Elektor N°316 - Octobre 2004 - doctsf

RS-232 Je suis en train deprocéder à des expériencessur le port sériel de mon PC.J’ai construit le « testeur deport COM » d’avril 2003 ettéléchargé le fichier .dll cor-respondant. Je viens de cons-tater que la .dll ne possèdepas de fonction pour envoyerle bit de début (startbit). Y-a-t’il une raison spéciale àcette absence ? Que dois-jefaire si j’utilise un protocolerequérant l’envoi d’un bit dedébut ?Michael

Il y a en effet une raison à l’ab-sence sur le programme d’unbouton de génération de bit dedébut : toute transmission RS-232débute en effet par un bit dedébut ! Le matériel utilise ce bitpour synchroniser le récepteur surl’émetteur. Le bit de début existetoujours et il est impossible de le« désactiver ». Il n’est partant pasnécessaire de disposer de boutonde « startbit » !

Montages à tubesBonjour, je viens de recevoirmon Elektor de novembre,on parle de plus en plus demontages à tubes, de sur-croit utilisant des tensionsd’anode faibles. Quand j’aicommencé mes premiersmontages, on ne parlait pasencore de transistors et c’é-taient des amplis à lampes. Ilme reste donc une brouettede lampes pour faire desessais. Or vers la mêmeépoque, quand on voulaitregonfler un tube écran deTV N+B usé, on rajoutaitparfois un transfo pour pous-ser le filament à 8 – 9 V.(Actuellement, on jette).Or augmenter la tension fila-ment peut être très intéressantavec des tensions d’anodefaibles. J’ai fait des essaisavec une EL84, passer à 9 Vfilament permet de multiplier

le courant d’anode par 2,4 à12 V, par 1,6 à 24 V et par1,4 à 40 V, et cela sansrisque pour la lampe à condi-tion de ne pas exagérer.Pour claquer le filamentd’une EF80, tension nominale6,3 V, j’ai dû monter à 35 V.A 9 V, il y a de la marge !Ci-joint relevé de mesures surune EL84.Bernard Schaffner

Nous vous remercions de cettecontribution constructive. Nousavons été étonnés par l’échoqu’ont rencontré les articles par-lant des tubes. Une direction à(pour)suivre ?

Hello, Hallo, Bonjour,Je suis heureux de vous infor-mer que j’ai porté monMacOS driver pour les inter-faces USB publiées dansElektor pour Mac_OS_X.J’eprère que vous pourrezrelayer cette information versvos lecteurs.Le pilote et une application àtitre d’exemple peuvent êtretrouvés sur mon site Internet :http://plak.net/cylabNous sommes heureux designaler cette naissance quipermettra aux (heureux) pos-sesseur d’un Apple de tra-vailler avec nos interfacesUSB, à savoir l’interface USB

décrite dans le numéro 267,septembre 2000 et UARTpour USB décrit dans lenuméro 283, janvier 2002ainsi que pour les produitsModulBus.Nous l’avons vérifié, le piloteest disponible Si vous voulez en savoir plussur CyLab, un petit tour à l’a-dresse suivante s’impose :http://plak.net/cylabSous la rubrique CyLab dri-ver for Mac OS 9 and MaxOS X.La liste du matériel compati-ble à l’adresse :http://plak.net/cylab/index.htmlRealBasic (il ne s’agit pasd’un Basic mais d’un logicieltournant sur Applehttp://www.realbasic.com

La rédaction est heureuse de sefaire l’écho de ce faire-part denaissance.

Runtime error 200Bonjour,Concerne le numéro 305 deNovembre à la page 23,dans l’encadré DEVERMINAGEEn parlant du Turbo Pascalvous dites que l’unité CRTprovoque sous Windows uneerreur système. Ce qui mesemble faux car l’erreur de

l’unité CRT, qui est‘’Runtime error 200 atxxxx:xxxx’’, se produit sous DOS ouWindows sur les machinesqui ont des processeurs deplus 200 MHz. Notez qu’ilexiste un patch qui corrigeTurbo Pascal directement plusbesoin de modifier l’applica-tion créée ; il existe en outreaussi un patch pour les pro-grammes compilés si on n’apas les sources.Voici un site qui propose tousles patch :http://pascal.developpez.comCordialementFrançois BASSO

Merci de ces informations.

Point de rencontreBonjour,J’ai juste une informationpour vous, et vos lecteurs,concernant un jeune siteInternet où les étudiants peu-vent déposer leur projet pro-fessionnel, et où les entrepri-ses peuvent les rencontrer.C’est en quelques sortes unnouveau lieu de rencontreétudiants / entreprises. Cen’est pas une révolution, maisc’est pratique... Disponible àl’adresse http://www.mons-tage.comMerci de m’avoir lu et bonnejournée.Jakerik

Nous espérons que ce site fleu-risse et soit une porte ouverte surle monde industriel.

