Autonome sur le bateau (pile/accu-mulateur) ou tres faible consomma-teur de courant si branche a la batte-rie du bateau.3. Silencieux afin de prevenir d'abordle proprietaire, pour surprendreensuite les voleurs.4. Intelligent et fiable pour detecter etfiltrer un mouvement ou une secous-se sur le bateau.

Presentation

Le point 1 necessite une transmis-sion radio. Nous avons donc optspour des modules de transmissionsUHF en bande 433 MHz a utilisationlibre en France pour une puissancede 10 mW. Cela autorise un eloigne-ment entre emetteur et recepteur de150 m environ, suffisant pour sur-veiller le bateau sur le parking d'unhotel, d'un camping, voire chez soi au

fond du jardin (les voleurs n'hesitantpas parfois a entrer dans les proprie-tes lors de l'hivernage des bateaux).La distance peut etre augmentee enutilisant des modules de 500 mW(jusqu'a 3 km de portee), mais cesmodules sont interdits d'utilisation enFrance.La platine est neanmoins concuepour accepter ces modules pour uneutilisation dans d'autres pays ou lalegislation est differente.Le typon autorise, de plus, deuxtypes differents d'emetteurs et recep-teurs afin de faciliter ('acquisition deces materiels. II s'agit des modulesTelecontrolli RT6-433 et RR3-433/RR11-433 ou Laipac TLP434A/TLP434A 0,5W et RLP434.Les modules emetteurs ont uneconsommation qui est fonction de latension d'alimentation et de la puis-sance du module. Les recepteurs ontune consommation d'environ 5 mA,sauf pour le module RR11-433 qui aune consommation de 300 pA, auprix d'une sensibilite de 95 dBm au


lieu de 105 dBm pour les autresrecepteurs. Nous reviendrons sur cepoint particulier un peu plus loin.Le point 2 est le plus delicat car, pourobtenir une port& lointaine, tl fautconsommer beaucoup de courant.Pour avoir une autonomic sur batteried'un mois environ, it faut consommertits peu de courant. Nous avonsdonc opts pour des composantstres faible consommation et cepen-dant accessibles. En particulier, le

montage est commands par unmicrocontroleur qui, la plupart dutemps, ne fait rien. II passe donc enmode SLEEP et, de ce fait, ne

consomme plus que quelques micro-amperes.Le regulateur 5 V est un composantLOW -DROP, pour eviter trop de perted'energie. Sa consommation au reposest de seulement 70 pA. L'ensembledu montage au repos ne consommeau total que 0,45 mA. Aliments par unaccumulateur de 9 V/200 mA, l'auto-nomie est d'environ quinze jours.Avec une pile alcaline de 9 V/400 mA,elle s'eleve a un mois, duree large-ment suffisante pour les vacances.Une autre solution consiste a bran-cher remetteur sur la batterie dubateau (generalement 70 NH ouplus), la faible consommation autori-sant plusieurs annees d'autonomie !Donc pas de risque de mettre a platsa batterie de bord.Ce point « impacte » fortement l'en-semble de la realisation et a necessi-ty une etude particuliere de la

consommation de cheque compo-sant.

Le point 3 implique le fait que l'alar-me soft report& sur le recepteur.Voulant garder le systeme assezsimple, nous avons utilise un buzzerpiezo. Lequel, bien que peu puissant,genere une sonnerie stridente per-mettant d'eveiller ('attention du pro-prietaire (au sens propre, car le

recepteur est a poser ores du lit, parexemple).

Le point 4 fait appel a une chafne detraitement du signal (figure 1). Toutd'abord, un capteur electroniquedetecte les chocs.Nous avons fait appel a un compo-sant specialise bon march& le 801Sde Sencera, imports par Selectronicen France.

Led 1 chocdetects

Capteur choc

amplification

1 ligne

Led 3 chocsvaltdes

4k Code module

4 lignes

PIC 16F628 4 MHzRS232C 1 ligne

Module HF

Ses caracteristiques principales sont :- Detection dans touter les directionsde chocs de faible amplitude (untapotement avec le doigt suffit).- Detecte egalement les change-ments de position.- Duree de vie superieure a 60 mil-lions de detections.- Entierement statique (pas de mer-cure ou pieces mecaniques), doncfiable.- Tres petit (7 mm x 9,2 mm) et peuonereux.Le traitement de ces chocs a neces-site d'utiliser un microcontroleur afinde filtrer de fawn logicielle les chocsrecus (dans ce systeme, trois chocsdetect& dans une periode de cinqsecondes maximum), puis de realiserremission codee de la validation dela sere de chocs.Nous avons donc utilise un PIC16F628 pour realiser ce traitement.Ce circuit compatible brochebroche avec le fres célèbre PIC16F84 offre des fonctionnalites avan-cees tr.& interessantes et exploiteesdans ce montage :- trois timers independents.- USART integre pour piloter la trans-mission HF.- Generateur PWM utilise pour piloterle buzzer.- Mode SLEEP permettant de reduirela consommation de courant enattendant un choc.

Description de remetteur

Regardons d'un peu plus pits toutcela. Tout d'abord le synoptique deremetteur decrit en figure 1.On retrouve sur ce schema :- Le capteur de choc.- Une electronique d'amplification etune led indiquant la detection d'unchoc.- Un microcontroleur recevant unsignal de choc.

- Une led pour indiquer que l'on arecu trois chocs.- Un systeme de codage permettantde differentier un module d'emissiond'un autre avec seize combinaisonspossibles.- Le module d'emission 433 MHzpour transmettre a distance le signald'alarme.Ensuite, relectronique correspondan-te de remetteur, represent& a lafigure 2. On peut y retrouver quatreparties differentes (Alimentation,Detection de chocs, Traitement deschocs, Emission de l'alarme), dontune avec variante.

AlimentationL'alimentation se fait sous 9 V avecun accumulateur ou une pile alcalinepour avoir le maximum de puissanced'emission (tension V2). On peut sansprobleme alimenter ('ensemble en12-14 V (batterie du bateau), la por-t& de remetteur en sera augment&sensiblement. On veillera cependanta ne pas depasser 12 V avec lesmodules Laipac. Les modules Tele-controli acceptent au maximum 14 V.Une diode assure une securite contre('inversion de tension susceptibled'arriver avec une pile ou un accumu-lateur amovible.Le regulateur TS2950 CTO5 est un5V/LOW DROP (0,4 V) a fres faibleconsommation (70 pA). II peut delivrerjusqu'a 150 mA avec une tensiond'entree de 30 V maximum. II rempla-ce un 7805 standard qui consomme-rait plus de 4 mA. Ce regulateur estdisponible chez Farnell. Le filtrage ensortie est classique et sert lors dureveil du PIC (appel de courantimportant). Les leds D2 et D4 sont a

faible consommation (2 mA). Lorsde la mise sous tension, la led D4s'allume pendant une seconde etdemie indiquant le bon fonctionne-ment du systeme.

re 317 www.elertronlquppratique.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

Alarme UHF

2

Co N - (0

OCC

3 3 30

1- N.CO

OcoCC

(0

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O

01 Z>50 cc)

8

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0

Detection de chocsC'est une adaptation de la noticed'application du capteur 801S. Lecapteur delivre des signaux impul-sionnels mis en forme et amplifies parles trois portes a Trigger de Schmitt(IC 4093). La premiere porte agit endifferentiateur, la seconde en integra-teur, la derniere inverse le signal.La sortie est un signal carre a l'etat 0dont la duree depend des capacitesC3 et C4 (100 nF -> 0,1 s, 1 pF -> 1 s).

La sensibilite se regle par le coupleR3 (de 50 Ic52 a 100 k52) et RV2.Pour R3, la platine prevoit le montaged'un potentiometre multitours quevous pouvez ensuite remplacer parune resistance fixe une fois la sensi-bilite voulue determinee. Attention,plus vous baissez la valeur de R3,plus le systerne est sensible, maisplus it consomme de courant. Un boncompromis donnant une faibleconsommation et une sensibilite

assez fine est une valeur de 68 k52.La duree des creneaux permet dedefinir un premier niveau de filtrageelectronique.Une duree courte permet de detecterdes petits chocs rapproches.Une duree longue permet de detecterdes chocs plus espaces. En cas dedetection, la led D2 s'allume pendantla duree du creneau de sortie. Lesignal est vehicule sur le port RBO duPIC.

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUF

Traitement des chocsC'est le cur du systeme anime parun PIC 16F628 a 4 MHz. La detectiondes chocs se fait sur le front descen-dant de RBO, parametre pour reagiren interruption et reveiller le circuit dumode SLEEP dans lequel il se trouvela plupart du temps.Les quatre jumpers situes sur lesports RB4 a RB7 permettent de defi-nir un code a quatre bits (seize corn-binaisons differentes) qui sera aussiregle sur le recepteur. Cela permetd'identifier et de faire fonctionner plu-sieurs couples emetteurs/recepteursdans une merne zone ou plusieursemetteurs sur un seul recepteur.A noter que le code est lu lors de lamise sous tension uniquement. Encas de changement de code, vousdevrez arreter et remettre le circuitsous tension pour prise en compte.Le PIC utilise l'algorithme suivant quipermet de filtrer numeriquement leschocs detect& (deuxieme niveau defiltrage) :A chaque nouveau choc depuis uneperiode de repos, le PIC initialise untimer a cinq secondes et it compte leschocs recus. Si, a ('issue du timer, it arecu au moins trois chocs, it

declenche la transmission de l'alarmevia la port RB2 et active la led D4pendant la duree de la transmission.Celle-ci s'effectue en utilisantI'USART serie integre au PIC et se faita 2400 bauds par ('envoi repete d'unoctet code en fonction des jumpers.Cette transmission est repetee vingtfois avec un espacement d'un dixie-me de seconde. Ce qui donne, autotal, une transmission d'une dureede deux secondes environ.Le signal issu de RB2 (USART TX) estinverse par la porte NAND du 4093car la norme sone impose un niveau

haut au repos. L'inversion permetdonc de ne pas exciter en permanen-ce l'emetteur 433 MHz en ('absenced'alarme a transmettre.

Emission de l'alarmeCette partie, tres simple, utilise unemetteur 433,920 MHz pour envoyerle code d'alarme.Comme decrit au debut de cet article,vous avez la possibilite d'utiliser plu-sieurs types de modules emetteurs.Si vous optez pour le module 500 mW

Alarme UHF

Le recepteur

3

Module HFRS232C 1 ligne

Led memoirealarme

k Codemodule

4 lignes

PIC 16F628 4 MHz

1 ligne

1 ligne

Razmemoire

Buzzerpiezzo

de Laipac, vous devrez installer unecran metallique soude sur les deuxgros plots de la platine car, par expe-rience, les PICs n'apprecient pas unniveau de HF trop important dans leurenvironnement proche.Un petit mot sur l'antenne en rappe-lant le dicton radio amateur : . Tant val'antenne, tant va la station ».L'impeclance de sortie des modulesest de 50 Q. Nous avons prevu lestypons pour accepter des prises detype SMA coudees dans le cas °Cavous desireriez installer une antennesur ce type de connecteur.Si vous voulez faire plus simple, vouspouvez utiliser un fil rigide de Ion-gueur 1/4 d'onde, soit 17,9 cmcomme antenne (bannissez les fitsmultibrins qui rallongent la longueurreelle de ('antenne).

Description du recepteur

Abordons maintenant le synoptiquedu recepteur decrit a la figure 3.

On retrouve dans ce schema :- Le module de reception 433 MHzpour recevoir a distance le signald'alarme.- Un systerne de codage identiquecelui de l'emetteur.- Un microcontroleur traitant la verifi-cation des signaux d'alarme recus.- Une led et un buzzer pour indiquerl'alarme et sa memorisation.- Un bouton poussoir pour remettre azero la memoire alarme.Ensuite, l'electronique de l'emetteurcorrespondante, represent& a la

figure 4.On peut y retrouver trois parties diffe-rentes (Alimentation, Reception,Decodage reception et generationalarme), dont deux avec variante.

AlimentationL'alimentation est similaire a celle del'emetteur a part le fait que le monta-ge ne travaille qu'en 5 V (tension V1).Le montage consomme cependantbeaucoup plus que l'emetteur par le

n 317 Mnivv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUF PRATIQUE

Alarme UHF

4

BAT19V

Alimentation

VR1D3 TS2950 CT05 V1 5 V

1N4001

In Out

Gnd

Reception 433,920 MHz

RLP 434

2

3

4

Gnd Antenna

Digital out Gnd

Linear out Gnd

Vcc VccV1 5V

-.07-10 pF

16 V

Ant1

Fil rigide17.9 cm

(1/4 d'onde)

7

0 V1 5 V

C7100 nF

Inversion de polarite R11

du signal de l'USART 1 kit

1-1

Decodage receptiongeneration alarme

D5 Ledreception

validee/mem(rouge) R12

1 Iti2

IC1PIC 16F628

D4 LedR6 Alarme (rouge)

1

V1 5VSP

R131 kit

*1 1F--

0--1

0-23

4

5

BP 7

V1 5V 8

R947 MI

022N2222

Ant2

V2

RR3 433

10 11 12 13 14 15

0

Fil rigide17.9 cm

(1/4 d'onde)

'2

V1 5 V 7.7)!

O8

J

Tableau A : Consommation typique du montage

RA2

RA3

RA4

RA5/MCLR

VSS -

R130

RB1/RX

RB2/TX

RES3/CCP1

RA1

RAO

RA7/CLKIN

RA6/CLKOUT

VDD+

RB7

RB6

RB5

RB4

Buzzerautonome

-N.Q32N2222

17

16

15

14 V1 5 V

13SW1

12SW2

SW3

SW4

C5/16 pF

11

10

Type de modules HF Consommation

Laipac RLP 434Telecontroli RR3-433Telecontroli RR11-433

fait que le recepteur est en

SP

Piezzo

5,9 mA (dont 1,6 mA pour le PIC)4,9 mA (dont 1,6 mA pour le PIC)1,9 mA (dont 1,6 mA pour le PIC)

ecoutepermanente et que le PIC ne peutdonc etre place en mode SLEEP. II

faudra donc alimenter le recepteur,soit avec un bloc secteur 9 V, soitavec un accumulateur 7,2 V de capa-cite importante (1000 mA parexemple) qu'il vous faudra rechargerde temps en temps.Comme pour l'emetteur, lors de la

mise sous tension, la led D5 s'allumependant une seconde et demie indi-quant le bon fonctionnement du sys-tame.

ReceptionCette partie conditionne fortement laconsommation du montage. La

consommation typique est indiqueedans le tableau A.

I CR1

T- 1

4 MHz

C6/16 pF 97)7

Notre preference va donc au moduleTelecontroli RR3-433 si vous utilisezle recepteur via un bloc secteur 220 V-12 V. Dans le cas ou vous utiliseriezun accumulateur, preferez le

Telecontroli RR11-433 mais la porteerisque d'être reduite (sensibilite plusfaible comme decrite en debut d'ar-ticle).Le signal serie (contenant le coded'alarme) issu du module de recep-tion est ensuite inverse (pour corn-penser ('inversion faite dans l'emet-teur) par un classique transistor2N2222 et se retrouve donc e ('entreedu port RB1 du PIC (entrée USARTRX).

n" 317 www.eiectroniqueprotique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureEMETTEUR

SemiconducteursIC1 : PIC 16F628-4 MHz ou plusIC2 : CMOS 4093D4 : Led rouge 0 5 mm (faible consom-mation)D2 : Led verte 0 5 mm (faible consom-mation)801S : Capteur choc 801 S (Selectronic)VR1 : TS2950 CTO5 (Farnell)ou TS2940 CT5 (Selectronic)D1 : 1N4148D3 :.1N4007 ou 1N4001

CondensateursC1 : 22 nFC3, C4, C7 : 100 nFC5, C6 : 16 pFC11, C12 : 10 pF/16 V

ResistancesRV2 : Potentiornetre multitours vertical100 kg2R3 : Resistance 68 kQ ou potentio-metre multitours vertical 100 kQR1, R2, R4 : 1 MQR5, R6 : 1 kQ

DiversCR1 : Quartz 4 MHzModule emission 433 (voir texte)SW1 a SW4 : Connecteur HE14 malesecable double droitePrise SMA coudeeSupport 18 brochesSupport 14 brochesJumpersBarrette tulipe secable pour supportdu module receptionBoitierConnecteur 9 VAccumulateur 9 V (200 mA) ou pile 9 Valcaline

Decodage receptionet generation alarmeLes quatre jumpers situes sur lesports RB4 a RB7 permettent de defi-nir le merne code a quatre bits queremetteur. La lecture du code se faitcomme remetteur a la mise sous ten-sion. Le PIC utilise l'algorithme sui-vent pour declencher l'alarme :A la premiere reception d'un nouveaucode, le PIC initialise un timer a troissecondes et il compte les codes cor-rects recus. Si a ('issue du timer, it arecu au moins cinq codes corrects, itdeclenche l'alarme. Ce systeme per -met d'eviter des fausses alarmes carla probabilite de recevoir cinq codesidentiques dans une si courte periode

est infiniment faible. La reception sefait a l'identique de remission a 2400bauds.L'alarme est materialisee par unsignal PWM de rapport cyclique 50%A 4500 Hz envoye sur le buzzer duport RB3 pendant 45 s. La platineprevoit aussi une commande d'unbuzzer autonome (ou d'une autrecharge plus importante) via le portRAO et un transistor 2N2222. Le portRA1 pilote la led D5 (faible consom-mation). Cette led est allumee pen-dant toute la duree de l'alarme etreste allumee ensuite afin d'indiquerqu'une alarme est survenue.Un appui sur le bouton-poussoirconnecte en RBO permet d'eteindrecette led (('anti-rebond de ce boutonpoussoir est realise logiciellementdans le PIC).La platine prevoit ('utilisation desports RA2 a RA4 pour differentesfonctions avec la possibilite de mettreune resistance en serie suivie d'unelement a commander. Le logicielactuel n'implemente pas cette fonc-tionnalite mais vous pouvez le modi-

fier pour piloter par exemple une leden fonction du code d'un emetteurdans le cas d'une utilisation de plu-sieurs emetteurs et d'un recepteurpar exemple.