Programme GalvaBonjour,Abonné à Elektor, à titreprofessionnel, depuis « lanuit des temps », il me sem-ble intéressant de voussignaler l’existence d’un pro-

elektor - 10/20048

courrier courrier courrier courrier courrier courier

Essai cathode et G1 reliées, anode et G2 reliéesIntensité A + G2 en fonction de la tension filament

Tensionfilament [V]

Intensité filament [A]

Puissancefilament [W]

Intensité A+G2 [mA]

@ 12 V @ 24 V @ 40 V

6 0,69 4,14 1,35 4,62 10,5

6,3 0,71 4,47 1,57 4,99 11

7 0,76 5,32 2,15 5,93 12,3

8 0,82 6,56 2,96 7,16 13,9

9 0,88 7,92 3,79 8,21 15,3

10 0,93 9,30 4,53 9,31 16,6

11 0,99 10,89 5,31 10,31 17,9

12 1,03 12,36 6,05 11,47 19,3

gramme susceptible d’inté-resser un grand nombre devos lecteurs.Il s’agit du programmeGalva que j’ai développé (àtitre privé) au départ pourpermettre la réalisation d’é-chelles spéciales pour galva-nomètres, et qui permetaujourd’hui également laréalisation de faces avantetc. Pour vous permettre devous faire rapidement uneidée des possibilités de ceprogramme, je vous joinsquelques fichiers .pdf.Ce programme est un inter-préteur de commandes gra-phiques. Il peut être téléchar-gé surhttp://radioamateur.org/download/ “télécharger”puis “Electronique”. Il s’agitd’un logiciel à licence “cartepostale”, c’est-à-dire que,pour un usage non commer-cial, il suffit, mais il faut,m’envoyer une carte postalepour pouvoir utiliser libre-ment le logiciel.Le programme est entière-ment bilingue (français-anglais) et est susceptible des’étendre à d’autres languessi je trouve des volontairespour effectuer les traductions.Encore un point, le fichierGalvHF.pdf correspond auplan des bandes radioama-teurs HF réalisé (j’espère sanserreur) avec le programmeGalva. Sa publication estégalement susceptible d’inté-resser des lecteurs d’Elektor(il va sans doute être publiédans la revue Megahertz).Il va sans dire que je seraisintéressé de connaître votreréaction et de savoir si vousenvisagez éventuellement deparler de mon programmedans Elektor.Meilleures salutations,Jean-Paul Gendner (F5BU)

Voilà, vous savez du même coupsi nous envisageons de parler devotre programme dans Elektor. Ilfaut dire que nous avons été

impressionnés par la qualité desfichiers .pdf que vous nous avezenvoyés. Nous ne voyons pasd’inconvénient à ce qu’il en soitparlé dans Megahertz…8-)))

Chargeur NiMH pour6 élémentsBonsoir,Ce mail n’a pas pour objetune question technique maissimplement vous signaler uneerreur dans le n° 7-8 2004,chapitre 71 concernant lechargeur pour 6 élémentsNiMh.La formule de calcul de R1est mauvaise.Vous avez écrit R1 = 0,25 x Icharge alors que la bonneformule est :R1 = 0,25 / IchargeHUBSCHER Claude

Dont acte. Le paragraphe com-plet dit des bêtises…Reprenons à la fin de la premièrecolonne :

R1 = 250 mV/IchargePour atteindre un courant decharge de 1 A, R1 doit doncavoir une valeur de0,25 / 1 = 0,25 Ω. La puis-sance dissipée par R1 est égaleà U x I = 0,25 x 1 = 250 mW.

Nos excuses les plus plates pourun tel amoncellement d’erreurs.

Carte Web-Micro-serverBonjour Mr Walraven(NdlR. : notre ingénieur en chef),Je voulais attirer votre atten-tion sur le fait que TexasInstruments utilise la carte E-Web d’Elektor dans une noted’application (SBA114). Jepense que l’on peut fort bieninformer les lecteurs d’Elektorde cela de manière à mont-rer qu’il ne s’agit pas là d’un« jouet », mais d’une réalisa-

tion très sérieuse…Lien :http://focus.ti.com/docs/analog/catalog/resource/app-noteabstract.jhtml?familyId=630&abstractName=sbaa114Salutations amicalesJürgen Wickenhäuser (NdlR : l’auteur du projet en question)

Voilà qui est fait.

10/2004 - elektor 9

rrier courrier courrier courrier courrier courrier co

Règles du jeu

– Publication de la correspondancede lecteurs à la discrétion du

Rédacteur en chef– Les points de vue et opinions

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

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

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

veuillez S.V.P. indiquerle numéro concerné.

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

[email protected] ou

Rédacteur en chef ElektorChez W.W.S.

4, Rue Caroline75017 Paris - France

MISES AU POINT

Émetteur de mesure HF,Elektor octobre 2003, page52 et suivantes (020299-1)Il existe une mise à jour duprogramme du contrôleur(020299-41) de cette réalisa-tion. Il vous faut cette réac-tualisation si, avec la versiondu programme dont vousdisposez, vous rencontrez leproblème suivant : l’appareilse plante, mode FM enclen-ché, lors d’une commutationentre « dBm » et « V ». Nousproposons une mise à jourgratuite par remplacement dumicrocontrôleur d’originedoté de son étiquette d’identi-fication originale. Envoyezvotre contrôleur, en indiquantbien l’adresse de retour à :

Mr J. Visser, SEGMENT BV/ELEKTORchez W.W.S. International,4, Rue Caroline, 75017 Paris

Les premiers pas, Elektor avril 2004, page 18et suivantes (030203-1)Sur le schéma, les résistancesR17 et R18 ont une valeur de10 kΩ, alors que dans laliste des composants, elles

sont données à 1 MΩ. Le cir-cuit fonctionne tout aussi bienavec ces résistances de10 kΩ que de 1 MΩ. Si lacommande doit se faire àhaute impédance (assez rare)la valeur de 1 MΩ convienten principe mieux, sinon (casnormal) 10 kΩ est plusconseillée vu que dans cesconditions, si les entrées setrouvent en l’air (ouvertes), lecircuit sera moins sensibleaux parasites. Mais comme,normalement, les entrées nese trouvent pas en l’air…

Dé tridimentionnel,Elektor septembre 2004,page 38 et suivantes(030248-1)La liste des composants com-porte une petite erreur : T2n’est pas un BC547B, maisun BC847, qui est lui unCMS. Le brochage duBC5647B n’en permet pasl’utilisation telle quelle…

22 oscillos à la peine

Impossible à unélectronicien de s’en

passer : l’oscilloscope estson meilleur atout. Vousne possédez pas encore

d’oscilloscope ouenvisagez d’en acheter un

nouveau. Nous vousprésentons un panorama

qui vous permettra dechoisir l’appareil qu’il

vous faut !