Informationsconcernant le logicielComme d'habitude, ('ensemble duprojet logiciel est disponible aupresd'Electronique Pratique et telechar-geable sur le site de la revue. Le codesource est ecrit directement enassembleur PIC et est fortementcommente. La plupart du traitementse fait sous interruptions (interrup-tions pour le timer, RBO, USART).Le projet a ete developpe avec l'envi-ronnement MPLAB IDE 7.40 telechar-geable gratuitement chez Microchip al'adresse http://www.microchip.com.

RealisationLes figures 5a et 5b vous permettentde graver le circuit imprime de la par -tie « emetteur » de l'alarme et ensuited'y inserer les composants.

n° 317 wwwelectruniquepratique.mm CLECTRONIQUF PRATI011E

Les figures 6a et 6b concernent lapartie « recepteurCes deux modules ne presententaucune difficulte au niveau du cable-ge.Il suffit de veiller au sens descomposants polarises lors de leurinsertion, sans oublier les quelquesstraps.

Conclusion

Ce montage est un excellent moyende vous familiariser avec le PIC16F628, remplacant du 16F84 et detester les nouvelles capacites de cecircuit (PWM, USART, Timers mul-tiples).II vous permet aussi d'apprehenderles contraintes des montages a faibleconsommation devant fonctionnerplusieurs jours avec une simple pile.

VR1

IN OUT0 D3

0 0+9 V GND

o6813 0 o 00

o o o

1 r. °Bp°BUZZER

0 0

0

0

0

R12 -E)R6C5 I

(CR1)C6

00000000

SW1 0a SW4

R5 -ED

02-{ Rn }-

3

21

8

15 7

14 6

5ANTI

0Ce)C.) 4,t 3

cc 2

CC 1

aCC

0z

BUZZER

NomenclatureRECEPTEURSemiconducteursIC1 : PIC 16F628-4 MHz ou plusD4, D5 : Led rouge o 5 mm (faibleconsommation)VR1 : 7805 (si alim. exterieure) ouTS2950 CTO5 (Farnell) ou TS2940 CT5(Selectronic)D3 : 1N4007 ou 1N4001Q2, Q3 : 2N2222

CondensateursC5, C6 : 16 pFC7: 100 nFC10 : 10 pF/16 V

ResistancesR9 : 47 k52

Pour terminer, l'auteur tient a remer-cier particulierement Patrick Milanini,un ami electronicien qui l'a fortement

6b

R6, R11, R12, R13 : 1 k52

DiversCR1 : Quartz 4 MHzModule reception 433 (voir texte)SW1 a SW4: Connecteur HE14 malesecable double droiteSP : Buzzer piezo ou buzzer autonomePrise coudee SMASupport tulipe 18 brochesBouton poussoir miniatureJumperBoitierBarrette tulipe siecable pour support dumodule receptionBloc secteur 9 VConnecteur jack chassisAccumulateur 2 x 3,6 V, 1000 mA ouplus (voir texte)

conseille pour le developpement dece projet. Bonne realisation.

C. JOUANJAN

LABORATION DES .J

iS des montages personnels que vous aimeriez publier clans E/ectroin. u

102 -pas a nous contacter ou a nous transmettrc directement les supports informatiques nece,riaboration de votre article (schema de principe, trace du circuit imprime, lisle des composa_

Les articles publics seront retribues au tarif en vigueur de la revue.

ELECTRONIQUE PRATIQUE.3.. boulevard Ney 75018 Paris - : 01 44-

q

18 re 317 wvvvv.electronIquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Mini espionpour clavier de PC

Avec Ia souris, le clavierde nos ordinateurs resteencore !Interface la plusutilisee. En ce qui concernela composition destextes, les claviers ontencore de beaux joursdevant eux. Le minusculemais non moinsredoutable montageque nous vous proposonsde realiser est capabled'enregistrer l'ensembledes touches frappeessur un clavier.

ue vous vouliez sur-veiller ('utilisation quiest faite de votre ordi-nateur ou faire de l'es-

pionnage, it y a peu de chances pourque votre victime remarque la pre-sence de notre montage noye dansun amas de cables derriere !'unitecentrale.Aucun antivirus, non plus, ne pourrale detecter puisqu'il n'a aucuneinfluence sur l'entrée clavier. II secontente simplement d'enregistrer,dans sa memoire non volatile, toutesles touches frappees, cela a partir dumoment ou le clavier est sous tensionet donc avant merne toute ouverturede session...

Caracteristiquesdu montage

- Se connecte entre la prise DIN mini6 broches du PC et un clavier PS/2AT (azerty-set 2)- Alimentation en + 5 V prelevee sur leport clavier PS/2.- Enregistre tous codes d'appuis surles touches (jusqu'a 8191) a la suiteles uns des autres.

- N'enregistre pas les relachementsde touches, ni certaines touches defonctions speciales (home, end, webet multimedia, etc.).- Restitution du contenu de Ia

memoire sur port serie (9600 bauds)declenchee par un code secret entreau clavier.

- Effacement complet de la memoiredeclenche par un code secret.

Principede fonctionnement

Afin de reduire au minimum l'encom-brement total du montage, ('utilisa-tion d'un petit microcontroleur a huitpattes de Ia serie PIC12xx s'avereparfait pour cette application.Comme les donnees issues d'un cla-vier transitent en mode serie (surdeux lignes donnees et horloge),seules deux pattes sont necessaires.La memoire non volatile est egale-ment un modele a acces serie I2C,elle ne necessite que deux pattessupplementaires (SDA, SCL).En utilisant un si petit microcontro-leur, it nous reste encore une patted'entree/sortie disponible. C'est suffi-

sant pour envoyer des donnees surun port serie de PC, toujours enmode serie. On peut ainsi recupererassez rapidement le contenu de lamemoire non volatile et !'analyseravec un utilitaire comme « Terminal »ou Hyper Terminal ».

Les claviers de PCLe fonctionnement d'un clavier d'or-dinateur n'est pas forcement aussisimple qu'on pourrait le penser.II comporte de nombreuses touches(101-102) et combinaisons (avec ALT,SHIFT, CTRL). II existe aussi plusieurssortes de claviers (XT, AT, Qwerty,Azerty). Pour cela, chaque touche estidentifiee par une sequence d'octets(. scancodes ») qui n'a rien a voiravec le code ASCII, mais correspondplutot a une localisation et a uneaction. L'appui ou le relachement dechaque touche donne lieu a unesequence differente. Pour pouvoirfaire un « ALT+F4 » par exemple, lePC a besoin de savoir que la touche

ALT » a ete appuyee, mais pas enco-re relachee, lorsque « F4 » est appuyee.

II signale donc l'appui sur « ALT » enenvoyant son make code » (011h),avant de faire de meme pour « F4 ».

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Male Femelle

60' 054 3

2 1

0 0

6 -pin Mini -DIN (PS/2)

1 . Donnees2 Inutilise3 Masse

4 : +5 V5 . Horloge6 Inutilise

Brochage des connecteursPS/2

Des sequences differentes sontensuite envoyees au relachement deces mernes touches, ce sont les

break codes » qui commencent parla valeur FOh. Ce systeme autoriseegalement de faire de l'autorepetitionsans trop monopoliser le systemed'exploitation du PC.Le tableau A donne les codes desprincipales touches traitees par notremontage.Vous pouvez remarquer que cer-taines touches de fonctions sontabsentes (Impr ecran, Ins, Home,etc.) ainsi que les touches multime-dia.

L'interface PS/2 ATLe port PS/2 du PC (figure 1) nestpas autre chose qu'un port serie syn-chrone. Autrement dit, a Ia differenced'un port COM, une broche d' horlogeest utilisee pour synchroniser lesdonnees qui peuvent tres bien circu-ler dans les deux sens.Chaque octet est retransmis sur11 bits (un bit de start a 0, 8 bits dedonnees, un bit de parite et un stop a 1).

C'est toujours le clavier qui rythmel'horloge a une vitesse qui peut ellerde 10 kbps a 16 kbps. Chaque nou-veau bit y est ecrit lorsque celle-ci estau niveau . haut » et lu en passant auniveau « bas ».La figure 2 donne un exemple dessignaux de donnees et d'horloge cor-respondant au « Shift droit » (valeur59h).

Le dialogue peut aussi se faire dansle sens PC - clavier pour configurer,par exemple, la periode de repetition.Le PC amorce alors le dialogue enforgant l'horloge au niveau . bas »pendant la duree d'un bit, avant quele clavier en reprenne le controle.Une alimentation + 5 V destinee a all-

Touche MAKE BREAK Touche MAKE BREAK 1 Touche MAKE BREAKA IC FO, IC 9 96 F0,4( 1 ( 59 F0,54B 32 F0,32 ,

OE FO , OF NUM 77 F0,77C 21 F0,21 - 9E F0,4i. PP 7C F0,7C0 23 F0,23 = 55 F0,55 FP - 7B F0,78E 29 F0,24 5 5D FO, 5S KP + 79 F0,79F 213 F0,28 BKSP 66 F0,6,, PP . 71 F0,71G 34 F0,34 SPACE 29 FO, 29 FP 0 70 F0,70H 43 F0,33 TAB 00 FO, Cp PP 1 69 F0,69I 43 F0,43 CAPS 58 F0,',. PP 2 72 F0,72J 3B F0,313 ' L SHFT 12 F0,1.: FP 3 7A F0,7AK 92 F0,92 ) L CTRL 14 F0,14 PP 9 6B F0,68L 4B F0,48 L ALT 11 F0,1. PP 5 73 F0,73M. 3A FO, 3A R SHFT 59 FO, `:', FP 6 74 1 F0,74N 31 F0,31 ENTER 5A FO, 5A PP 7 6C F0,6C0 44 F0,44 ESC 76 F0,76 PP 8 75 F0,75P 417 F0,917 Fl 05 F0,05 I PP 9 7D F0,70Q 15 F0,15 F2 06 F0,06 1 58 FO, 5B

R 2D F0,20 F3 04 F0,09 4C F0,9CS IB F0,113 F4 OC FO, OC r 52 F0,52T 2C F0,2C FS 03 F0,01 41 F0,41U 3C F0,3C Fb 08 FO, OB . 49 P0,49

V 2A F0,2A F7 83 F0,83 9A F0,4AVI ID F0,117 F8 ()A F0,0A 0 45 F0,45X 22 1 F0,22 F9 01 F0,01 1 1 16 F0,16Y 35 F0,35 FIO 09 F0,09 -F 2 15 F0,15Z IA FO, IA Fl I 78 F0,78 3 26 F0,266 36 F0,36 F12 07 F0,07 4 25 F0,257 3D FO, 3D SCROLL 7E F0,75 5 25 F0,25

Tableau A : Les principaux scancodes (set 2)

2 Exemple d'octet transmis

menter le clavier est egalement dis-ponible. Elle sera parfaite pour notremontage.

Schema de principeLe schema est represents en figure 3.Reduit aux deux seuls circuits into-gres indispensables, it ne comportepas plus dune resistance et dunecapacite, ajoutees pour le principe.La resistance R2 n'est pas necessai-re lorsque Ia patte GP3/MCLR\ estconfiguree corime une entrée simple,ce qui n'est pas toujours facile sui-

vent le materiel utilise (voir plus loin).II existe en fait de nombreux modelesde memoires non volatiles PC com-patibles avec notre montage. La24LC512, par exemple, pourra vouspermettre de stocker jusqu'a 64 ko.Le schema est, en principe, compa-tible pour la plupart des modeles.Verifiez tout de merle le role despattes 1 a 3, ainsi que WP, qui sont iciau niveau « bas ».N'oubliez pas non plus de modifier lavaleur de MAXMSBROM dans le pro-gramme.

re 317 vvvvw.eiectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

3

23

Schema de principe

IC224C64

R210 Id2

IC1PIC12F629

GP3/MCL R GP2

GPO GP5GP 1 . GP4

Vss

+5 VI

C1

0.1 pF

JP3

6 00

7

3

8

R14

0_095

1 kit

JP1

CONN-DB99777

JP2

+5 V

Fernelle(vers Clavier)

Start

Non

Reception toucheclavier

Teste si fincode secret

Filtre les breakcodes. etc.

Oui

Enregis re codeen EEPROM

Le logicielL'utilisation d'un modele de PICencore plus recluit comme le

PIC12C509 a ete un temps envisa-gee, mais it est bien difficile de fairetout entrer, sans parler des limitationsdues a la largeur du bus d'adresses.Le PIC12F629 (ou 675) est un peuplus conciliant avec pratiquement lenneme jeu d'instructions qu'unPIC16xx. II permet de construire lestables de decodage (adressage indi-rect) necessaires pour transformer les

scancodes » en texte ASCII. Au total,ce sont plus des trois quarts des 1024pas de programme qui sont utilises.Les lecteurs qui voudront entrer dansle detail et/ou modifier certains pointsparticuliers pourront trouver le pro-gramme source sur le site de la revue(fichier keyspy.asm).Le programme commence par unephase d'initialisation oil it recherche

4Diagramme de

fonctionnementlogiciel

egalement la premiere position videdans la memoire EEPROM pour pre-positionner le pointeur d'ecriture(label « vide° 0).

La boucle principale commence alorspar l'attente du premier scancoderecu sur les pattes KCLK et KDATA(label « debut »). Sit& un code recu,un test elimine les touches specialescommencant par le prefixe EOh, ainsique les sequences « break codes »de toutes les autres touches corn-mencant par FOh (figure 4). On negarde ainsi qu'un seul octet utile pourchaque touche, en commencant averifier s'il fait partie du code secretde rejeu/effacement (label « tstpass »).Le prefixe du code secret est definidans la table « SECRET » en fin deprogramme. II est donc possible de lechanger a condition de laisser la

valeur FFh a Ia fin.Lorsque le code est tape, le program-

me teste encore si les touches « 1 fin »ou . .suppr » sont appuyees.Lorsque le rejeu de Ia memoire estlance (label « rejeu »), le programmeteste a chaque boucle la presenced'un FFh signalant la fin de fichier.Sinon (label « pasfinf »), un test esteffectue pour voir si le code a afficherest une touche de fonction (label« tstfn? ») comme shift, tab, etc.Le traitement est alors different. Soiton lit un texte (d'indice PASSPTR)dans la table FNKEY2 correspondanta l'ecriture litterale de la touche, soiton lit et affiche un caractere simpleretranscrit a havers la table SCANASCII.

Quelques remarques en ce quiconcerne la gestion de la memoireEEPROM VC.La constante MAXMSBROM corres-pond a l'octet de poids fort del'adresse la plus elevee (8191/256).II faudra donc penser a Ia modifierpour changer la taille de la memoire.Signalons egalement que le program-me attend Ia fin de chaque ecriture,non pas avec une temporisation,mais en testant si un ACK est renvoyepar Ia memoire, juste apres une nou-velle operation d'ecriture.Signalons enfin, pour les utilisateursde modules ICD2, que lors de la pro-grammation du chip, il est preferabled'ajouter une resistance de 10 IcS2entre les pattes (1) et (4) du PIC (soitVdd et MCLR \). En effet, le moduleayant besoin de la patte MCLR pourla programmation, it ne peut pas Iaconfigurer en tant qu'entree/sortiesimple. II est donc preferable d'enfixer le niveau pour eviter tout « reset »indesirable.Comme d'habitude, vous trouverez lefichier .hex pret a programmer(KeySpy.hex). Celui-ci contient aussile mot de configuration. Vous trouve-rez egalement une seconde versiondu meme programme adaptee auPIC12C672 (KeySpy672).

Realisation

Aucun probleme pour la realisationd'un montage (photo A) aussi recluit :

35 x 15 mm. Avec quelques contor-sions, le typon est reste du type« simple face » (figure 5). II est tou-jours preferable d'utiliser des sup-ports pour les circuits integres, mais

ni° 317 wvvvv.r2ler truniquepratique.com ELECTRONIGUE PRATIQUE

NomenclatureCircuits integresIC1 : PIC12F629IC2 : 24C64 (ou plus, voir texte)

CondensateurC1 : 0,1 pF

ResistancesR1 : 1 kS2

(R2 : 10 k52 preferable en cas de pro-grammation avec module ICD2)

DiversJ1, : Connecteur male et femellemini -DIN PS/2 a 6 broches pour clavierJ3 : connecteur DB9 femelle

cela prendra evidemment plus devolume (figure 6).Notre montage a ete loge de justessedans un morceau de tube PVC(conduit electrique) de 2 cm de dia-metre sur 5 cm de long, les deuxconnecteurs mini -DIN sortant dechaque cote. Deux picots sont lais-ses accessibles pour connecter lesbroches GND et COMPC vers Ia priseDB9, respectivement sur les broches(5) et (2). N'oubliez pas d'ajouter laresistance R2 si vous utilisez unmodule ICD2 pour la programmation(pattes (1) et (4) du PIC) ou, plusgeneralement, si votre programma-teur ne permet pas de basculer enmode reset interne (MCLRE = 0 dansle mot de configuration).

Utilisation du Cg KeyloggerEn temps qu'enregistreur, c'est-a-dire la plupart du temps, le montagedolt rester totalement transparent.II est simplement connecte entre leclavier et le PC comme une rallonge.A partir du moment ou le clavier estaliment& chaque touche est mernori-see jusqu'a ce que la fin de la memoi-re soit atteinte.Seule la restitution des donnees et('effacement de Ia memoire appellequelques commentaires. Les infor-mations sont alors restituees par uneliaison serie en utilisant un program-me tel que « hyperterminal ». II vousfaudra donc d'abord brancher lecable serie aux deux broches 0 V etCOMPCOUT de la carte, avant deconfigurer le terminal a 9600 baudssans controle de flux.Apres chaque commande, vous ver-rez apparattre soit ('ensemble des

A

t g(7-Th

5

7

Vue du circuit imprime

-I- o Clk

1C2 1C1 it °0

-r 0Dijatav

OutCOMPCo .5V

6 Implantation des composants

Recuperation des touches frappees dans Hyperterminal

touches (figure 7), soit un etatd'avancement de ('effacement de lamemoire. Ces deux operations sontdeclenchees en tapant une sequencede touches secretes au clavier.II s'agit de :- . Shift gauche, Shift droit, Shift gau-che, Shift droit, Shift -gauche, Shiftdroit . puis 1 fin » (sur le pavenumerique) pour lire la memoire,- « Shift gauche, Shift droit, Shift gau-che, Shift droit, Shift -gauche, Shiftdroit » puis . suppr » (pave nume-rique) pour effacer la memoire.Le resultat du rejeu nest pas toujoursaussi clair au premier abord.N'oubliez pas que les touches de

1& » a « Oa » en haut du clavierapparaissent sous la forme « & » et

a », meme si Ia touche shift etaitappuyee en meme temps. Un« SHIFT » en majuscule est alors affi-oh& Les touches du pave numeriqueapparaissent en chiffres et les lettres

en minuscules, quel que soit l'etatdes « num lock » et « caps lock ».Si vous rencontrez des difficultespour declencher l'un de ces deuxprocessus, essayez de reconnecter lemontage, appuyez rapidement etfranchement sur chaque touche.Si rien ne vient, verifiez que le cablenest pas inverse (0 V et COMPC) ouque le terminal est regle sur le bonport serie.