Ingénieurs de test:Arjan Floris

Marcel KoendersHenny Kuipers

Geert-Jan LaanstraStefan Lenk

Harald Profijt

Texte et suivi du projet:David Daamen

MESURER =

16

DE 159€

À 30 000€

Lexique succinctBande passante La plage de fréquence dans laquelle l’amplitude du signal diminue de 3 dB au plus.Zin Impédance d’entrée, combinaison d’une composante résistive et d’une composante capacitive.Plage en Y La plage battue par l’échelle verticale. Donne l’amplitude d’un signal externe.Plage en X La plage battue par l’échelle horizontale. Repère de temps. Est, normalement, pilotée par la base de temps.Mode XY Tant l’échelle verticale que l’échelle horizontale sont commandées par un signal d’origine externe.Modulation Z Variation de l’intensité lumineuse par le biais d’un signal externe.Temps de montée Le temps minimum pour faire passer le faisceau d’électrons de 10% de l’écran à 90% de celui-ci.Déclenchement Le signal indiquant que l’on peut débuter la visualisation sur l’écran.

auto Le déclenchement est réinitialisé pour un déclenchement ultérieur.normal Idem qu’auto, à ceci près qu’en l’absence de déclenchement, le faisceau d’électrons est absent lui aussi.single Le déclenchement n’est pas réinitialisé. Dans le cas d’un oscilloscope à mémoire, la forme d’onde obtenue

lors du déclenchement reste visualisée à l’écran.edge On a déclenchement sur les flancs du signal à mesurer.pattern Le déclenchement se fait sur un modèle se trouvant dans le signal à mesurer.pulse width Le déclenchement se fait sur une largeur d’impulsion déterminée présentée par le signal à mesurer.TV Le déclenchement se fait sur un signal vidéo.

Plage de retard (delay range) La plage dans laquelle il est possible de retarder l’écriture sur l’écran (post-trigger) .Si l’on dispose d’une ligne de retard, il est également possible de travailler à des intervalles négatifs. Il devientpossible ainsi de reproduire une partie de la forme d’onde située en amont du déclenchement (pre-trigger).

Taux d’échantillonnage La fréquence à laquelle se fait la prise des échantillons du signal (fréquence d’échantillonnage).

SAVOIRIl semblerait, à première vue, que le nombre d’oscillo-scopes actuellement disponibles soit trop élevé pour per-mettre d’en faire un panorama. Même faire un choixconséquent paraît impossible. Cependant, il apparaîtque chez la plupart des fabricants, l’assortiment serésume à quelques modèles de base fournissables avecdes spécifications différentes.Si nous admettons que les modèles d’une telle série sonttrès semblables quant à la structure et aux fonctionnalitésde base, l’ensemble devient plus clair.

SélectionC’est partant l’approche que nous avons choisie lors dela sélection des oscilloscopes. Nous avons demandé auxfabricants et distributeurs proposant activement ce typed’appareils de nous fournir des exemplaires de démons-tration représentatifs pour une série ou marque donnée.Pour des raisons de place, nous ne pouvons pas passeren revue toutes les séries de toutes les marques.Nous n’en restons pas moins convaincus que la présentesélection donne une bonne impression de ce que l’ontrouve sur le marché des oscilloscopes et des perfor-mances générales des différentes marques.

En route pour le testPermettez-nous, avant de vous proposer les appareils,quelques remarques d’ordre général.La société Chauvin-Arnoux, fabricant de la marqueMetrix, invitée à participer à ce test, a décliné l’offre. Laraison : de nouveaux modèles ne tarderont pas à êtreprésentés, de sorte qu’ils ne veulent pas mettre des appa-reils « périmés » à notre disposition.

Il se peut que vous notiez l’absence d’autres marques(célèbres) dans notre sélection. Philips par exemple, maiscette société a cessé de produire des oscilloscopes. Hew-lett-Packard non plus n’est pas présent. La division « testset mesures » de cette société s’appelle de nos jours Agi-lent. Ces derniers font partie de notre sélection toutcomme les grands du segment numérique que dontLeCroy et Tektronix.

Nous n’avons pas trouvé, pour les marques telles queIwatsu, Prott Kenwood, de distributeur prêt à nous fournirun appareil. Nous voulions également nous intéresser auVoltcraft 320 (GW Instek GDS830). Lors de la mise soustension de cet appareil, l’écran est resté totalement noir.Nous l’avons partant éliminé de nitre test.Nous avons en outre découvert quelques aspects inté-ressants. Il apparaît ainsi que certaines marques sontdes modèles de provenance extrême-orientale « rela-bellés ». Ceci n’a rien de choquant en soi; vous n’êtespas sans savoir que Conrad par exemple, vendnombre d’appareils sous leur propre marque, Voltcraft.Ceci est également le cas de Peaktech et de Dynatek.Mais il y a un aspect qui mérite d’être relevé. Nousavons ainsi rencontré un appareil, le EZ Digital OS-5030 proposé par 3 marques différentes, et ce à desprix différents eux aussi. En fonction de l’étiquette demarque qui y est collée, il vous coûtera entre 329 et579 €. La différence peut ainsi atteindre 250 € ! Unhomme averti en vaut deux !