G. SAMBLANCAT

Quelques liens utiles http://www.computer-engineering.org/ps2keyboard/ : pour comprendre le fonc-tionnement des claviers d'ordinateur. http://www.keelog.com/diy.html : unautre type de keylogger. http://www.microchip.com : vous ytrouverez les documentations techni-ques concernant le PIC12F629/675. http://www.selectronic.fr : revendeurde composants.

n° 317 www.plectrnniquepratuque.corn ELECTRONIQUE PRATHDUE

Microphone HFpour

guitareelectrique

Nous vous presentons,dans les pages quisuivent, une realisationquelque peu originalesusceptible d'interesserun grand nombre de noslecteurs. II s'agit, en effet,d'un microphone HF pourguitare dont la transmis-sion peut etre reglee surtrois canaux differents.

utre le cote pratique dumontage, c'est-e-direne pas s'emmeler lespieds dans le fil reliant

la guitare a l'amplificateur lorsquel'on joue seul, trois guitaristes peu-vent jouer en merne temps, chacundisposant d'une frequence d'emis-sion, le recepteur etant connects surson amplificateur.Afin de proposer un montage relative-

ment peu onereux (moins de 35 E lecouple E/R), mais surtout simple arealiser et fiable, nous avons utiliseun ensemble d'emission/receptionvideo et audio disponible aupres dela societe Lextronic. C'est unensemble miniature en version OEMdont les frequences de fonctionne-ment s'effectuent dans la bande ISM2,4 GHz en modulation de frequence.La puissance d'emission est fixee10 dBm (+/-1 dBm), mais it convientici de signaler que son usage estreserve a une utilisation en int&deur afin que les ondes RF ernisesne puissent occasionner aucunbrouillage, en vertu de la legislationfrancaise.Cela dit, passons a la description desmodules AJV24e et AJV24r.La representation physique, ainsi queles tableaux des caracteristiques,sont respectivement donnes enfigures 1 et 2.On voit que les quatre canauxd'emissions sont espaces l'un de

l'autre par une frequence de 18 MHz.D'autre part, en ce qui nous concer-ne, la reponse en frequence est plusque suffisante puisqu'elle s'etaleentre 50 Hz et 15 kHz. Par contre,nous aurions souhaite un rapport S/Nmeilleur que 50 dB mais, dans la pra-tique, cela ne presente pas de veri-table probleme.Nous donnons egalement en figure 3et figure 4, les dimensions et ('attri-bution de chacune des broches desdeux modules.Pour conclure cette breve descrip-tion, it est un point imperatif a signa-ler : en aucun cas, l'emetteur nedoit etre mis sous tension sansetre relie a une antenne. Cela entrai-nerait pratiquement a coup sur ladestruction de son stage de sortie.

Schemes de principes

Le schema de principe de la partieemetteur » est represents en figure 5.

Le signal issu de la guitare parvient

re 317 wwvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Bantle de frequence 2400 - 2483 MHz

Principe de canalisation Synthetiseur PLL

Canaux selectionnables (*) CH1 . 2414 MHz CH2 2432 MHz.CH3 2450 MHz, CH4 2468 MHz

Modulation/demodulation video -audio FM -FM

Tension cralimntation +5 Vcc (8 2 %)

Consommation 55 mA typ.

Puissance RF 10 dBm ± 1 dBm

Precision frequence 2.4 GHz a 100 kHz typ

Sortie antenne 50 fl

Impedance entree video 75 t)

Niveau d'entree video 1 V, typ.

Niveau d'entree audio 31.1,,,, max

Gamme de temperature cruslisation + 10 a + 50 °C

0.00 -

27.0828.58 ---

3

pjk?.*I.gS.12.rd 8

111111111

MO IPtC'tat - atnaNNN

Module a AJV24e

1000-0I5505N1i

2 54

17 78

3 51 J

tifitttto2E'959.uoitcp3

30.61

=1).-.1-11....-/Lt-i0

('entree du montage au moyen d'unjack a la norme 6,35 mm. Viennentensuite le condensateur de liaison etla resistance fixant ('impedance d'en-tree du preamplificateur. Le signal

attaque » alors ('entree non inver-seuse (3) d'un amplificateur opera-tionnel double, IC1 OPA2604A.Le gain du premier amplificateur a ateici fixe a un maximum de 11 :

(R9/R14) + 1.Le signal ainsi amplifie est dirige vers('entree inverseuse (6) du secondAOP dont le gain est fixe par le rap-port des resistances R2 et R3.Nous obtenons ainsi en sortie de ce

2

Bantle de frequence 2400 - 2483 MHzi

Principe de canalisation Synthetiseur PLL

Canaux selechonnables (1 CH1 2414 MHz, CH2 2432 MHz.CH3 2450 MHz. CH4 2468 MHz

Modulation/demodulation video -audio FM -FM

Tension d'alimentation +5 Vcc (t 2 %)

Consommation 140 it 180 mA typ

Imput signal range 85 - - 10 dBm

Nweau de sortie video 1 Vp p typ. (t 0,2 Volt)

Reponse en frequence t 5 dB, max. 5011z - 5,5 MHz

Rapport Se (100 kHz, 1 Vp.p Sine Wave) 40 dB, min

Plage de frequence en sortie 50 Hz - 20 kHz

Niveau du signal de sortie(modulation signal sinusoidale 50 Hz 8 15 kHz)

3 V,,,, typ (a 0.3 Volt)

Reponse frequence audio 50 Hz - 15 kHz(- 3 dB Bandwidth)

Rapport SIB (50 Hz - 15 kHz) 50 dB. typ. (t 3 dB)

Gamma de temperature cruNisation + 10 a . 50 "C

30 45

Module a AJV24r

40.63

=-13171711172-VO2.601.60

t1 00 . 0 25

0 64

(Unites mm)

10,804,001,00

9.60

reag000goc,

1+.11111111

:M66tVe26,56

O 0O 0O 0

O

0000

Oft. ftt tftttHagggq§

Vue de dessous

4

second amplificateur un gain total de :(R9/R14) + 1 x (R2/R3)soit (100/10)+1 x (470/33) = 156,6Pour un signal d'entree de 15 mV,nous obtiendrons un signal de sortied'une amplitude de 2,35 V, ce qui sesitue dans la marge de sensibilite de('entree audio de l'emetteur.II est evident que ce gain peut etresoit augment& soit diminue parI'ajustage des resistances R2 et R9.Une remarque : si vows desirez limiterIa bande passante qui ne doit pasetre necessairement fres large pour leson d'une guitare (bande passantecomprise environ entre 80 Hz et

8 kHz) et limiter le souffle, nous avonsprevu un emplacement sur le circuitimprime. II suffit d'y souder une peti-te capacite en parallele sur la resis-tance de contre-reaction R2. Unevaleur d'une trentaine de picofaradslimite Ia bande a environ 10 kHz.Nous avons prevu sur notre emetteurun reglage de tonalite tri-bandesclassique qui permet eventuellementd'introduire certains effets dans leson de ('instrument. La, c'est unamplificateur operationnel simple detype OPA604A qui est utilise.Une autre remarque concerne ('ali-mentation des AOP. Comme on peut

n° 317 www.electrontqueprotlque.corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

5

Jack6,35 mm

v 0

+9V -9VA

Bat19V -

0

Bat29V

C14/470 pF

--I -4C17/100 nF

II --E

C21100 nF

C23'-470 pFZ

R1010 0

IC37805

R2

C22100 nF

C24470 pF

7717;

16

15

14

13

12

11

10

C25470

9

C3/47 nF

HHR6

R5 100 kS2 R7

12 k02 R8 12 kit

C9/47 nF 121(0

R12R11 100 K2 R13

3.91(00

3,9 kitIIC1

22 nF

R16R15 470 kit R17 C12

121(0 12 MI

C154.7 nFT

R19270 0

C19I1 nF

Module AJV24e

Gnd Gnd+5V RF outGnd GndVideo Audio RGnd Audio I.Gnd CH1Gnd CH2Bypass CH3

Antenne2,4 GHz

2

3

4

100 nF

R18

C13100 pF

+gl

10 0

FC16

4,7 pF

1-o+9 V

R20 rFC20 C18 10 kil

100 nF 100 pF

9717

SMA femellereverse

Ugne 50 0

F.

ER21

0-9V10 0

5

6 S1

S397S28 --

le voir sur le schema, ils sont alimen-tes sous une tension symetrique de± 9 V, mais au travers de resistancesde faible valeur (10 Q). Ces tensionssont ensuite decouplees par uncondensateur « plastique » de 100 nFet un condensateur chimique dont lavaleur est comprise entre 100 pF et330 pF. Une valeur de 1000 pF auraitete preferable mais les dimensionsde la platine en auraient ete augmen-tees. Les couples RC ainsi insertsdans les lignes d'alimentation consti-

tuent des cellules de filtrage tres effi-caces.Au sujet des amplificateurs opera-tionnels, nous deconseillons leurechange par un autre type.Les OPA604A et OPA2604A sonteffectivement des AOP specialementconcus pour les applications enaudio « haut de gamme ».Leurs caracteristiques sont eton-nantes :- tres faible distorsion : 0,0003 % a 1 kHz

- faible bruit : 10 nV/VFI

- « slew rate » eleve : 25 V/ps- large bande passante : 20 MHz- large gamme de tension d'alimenta-tion : ± 4,5 V a ± 24 V- supporte des charges de 600 QAu bout de la chaine d'amplification,un potentiometre regle le niveau desortie qui parvient a ('entree audio dumodule emetteur AJV24e.Trois commutateurs (S1, S2 et S3)fixent le canal d'emission par mise ounon a la masse des entrées CH1,CH2 et CH3.

re 317 wwvv.electroniquepratique.com Fl FCTRONIQUE PRATIQUE

6

IC1

LM7805

+9 V II C5 C4 C3 C2200 mA 100 nF 470 pF 100 nF 470 pF

C1

470 pFModule AJV24r

Antenne2,4 GHz

V

7771;

S3 ty- 0--ctSO--

Grid GridBypass Grid+5 V GndGnd RF

Gnd GridGrid GridGrid GridCH3 VideoCH2 Audio LCH1 Audio R

I SMA femelle reverse

C6 R1

33 pF 1 kit

.1

Ligne 50 II.

0

Jack6.35 mm

La sortie antenne RF out est connec-tee a une ligne 50 Q imprimee sur lecircuit et qui parvient a l'antenne.Le module necessite pour fonction-ner une tension continue de 5 V, d'oula presence du regulateur de tensionIC3/7805.La platine doit 'etre alimentee sousune tension symetrique de ± 9 V.Nous conseillons ['usage de deuxbatteries NiMH de capacite 180 mAh,le module emetteur consommant uncourant d'environ 50 mA.Le schema de principe de la partie

recepteur » est en figure 6. La, misa part le regulateur de tensionLM7805 necessaire a ('alimentation,aucun autre composant actif n'estnecessaire.

Nous retrouvons les trois commuta-teurs qui doivent etre positionnes dela merne maniere que sur l'emetteurqui lui est associe.Le signal de sortie audio est dispo-nible sur le curseur d'un potentio-metre de volume qui permet d'endoser le niveau. Un jack de 6,35 mmpermet de relier la sortie a l'amplifica-teur de puissance.Le courant consommé par le recep-teur est nettement plus importantpuisqu'il atteint environ 190 mA.Aussi, faudra-t-il prevoir un pack debatteries NiMH/9,6 V d'un minimumde 1000 mAh.

Realisationteur » sont donnes respectivement en representent, dans le meme ordre, les

Les dessins des circuits imprimes figures 7 et 8. schemes d'implantations des com-des platines « emetteur >, et « recep- Quant aux figures 9 et 10, elles posants.

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIC -31_1E PRATIQUE

C11

S3S2Sr

000000

0 0

IC1

CD 0 GI

Connec eur SMAfemelle reverse

R1

Jack6,35 mm

10

Vers antenne

Connecteur SMAfemelle reverse

Jack6,35 mm

R4

R14

R8

.1.

R6

e e e

CC

Z.)

CC

R2

jero-)

Ce-fa)

J_

R12T

111

X CL

C25

-4 FR19

R16

IC3

R20

S3S2Si

000000

Vers antenne

Raccordement du module AJV24e au circuit imprime grace a une interfacecircuit imprime/barrettes a secables

n° 317 vww.electroniquepratique.coni LLECTRONIQUE PRATIQUE

NomenclatureEMETTEURResistancesR1, R10, R18, R21 : 10 S.2

(marron, noir, noir)R2 : resistance ajustable 470 kS2R3 : 33 kS2 (orange, orange, orange)R4 : 470 kS2 (jaune, violet, jaune)R5, R7, R8, R15, R17 : 12 kS2(marron, rouge, orange)R6, R12 : potentiometres 100 kS2.axe 4 mm, courbe AR9 : resistance ajustable 100 kS2R11, R13 : 3,9 k52 (orange, blanc, rouge)R14 : 10 k52 (marron, noir, orange)R16 : potentiometre 470 kS2,axe 4 mm, courbe AR19 : 270 S2 (rouge, violet, marron)R20 : potentiometre 10 kS2,axe 4 mm, courbe B

CondensateursCl, C5, C7, C12, C17, C20, C21,C22 : 100 nFC2, C8, C13, C18 : 1001iF a 330 pF/16 VC3, C9 : 47 nFC4, C6 : 1 pF/16 VC10 : 22 nFC11 : 10 pF/I6 VC14, C23, C24, C25 : 470 pF/16 VC15 : 4,7 nFC16 : 4,7 pF/16 VC19 : 1 nF

Circuits integresIC1 : OPA2604AIC2 : OPA604AIC3 : regulateur de tension LM7805

Divers1 jack femelle 6,35 mm pour circuitimprime1 module emetteur AJV24e (Lextronic)1 connecteur SMA femelle reverse(Lextronic)1 antenne 2,4 GHz (Lextronic)2 supports pour circuit integre 8 broches2 morceaux de barrette - seeablede picots 3 points1 cavalier type informatique

RECEPTEURCondensateursC1, C2, C4 : 470 pF/16VC3, C5 : 100 nFC6 : 33 pF/16V

DiversICI : regulateur LM7805R1 : potentiometre 1 kS2, axe 4 mm,courbe B1 module recepteur AJ V24r (Lextronic)1 connecteur SMA femelle reverse(Lextronic)1 antenne 2,4 GHz (Lextronic)1 jack femelle 6,35 mm pour C.I.2 morceaux de barrette « seeable » depicots 3 points1 cavalier type informatique

L'emetteurNous avons, pour notre part, realiseun second circuit imprime dont le des -sin est donne en figure 11.En effet, le module AJV24e ne dispo-se pas de picot pour son implantationsur la platine. II est, bien sin-, possiblede souder des petits morceaux dequeues de resistances dans les trousprevus sur la platine puis y fixer lemodule.

Nous avons prefere utiliser des mor-ceaux de barrette <, secable ", depicots au pas de 2,54 mm qui sontplaces sur le petit circuit imprime. Ilssont d'abord soudes dans les demi-trous du module emetteur, puis aurecto du circuit. On obtient ainsi unmodule enfichable dans des mor-ceaux de barrette femelle soudes surle circuit imprime principal.Chacun choisira sa facon de faire.Ceci dit, on debute le cablage par lescomposants les plus petits : straps,resistances, condensateurs et sup-ports de circuits integres. Puis, onsoude le regulateur de tension, le

connecteur SMA et le bornier a vis.On termine par le connecteur jack etles quatre potentiornetres.

Le recepteurPeu de choses sont a dire pour lecablage du recepteur etant donne lefaible nombre de composants. Le

regulateur de tension qui chauffe unpeu doit etre sureleve en intercalantun ecrou entre son boitier et la platine.Comme pour l'emetteur, les commu-tateurs S1 a S3 sont des morceauxdoubles de barrette <, seeable surlesquels on enfiche ou pas un seulcavalier selon le canal desire.Le module AJV24r disposant depicots, it peut etre soude tel quel surla platine ou insere dans deux ran -gees de support. Dans ce cas, it

convient, au moyen de petits mor-ceaux de fil de cablage, de relier lesquatre picots du blindage a la masse.Les modules AJV24e et AJV24r neseront implantes sur la platinequ'apres les essais des alimentations.

Essais

Les essais se portent tout d'abordsur la verification du bon fonctionne-ment des alimentations. On doitobtenir 5 V ± 5 % en sortie des regu-lateurs de tension. Si tel est le cas, onpeut enficher les circuits integresdans leurs supports, ainsi que lesdeux modules d'emission/reception,les deux platines etant bien entenduhors tension.Ensuite, on connecte l'une des sor-ties d'un oscilloscope double tracesa la sortie du recepteur, tandis quel'autre est reliee a la sortie d'un gene-

rateur de fonctions *le en modesinus a une frequence de 1 kHz etavec une amplitude de 15 mV.Les trois potentiornetres de tonalitesont regles a mi-course, tandis queles deux potentiometres de volumesont « tournes au maximum. Avantla mise sous tension, on s'assureque l'emetteur est muni de sonantenne, le recepteur en etantdepourvu.Les curseurs des resistances ajus-tables R2 et R9 de l'emetteur sontpositionnes a mi-course.On peut alors mettre sous tension lesdeux platines. Les deux signaux doi-vent apparaitre sur l'ecran de ('oscil-loscope. Si tel est le cas, on peutconnecter, en lieu et place du genera-teur de fonctions, la sortie de la gui-tare electrique et observer le signal al'ecran. En fonction du niveau de sor-tie du microphone, on ajuste l'ampli-fication (R2 et R9) afin de ne pasecreter le signal.En conclusion, signalons que la

seconde entrée audio et ('entreevideo sont laissees libres. Si l'on sou-haite les utiliser, pour un usage quel-conque, it suffit de souder deux fitsblindes du cote soudures des deuxcartes et de les raccorder a deuxconnecteurs RCA.