À noter en outre que nombre d’oscilloscope Goodwill Ins-tek sont disponibles sous d’autres marques, Voltcraft parexemple. Les pages ci-après vous donnent la liste desparticipants sélectionnés.

10/2004 - elektor 17

DigimessMO20

Marque Grundig DigimessModèle HUC70-02 MO20Écran et type CRT, analogiqueCanaux 2Bande passante 20 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ (3%), 25 ±5 pFPlage en Y 5 mV à 5 V/div (3%)Modes ch1, ch2, add, alt, chop, invert ch2, xyEntrée max. 400 VTemps de montée ≤17,5 nsPlage en X 0,2 µs à 0,5 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TV, auto PPEntrées de déclenchement int, ch1, ch2, alt, line, extDivers modulation ZDimensions 320 x 130 x 418 mm (l x H x L)Poids ±6,5 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sondes de mesurePrix 480,79 € (chez Farnell, hors-TVA)(dans la même série : MO40, MO60 tous deux 40 MHz)

Voltcraft610-3

Marque Voltcraft/Goodwill InstekModèle 610-3/GOS310Écran et type CRT, analogiqueCanaux 1Bande passante 10 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ, 30 pF (±5%)Plage en Y 5 mV à 5 V/div (≤5%)Modes XY via entrée additionnelleEntrée max. 400 VTemps de montée. InconnuPlage en X 0,1 µs à 1 s/div (≤5%)Déclenchements auto, norm, TVEntrées de déclenchement interne, power, externeDivers –Dimensions 135 x 200 x 300 mm (l x H x L)Poids ±3 kgY compris manuel, sonde avec pinces crocodile, câble

secteurPrix 159 € (chez Conrad)

GW InstekGOS620

Marque Goodwill Instek (également à achetercomme Isotech et Voltcraft)

Modèle GOS620Écran et type CRT, analogiqueCanaux 2Bande passante 20 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 25 pFPlage en Y 5 mV à 5 V/div (3%)Modes ch1, ch2, add, chop, invert ch2, xyEntrée max. 300 VTemps de montée 17,5 nsPlage en X 0,2 µs à 0,5 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TV-h, TV-vEntrées de déclenchement ch1, ch2, alt, line, extDivers modulation Z, sortie ch1Dimensions 310 x 150 x 455 mm (l x H x L)Poids ±8 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sondes de mesuresPrix 355 € (chez Havé-Digitap)(dans la même série : divers instruments 20, 30 et 50 MHz)

DigimessMO10

Marque Grundig DigimessModèle HUC70-01 MO10Écran et type CRT, analogiqueCanaux 1 (second canal uniquement à l’intention du

mode xy)Bande passante 10 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 30 pFPlage en Y 5 mV à 5 V/div (3%)Modes XY via entrée distincteEntrée max. 400 VEntrée max. ≤35 nsPlage en X 0,1 µs à 0,1 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TVEntrées de déclenchement alt, line, extDivers –Dimensions 220 x 90 x 270 mm (l x H x L)Poids ±3 kgY compris manuel, câble secteur, sonde de mesurePrix 191,35 € (chez Farnell, hors-TVA)

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EZ-digitalOS-5030

Marque EZ-digital (ex/Goldstar/LG Precision)/Dyna-tek/Voltcraft/Peaktech

Modèle OS-5030/8300/630-2/2035Écran et type CRT, analogiqueCanaux 2Bande passante 30 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 30 pFPlage en Y 5 mV à 20 V/div (±3%)Modes ch1, ch2, add, dual, chop, alt, xyEntrée max. 400 VTemps de montée ±12 nsPlage en X 0,2 µs à 0,2 s/div (±3%)Déclenchements auto, norm, TV-v, TV-hEntrées de déclenchement vert (dual/alt), ch1, line, extDivers modulation Z,sortie ch1, entrée blankingDimensions 316 x 132 x 410 mm (l x H x L)Poids ±7,8 kgY compris manuel, fusible de réserve, câble secteurPrix 329 € (chez Conrad), 579 € (chez DDS

Electronics)(dans la même série : divers instruments 20, 40, 60 et 100 MHz. Égalementnumérique jusqu’à 250 MHz/200 Méch/s)

B+K Precision2120B

Marque B+K PrecisionModèle 2120BÉcran et type CRT, analogiqueCanaux 2Bande passante 30 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ (±2%), 22 ±10 pFPlage en Y 5 mV à 5 V/div (3%)Modes ch1, ch2, add, alt, chop, invert ch2, xyEntrée max. 400 VTemps de montée 12 nsPlage en X 0,1 µs à 2 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, fix, single, TV-h, TV-v, hold off

variableEntrées de déclenchement ch1, ch2, alt, line, extDimensions 370 x 180 x 440 mm (l x H x L)Poids 7,8 kgY compris manuel, câble secteur, fusible de

réserve,2 sonde de mesureOptions diverses sondes, sacochePrix 466,65 € (chez Printtec)(dans la même série : divers instruments 30, 60 et 100 MHz, avec, entreautres, fréquencemètre et testeur de composants intégrés)