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re 317 www.electroniqueprotique.corn LLECTRONIQUE PRAlIOLJE 31

Interface VGAen mode texte C13Ce montage, que nouspublions en deux parties,permet d'afficher du textesur uln moniteur CRTd'ordinateur, en recevantdes ordres simplespar l'intermediaired'un port serie.

es differents caracteres sontconstruits sur une matricede 8 points sur 8 lignes. Laresolution graphique utili-

see etant de 640 points par 480lignes sous une frequence de 75 Hz,on obtient une resolution en modetexte de 80 colonnes sur 60 lignes.Le texte et le fond peuvent etre affi-ches sous huit couleurs differentes(noir, rouge, magenta, cyan, jaune,bleu, vert, blanc).Un curseur est disponible ainsi que lapossibilite d'afficher les caracteres envideo inversee.La vitesse de transmission du portserie est fixee a 19 200 bauds. Lecode ASCII est utilise pour identifierles caracteres stockes dans uneEEPROM et les valeurs 32 a 127 res-pectent la norme usuelle.Un petit montage annexe, decrit danscet article, permet de programmerI'EEPROM a ('aide du PIC speciale-ment programme pour ('occasion. Lelecteur pourra modifier ce program-me dont le code source est fourni,pour generer sa propre police decaracteres.

PRINCIPEDE FONCTIONNEMENT

Ce principe est decrit en figure 1. Lecceur du montage est constitue par unoscillateur de frequence FO = 29,5 MHz

dont sont derivees toutes les autreshorloges, ceci afin d'obtenir une par-

faite synchronisation de ('ensemble.Le choix de cette frequence a etedicte par la contrainte suivante : enmode 640 x 480 a 75 Hz, Ia duree deIa part visible dune ligne s'eleve21,6 ps environ.Cette duree, divisee par 640, donne33,8 ns pour chaque point affiche,soit une frequence de fonctionnementnecessaire de 29,6 MHz en theorie.En pratique, l'oscillateur utilise auraune frequence de 29,49 MHz du faitde la valeur du quartz X2 servant a lestabiliser, faisant passer la duree d'unpoint affiche a 33,9 ns, soit une diffe-rence insignifiante pour le moniteur.Cette frequence etant assez eleveepour les circuits d'usage courantdont est constitue ce montage, seuleune fraction des composants l'utilise-ra directement. Pour les autres, ellesera reduite par ('utilisation d'unregistre a decalage (IC5) permettantde lire le dessin des caracteres parblocs de huit points dans uneEEPROM (IC7) a une frequence main -tenant huit fois inferieure. C'etait lasolution classique employee dans lesterminaux des annees 70.

Cette observation preliminaire etantfaite, le fonctionnement global dumontage est le suivant : le PIC (IC10)place le numero de la ligne en cours(il s'agit du numero de ligne en modecaractere, soit soixante par ecran) surson port D qui adresse Ia memoirevideo IC11. Dans le meme temps, lecompteur IC8B qui pointe sur la lignecourante de la matrice de caracteresest increments. Si le compte atteinthuit, la sortie 03 de IC8B passe al'etat haut Ceci indique alorsqu'une ligne complete de caracteresa ete affichee (les huit lignes de Iamatrice) et qu'il faut passer a la lignede caracteres suivante. La valeur duport D est incrementee et IC8B estremis a zero par le PIC.Une fois ceci effectue, le PIC chargepar les entrées paralleles des comp-teurs de colonnes IC12 et IC13,l'adresse de depart de l'ecran visibledans la memoire video. II valideensuite le comptage par sa ligne RE1et l'affichage par sa ligne REO reliee a('entree Enable » du multiplexeurIC18 (signal note EXT). La part visiblede Ia ligne debute pour une duree de

n° 317 www.plectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIOUE

Oscillateur frequence FO = 29.5 MHz(IC2 F)

FO

Registre a decalage(IC5)

Chargement dune lignede 8 points

640 points par ligne d'ecran

CICLISMO ex ligne 3

8 lignes de 8 punts

F0/4

F0/2pourIC10

Compteurs de lignes(IC8 Bet 1C10)Fl = 37.5 kHz

EEPROM(IC7)

ex ligne 3

Compteursde caracteres

80 par ligne(IC12 et IC13)

60 lignes decaracteres par ecran

IC10Generateur de signaux de synchronisation

horizontale et verticale

Code ASCII(ex = 65)

Caractere ASCII(code

Attnbut de couleur

Caractere (code ASCII)

Attnbut de couleur

etc.

Memoure principale (IC11)

N+1

N+2

N+3

N+4

Multiplexeur(1C18)

Fond Caractere RVBRVB RVB

Attnbut de couleur

Format

t

V('ecran

rouge (caractere)vert (caractere)bleu (caractere)nenrouge (fond)vert (fond)bleu (fond)rien

Synchronisation horizontale et verticale

21,6 ps, it y en a 480 par ecran,cheque caractere ayant 8 lignes dehauteur. Un nouveau processus s'en-clenche alors : un premier octet (noteN sur la figure 1) de la memoire videoest lu et presents au bus adresse deI'EEPROM (IC7) : iI represente le codeASCII du caractere a afficher a cetemplacement de ('ecran. En fonctionde la valeur pointee par le compteurde lignes IC8B, une ligne particulierede la matrice sera choisie et chargeepar le registre a decalage. Dans lememe temps, l'attribut de couleur ducaractere en question, stocksl'adresse video N+1, est lu a son touret parvient de fawn synchrone auxentrées du multiplexeur IC18. Celui cifonctionne de Ia fawn suivante : si un1 est present au niveau de la sortie duregistre a decalage, reliee a l'entrée« Select input » de IC18, ce seront lescouleurs de caracteres qui serontchoisies, sinon, ce seront les cou-leurs de fond. En fonction des combi-naisons possibles des trois signauxbinaires RVB, on obtient bien huitcouleurs differentes pour les carac-teres et pour le fond.

On notera qu'il Taut deux accesmemoire » pour afficher un seul

caractere, d'oCi la frequence F0/4 aulieu de F0/8 qui cadence les comp-teurs IC12 et IC13. Une fois les 80caracteres visibles par ligne affichee,le PIC inactive les compteurs decolonnes IC12 et IC13 ainsi que I'affi-chage et prepare les ports pour laligne suivante, puis, au bout de 480lignes graphiques soit 60 lignes decaracteres (480/8=60), le signal desynchronisation verticale est envoysau moniteur et les 20 lignes du retourdu spot commencent, phase durantlaquelle le PIC lit et effectue les corn-mandes recues par le port serie.

L'oscillateur

II s'agit d'un oscillateur asservi parune boucle a verrouillage de phasePLL (figure 2). Un premier oscillateura quartz, construit autour des portesIC21C et D, genere un signal d'unefrequence parfaitement fixe de3,6864 MHz. II est ding& vers la

broche (14) du 74 HC 4046/1C1 afinde servir de reference a la boucle.

Le second oscillateur construit autourde T2 est un oscillateur Hartley clas-sique fonctionnant a Fosc = 29,5 MHz.Sa frequence peut etre ajustee a ± 1 MHz

par l'intermediaire de la tension quicommande la diode varicap D5 auniveau de R11. Le condensateurajustable VC1 permet de centrer pre-cisement Ia frequence sur la valeursouhaitee lors du reglage du monta-ge. Le transistor T3 realise un etagetampon entre T2 et les portes NANDdu circuit IC20 dont le role est demettre au format Tft le faible signalde sortie present au niveau de T3.La premiere porte IC20A est cableecomme un amplificateur analogique agrand gain. La resistance R18 stabili-se son niveau de sortie dans uneregion intermediaire entre les valeursdefinies des niveaux logiques 0 et 1.Ce sera le signal provenant de T3 quiinfluencera le niveau de sortie decette porte dans un sens ou biendans l'autre, les portes suivantes par-ticipant a Ia mise en forme du signal.Le signal sortant de IC20C sert d' hor-loge au compteur 1017 qui va divisersa frequence par huit. Ce nouveau

re 317 vvwvv.elert-mniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

R11

100 kfl

.5 V

L3 C27100 phi 10 IF

C29 C2647 pF 270 pF

_a- D56B204

12R2.10 Id! C302.2 pF1

0,47 pH

VC12/22 pF

R15 R17680 Sr 680 Li

C31TOO nF

T2BF245

LI0.22 pH

C32TOO nF

T3BF245

C33100 nF

R16820 ii

IC21D IC21C IC21A74LS00 74LS00 74LS00 --L

3 14

12 9 26

R12 R12I kf2 1 kit 7

5

11X2 12

3 6864 MHz

ICI74HC4046

COMPIN PPVCOIN PC1 OLIT

SIGN PC2OL/T

CX1

CX2INHR1

R2

VCOOUT

DEMODZENER

12--C13-C

TCUTCD

R18470 Id/

IC20674LS0040.3 in.

2 5IC20A IC20D

741S00 74LSOO12

13

UPDN

311

1MR

11

D6R6 Led/rouge

470

2

Q+5 V

4

10

15

R14

158(1C28

;00 pF

Horloge HI

Horloge H2

2IC2F

74LSO4

4.5 V

IC2E74LSO4

2

4

6

13

12

IC20C74LS00

Ali

IC2A74LSO4

IC 2874LSO4

IC2C74LSO4

IC2D74LSO4

4

1 cycle = 33 9 ns

1.1 1.1

7 1 4 0 1 1 1 2 1 4 3 1 4 4 1 4 5 1 4 6 1 4 7 1 4 0 1 4 I 4 2

J r--

Horloge H1

Sortie deIC2 E

Sortie Q0de IC3

Sortie 01de IC3

Sortie 02de IC3

T

L

Sortie Y1de IC4

Sortie Y2de IC4

8

Front d'horloge pour lecompteur qui adresse la

memoire lecture dunumero ASCII duncaractere a afficher

0 2 3 4

Some Y5de 1C4

6 7 1 4 0

Memorisation dunumero ASCIIdu caractere

et presentationI'EEPROM

Front ehorloge pour lecompteur Qui edressela memoire Lecture

de rattnbut de couleurdu caractere precedent

1Memonsationde cet attnbut

2

Sortie Y7de IC4

Sortie deIC613

Horloge H2

Sortie deIC2 F

Sortie deIC6 A

Chargement par leregistre a decalage

dune ligne de 8 pointsdu death') du caractere

afficher

V

Presentation aumuttiplexeur de la valeurde rattnbut de couleur

du caractere

re 317 vwvw.eleuxoniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

5CEA

1LS363

8 Ey

-1-1-1

9

8

6

IC914901574

DO 00DI 01

02 0D3 0304 04

05 05DE QE

07 0'

CLKOF

103874L8393

10

13 01 IC

12MR

25

24

21

23

11

01 .13--,(?,2 119

1

20

22

27

+5 V

I07280E4

AIA2

A3Al

AG

Al

49817

1

All

CE06WE

DO

DID2D3

D.,DE

0'

Rov,0

R24,7 161

817

11

1)

IC5/7413299

0007

DO

Of

10-1 SO

102

'5103 R

9

0 +5 V

104 0E1IS 1135 0E2

MR16 I0

11

18

0

0 NOM, 142 Honoge 61 0

CEA5 V

741521 1

2

5 VIMO

741021 132

0

lSr

140

3

2

1041745136

YO61

62Y3

V5

Y6v7

A

6

ElE2L3 75-4

*)77;

2_

1.44'

102,745152

00010203

TCUTCD

00010203

UP

MR

75

10

9

4

3

0 .5V

A A A gut gdg

7

1010PIC16F877 0 1L

IM

huina

*5 V 0 -J --I4 71112

CI6106E

ey Criq _4,01 5:76,

stAr,

°101374161

1000 ni(11

.5V0.

24

2,3

3

OIC144741500

44

49

All412All414

DE

0001Ef?

133

0405D6

61256

/1

1014C1C149

8 5 61074LS00

1741=

4

3

RP,4 7 4t1

OM COISIBUf0 8060070060 D50D4O 030D20 D1000

--0 EXTSynchlo VSy9Pwo H

signal, obtenu sur Ia sortie Q2 deIC17, est applique au circuit compa-rateur de phase IC1 sur sa broche (3).Le fonctionnement de ('ensemble estalors le suivant : tant que les fronts

montant de l'horloge de referencede 3,6864 MHz et du signal prove-nant de Q2 (dont la frequence estFosc/8) ne sont pas parfaitementsynchrones, une tension de correc-tion de valeur fixe mais de duree pro-portionnelle a l'erreur de phase et dusigne de cette erreur de phase estgeneree sur la broche (13) de IC1.La cellule R14/C28 fait la moyenne deces corrections pour commander ladiode varicap D5 dont la variation decapacite influence a son tour l'oscilla-teur Hartley. L'ensemble ne peut sestabiliser que lorsque le signal en sor-tie de 02 est de merne frequence (eten phase) que le signal provenant del'oscillateur 3,6864 MHz de reference.Comme le signal en sortie de 02 vautFosc/8, la frequence de l'oscillateurHartley sera donc :Fosc = 8 x 3,6864 = 29,49 MHz

Telle est bien Ia frequence rechercheeque nous noterons FO dans le restede Particle.La led D6 s'illumine chaque foisqu'une correction est necessaire,aussi sera-t-elle d'une grande utilitelors du reglage initial du montage.

Les signaux internesde synchronisationLe signal de l'oscillateur provenant deIC20C passe par un ensemble deportes IC2A a E servant de tamponentre l'oscillateur et le reste du mon-tage. II est disponible sous forme dedeux signaux d'horloge complemen-taires, notes H1 et H2, au niveau dessorties de IC2E et IC2F. Le compteurIC8A divise Ia frequence FO par deuxpour servir d'horloge au PIC : environ14,75 MHz (figure 3).Deux autres circuits, IC6 (A et B) etIC4 generent tous les signaux decommandos que nous allons etudierici. A la base de ces signaux, se trou-ve le compteur synchrone 74LS193

(IC3) utilise comme compteur par huit(car sa sortie Q3 est ignoree) et dontle cycle d'evolution de ses sorties 00A Q2 suit le cycle complet du charge-ment et du transfert de Ia ligne de huitpoints d'une matrice de caracteresdans le registre a decalage, ainsi quecelui de l'attribut de couleur au multi-plexeur IC18.Ce cycle est illustre sur Ia figure 4.Sur ce schema, figure l'horloge debase (H1) issue de IC2E, de frequen-ce FO et periode 33,9 ns qui com-mande le compteur IC3. Les etatsdes trois sorties de IC3 qui nous inte-ressent sont montres juste sous legraphe de H1.II faut noter ici un point important, lecompteur IC3 incremente son comp-tage a chaque front montant de H1.Cependant, du fait de la frequenceelevee de cette horloge et du tempsde basculement des sorties de IC3, lenouvel etat n'apparait qu'une demi-periode d'horloge H1 plus tard (17 nsen moyenne), comme cela est montresur le schema.

re 317 vvvvvv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Video

Grace aux sorties de IC3, nous pou-vons decoder huit etats differentsdans un cycle complet nous permet-tant d'effectuer diverses operationsde facon ordonnee. C'est le role deIC4 qui decode ces huit etats, chacu-ne de ses sorties passant successi-vement a l'etat « bas » en fonction dela valeur affichee par les sorties deIC3. Quatre sorties de IC4 sont utili-sees ici : Y1, Y2, Y5 et Y7. Elles sontindiquees sur le schema en figure 3.La encore, le retard entre la presencedune valeur a l'entrée de IC4 et lasurvenue du niveau . bas » au niveaude la sortie correspondante vaut unedemi-periode de H1 en moyenne(17 ns encore une fois), ce retards'ajoute donc au precedent.Les signaux Y2 et Y5 sont combinespar la porte AND IC6B pour genererdeux paliers « bas », suivis de frontsmontants pour huit cycles de H1. Onobtient ainsi la frequence F0/4 quinous servira a lire dans la memoiresuccessivement les codes ASCII etles attributs de couleur.La seconde porte AND IC6A decodedirectement les sorties du compteurIC3 et detecte la combinaison septpar la venue d'un etat << haut » auniveau de sa sortie. Cette combinai-son sept est egalement decodee parIa sortie Y7 de IC4 , mais sous laforme d'un etat . bas . survenantapres un deal plus long et qui auraun autre usage.Tous les signaux etant repertories, ladescription du fonctionnement dumontage sur un cycle complet dechargement/affichage d'un caractere,qui dure huit cycles de l'horloge H1,est a present possible.En fait, les operations ne sont pascondensees sur un cycle unique,elles commencent sur le cycle prece-dent (cycle Y7 de H1 a gauche de Iafigure 4) par le front d'horloge presenten sortie de IC6B venant de Y5 quiincremente d'une unite l'adressepoint& par les compteurs decolonnes IC12/13. Une nouvellevaleur est alors disponible au bout de70 ns en sortie de la memoire IC11.Dans le cas present, it s'agit du codeASCII du prochain caractere a affi-cher a l'ecran. Ce code est memorisepar le tampon IC9 lors du retourl'etat << haut » de Ia sortie Y1. II est

alors presente au bus adresse del'EEPROM (1C7) et le decodage com-mence a cet instant. II durera 150 nspour le type d'EEPROM utilise ici.Un cycle d'horloge plus tard, le frontmontant de Y2 parvient par l'interme-diaire de IC6B aux compteursIC12/13 et incrernente une fois deplus leurs comptages. Cette fois,c'est l'attribut de couleur du caracte-re dernierement lu qui devient dispo-nible aux sorties de la memoire IC11au bout de la merne duree que pre-cedemment. Cet attribut est memori-se par le tampon IC15 lors du frontmontant present sur la sortie Y5 deIC4 (signal M.Couleur).On notera au passage que ce frontmontant va incrementer une nouvellefois IC12/13 par l'intermediaire deIC6B et preparer la memoire pour lalecture du code ASCII du caracteresuivant celui dont le traitement est encours pour ('instant. Ceci est possiblepuisque le code ASCII et l'attributprecedemment lu ont ete sauvegar-des par les tampons IC9 et 1015. Lamemoire est de nouveau accessible.Le signal suivant est le passage al'etat « haut » de Ia sortie de IC6A quiest reliee a l'entrée S1 du registredecalage IC5. Ce niveau indiquequ'au prochain front montant del'horloge H2 (inverse de H1 issu deIC2F avec aussi un leger retard surH1), ('octet present sur les entrees10/17 de IC5 sera chargé dans leregistre.

Plus de 150 ns se sont passeesdepuis le chargement du tampon IC9et les 15 ns de stabilisation supple-mentaires ont egalement ete respec-tes car il y a presque six cycles de H2entre le chargement du tampon IC9et celui du registre a decalage. Aussi,la valeur presente au niveau des sor-ties de I'EEPROM (IC7) est-elle par-faitement definie et stable.La venue du niveau « haut » sur S1demande aussi de Ia precision. II doitapparaitre environ 24 ns avant le frontmontant de l'horloge H2 du registreIC5 et disparaitre 10 ns apres pour nepas risquer de perturber le registrelors du front montant suivant. C'est lecas du signal venant de IC6A grace a('inversion de I'horloge H2 par rap-port a l'horloge H1 generant cesignal. Le registre IC5 etant alors

chargé, tl faudra encore environ 27 nspour que la sortie du registre voit cechangement et qu'il parvienne a ('en-tree « Select NB » du multiplexeurIC18.

Le chargement (figure 5) de l'attributdu caractere par IC16 (signalS.Couleur) est declenche par le frontmontant qui survient sur la sortie Y7de IC4 et la nouvelle valeur parvientaux entrées du multiplexeur IC18environ 28 ns plus tard. II est cepen-dant difficile d'harmoniser les &leisd'arrivees des differents signaux auniveau du multiplexeur. Ce dernierreagit en effet beaucoup plus vite auchangement de ses entrées qu'a Iacommande de changement de volevenant de IC5, ce qui pourrait occa-sionner des perturbations a la frontie-re entre deux caracteres. En utilisantIa sortie Y7 de IC4 pour commanderle chargement de l'attribut, ce dernieraura alors 10 ns de retard par rapportaux points associes. Par contre, siIon avait utilise le meme signal pourcharger le registre a decalage et l'at-tribut, les points auraient eu cette fois10 ns de retard sur l'attribut.La solution a ce probleme consiste ane tenir compte des valeurs pre-sentes en sortie du multiplexeur queseulement au moment oil elles sontstables et valides. C'est le role deIC19 qui sert aussi d'etage tamponde puissance. II ne prend en compteles sorties de IC18 qu'au momentdes etats « haut » de l'horloge H2.Lors des etats . bas it se comportecomme un registre memoire et ignoreles changements des sorties de IC18,masquant ainsi les effets des diffe-rents retards entre attributs (IC16) etles points (105). Le caractere en coursest alors correctement affiche.Le cycle complet ainsi decrit recom-mence jusqu'a la fin de la ligne affi-chee (soit en tout 80 cycles completssur une duree de 21,6 ps).Deux autres signaux non representessur la figure 4, servent a commanderla memoire IC11 (figure 3).Le premier commande ('activationdes sorties de la memoire IC11. II estobtenu par Ia combinaison NON -ETlogique (porte NAND IC14A) de lasortie RA3 du PIC et du signal d'au-torisation de comptage de IC12/1C13issu de RE1 du PIC. Cette combinai-

36 ire 317 www.electronlquepratique.com F I ECTRONIQUE PRATIQUE

DO

DiD2D30405D607

00010203Q40506Q7

12 9

8

14 7

15 6

16

4517

18 3

19 2

DO

D1

D2D3D405D6D7

11--*CLKOE

0001Q2Q3Q4

05Q607

12

13ILI15

16

17 I

18

19

IC18 1C1974LS157 74HCT573

2

3

S

6

11

10

14

13

15

1A 1Y

182A 2V

2B3A 3Y

384A 4Y

48

Ai aE

12

REG27805

470 pFCT

Masse 0

IC15 IC1674HCT574 74HCT574

DO

D1D2 0-7D3 0-D4050 4

060 3

D70

M CouleurS Couleur 0

Image 0Horioge H2 0

EXT 0Synchro H 0Synchro V 0

Vi VGnd

2

3

45

6

7

8

DO

D1

D203040506

+5 V- 0711 .>LE

1

OE

RV12.2 kt2-H

Bleu

0001Q2Q3Q4050607

19

18

17

16

15

14

13

12

RV22,2 kit

Vert

RV32,2 41

Rouge

C22110 pF

020110 pF

+ [C21/10 pF

P47. N 01 VI ro

J10 0

0 0 0CONN-015-HD 0

-1111111N

0

0 +5 V

10 CF 100 nF 100 nF 100 nF 100 nF 10 pF 100 nF 100 nF 100 nFCT T9 710 TO11 T12 T4 T15 T14 T34

D4 REG1 47:1144007 7805

+9 V . 11.1

10 pFC2 05 C6 C7 C23 T8 T13 T35 T36 T37

100 nF 100 nF 100 nF 100 nF 100 nF 100 nF 100nF 100 nF 100 nF

2

2

S honzontale

S. vertical*

0 +5 V

5

son est rendue necessaire pour desraisons logicielles, particulierementdurant la phase d 'effacement del'ecran, mais egalement pour econo-miser quelques instructions et gagnerainsi un temps precieux, toutes lesroutines du programme etant deduree fixe.Le second signal, qui commandel'enregistrement en memoire (brocheWE), provient de la porte NANDIC14B, reliee a la sortie de IC6B(apres inversion par IC14C) et a lasortie RA2 du PIC. Cela permet decreer des fronts d'horloge des queRA2 est a l'etat « haut » et active ainsiautomatiquement l'enregistrementsans avoir a faire varier l'etat logiquede RA2, (pour enregistrer, un etat

bas », un niveau de WE ne suffit

pas, it faut un passage haut/bas/hautsur cette broche). Ceci est utile lorsde ('effacement de l' ecran.L'inversion introduite par Ia porteNAND IC14C permet d'eviter une col-lision entre le changement desadresses des compteurs IC12/13 etle depart de l'enregistrement.Le dernier signal d'importance per -met Ia synchronisation des signauxde chargement du registre a decalageet de l'attribut de couleur au debut dechaque ligne a afficher. II consiste aremette a zero le compteur IC3 par sabroche MR reliee a la sortie RE2 duPIC.

Enfin, le reseau de resistances RP1maintient le bus de donnees a l'etat

bas » durant la phase d'extinctiondu spot, lorsque les sorties de Ia

memoire video IC11 sont desacti-\fees. Cela a son importance lors deIa transition de Ia phase obscure versIa phase visible des lignes, l'attributde couleur alors present au niveau dumultiplexeur IC18 etant ainsi 00 (fondnoir, caractere en noir) evitant decette facon ('apparition d'une bandelumineuse sur le bord gauche del'ecran.L'etage de sortie video que nousavons déjà evoque est un simpletampon de bus TTL (IC19) suivi detrois ajustables servant a regler leniveau de luminosite de chaque cou-leur et d'un condensateur coupant lacomposante continue. Cet etage desortie minimaliste s'est avers suffi-sant, meme compare a des etages unpeu plus sophistiques a transistors.

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE

6

(0.0) Memoire ecran (127,0)D

(X,Y) (X -.79.Y)

i

Ecran visible

(X Y+59)

60 lignes

p (X+79,Y+59)80 colonnes

128 colonnesri

(0,127) (127,127)

128 hgnes

Aussi, la simplicite (et l'economie) a-t-elle ete choisie.Le port serie est uniquement connec-ts dans le sens de la reception dusignal. Le transistor T1 sert d'etageadaptateur (et inverseur) entre lestensions de +25 V/-25 V de la liaisonserie et le PIC (IC10).

Memoire ecran

L'organisation de la memoire ecranest decrite en figure 6.La part visible de ('ecran (nommeaussi fenetre) occupe 80 x 60 x 2 =9 600 octets, alors que la memoireIC11 en contient 32 768 sous formed'un bloc adressable de 128colonnes sur 128 lignes.L'ecran visible possede des coordon-nees (X, Y) dites absolues, car sereferent au bord gauche et haut de lamemoire video. Elles peuvent prendren'importe quelles valeurs comprisesentre 0 et 127.Les coordonnees superieures a 127sont rabattues sur le cote oppose dela memoire.Le curseur possede, lui aussi, descoordonnees (X1, Y1) dites absolues,car se referent au bord gauche ethaut de la memoire ecran. II peut etreplace en tout lieu de la memoirevideo, sans tenir compte de la posi-tion de ('ecran visible.On peut donc ecrire du texte dansune zone invisible, puis, en modifiantles coordonnees (X, Y) de la fenetre,le faire apparaitre instantanement.

Lisle des commandes

Tout octet regu par le port serie dontla valeur est comprise entre 32 et 255est considers comme le code ASCIId'un caractere. Ce dernier sera alorsimmediatement affiche a la positioncourante du curseur, que celui-ci soitdans la fenetre ou non, que le curseursoit active ou non, en respectant I'at-tribut de couleur fond/caractere encours. Tout octet inferieur a 32 seraconsiders comme un code de corn-mande, qui demande parfois a sasuite des octets supplementairescomme parametres. Les octets regusjuste apres seront alors considerescomme tels.Pour completer les informations four-nies en figure 7, on notera :- les routines 03 et 15 n'effacent pasle curseur avant son deplacement,c'est pour cela qu'il faut le desactiveravec le code 02 avant.- Lors du deplacement du curseuravec les codes 08 a 11, 13 et la

desactivation du code 02, l'attributde couleur laisse par le curseur a sonancien emplacement est celui encours et non celui que posseclait lacase avant sa venue.- les instructions d'effacement 26 et27 troublent un bref instant l'affichage.- les codes d'effacement 25 a 27declenchent une procedure quiattend le retour de trame et procedealors a ('effacement durant la tramesuivante. Durant ce moment, toutautre ordre d'effacement sera suppri-

me de la file d'attente du port seriesans etre execute. Les autres codesseront, pour leur part, executes nor-malement.- le code 15 permet d'utiliser descoordonnees relatives pour position-ner le curseur. Par exemple, si les

coordonnees de ('ecran visible sont(0, 0) au depart et que le curseur estpositionne avec le code 15 aux coor-donnees relatives (40, 30), it se trou-vera au milieu de ('ecran (a peu pros).Si maintenant, les coordonnees de('ecran visible sont changees a (10,25) par exemple et que Ion reposi-tionne le curseur avec le code 15 auxmemes coordonn6es relatives (40,30), it retrouvera la meme position aumilieu de ('ecran. Ce ne serait pas lecas en utilisant des coordonneesabsolues identiques et le code 03.Certains codes n'ont pas ete imple-mentes et sont disponibles pour rea-liser de nouvelles fonctions.Attention cependant, la routined'execution d'un code doit avoir unelongueur fixe et obligatoire de 44cycles d' instructions, comprenantl'appel par call » et ('instruction

return ». La lecture du code sourcemontrera d'autres contraintes quilimiteront le corps de la routine en faita 25 cycles d'instructions.- merne si une resolution de 60 lignespar ecran est possible, elle est peupraticable pour ecrire du texte car leslettres seraient trop rapprochees(mais elle est utile avec les caracteresdits semi-graphiques). On se conten-tera d'ecrire une ligne sur deux, soit30 lignes de texte par ecran ce quiest conventionnel.

Programmationde l'EEPROM

Pour stocker dans I'EEPROM les dif-ferentes matrices de caracteres, it

faut utiliser Ie petit montage annexedecrit en figure 8. Ce programmateurd'EEPROM est tres simple. Le PIC(IC10), specialement programmeavec le fichier ASCILhex, possede enmemoire les tables de caracteres etles transfere automatiquement dansl'EEPROM (IC7). Ala mise sous ten-sion, la led D2 s'allume pour indiquerle debut du transfert qui s'etend surune quinzaine de secondes environ.

n° 317 www.electruniquepratique.Lom CLECTRONIQUE PRATIQUE

--

Valeur Fonction Parametres

00 Ne fait nen Aucun

01 Active le curseur Aucun

02 Desactive le curseur . obligatoire avant d'utiliser les codes re = 3 et re = 15 Aucun

03 Positionne le curseur aux coordonnees absolues (X1. Y1) Deux octets doivent suivre ' X1 < 128 et Y1 < 128

04 Couleur des caracteres Un octet suit . couleur < 8

05 Couleur du fond Un octet suit : couleur < 8

06 Frequence de clignotement du curseur Un octet suit : frequence < 256

07 Couleur du curseur Un octet suit couleur < 8

08 Curseur une case a gauche Aucun

09 Curseur une case e droite Aucun

10 Curseur une ligne plus bas Aucun

11 Curseur une ligne plus haul Aucun

13 Replace le curseur sur le bord gauche de la fenetre Aucun

14 Position de la fenetre visible en coordonnees absolues (X.Y) Deux octets doivent suivre : X < 128 et Y < 128

15 Positionne le curseur aux coordonnees relatives (X2. Y2) par rapport a (X.Y) Deux octets doivent suivre - X2 < 128 et Y2 < 128

16 Inversion video Bonder une seconde fois pour annuler Aucun

25 Efface l'ecran visible sans effecter le reste de la memoirs Aucun

26 Efface une zone de la Mille d'un ecran juste au dessous de recran visible Aucun

27 Efface une zone de la laille dun ecran juste au dessus de fecran visible Aucun 7

*9

D31144007

C25100 pF

R91kS4I

D2Led

REG37805

3 5V

C2410 pF

Masse

IC10PIC16F877

10

8

7

654

C17/15 pF

HI IX1

4

C18/15 pF

R8+5 4,7161

0-1=1-C19/10 pF

3

2

la13

RE2IAN7/CSREVAN6/WRREO/AN5/ikb

RA5/AN4/SSRA4/TOCKIRA3/AN3NREF.RA2/AN2NREF-RA1/AN1RAO/A140

RD7/PSP7RD6rPSP6RD5iPSP5RD4/PSP4RD3rPSP3RD2IPSP2ROWSP1ROOIPSPO

RCPRXIDTRCVTX/CK

RC5rSDORC4rSDI(SDA

RC3/SCIOSCLRC2/CCP1

RC1/TIOSIICCP2RC0/71090/T1CKI

MCIA/VPPrTHVOSC2/CLKOUTOSC1/CLKIN

RB7/PGDRB6/PGC

ROB

RB4RB3/PGM

RB2RBI

RBOIINT

3029282722

21

2019

262524

2318

17

16

15

40 1939 18

38 17

37 16

36 1535 13

34 12

33 11

WEOE

RDY/B CE

IC728C64

D7

D60504D3D2DIDO

Al 2AllA10

AS

A8A7

A6A5A4A3A2AlAO

272220

2

23 T

21

24

253

45

67

8

9

10

8

Une fois ce dernier acheve, elles'eteint pour signaler que l'EEPROMest prate. II suffit alors de debrancher('alimentation et extraire l'EEPROMde son support.On reprogrammera bien entendu lePIC (IC10) avec le fichier VGA.hexavant de le placer sur la carte princi-pale.Si la led D2 reste allumee plus dune

demi-minute, verifier que l'EEPROMest correctement enfoncee sur sonsupport (si possible un modele tuli-pe), debrancher ('alimentation etrecommencer ['operation.Le lecteur a la possibilite de modifierle code source du programme du PICet donc de changer la police decaracteres. Les caracteres 0/31 nesont pas accessibles car reserves

aux codes de controle, it faudra doncse contenter des chiffres 32 a 255.Seuls les caracteres 32 a 212 ont eteMinis dans le programme fourni ici.L'ensemble des fichiers et pro-grammes sont telechargeables sur lesite web de la revue www.electroniquepratique.com.

0. VIACAVA(A suivre : « La realisation »)

re 317 wvvvv.electroniquepratique.COM ELECTRONIQUL PRATIQUE

COMTOISE DU XXIe SIÈCLEHorloge geante

avec fonctionRappelez-vous la comtoise

de vos aieuls, tronant

fierement dans la piece

commune et egrenant les

heures inlassablement...

Electronique Pratique vous

propose de construire la

comtoise du XXI° siecle.

Bien que le balancier

traditionnel et les engrenages

metalliques soient remplaces

par des composants, vous

pourrez entendre, si vous le

caracteristique des secondes

qui s'ecoulent.

Compte tenu de I'envergure

de cette horloge, dont la

realisation est a la portee de

chacun, nous la publions sur

deux numeros afin d'en

6tudier tous les details.

Ce mois, nous analysons

les circuits d'affichageet le schema de principe

du circuit de commande.

ette horloge se presenteen deux parties : uncorps surmonte d'unetete. Le corps renferme

les circuits sur lesquels defilent une aune les soixante secondes, avec desleds de reperes toutes les cinqsecondes. La partie haute afficheclairement, de maniere numerique,

de precision a ledsthermornetre C1)

les heures et les minutes. II est pos-sible de faire alterner l'affichage del'heure et de la temperature, au ryth-me souhaite. Votre horloge se chargeegalement de vous reveiller ou devous avertir pour un evenement pré-cis quotidien, par une sane de« bips » sonores et ('activation d'unrelais de puissance destine a mettre

en route simultanement l'appareilelectrique de votre choix.Hors de question de perdre les infor-mations horaires ou d'alarme lorsd'une coupure de ('alimentation sec-teur. A cet effet, un circuit charge unpack de batteries ayant pour tachede maintenir le fonctionnement descircuits, hormis ceux d'affichage. Decette maniere, merne en cas d'inter-ruption du secteur, vous entendrezles bips » sonores a l'heure del'alarme prevue, le relais n'etant pasactive durant cette avarie.L'emploi d'un microcontroleur dederniere generation (le Cubloc CB405commercialise par Lextronic) permetune programmation tits simple, enbasic, aisement modifiable par cha-cun d'entre vous. II vous dispense de('utilisation d'un onereux programma-

PC.

Caracteristiques

Voici les principales caracteristiquesde cette horloge hors du commun.Gageons que de telles performancesvous inciteront a entreprendre cetterealisation originale et introuvabledans le commerce. Precision et stabilite grace a unquartz de frequence assez elevee(4,194304 MHz).

Simplicite et souplesse de pro-grammation dues a un microcontr6-leur Cubloc CB405. Afficheurs geants 40 x 65 mm(constitues de 28 leds). Affichage alterne de l'heure et de latemperature. Delai d'alternance reglable par pasde cinq secondes. Intensite lumineuse reglable pourtoute ('horloge. Bruit imitant celui du balancier avecpossibilite de le supprimer. Grande visibilite de la progressiondes secondes sur 900 mm.