HamegHM1004-3

Marque HamegModèle HM1004-3Écran et type CRT, analogique (piloté par microproces-

seur)Canaux 2Bande passante 100 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 15 pFPlage en Y 1 mV à 2 mV (5%), 5 mV à 20 V/div (3%)Modes ch1, ch2, add, chop, invert ch2, xyEntrée max. 400 VTemps de montée <3,5 nsPlage en X 50 ns à 0,5 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TVEntrées de déclenchement ch1, ch2, line, extDivers seconde base de temps, testeur de compo-

sants, mémoire de paramètres, mesures aucurseur, autoset, interface RS-232

Dimensions 285 x 125 x 380 mm (l x H x L)Poids ±5,9 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sondes de

mesures, software PCPrix 1 463,70 € (chez DDS Electronics),

1 497,02 € (chez Conrad)

HamegHM303-6

Marque HamegModèle HM303-6Écran et type CRT, analogiqueCanaux 2Bande passante 35 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 20 pFPlage en Y 5 mV à 20 V/div (3%)Modes ch1, ch2, add, chop, invert ch2, xyEntrée max. 400 VTemps de montée <10 nsPlage en X 0,1 µs à 0,2 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TVEntrées de déclenchement ch1, ch2, line, extDivers testeur de composantsDimensions 285 x 125 x 380 mm (l x H x L)Poids ±5,6 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sondes de mesurePrix 659,26 € (chez DDS Electronics),

702,91 € (chez Conrad)(Dans la même série également une variante 50 MHz)

10/2004 - elektor19

Voltcraft650AD

Marque Voltcraft/Goodwill InstekModèle 320/GRS6052AÉcran et type CRT, analogique+numériqueCanaux 2Bande passante 50 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ (±2%), ±25 pFPlage en Y 1 mV à 20 V/div (±3%)Entrée max. 400 VTemps de montée ±7 ns (5 mV à 20 V/div)Plage en X analogique : 0,2 µs à 0,5 s/div (±3%),

numérique : 0,2 µs à 100 sDéclenchements auto, normal, TV, hold off variablePlage de retards InconnuEntrées de déclenchement ch1, ch2, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 100 Méch/s (real-time) Mémoire 16 Koctets (par canal)Acquisition sample, peak detect (>25 ns), average,

envelope, persistenceMesures curseur ∆V, ∆t, 1/∆tDivers autoset, waveform-save/recall, mémoire

pour paramètres, interface RS-232, modu-lation Z, sortie ch1

Dimensions 275 x 130 x 370 mm (l x H x L)Poids 8,5 kgY compris manuel, câble secteurPrix 999 €, (chez Conrad)(dans la même série de GW-Instek également une variante 30 MHz)

LeaderLS8105A

Marque LeaderModèle LS8105AÉcran et type CRT, analogiqueCanaux 3Bande passante ch1, ch2 : 20 MHz @ 1 mV/div, 100 MHz

@ > 1 mV/div; ch3 : 100 MHz (–3 dB, DC) Zin 1 MΩ (±1 %), 20 pFPlage en Y 1 mV à 2 mV/div (5%), 5 mV à 5 V/div

(2%)Entrée max. 400 V (ch3 50 V)Temps de montée 3,5 ns (5 mV à 5 V/div), 17,5 ns (1 mV à

2 mV/div)Plage en X 50 ns à 0,5 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, fix, single, TV-h, TV-v, hold off

variableEntrées de déclenchement ch1, ch2, ch3, alt, line, extDivers modulation ZDimensions 300 x 150 x 400 mm (l x H x L)Poids 8,8 kgY compris manuel, câble secteur, fusible de réserve,

2 sondes de mesuresOptions adaptateur rackmount, pochette pour

sondes, couvercle frontal, diverses sondesPrix 1 665 € (chez elQuip)(dans la même série : instruments 20 et 50 MHz et 100 MHz avec curseurs)

Hameg1507-3

Marque HamegModèle 1507-3Écran et type CRT, analogique+numériqueCanaux 2Bande passante 150 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 15 pFPlage en Y 1 mV à 2 mV/div (5%), 5 mV à 20 V/div

(±3%)Entrée max. 400 VTemps de montée <2,3 nsPlage en X analogique : 50 ns à 0,5 s/div (3%), numé-

rique : 0,1 µs à 100 s/div (3%)Déclenchements auto, normal, single, TV, time delay/event

delay, edge, pulse widthPlage de retards ±70 nsEntrées de déclenchement ch1, ch2, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 200 Méch/s (real-time)Mémoire 2 Koctets (par canal)Acquisition sample, peak detect (> 5 ns), average,

single, roll, envelopeMesures curseur ∆V, ∆t, 1/∆tDivers seconde base de temps, autoset, testeur de

composants, interface RS-232Dimensions 285 x 125 x 380 mm (l x H x L)Poids ±6,5 kgY compris manuel, logiciel, 2 sondes de mesuresOptions interface multi-functions, interface optoPrix 2 049 €, (chez Conrad), 2 097,97 € (chez

DDS Electronics)(dans la même série : variante 200 MHz)

GW InstekGOS6103

Marque Goodwill Instek (également disponible entant que Isotech et Voltcraft)