Fonction d'alarme quotidiennesonore (revel°.

n° 317 www.electroniquerwatique.com ELECTRONIQUE PRAT10LE

I V rt 0 0 0

PC

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680 D

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AC

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2803

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2803

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II.:1

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3,1:

,175

,14

0Schema interne d'un stage

du circuit ULN2803

Entrée

Commun

(+12 V)

Sortie du CB405 0--1 ==> +5 V 7

0 ==> Masse

CI4 a CI7ULN2803

+12 V

10

11680

12

13

14

15

16

17

18

9

Segment d'un afficheur

Commande d'un segmentdes heures et minutes

+12 V

CI8ULN2803

Sortie du CB405 8

1 ==> +5 V 70 ==> Masse 6

3

+12 V

10 7 Segment d'un afficheur

,11

12

013

0-14

0-17

180-

680 i2

Commande d'un segment des secondes

+12 V

+12V10

11

-L=1-2.2 kit

13,,

14

15--016-017-018-C

CI9ULN2803

8-0 Sortie du CB4051 ==> +5 V

6

5

4

3

2

0 ==> Masse

2

Actionnement d'un relais durantl'alarme. Interruption separee du son et durelais. Sauvegarde de tous les parametreslors d'une coupure du secteur. Fonctionnement interne en cas depanne du secteur (pas d'affichage).

Chargeur et batteries integres(quatre elements de 1,2 V). Alimentation 5 V securisee. Pas de cablage externe, assem-blages par connecteurs SIL. Faible consommation pour 386 leds(environ 10 VA).

Etudedu schema de principeLa realisation de la partie « comman-de » fera ('objet d'une etude le moisprochain. Neanmoins, nous vous pre-sentons, a la figure 1, le schema deprincipe complet des circuits de« commande » et « d'affichage ».Ces deux sous -ensembles sont diffi-cilement dissociables et cette des-cription permet une meilleure com-prehension.L'emploi du traditionnel CB220 neconvenait pas compte tenu du nombre

eleve « d'entrees/sorties » neces-saires. De ce fait, nous utilisons sontout recent grand frere : le CublocCB405 (egalement commercialise parLextronic avec l'integralite de sa docu-mentation de 370 pages en francais !).Le paragraphe relatif a la program-mation sera publie le mois prochainet vous informera sur la procedure asuivre, identique a celle du CB220.Le microcontroleur se charge de toutou presque. En effet, nous avons pre-fere avoir recours a une base detemps de 1 Hz externe pour une pre-cision accrue. Celle-ci sera publieedans le prochain numero, avec lescircuits d'alimentation.A ('issue de cette premiere partie,vous aurez en votre possession tousles circuits d'affichage (une platinepour les heures et les minutes et sixautres, pratiquement identiques, pourles secondes).Les vingt-quatre leds de reperes, depreference de couleur verte, sont dis-posees deux par deux, toutes lescinq secondes. Elles sont constitueesde six series de quatre leds, chacunelimit& en courant par une resistancede 680 Q.Profitons-en pour vous preciser que

chaque segment d'afficheur, y corn-pris celui de chaque seconde, estforme de quatre leds montees enserie (voir encadre sur le schema).Pour chacun des quatre afficheurs,nous utilisons sept lignes du CB405configurees en sorties, un port (oubloc) du microcontroleur comprenanthuit lignes.Pour faciliter Ia programmation, nousattribuons a chaque ligne de memepoids d'un bloc, la gestion du mernesegment d'un afficheur. La premieresortie du bloc commande le segment

a », la seconde Ore le « f » et ainside suite jusqu'a Ia derniere qui secharge du « b » (voir schema).Une sortie du CB405 ne peut pasdepasser un potentiel de 5 V. Pourcette raison, nous faisons appel auxcircuits integres CI4 a C17 : desULN2803. Ils comportent chacun huitamplificateurs inverseurs a transis-tors, la figure 2A montre le schemainterne de l'un d'eux.Pour chaque segment, nous alimen-tons ainsi les series de quatre ledssous 12 V. Elles sont limitees en cou-rant par des resistances de 680 Q.La figure 2B detaille cette partie duschema general.

re 317 ~NV .1 ,Irn- trnnicp ipprotique. corn ELECTRONIQUE PRATIQUE

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(n0 0Cm(343CC oW0

csvpi° DN omgkw

Sur le merne principe, nous traitons leseparateur » entre les heures et les

minutes par la ligne P21 du micro-controleur. Nous utilisons un etagelibre de C15. Une led signale la miseen fonction de l'alarme par son illumi-nation. La encore, nous mettonsprofit un etage libre de C16 comman-de par la ligne P22 du CB405.La materialisation des secondes estconstituee de soixante segments de

quatre leds. Seul l'un d'entre euxs'illumine a chaque seconde en par-tant du bas (seconde 0), pour atteindrela tete de l'horloge (seconde 59).II est evident que nous n'allons pasemployer soixante sorties du CB405,seize suffisent. Elles sont matriceesen huit lignes et huit colonnes. En ali-mentant une ligne et une colonnesimultanement. le segment se trou-vant a cette intersection s'illumine.

Deux circuits ULN2803 sont mis acontribution pour effectuer cettetache : C18 et CI9 (figure 2C). Le pre-mier commande les cathodes dessegments a travers une resistance delimitation de 680 52 (R31 a R38 sur lafigure 1). Pour un etat logique « hauten sortie du CB405, nous obtenonsune masse sur la cathode de la serede leds consideree. Le deuxieme nepeut pas alimenter directement lesanodes, it faut inverser la polarite aumoyen d'un transistor PNP comman-de via sa resistance de base (T2 a T9et R39 a R46 sur la figure 1). Un etatlogique « haut en sortie du CB405,produit un signal de +12 V sur ('ano-de de la serie de leds consideree.Six touches sont necessaires a l'utili-sateur pour agir sur toutes les fonc-tions de l'horloge. Elles sont gereespar les lignes PO a P5 du CB405configurees en entrées numeriques.Au repos, le reseau de resistancesRES1 presente un potentiel de + 5 Vsur celles-ci. Lors de l'appui sur unedes touches, l'entrée consideree estforcee a la masse.Le buzzer piezo est commando par laligne P6, configuree en sortie.Le signal est module en largeur d'im-pulsion (MLI ou PWM) afin de pouvoirdirectement attaquer le buzzer.

Nous savons que l'horloge peut affi-cher alternativement l'heure et la

temperature. A cet effet, la ligne P16,configuree en entrée anatogique sur10 bits, lit regulierement la valeur dela sonde CI3 : un LM35DZ.Ce capteur de precision presente unevariation lineaire de 10 mV par degreCelsius.

La ligne P7, configuree en entréenumerique, recoit les impulsions de labase de temps de precision de 1 Hz,situee sur la platine d'alimentation.Par securite, le signal est remis enforme a l'aide des portes <, NON -ET »a trigger de Schmitt N1 et N2, afind'obtenir des fronts montants et des-cendants bien francs. La resistanceR51 positionne la double entrée deN1 a la masse en absence de signal.Les entrées des portes non utiliseesN3 et N4 sont forcees a la masse.La touche RST agit directement surl'entrée de remise a zero du micro-controleur en la forcant a la masse.Attention ! L'action sur cette touche

re 317 \ww., electroniquepratique.com LLECTRONIQUE PFIAT1QUL

engendre la perte de toutes les infor-mations (horaires, alarme et delaid'alternance de la temperature).La ligne P23 configuree en sortiecommande le relais d'alarme RE1 viala resistance de base R49 du transis-tor NPN/T1. La resistance R50

bloque T1 en absence de signal.La diode D1, dite diode <, roue -fibreprotege le transistor. La led 2, limiteeen courant par la resistance R48,visualise ('excitation du relais. Les

bornes « R, C et T directementprises sur les contacts du relais, per-mettent de commander un quel-conque appareil electrique (secteurou basse tension) par la fonction alarme.

La led 3, limitee en courant par laresistance R47, visualise la presencede la tension (i- 5 V) du circuit decommando et donc l'activite de cedernier. En cas d'interruption de latension du secteur, seule cette indi-cation nous informe, car l'affichages'eteint.Enfin, La programmation du CB405s'effectue de la maniere la plussimple qui soit par l'embase prevue acat effet a partir du port seriel(RS232) d'un ordinateur PC. Nulbesoin d'un programmateur externe !

Realisationdes circuits d'affichageUne realisation de cette envergurerequiert plusieurs circuits imprimes,mais votre travail sera recompense(photo A). Ces derniers sont tous desmodeles a simple face, de gravureaisee. Tous les dessins des typonssont donnas a l'echelle 1/1.La figure 3 donne le dessin du circuitdes heures et minutes.La figure 4 indique le dessin du cir-cuit des secondes.La figure 5 montre la forme de lapiece de jonction et de fixation descircuits entre eux et sur rebenisterie.II convient de confectionner un seulcircuit pour les heures et minutes, sixidentiques pour les secondes et dix-huit pieces de jonctions. Ces der -

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nieres sont simplement decoupees etpercees dans une plaque d'epoxycuivree non presensibilisee, nulbesoin de les graver.Fabriquez les sept circuits imprimesselon la methode photographique.Gravez et percez les plaques selon laprocedure habituelle.Nous vous recommandons de vousprocurer les composants avant depasser a ('operation de pergages afinde connaitre precisement le diametredes trous. Commencez avec un foretde o 0,8 mm et alesez certains trousa un diametre superieur en fonction

du diametre des pattes. Commencez('implantation des composants ensoudant les resistances R1 a R30, puisR47 en suivant le plan de la figure 6.Poursuivez par la mise en place des116 leds des afficheurs et du separa-teur. Accordez un grand soin a leursens et appliquez-vous a maintenirun espacement et un niveau regu-liers. Implantez ensuite la led 1

(rouge), led 2 (orange) et led 3 (verte).Pour terminer, sur la face des pistescuivrees, soudez les cinq connec-teurs males constitues de barrettesSIL. Veillez a respecter le niveau pour

NomenclaturePLATINE D'AFFICHAGE(heures et minutes)

Resistances 5 %R1 a R30 et R47 : 680 Q (bleu, gris,marron)Semi-conducteurs116 leds (heures, minutes et separa-teur) : o 5 mm rouge (haute luminosite)Led 1 : o 5 mm rouge (haute luminosite)Led 2 : o 5 mm orange (haute luminosite)Led 3 : a 5 mm verte (haute luminosite)La societe Saint -Quentin Radio (bou-tique a Paris et VPC) detient en stockune grande variete de leds.Divers4 x 8 broches de barrette seeabledroite male type SIL1 x 4 broches de barrette seeabledroite male type SILVisserie de 3 mm (entretoises filetees,vis, ecrous, rondelles)

un emboitement fiable dans les futursconnecteurs femelles.Afin d'afficher les secondes sur unecolonne de belle hauteur, nous avonsetudie un circuit imprime universel areproduire six fois. Ceux-ci sont rac-cordes electriquement les uns auxautres par des connecteurs SIL etassembles mecaniquement par lespieces de jonctions. Lesquelles ser-vent egalement a fixer les circuits surles tasseaux de rebenisterie (aidez-vous des photos de la maquette pourvoir les details).Les seules differences de cablageentre les six platines sont les vingtstraps (ponts de liaisons filaires) des-tines a alimenter chaque segment deseconde compose de quatre leds.Afin d'eviter toute erreur, implantezles vingt et un straps de chacune dessix platines avant de placer les corn-posants. Respectez respectivementles figures 7 a 12 pour les circuits 1(premier en bas) a 6 (dernier en haut).Soudez ensuite, en bordure et auxangles de chaque circuit imprime, lesquatre connecteurs femelles a troisbroches SIL sur la face des compo-sants. Ils servent a embrocher lespieces de jonctions. A plat, du cotedes pistes cuivrees, soudez lesconnecteurs constitues de barrettesSIL males en haut et femelles en bas.Maintenez les platines entre elles a('aide des pieces de jonctions, les cir-cuits imprimes doivent etre bord a bord.Toujours en travaillant selon les plans

re 317 vvvvw.electruntquepratique.corn ELECTRONIQUE PRAT1QUE

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NomenclaturePLATINE D'AFFICHAGE (SECONDES)ET PIECES DE JONCTION

Resistances 5 %6 x RREP : 680 Q (bleu, gris, marron)Semi-conducteurs24 x leds (reperes) : a 5 mm vertes(haute luminosite)240 leds ( secondes) : a 5 mm rouge(haute luminosite)La societe Saint -Quentin Radio (bou-tique a Paris et VPC) detient en stockune grande variete de leds.Divers12 x 8 broches de barrette seeabledroite male type SIL12 x 2 broches de barrette seeabledroite male type SIL36 x 3 broches de barrette seeabledroite male type SIL (pieces de jonc-tion)12 x 8 broches de barrette seeabledroite femelle type SIL12 x 2 broches de barrette seeabledroite femelle type SIL24 x 3 broches de barrette seeabledroite femelle type SILFils rigides de faible diametre (straps)Visserie de 3 mm (entretoises filetees,vis, ecrous, rondelles)

des figures 7 a 12, soudez les resis-tances RREP », les deux cent qua-rante leds rouges des secondes et lesvingt-quatre vertes pour les reperesdes cinq secondes. Comme pour lecircuit des heures et minutes, veilleztout particulierement a leur sens etmaintenez un espacement et unniveau reguliers entre les leds et lessegments. Vos circuits d'affichagesont termines. Apres les verificationsd'usage au niveau des pistes cui-vrees et des composants, vous pou-vez tester le fonctionnement de vosafficheurs et des segments dessecondes en appliquant une tensionde + 12 V, en serie avec une resistan-ce de 680 Q par securite sur lesanodes et une masse sur lescathodes. La platine des heures etminutes comporte déjà cette resis-tance, hormis la led 2. En cas de pro -blame, recherchez la led incrimineepar deduction.Le mois prochain, Ia seconde et der-niere partie de l'etude de cette horlo-ge lui donnera Ia vie tant attendue.Mais pour ('instant, le travail ne vousmanque pas, vous n'aurez pas letemps de vous impatienter !

Y. MERGY


Et si on parlait tubes

ANALYSE DES MONTAGES EPROUVES

Radford, serie 3

A Le Radford STA25 serie 3 Original (1961) alimentait son preamplificateur, le SC22, qui fut le premier amplifica-teur hybride (le circuit phono Etaita transistors)

Nous continuons notrecc promenade » a traversles electroniques a tubesclassiques qui ont marqueleur époque, en particulierles electroniquesanglaises, relativementpeu connues dans notrepays. C'est le cas desRadford de la serie 3.

n remarquera, a traversces etudes, que tout aete fait en audio a tubesdes les annees 50.

S' inspirer de la philosophie desgrands constructeurs de l'epoque nepeut etre que benefique.

Bien des nouveaux createursn'accouchent que de pales copies,souvent instables, en pensant inven-ter ce qui a déjà fait ('objet d'etudescompletes une cinquantaine d'an-nees auparavant...Ce manque de connaissances ele-mentaires les conduit a la notion de

subjectivite », alors que tous lesphenomenes peuvent etre analyses.II n'y a rien de magique dans toutcela, uniquement du « savoir faire »,une grande connaissance scienti-fique de I'electronique et de l'electro-acoustique !

Un peu d'histoire :

qui est Radford ?

Radford est certainement, avec Quadet Leak, ('une des plus celebres

marques d'amplificateurs audio bri-tanniques a tubes des annees 60.La societe Radford Electronics futcreee, en 1961, par Arthur HedleyRadford, l'un des specialistes britan-niques de la conception des transfor-mateurs. Lequel avait déjà demontrequ'un transformateur de sortie bienconcu pouvait reduire pres de dix foisle taux de distorsion des meilleursamplificateurs de l'epoque, cela sanscontre-reaction excessive.Etant un specialiste des transforma-teurs et non un electronicien, ArthurH. Radford s'associa a l'un des plusfameux electroniciens britanniquesde l'epoque : le docteur A.R. Baileyqui venait de mettre au point un inver-seur de phase tits particulier. Lequelfut utilise dans les celebres amplifica-teurs de la serie 3 et les MK -11.

re 317 www.electroniquepratique.com ELECT RONIQUE PRA I IQUE

Car, en dehors du transformateur desortie, ce que l'on « entend » dans unamplificateur c'est avant tout le sche-ma et non les composants.Le systeme Radford/Bailey inspiraensuite de nombreux constructeurscelebres.Avec moins de bonheur, Radford selanga dans Ia construction de haut-parleurs. La societe originale perduraneanmoins jusqu'en 1989, armeependant laquelle l'un des eleves deA.H. Radford, John Widgery, crea lasociete Woodside Electronics. Celle-ci tenta, sans grand succes alors, dereediter le STA25 (que nous etudionsaujourd'hui) sous le nom de STA25" Renaissance Mais le charme etaitrompu. Woodside arreta toute activiteen 2004. Arthur Radford disparut le21 novembre 1993. L'homme fait tou-jours partie des grands de la haute-fidelite, tels Crohurst, Franck McIntosh, Peter Walker (lire notre prece-dent cours) et tant d'autres, qui ontlaisse une somme de savoir conside-rable, maiheureusement souventnegligee de nos jours !