Modèle GOS6103Écran et type CRT, analogique (piloté par microproces-

seur)Canaux 2Bande passante 100 MHz, 20 MHz @ 2 mV/div (–3 dB,

DC)Zin 1 MΩ (±2%), ±25 pFPlage en Y 2 mV à 5 V/div (≤3%)Entrée max. 400 VTemps de montée 3,5 ns (17,5 ns @ 2 mV/div)Plage en X 50 ns à 0,5 s/div (3%)Déclenchements auto, norm, TV, hold off (1 µs à 5 s)Entrées de déclenchement ch1, ch2, line, extDivers modulation Z, sortie de déclenchement,

auto-range (time/div)Mesures curseur fréquence, période, largeur d’impulsion,

rapport cycliqueDimensions 310 x 150 x 455 mm (l x H x L)Poids ±9 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sondes de mesuresPrix 1 240 € (chez Havé-Digitap)(dans la même série également divers instruments 50 MHz et 200 MHz)

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LDS Sigma 60-4

Marque LDS Test and MeasurementModèle Sigma 60-4Écran et type LCD (écran tactile couleur, 800 x 600),

numériqueCanaux 4Bande passante 200 MHz (–3 dB, DC)Zin ±1 MΩ, 9 pFPlage en Y 2 mV à 5 V/div (±1% ±2 LSB)Entrée max. 400 VTemps de montée InconnuPlage en X 50 ns à 100 s/div (±25 ppm)Déclenchements auto, pre- et post trigger, edge, pulse width

et diverses possibilités de déclenchementavancées

Plage de retards 399 sEntrées de déclenchement ch1, ch2, ch3, ch4, extTaux d’échantillonnage 8/10 bits @ 200 Méch/s (real-time)Mémoire 200 Koctets (par canal, cascade pour moins

de canaux)Acquisition +, -, *, ÷, invert filter, FFT, averagingMesures curseur 2 curseurs verticaux, 2 curseurs horizont.Divers VGA, RS-232, Centronics, Ethernet, USB,

PS2, carte/son, enregistrement disque durDimensions 378 x 254 x 302 mm (l x H x L)Poids ±8,2 kgY compris manuel, câble secteurOptions enh. analysis, synchroscope, direct to diskPrix 7 316 € (chez Abtronix)(dans la même série également des 5 MHz/10 Méch/s et25 MHz/100 Méch/s)

Wittig 22-300

Marque Wittig TechnologiesModèle 22-300 (Bench Scope)Écran et type LCD (monochrome, 320 x 240 pixels),

numériqueCanaux 2Bande passante 20 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ, 20 pFPlage en Y 1 mV à 4 V/div (±2%)Entrée max. 40 VTemps de montée ±3,5 nsPlage en X 200 ns à 200 ms/div (±0,5%)Déclenchements auto, int, line, TVEntrées de déclenchement ch1, ch2, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 100 Méch/s (real-time)Mémoire 16 Koctets (par canal)Divers seconde base de tempsDimensions 300 x 138 x 70 mm (l x H x L)Poids ±1,35 kgY compris manuel, câble secteur, sonde, logiciel PC

(via RS-232 ou USB. Y compris, e. a., FFT)Options –Prix 699 €, (chez Conrad)(dans la même série : version 4 canaux)

TektronixTDS2024

Marque TektronixModèle TDS2024Écran et type LCD (couleur, 320 x 240), numériqueCanaux 4Bande passante 200 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ (±2%), 20 ±3 pFPlage en Y 2 mV à 5 mV/div (±4%), 10 mV à 5 V/div

(±3%)Entrée max. 450 V (<100 ms), 300 VrmsTemps de montée <2,1 nsPlage en X 2,5 ns à 10 s/div (±0,001%)Déclenchements auto, edge, video, pulse width (glitch), hold

off (500 ns à 10 s)Plage de retards –4 div x s/div à 20 msEntrées de déclenchement ch1, ch2, ch3, ch4, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 2 Géch/s (real-time)Mémoire 2 500 échantillons par canalAcquisition normal, average, peak detect (>12 ns)Mesures curseur ∆V, ∆t, 1/∆t, diverses mesures auto V et tDivers set-up and waveform save/recallDimensions 323,8 x 151,4 x 124,5 mm (l x H x L)Poids 3,6 kgY compris manuel, 2 sondes de mesures, câble sec-

teurOptions interface GPIB et RS-232, kit rackmount,

manuel du programmeur et de service, dif-férentes sacoches de transport

Prix 2 930 €, (TDS2022 : 2 canaux, 2 510 €,(chez CN Rood, hors-TVA)

(dans la même série : diverses variantes 60,100 et 200 MHz)

Voltcraft6150C

Marque Voltcraft/Goodwill InstekModèle 6150C/GDS820CÉcran et type LCD (couleur, 320 x 240), numériqueCanaux 2Bande passante 150 MHz (–3 dB, DC)Zin 1 MΩ (±2%), ±22 pFPlage en Y 2 mV à 5 V/div (±3%)Entrée max. 300 VTemps de montée ±7 ns (5 mV à 20 V/div)Plage en X 1 ns à 10 s/div (±0,01%)Déclenchements auto, normal, single, TV, time delay/event

delay, edge, pulse widthPlage de retards 100 ns à 1,3 ms/2 à 65 000 événementsEntrées de déclenchement ch1, ch2, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 100 Méch/s (real-time)Mémoire 125 Koctets (par canal)Acquisition sample, peak detect (>10 ns), averageMesures curseur ∆V, ∆t, 1/∆t, diverses mesures auto V et tDivers autoset, save/recall, waveform trace

save/recall, RS232, probe-calibrationDimensions 254 x 142 x 310 mm (l x H x L)Poids 4,1 kgY compris manuel, câble secteur, 2 sonde de mesuresPrix 1 299 €, (chez Conrad)(dans la même série de GW-Instek : divers instruments 100 et 200 MHz,également avec écran couleur)