Les transformateursselon Radford

Bien qu'intimement dependant descircuits electroniques precedentl'etage de sortie, le transformateur desortie d'un amplificateur a tubes sedoit de ne pas ajouter de distorsionsaux frequences moyennes a unamplificateur dont le taux est déjàle plus faible possible sans contre-reaction.La contre-reaction, que l'on appli-quera globalement en fin de concep-tion, servira uniquement a faire bais-ser 'Impedance apparente interne del'amplificateur afin d'augmenter lecoefficient d'amortissement (voir nosprecedents cours).Or, vous savez que ('ensemble circuit+ transformateur de sortie entrainenaturellement un dephasage auxdeux extremites du spectre sonore.Ce dephasage ne doit jamaisatteindre 180°. Dans ce cas, tantdans les frequences basses que dansles frequences elevees, cette rotationde phase agit comme une reactionqui est source d'oscillations. C'estpourquoi, en pratique, it est necessai-

Les deux petits transformateurs sont les exceptionnels transforma-teurs de sortie. Les enroulements sent numerotes (voir schema)

re de modeler la bande passante enreduisant le gain jusqu'a l'annulationcomplete, aussi bien dans les bassesfrequences que dans les hautes fre-quences du spectre audible. Cele,afin de ne jamais avoir de reactionpossible par les lignes de contre-reaction employees.Pour ('instant, polarisons-nous sur letransformateur de sortie. Lequel doitetre parfaitement « neutre tant auxfrequences basses qu'aux fre-quences elevees et ne pas en ajoutera l'electronique de l'amplificateur.Du cote des frequences elevees, letransformateur doit avoir la bandepassante la plus large possible afinde rejeter sa frequence de resonancepropre bien au-dela du spectreaudible.Dans le cas des transformateursRadford, la frequence de resonancepropre est de 200 kHz avec, ensuite,une chute de caracteristique enpente douce de 6 dB/octave, sansresonance secondaire. Ce resultat nepeut etre atteint que de la fawn sui-vante : le moins de cuivre possible,un parfait equilibre des capacitesreparties et une tres faible inductancede fuite entre les deux branches duprimaire, ainsi qu'entre le primaire etle secondaire.Conclusion : le transformateur doitetre le plus petit possible !

Du cote des frequences basses, unpetit transformateur signifie peu decuivre, certes, mais aussi moins detoles ! Resultat : une inductance pri-maire faible, donc une reponsemediocre dans les basses fre-quences.Solution : augmenter le volume detoles. Holes, dans ce cas si on aug-mente bien ('inductance primaire,c'est au detriment de ('inductance defuite aux frequences elevees ! C'est leserpent qui se mord la queue ! Et

c'est le probleme fondamental destransformateurs de sortie classiques.La solution Radford : les toles !Vous savez qu'un circuit magnetiquese sature d'autant plus que les tolesle constituant sont moins per-meables. Radford a ete le premier aoser utiliser des toles d'acier aucobalt Vanadium, dont Ia caracteris-tique est d'avoir une haute permeabi-lite et de supporter une haute densitede flux pour des pertes ultra-faibles.Ces toles etaient utilisees jusque-laen aeronautique pour les transforma-teurs d'alimentation fonctionnant a400 Hz, ce qui permettait de gagnerpros de 50 % en poids.Une tole d'acier au cobalt Vanadiumsupporte une induction de l'ordre de2,2 Tesla (22 000 gauss) a la satura-tion, alors que les toles au siliciumgrains orientes, utilisees a I'epoque

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRAT1QUE

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1 Remarquer sur ce schema l'original inverseur de phase employant une triode/pentode ECF82

en haute-fidelite, ne supportaient que1,5 a 1,8 Testa, d'ou des transforma-teurs imposants pour des puissancesde l'ordre de 30 watts ! Les toles aucobalt Vanadium sont horriblementcouteuses. C'est pour cette raisonque, encore aujourd'hui, la plupartdes constructeurs de transformateursde sortie utilisent le silicium a grainsorientes ! Les transformateurs de

haut de gamme » utilisent le cobaltVanadium et paraissent ridiculementpetits ! C'est pourquoi on les noiesouvent dans d'enormes enveloppesdecoratives ou ils font ainsi plusserieux ! Car, it faut bien avouer, quesi vous trouviez des transformateursRadford dans une brocante, it estprobable que vous ne les acheteriezpas, parce qu'ils sont petits et laids(photo B) !

Pour ses amplificateurs, Radford uti-lisa les memes toles pour les trans-formateurs d'alimentation, ce qui per-mit egalement de reduire le poids ducuivre, donc la resistance interne.D'ou la possibilite d'utiliser des capa-cites de fortes valeurs dans les ali-mentations, tout en respectant la

constante de temps et la courbeenveloppe du signal audio, lesRadford fonctionnant en classe AB

(resistance primaire en 220 volts : 5 f.2et secondaire 360 volts : 15 .Q).

L'electronique de Bailey

Reportez-vous au schema de I'appa-reil en le lisant de gauche a droite(figure 1).Letage d'entree (equipe d'une EF86)ne peut etre dissocie de l'inverseurde phase original employant une 6U8(ECF82) pentode/triode. Car l'EF86d'entree, chargee par une resistancede 100 kQ (R5), est equipee d'un filtreC3/R6 (500 pF, 2,7 kc2). Lequel estdestine a faire chuter les frequenceselevees a partir de 30 000 Hz, enagissant sur le gain de l'EF86 et enprovoquant une chute douce iden-tique a celle du transformateur desortie de 6 dB/octave. Ce type defiltre va compenser la rotation dephase dans les frequences elevees.II est tres difficile a mettre au point,voire pratiquement impossible avecune triode. Le tube etant rapidementsurcharge (a ('inverse d'une pentode),cela risquerait d'entrainer une distor-sion importante des le premier etage.La resistance de liaison de 1 Mt2

(R13) et le condensateur de 4700 pFen parallele (C7) forment un filtre

agissant a partir de 30 Hz (compen-sation des rotations de phase dansles basses frequences). Le pente dufiltre passe-haut est de 6 dB/octave.L'ensemble R6/C3, R13/C7 assure aumontage une stabilite redoutable, cequi permet d'appliquer une contre-reaction globale de 25 dB sans insta-bilite, a travers R2.Et maintenant, passons a l'inverseurde phase (6U8). C'est un inverseur deSchmidt (voir cours precedents) nonclassique. En effet, habituellement,un Schmidt est equipe de deux tubesidentiques, ce qui est loin d'être lecas ici.Comment faire pour que le gain desdeux etages soit equivalent ? Toutsimplement en jouant sur la pentedes tubes au point de fonctionne-ment choisi (difficile a realiser !)Je vous rappelle que le gain d'unetage d'amplification quel que soit letype de tube est egal a :A = RCH X S X 103

avec R en ohmsS en mA/volt

RCH : resistance de charge totaleconstituee de la resistance interne dutube en parallele sur la resistance decharge Ra et la resistance de fuite deretage suivant aux points de fonc-

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STA25

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2 Commutations a realiser sur le

tionnement choisis. Pente de la triode : 1,65 mA/voltResistance interne : p = 200 000 Q Pente de la pentode : 1,40 mA/voltResistance interne : p = 1 MQLe courant parcourant cheque tubeest de l'ordre de 2,5 mA.La grille de la triode est reunie a lamasse par C6/1 pF.Elle est donc attaquee par sa catho-de, par Ia resistance R10 de 8,2 kQ.Le pont R13, R14, R8 fixe la polarisa-tion des grilles de la pentode et de lapartie triode de la 6UB.Le gain de la pentode est de 56.Le gain de Ia triode est de 54.Les deux resistances de charges R11et R12 (33 kQ et 39 kQ) assurentl'egalite des tensions transmises parC8 et C9 (0,47 pF) aux grilles destubes de puissance (EL34).Premier avantage du procede :aucune action des capacites para-sites des tubes sur la bande passan-te (effet Miller). Les corrections desrotations de phase, telles celles reali-sees sur le tube d'entree, sont doncles seules a prendre en compte.Deuxierne avantage du procede :le taux de distorsion introduit engeneral par un inverseur de Schmidttraditionnel est ici pratiquement nul !Grace a la correction de Ia bandepassante introduite par le premieretage, it n'y a aucune possibilite desurcharge des EL34 du push-pull nidu tube d'entree lors de ('applicationde la contre-reaction.

transformateur de sortie pour les impedances 16 Q, 8 Q et 4 Q

L'etage de puissance

En dehors du transformateur dontnous avons longuement parte, c'estun push-pull ultra-lineaire equiped'EL34 dont l'avantage principal est('absence totale de courant de grille.Cela permet de driver ces deux tubesdirectement en sorties de l'etageinverseur de phase d'impedancerelativement elevee, sans necessiterun etage intermediaire (driver).Les deux tubes sont polarises a unetension continue (voir « Alimen-tation ) a travers les resistances R36et R37. Le courant de repos estmesure aux bornes de R19 et R20 (39 Q)

par des fiches accessibles sur la faceavant de l'appareil. On dolt enregis-trer une tension de 2 volts au reposaux bornes de R19 et R20, ce quicorrespond a un courant de repos de51 mA et a un fonctionnement enclase AB. Ceci permet d'extraire unepuissance de 25 watts par canal avec0,1 % de distorsion et 36 watts avec1 % de taux de distorsion. La bandepassante est de 20 Hz a 20 kHz a36 watts, la sensibilite d'entree etantde 0,5 volt pour la puissance nominale.

Mais regardez du cote du secondairedu transformateur. Un commutateurquatre circuits et trois positions vapermettre d'adapter parfaitementl'impedance de charge des tubes etla commutation des trois lignes decontre-reaction optimisees afind'obtenir un coefficient d'amortisse-

ment de 35, quel que soit le type dehaut-parleur utilise. Si vous recuperezun STA25, n'hesitez pas a supprimerce commutateur qui est source demauvais contacts et a Maser, enfixe, les differentes commutations.Conservez un commutateur simplepour les trois lignes de CR dont lepoint commun est le point « chaudde la sortie HP (figure 2).Les trois lignes de contre-reactionsont optimisees afin de respecter undephasage toujours inferieur a 180° atoutes les frequences.

L'alimentation

Pour la haute tension, le secondairedu transformateur developpe a videune tension de 360 volts, d'ob unrapport de transformation de 1,63.Resistance primaire : 5 Q (220 volts)Resistance primaire ramenee ausecondaire : 5 x 1,63' = 13,38 QResistance du secondaire : 15 QResistance totale : 28,38 QL'appareil utilise un pont de diodesde resistance relativement elevee(figure 3), diodes anciennes del'ordre de 100 Q.Ensemble transfo+redresseur=128,38 Q

En tete de filtre, on trouve un conden-sateur de 100 pFLa constante de temps R.0 est de128,38 x 0,000100, soit 12,8 millise-condes. Ce qui respecte la courbeenveloppe du signal.La premiere cellule de filtrage est

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Le redressement de la haute tension s'effectue avec un pont de diodes

constituee d'une self de seulement1 Henry et d'un second condensateurde 100 pF afin de ne pas alterer laconstante de temps de ('ensemble,car les circuits de puissance de l'am-plificateur sont alimentes a travers la

self (fait rare). Le systeme assure unepseudo -regulation de la haute ten-sion proportionnelle aux appels decourant.L'ensemble de l'amplificateur est ali-ments au point (C) par une tension

relativement constante de 425 volts.La tension de polarisation est assureepar un second enroulement du trans-formateur d'alimentation, redresseepar RD5 (mono-alternance) et filtreepar C19 et C20. Cette tension estappliquee aux quatre potentiornetresP1. P2, P3, P4 qui permettent de*ler la tension de polarisation destubes a travers les points (D) et (E).

Conclusion

Attention egalement a la resistanceR33, connectee entre l'etage d'entreeet la masse. Cette resistance, qui faitpartie de la ligne de contre-reaction,est destinee a favoriser le rapportsignal/bruit.Attention aux masses, elles sonttoutes connectees en etoile (points Aet B), ce qui permet d'eviter bien des« buzz ), et des <, ronflementsLes amplificateurs STA serie 3 ontindiscutablement marque leur époque.Bien des procedes employes sur lesSTA ont ete repris par beaucoup deconstructeurs, en particulier pour laconception des transformateurs.Le mois prochain, nous continueronsavec la haute-fidelite britannique enetudiant la serie Leak.

R. BASSI

Et si on parfait tubes...Cours n

4yyrenez a connaitreet a maitriser Ce fonctionnement des

tubes electroniques

±mission thermoionique, electron -volt,chary desyace...

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Preamplificateur SRPPa cinq entrees

et correcteur actifCette realisation repondau souhait de tous ceuxqui desirent equiper leurinstallation audiophiled'un preamplificateuravec correcteur de tonalite.Souvent decrie par lespuristes, le correcteurde tonalite permetneanmoins de compenserdes enceintes auxcaracteristiques limites,voire une piece exiguereproduisant lesfrequences graves dansde mauvaises conditions.

u regard des specifica-tions, le lecteur consta-tera que cette realisationpresente bien toutes les

caracteristiques d'un preamplifica-teur « haut de gamme ».La distorsion harmonique avoisine0,03 % et la bande passante s'etendde 10 Hz a 30 kHz a - 1 dB.

LE PREAMPLIFICATEUR

Le preamplificateur est composed'un etage amplificateur de typeSRPP qui presente un gain de 20 dB,suivi d'un correcteur de tonalite actifde gain unitaire a requilibre.

Le SRPPLe SRPP a ete brevete (US Patent2 310 342) en Wrier 1943 sous le titre« Series -Balanced Amplifier » (figure 1).

Peu ou pas utilise pendant de freslongues annees, it a ete seulementredecouvert dans les annees 1990pour ses caracteristiques exception-nelles dans le domaine audio. II senomme aujourd'hui « Series (ou

Shunt) Regulated Push Pull ».Nous avons choisi une ECC88 pourequiper notre SRPP. Deja reputeepour son faible bruit, la triode ECC88peut supporter un courant plusimportant (25 mA) que ses consceursECC81 et ECC82. De plus, elle a etedeveloppee pour fonctionner avecune tension d'anode plus faible, del'ordre de 90 Vdc (135 Vdc max).Enfin, cette triode possede une penteassez raide de 12,5 mAN et uneresistance interne de 2,4 kQ.Toutes ces caracteristiques en font letube ideal pour un montage SRPP.

Approche Intuitivedu fonctionnement du SRPPAu repos, le courant s'etablit a3,2 mA dans chaque tube et le pointde fonctionnement du montage sestabilise a l'exacte moitie de la ten-sion d'alimentation, soit +125 Vdc sur('anode (1) du tube inferieur.Supposons ('application d'un eche-lon de tension positive sur la grille (2)du tube du bas : la tension de catho-de (3) va augmenter ainsi que le cou-

rant en « tirant » la tension d'anode (1)vers le bas. En consequence, la ten-sion aux bornes de la resistance decathode (8) du haut va augmenter dela merne valeur et provoquer un« recul de grille » au tube du haut.Cette augmentation de la polarisationnegative de la grille (7) peut etre assi-milee a ('injection du merne echelonde tension, mais negatif sur la grille(7) du haut.Nous avons donc bien inversion dephase entre les deux grilles, d'ou lestermes « Push -Pull » et « Serie »puisque les deux tubes sont raccor-des en serie.L'ensemble est « Regulated » ou « Balan-

ced » puisque, pour un merne courantdonne dans chaque tube, la tensionVak est identique. D'ob requilibre dupoint de fonctionnement a la moitiede la tension d'alimentation, pourautant que les resistances de

cathodes soient identiques.Le gain se calcule selon la formule :

G --p(Ri + p.Rak)

2.Ri + (p + 1).Rak + (Ri + Rak)Ri/RI

re 317 vvvvvv.ulei .t roniqueprat aque.col n ELECTRONIQUE PRAT1QUE

Audio

L'impedance de sortie :

Ri (Ri + Rak)Z

2.Ri + (p +1) Rak

Dans notre montage, avec Rak de1 kg2 et RI (charge) de 47 I<S2, le gain

est de 30 et 'Impedance de sortie de245 Q. Cette faible impedance desortie se revelera tres interessantepour piloter le circuit de tonalite.Avec ses 90 Vdc de tension anodiquerecommandee, ('alimentation en

+ 250 Vdc convient parfaitement.La contre-reaction generee par le cir-cuit R5, R6, R7 et R1 ramene le gaina 20 dB (10x) et diminue encore 'Im-pedance de sortie.La distorsion harmonique totale pourun signal de 1 Vac en sortie est nonmesurable et le <, swing » atteint30 Vac (100 Vpp) pour 1 % de DHT.

Le correcteur de tonaliteNous avons opte pour un correcteurde tonalite actif et a deux reglagesindependants (figure 2).L'initiateur de ce type de montage estPeter J. Baxandall qui le publia dansla revue Wireless World datee denovembre 1952 sous le titre« Negative Feedback Tone ». II existeplusieurs versions du meme principe.

Approche intuitive...On peut considerer le circuit commepouvant etre integrateur ou differen-tiateur selon la position des curseursdes potentiornetres.A requilibre, avec les deux potentio-metres lineaires ayant leurs curseurspositionnes a mi-course, les avanceset retards de phase s'annulent et lefacteur d'amplification est unitaire surtoute la bande audio.En positionnant le potentiometre P2de <, Graves » au maximum (Clock -Wise), C2 est court -circuits et la

contre-reaction s'opere via R9 et C3.Nous avons bien un circuit integra-teur qui amplifie les frequencesbasses.A ('inverse, avec le potentiometre P2au minimum, c'est C3 qui est court-circuite et le signal est injects via R8et C2 avec R9 en contre-reaction.Le circuit est differentiateur et coupeles frequences graves.Le principe inverse s'applique pour labranche des aigus, mais avec des

+3,2V

1K 1 47KOE

2

Entree0-

P2470K

47K CW Lin 47K

R8 R9

10nF 10nFC2 3

0

1nF 470KLinP3

0

CW

22K

a)

0,1pF122K

o II

1nF

0

0

constantes de temps differentes.Afin d'eviter les interactions d'unreglage sur I'autre, tl importe de pilo-ter le montage sous une impedanceassez faible.Dans la plupart des cas, le correcteurest precede d'une configuration encathode suiveuse. Avec notre SRPP, itn'y a rien a craindre.

LE SCHEMA

Le schema en figure 3 combine le pre-ampli et le correcteur de tonalite.

Le choix du tube du correcteur s'estimpose de lui-meme. En effet, it

importait d'obtenir un gain inverseurmaximum suivi d'une sortie a faibleimpedance. La ECC832, qui combineune demie ECC83 et une demieECC82, nous permet d'obtenir ungain en tension de 70 en boucleouverte et d'une impedance de sortiede l'ordre de 2 kQ, ramenee a 30 Qdu fait de la contre-reaction totale.La tension de polarisation de grille deV2 est fixee a un potentiel de + 27 Vdcce qui porte la cathode a + 29 Vdc.

n° 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE 57

La resistance de cathode de 47 k52fixe un courant de 500 pA.Cette configuration assure un pointde fonctionnement bien stable.Le coupiage a la triode de sortie estdirect. Le condensateur C8 de 15 pFlimite la bande passante a 60 kHz a-3 dB.A noter que la configuration SRPP etl'etage de sortie totalement contre-reactionne sont peu sensibles auxbruits de ('alimentation.