10/2004 - elektor 21

LeCroyWavesurfer424

Marque et modèle LeCroy Wavesurfer 424Écran et type LCD (couleur, 800 x 600), numériqueBande passante 200 MHz (–3 dB, DC)Canaux 4Zin 1 MΩ/16 pF, 50 Ω (±1%)Plage en Y 1 mV à 10 V/div (±1,5% valeur + 0,5% à

pleine échelle)Entrée max. 400 V @ 1 MΩ/5 Vrms @ 50 ΩTemps de montée 1,75 nsPlage en X 1 ns à 1 000 s/divDéclenchements auto, normal, single, stop, edge, glitch, pat-

tern, pulse width, TV, linePlage de retards 2 ns à 20 sEntrées de déclenchement ch1, ch2, ch3, ch4, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 1 Géch/s (real-time) (2 Géch/s

real time interlacé)Mémoire 250 Koctets par canal (canaux 3 et 4),

500 Koctets (canaux 1 et 2)Acquisition normal, envelope, average, +, -, *, /, inv.,

diff., int., FFTDivers set-up and waveform save/recall, sortie

auxiliary et DC, E-mail, Centronics, Ether-net, USB, VGA, RS-232

Dimensions 322,6 x 172,7 x 317,5 mm (l x H x L)Poids 6,82 kgY compris manuel, sonde de mesures, logicielOptions mémoire additionnelle, déclenchements

avancés, extended mathPrix 4 450 € (chez EMV Benelux, hors/TVA)(dans la même série : divers instruments 200, 350 et 500 MHz)

YokogawaDL1740EL

Marque et modèle Yokogawa DL1740ELÉcran et type LCD (couleur), numériqueCanaux 4Bande passante 500 MHz @ 10 mV à 10 V/div, 400 MHz @

2 mV à 5 mV/div (@50 Ω, –3 dB, DC), 400 MHz @ 10 mV à 10 V/div, 300 MHz @2 mV à 5 mV/div (@1 MΩ, –3 dB, DC)

Zin 1 MΩ (±1%)/50Ω (±1%)Plage en Y 2 mV à 10 V/div (±1,5%• 8 div)Modes ch1, ch2, ch3, ch4, delayed, roll, xy (2 x)Entrée max. 400 V @ 1 MΩ/10 V @ 50 ΩTemps de montée ±700 ps (=0,35/bande passante)Plage en X 1 ns à 50 s/div (±0,005%)Déclenchements auto, norm., single, event/time-delay, edge,

pattern, pulse width, (HD) TV, I2C, SPIPlage de retards 0 à 4 sEntrées de déclenchement ch1 à ch4, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 1 Géch/s (real-time)Mémoire 4 Mmots (par canal) 8 Mmots (interlacé)Acquisition norm., enveloppe, moy., +, -, *, op. binai-

res, inversion, différentiation, intégration, FFTDivers analyse I2C, CAN, SPI, USB, VGA, FFTDimensions 220 x 265,8 x 264,1 mm (l x H x L)Poids ±5,4 kgY compris manuel, une sonde par canalOptions RS-232 et Ethernet, imprimante intégrée,

sonde alimentation, diverse sondesPrix ±8 500 €, (chez Yokogawa Europe)(dans la même série instruments similaires avec moins de mémoire/autresoptions)

TektronixTDS7154B

Marque et modèle Tektronix TDS7154BÉcran et type LCD (écr. tactile, 1024 x 768), num.Bande passante 1,5 GHz –3 dB, DC)Canaux 4Zin 50 Ω (±2,5%@ 25°C)Plage en Y 2 mV à 1 V/div (±2,5 à 3%)Entrée max. 1 VRMS @ <100 mV/div, 5 VRMS @ ≥

100 mV/divTemps de montée ±200 psPlage en X 50 ps à 10 s/divDéclenchements auto, edge, glitch, divers déclenchements

avancés, hold offPlage de retards 5 ns à 250 sEntrées de déclenchement ch1 à ch4, extTaux d’échantillonnage 8 bits, 1 ch @ 20 Géch/s, 2 ch @

10 Géch/s, 3-4 ch @ 5 Géch/s (real-time)Mémoire 4 Moctets @ 1 ch, 2 Moctets @ 2 ch,

1 Moctet @ 3-4 chAcquisition normal, enveloppe, moyenne, peak detect

(> 400 ps), math, analyse de spectreDivers set-up and waveform save/recall, Centro-

nics, Ethernet, GPIB, USB, 2 x VGA, RS-232Dimensions 455 x 287 x 435 mm (l x H x L)Poids 17,7 kgY compris entre autres, manuel, logiciel, modules

d’entrée SMA et BNC, 2 sondesOptions entre autres, mémoire, sondes, fonct. de

déclenchement suppl., logicielsPrix 26 150 € (chez CN Rood hors-TVA)(dans la même série : divers instruments 500 MHz, 1, 2,5, 4 et 7 GHz)