L'interfaceNous avons voulu presenter le projetsous forme d'un produit fini mais

modulaire (figure 4).L'interface est optionnelle. Elle corn-prend cinq entrées de sensibilitesparametrables et la sortie.Les resistances R1 a R5 sont choi-sies en fonction de la sensibilite d'en-tree souhaitee.L'impedance d'entree du preamplifi-cateur &tent de 47 kS2, une resistanceR1 de 47 k52 divisera la sensibilite pardeux et le gain sera de 14 dB au lieudes 20 dB de depart.La resistance R6 fixe ('impedance desortie a 1 l<52.

L'alimentationNous avons opte pour une approchedifferente, tenant ainsi compte d'unepartie du courrier de nos lecteurs etde certains commentaires sur lesforums qui reprochent a nos habi-tuelies alimentations stabilisees unerealisation compliquee ainsi que leprix, parfois eleve, des transforma-teurs specifiques.La HT de + 250 Vdc et le faible cou-rant nous permettent d'utiliser ici

deux transformateurs montes entete-beche (figure 5).Un premier element fournit 2 x 6 Vacpour le chauffage des filaments et lesecond reprend cette tension pourl'elever a 200 Vac et obtenir 250 Vdc.Comme it n'y a pas de regulation destensions et que nous alimentons unpreamplificateur meme relativementinsensible aux bruits, le filtrage doitetre sans compromis.Deux condensateurs de 470 pF etune self de 20 H nous rendent une HTaffectee d'une ondulation residuelleinferieure a 100 pVac. La self choisieest disponible chez Hammond et

Entree100mVac

0-

47KLog

SortieR6

0--1=11K

Cm.

V1ECC8869226DJ8

7

EntreesR1 47K5 0-1=

Si

R2 47K4

R3 10K

3 0---1=R4 10K

2

R5 0

1 0---L=1

4

cccc

De C11/C12

7 <

+20 dB

1pF

11->5

470K Vers P1

C7

porte la reference 154E. Les filamentssont alimentes en AC mais leurpotentiel est porte a +80 Vdc afind'eliminer toute influence thermdb-

1115

T0,1µF400V

P2470K

47K CW Lin 47K

10nFC2T

0-/-1 nFC3T

I

0 [I 22KEr

IF-0,1pF

0 22K

CW.) 0I a II -

1 nF 470KUnP3

FlAt

160mALent

1nF

15VA230Val2x6Vac

nique entre cathode et filament.Ces precautions nous garantissentun rapport signal/bruit superieur70 dB pour 1 Veff en sortie.

n" 317 www.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

V1ECC8869226DJ8

7

1C15

0,1pF400V

47K

15K

P2470K

47K CW Lin

1nF 470KLinP3

47K

rtie

R6a-r-11K

trees S1

R1 47K

R2 47K

10K

R4 10K)-R5 0)-1=1

-41

-11

De C11 /C12

7 <

+20 dB

1µF

IH470K Vers P1

4-

3. reference 154E. Les filaments

klimentes en AC mais leurel est port& a +80 Vdc afinrier toute influence thermoIo-

FI

160mALent

15VA230Vac2x6Vac

nique entre cathode et filament.Ces precautions nous garantissentun rapport signal/bruit superieur a70 dB pour 1 Veff en sortie.

0

1M

120K

0I220K

1W

R18

15pF

R15 7 Imm

10K

1470K

+27Vdc

C7

1µF

V1

2

10K

V2ECC83212DW7

+29Vdc

47KC9

1µF 22µF50V

V2 V2 D1

5C7

11.1F 6

5C8

111F 6

15VA230Vac2x12Vac

V1

0, pF300Vac

5 5

6

C10

3

C14

11

0,1µFcv 250V

n

+265Vdc 20H

AC1 A AC2

LI

C2 +C3

0,1µF 470µF470µF400V 400V

LA MISE EN CEUVRELa mecanique

us10µF

0+259V.

C13 75r11A

0.1pF T 22pF400V Ib 400V

J¢ 2W33K

Er+0

1

+25C15m

C4,= C5 2680K1W

+80'.0,1pF400V

470pF400V. . C6

100330K 100'1

mier lieu, la partie mtservant des cartes nogLes photos A et B et I

II est plus facile de realiser, en pre- assez didactiques et

DNIQUE PRATIQUE n° 317

Audio

EN

1M

120K

1C7

10K

I470K

, +27Vdc

C7

1pF

1/1

CD

220K1W

V2ECC83212DW7

+29Vdc

C9

J

47K =-J 1µF 221iF

50

C10

+250VdcC13 7,5mA

i0,1pF 22pF400V 400V

+120Vdc

on11

0,IpFor 250V

10pF

a' 33K 81¢2W

V2 V2 DI

5

1µF 6

15VA230Vac2x12Vac

5

V1

T0, pF300Vac

65

5

AC1

+265Vdc 20H

AC2C2

0,1pF400V

LI

C3

a470pF400V

Sortie1Vac

0

+250Vdc15mA

e4 C5=0,1pF 470pF400V 400V.

LA MISE EN CEUVRELa mecanique

680K1W

0

+80Vdc

C6

330KT10pF

100V

0

3

5

mier lieu, la partie mecanique en seservant des cartes non cablees.Les photos A et B et la figure 6 sont

II est plus facile de realiser, en pre- assez didactiques et vous serviront

de guide pour la realisation.Le boitier est disponible chezRadiospares sous le numero de stock222-058.Les faces mesurent 88 x 300 mm,avec une profondeur de 280 mm.Les pieds fournis ne permettent pasune ventilation suffisante pour desappareils a tubes. II est recommandede surelever l'appareil de 10 mm.Les cartes « preampli » et « alimenta-tion » sont fixees par des entretoisesde 5 mm sur deux profiles en alumi-nium « U » de 10 x 10 x 1 mm.Ces profiles sont fixes sous les cor-nieres du boitier par des entretoisesde 10 mm (figure 7).La carte « interface » est fixee au pan-neau arriere et les deux transforma-teurs sont superposes et fixes sur lecapot inferieur.Les potentiornetres sont espaces de58 mm.Nous commengons par positionner Iacarte « interface » sur le panneauarriere, ceci determine le premier per -gage pour le passage de ('axe duselecteur (figure 8 et photo C).Ensuite, nous positionnons la carte

preampli » afin d'espacer le poten-tiometre P3 (aigus) a 58 mm de ('axedu selecteur (figure 9 et photo D).Nous utilisons des fourreaux de pas-sages et des manchons coupleurspour maintenir les axes (photos A et E).

Les massesOn note que le raccordement demasse de ('ensemble est pris sur lacarte « interface ».Les deux cotes du chassis sont relieselectriquement par des vis auto-taraudeuse (photo d'entree).De plus, it faut gratter Ia peinture desdeux capots aux trous de fixationsitues pros de l'entrée a ('aide d'unforet et remplacer deux vis fourniespar deux vis a tete conique.S'assurer que sans ce raccordementa la masse, ('ensemble des circuitsest bien « flottant ».Si ce n'est pas le cas, chercher etlever la « fuite » coupable.

Les circuits imprimesLes circuits imprimes supportent tousles elements, a ['exception des deuxtransformateurs (figures 10, 11 et

12). Les interconnexions se font par

re 317 wvvw.electroniqueprertique.com ELECTRONIQI.JE PRATIOUE 59

Audio

03012

0 0

co

co

1 18 18 18 18 33303mm

6

Carte Interface120,0x48,3mm

_

rt

35

Carte Alim-2,5x53,4mm

Entretol sec

hass 5

Carte Preamplt190,5x142,2mm

ClInnten

5rem

Prof116 U

7

n n

8 38,1 175,3 31

9

09 09 09 09

\._

06,5Is,

46 58 58 58 58303mm

60 re 317 www.electruniquepratique.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

Audio

t01% V -:',N.,

44 44 44 44. 4 4

000 DD

11

a

Aliment at i onNovoTone

limom=m0 col

oho°VI

00 0000m:=04 0 0 a

° 00 001000:amm0 12

picots et cosses, de sorte que lescartes sont libres de tout fil.

La carte 44 preamplificateur »Le montage de la carte ne presentepas de difficulte (figure 13 et photo A).Les vingt picots de 1,3 mm sont sou -

des en premier lieu : dix cote « corn-posants » et dix cote « cuivre » (fila-ments). Ensuite, on soude les quatresupports noval. Le reste est assem-ble par ordre croissant de grandeuren terminant par les trois potentio-metres.

Les resistances R4 et R18 sont sou-dees du cote cuivre. Les resistancesR17 et R19 sont montees a 10 mm dela surface de la carte. Les condensa-teurs 010 sont limites a 8 mm enhauteur. Les straps qui vehiculent le+ 250 Vdc sont gaines en rouge.

n° 317 voAntV.electroniquepratuque.com ELECTRONIQUE PRATIQUE

10

La carte tc interface »La premiere operation consisteinserer les huit picots de 1,3 mm, sui-vie de ('insertion des pontages et desresistances, en terminant par le

selecteur (figure 14 et photo A).

La carte c( alimentation »La carte « alimentation )) sert de relaispour les interconnexions des deuxtransformateurs (figure 15 et photo F).Les fils de ces derniers sont tousequipes de cosses de 1,3 mm, a ('ex-ception des deux fils du primaire dupremier qui sont soudes sur une desbroches du socle secteur et du sup-port de fusible F1. La self de filtrageest directement vissee sur la carte.De dimensions restreintes (52 x 32 mm)elle ne pese que 100 g et peut etresupportee par le seul Cl.

'Circuit Preamplificateur Valeur Volt/Puiss. ToI/Type Pas (mm)

2 C1 2,2pF 250V--

Radial 27,54 C2,C3 10nF 100V Radial 5

4 C4,C5 1nF 100V Radial 5

4 C6 C11, 0,1pF 250V Radial 54 C7,C9 1pF 50V Radial 52 C8 15pF 500V Radial 52 C10 (Voir texts)_ 22pF 50V Radial 2,5_2 C12 10pF 250V Radial 5 -2 C13 22pF 400V Radial 7L54 C14,C15 0,1pF 400V Radial 101 P1 2x47K Log1 P2 2x470K Lin1 P3 2x470K Lin6 R1,R10,R11 22K 1/4W 1%4 R2,R3 1K 1/4W 1%6 R4,R15,R18 10K 1/4W 1%8 R5,R8,R9,R16 47K 1/4W 1%2 R6 15K

_

1/4W 1%2 R7 220K 1/4W 1%2 R12 1M 1/4W 1%2 R13 120K 1/4W 1%2 R14 470K 1/4W 1%2 R17 220K 1W 5%2 R19 _ 33K 2W 5%2 R20 100K 1/4W 1%2 V1 ECC882 V2 ECC832

re 317 vwwv.electroniquepratique.com ELECTRONIQUE PRA11QUE

mC

0

Out o

0)

P 1 9 H

Out O o

C6

P3

I C I I C 2 I

I C3J

P2

CI

HUI- -CM -0:20

C 6

I C 3 ICI

to

U

no

P 1

I no0

1

0 0 0 sl 0-P H

iU

C 10 0

T T0 0

0 0

Interface Valeur Volt/Puiss. Tol/Type Pas mm

2 C1 1pF 50V Radial 5

4 R1,R2 47K 1/4W 1%

4 R3,R4 10K 1/4W 1%2 R6 1K 1/4W 1%2 R7 470K 1/4W 1%1 S1 Combinateur 2cir/5pos 2,5

LA MISE SOUS TENSION

La premiere mise sous tension se faitde preference a l'aide d'un auto-transformateur.

Verifier la montee progressive destensions jusqu'a obtenir 12,6/6,3 Vacde chauffage filaments et les 250 Vdcde haute tension.Verifier la tension de polarisation de

27 Vdc sur R13 et les tensionsd'anodes des quatre triodes en V1-broche 1 et V2-broche 6.La haute tension suit directement lesaleas de la tension secteur. Elle peutvarier entre + 230 Vdc et + 260 Vdcsans affecter le fonctionnement dupreamplificateur.

QUELQUES MESURES

Les mesures classiques effectueessur notre prototype vous sont pre -

n° 317 www.electroniquepratique.com LLECTRONIQUE PRATIQUE

Audio

0

0

0

O O o -4711- o

O

080

O

L

0 O

- 18

sentees aux figures 16 a 20.La reponse aux signaux cants (figu-re 16) est mesuree avec les deux cor-recteurs de tonalite positionnes a mi-course. Le depassement est nul et letemps de montee est de 6 ps. La fre-quence de coupure se situe vers60 kHz a -3 dB.Le taux de distorsion (figure 17) pour1 Veff en sortie mesure au distorsio-metre est de 0,03%. La representa-tion spectrale montre la seule presen-ce de H2 situ& a 70 dB sous la fon-damentale. De quoi ravir nos lecteursaudiophiles... La distorsion d'inter-modulation est de - 76 dB ou 0,02 %.A noter, la presence des battements50 Hz de part et d'autre de la porteu-se. Ils sont generes par le set-up demesure. L'ecretage en sortie se pro-duit pour des tensions superieures30 Veff (100 Vpp), la DHT a 30 Veff estencore de 2 %.En absence d'alimentations stabili-sees pour les filaments et la HT, nousnous attendions a des resultatsmediocres concernant le bruit.Au millivoltmetre AC, le bruit total ensortie est de l'ordre de 100 pV, ce quinous donne un rapport de 80 dB pour1 Veff en sortie.La representation spectrale (figure 18)analyse le signal entre 0 et 100 Hz.Le niveau de reference est place a

Alimentation Valeur Volt/Puiss. Tol/Type Pas mm

1 B1 600V 1,5A Radial 5-5-51 C1 0,1pF 300Vac Radial 15

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

2 C3,C5 470pF 400V Radial 101 C6 10pF 100V Radial 52 C7,C8 1pF 50V Radial 51 D1 1N41481 Fl 160mA Lent1 L1 20H1 LED Verte1 R1 1K 1/4W 5%1 R2 330K 1W 5%1 R3 680K 1W 5%1 2x6Vac 15VA1 T2 2x12Vac 15VA1 S1 Switch SPDT

Bande passante 110 Hz -) 30 KHz A -1 dB7 Hz -> 60 KHz a -3 dB

Correction de tonalite +/- 10 dB a 100 Hz (+/-1dB)+/- 10 dB a 10 kHz (+/-1dB)

Temps de montee - Entree directe 6_µSecGain 0 -) + 20dB - ParametrableTaux de distorsion 100Hz 4 10KHz < 0,1% a 1 Vac / (Typ: 0,03%)Distorsion d'intermodulation (SMPTE) < 0,03% a 1 VacSignal de sortie maximum 30 Vac a 2% de DHTRonflement & Bruit < 200 µVac (Typ: 100 µVac)Rapport SignaVBruit > 70 dB pour 1 Vac en sortieImpedance d'entree 47 KOImpedance de sortie 1 KI/Diaphonie 100Hz 4 10 KHz > 50 dBConnecteurs entrees - sorties RCAConsommationDimensions

230 Vac / 65 mA / 15 VA300 x 280 x 86 mm

Poids 3,6 Kg

21 Caracteristiques techniques du prototype

n° 317 www.etectroniquepratique.com ELECTRONIQUE PFtATIQUE

Audio

16

Autres Comoosants (*)

1

1

1

2

41

21

421

4242

4

8

1

3

1

44

43

1

T1 - Transformateur torique 15VA - 2 x 6VacT2 - Transformateur torique 15VA- 2 x 12VacCoffret RS 222-058Profiles alu 298x10x10x1mmPieds 10 mmL1 - Sell de filtrage Hammond 154EC3/C5 Alim - 470pF / 400VC1 Alim - 100nF / 300VacSupport tube noval ceramique pour PCBC10 Preampli - 22pF / 50V - Haut: 6mmS1 Combinateur pour CI 5 Pos. - 2 Cir.Picot 1,3mmCosse 1,3mmEntretoise 10mm M -F/ M3 (Profiles alu)Entretoise 5mm M -F/ M3 (Cartes imprimees)Porte fusible chassis (20 mm)Socle RCA stereo double pour PCBSocle 230V/1A pour chassisPassage d'axe - 6mmAllonge d'axe - 6mmBoutons 6 mmCadrans 0 - 10Socle 8 mm pour LED

0 Me contacter en cas de difficultes d'approvisionnement

- 40 dBV. Les battements a 50 Hzsont a - 86 dBV. A gauche du graphe,on distingue bien I'effet de ('alimenta-tion non-stabilisee. Le bruit decrois-sant de 0 a 10 Hz est celui des insta-bilites de la tension secteur. Pourconfirmation, nous avons alimente lepreamplificateur avec une alimenta-tion stabilisee et ce bruit disparaitcompletement.La courbe de reponse, presentee enfigure 19, montre I'effet des correc-teurs de tonalite sur une echelle de40 dB. La mesure en position neutrepresentee en figure 20 est legere-ment affectee par ('influence residuel-le du Baxandall.La variation d'amplitude entre 20 Hzet 30 kHz reste inferieure a 1 dB. La

17

19

20

bed

Coffection de Tonal*

dB

sm

MOO

MOO

100

0.00

0.00

0.40

020

0.00

4320

0.40

.010

.0.10

Hz

20 A 10 ,10 XXI 0M SOO /11.1,101 11K

Reponse lineaire

1011 X111

dB

Hz

reponse mesuree a la sortie du SRPPest de I'ordre de 0,1 dB.En figure 21 vous trouvez toutes lescaracteristiques techniques releveessur notre prototype.

L'ECOUTEAu test d'ecoute, les deux reglagesde tonalite a mi-course, le preampli-ficateur se revele absolument trans-parent, sans ajouter aucune colora-tion et tout en apportant un gain pro-grammable de 20 dB. La correctionpermet de relever les parties

SO ,00 .0 SOO .K$., 20 6.1 /OK TM XV

extremes du spectre audio afin decompenser un manque de grave dua un environnement trop exigu ou unmanque d'aigus resultant probable-ment d'une reduction de nos facultesauditives...

J -L VANDERSLEYEN

Pour les donnees de fabrication descartes imprimees ou quelque proble-me d'approvisionnement, n'hesitezpas a contacter l'auteur a l'[email protected] ou via sonsite www.novotone.be/fr

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Comtoise · 2019. 7. 17. · utiliser un amplificateur operationnel dans un montage reel. En effet,...

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