Agilent54642D

Marque et modèle Agilent 54642DÉcran et type CRT (monochrome), numériqueBande passante 500 MHz (–3 dB, DC)Canaux 2Zin 1 MΩ (±1%)/50Ω (±1%)Plage en Y 2 mV à 5 V/div (±2% à pleine échelle)Entrée max. 400 V @ 1 MΩ/5 Vrms @ 50 ΩTemps de montée ±700 ps (=0,35/bande passante)Plage en X 1 ns à 50 s/div (±0,005% valeur ±0,1%

largeur d’écran ±20 ps)Déclenchements auto, normal, single, edge, pattern, pulse

width, TV, duration, sequence, I2C, SPI,CAN, LIN, USB

Plage de retards 60 ns à 10 sEntrées de déclenchement ch1, ch2, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 1 Géch/s (real-time) (2 Géch real

time interlacé)Mémoire 4 Moctets par canalAcquisition normal, envelope, average, peak detect (1

ns), +, -, *, op. binaires, inv., diff., int., FFTDivers 16 entrées numériques, set-up and wave-

form save/recall, RS-232, Centronics, sortiede déclenchement

Dimensions 322,6 x 172,7 x 317,5 mm (l x H x L)Poids 6,82 kgY compris manuel, sondes, logiciel + câble RS-232Options blindage, kit rackmount, couvercle, impri-

mante, sacoche, interface GPIBPrix 9 332 €, ( 6 691 €, sans entrées numé-

riques, chez Agilent, prix hors-TVA)(dans la même série : divers instruments 60, 100 et 350 MHz.)

elektor - 10/200422

LeCroyWavePro7200

Marque et modèle LeCroy WavePro 7100Écran et type LCD (écr. tactile, 800 x 600), num.Bande passante 1GHz (–3 dB, DC)Canaux 4Zin 1 MΩ/11 pF, 50 Ω (±1%)Plage en Y 2 mV à 1 V/div (±1% typique)Entrée max. 100 V @ 1 MΩ/5 Vrms @ 50 ΩTemps de montée ±225 psPlage en X 20 ps à 10 s/divDéclenchements edge, slope, line, glitch, pattern, width,

state, logic, hold-off (20 s)Plage de retards échelle de temps horizontale à

10 000 divisionsEntrées de déclenchement ch1 à ch4, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits 1-2 ch @ 20 Géch/s, 3-4 ch @

10 Géch/s (real-time)@ 10 Géch/s (real-time par canal) (max. 20 Géch/s real time interlacé)Mémoire 1 Mpts @ 3-4 ch, 2 Mpts @ 1-2 chAcquisition normal, enveloppe, floor, moyenneDivers auto set-up, entrée et sortie auxiliary, lec-

teur disquette, Centronics, Ethernet, USB,VGA, RS-232

Dimensions 397 x 264 x 491 mm (l x H x L)Poids 18 kgY compris manuel, couvercle, câble secteurOptions entre autres, mémoire additionnelle,

sondes, déclenchements avancés, extendedmath, matériel de fixation, GPIB

Prix 22 950 € (chez EMV Benelux,, hors-TVA)(dans la même série également des modèles 2 et 3 GHz)

GBDSO (Gameboy en oscilloscope)Saviez-vous qu’Elektor propose aussi un oscilloscope àmémoire ? Dans les numéros d’octobre et de décembre2000, nous avons publié un module d’extension pour leGBpocket ou le GBcolour qui, d’un coup d’un seul, trans-forme cette console en oscilloscope numérique. Ce fut (etreste) un grand succès sachant que cette carte est toujoursdisponible au prix de 139 E, y compris les articles y relatifs.Il n’est bien évidemment pas question de comparer leGBDSO avec les appareils de ce test, mais il n’en reste pasmoins un gadget pouvant s’avérer très utile et pratique.

Ses caractéristiques en quelques mots :

– Affichage double trace

– Bande passante de 100 kHz

– Taux d’échantillonnage de 1 Méch/s max.

– Base de temps de 5 µs à 100 s/div

– Enregistreur XY

– Mode FFT temps réel avec échelle en dB

– Durée de rémanence ajustable en mode XY

– Liaison PC pour transfert d’image ou de données

– Durée de fonctionnement de 5 heures avec accus NiMH

– Fonctions de moyenne et d’auto-déclenchement

– Stockage d’une trace de référence

Agilent54853A

Marque et modèle Agilent 54843A InfiniiumÉcran et type LCD (couleur, 640 x 480), num.Bande passante 2,5 GHz (–3 dB, DC)Canaux 4Zin 50 Ω (±1%)Plage en Y 1 mV à 1 V/div (±2% à pleine échelle)Entrée max. 5 Vrms @ 50 ΩTemps de montée ±168 psPlage en X 10 ps à 20 s/div (précision de la base de

temps : 1 ppm)Déclenchements auto, normal, single, edge, pattern, pulse

width, TV, duration, sequence, I2C, SPI,CAN, LIN, USB

Plage de retards 80 ns à 320 msEntrées de déclenchement ch1 à ch4, line, extTaux d’échantillonnage 8 bits @ 20 Géch/s (real-time par canal)Mémoire 262 Koctets par canalAcquisition normal, envelope, average, peak detect (1

ns), +, -, *, opérations binaires, inversion,différentiation, intégration, FFT

Divers set-up and waveform save/recall, RS-232,Centronics, GPIB, sortie de déclenchementet de base de temps, VGA, VGA

Dimensions 437 x 216 x 440 mm (l x H x L)Poids 13 kgY compris manuel, câble secteur, logicielOptions entre autres, kit rackmount, différentes

extensions logiciellesPrix 28 259 €, (chez Agilent, hors-TVA)(dans la même série également instruments de 2, 4 et 6 GHz)

10/2004 - elektor 23

Méthode de testDans le présent panorama comparatif, il est évident quele centre de gravité du test ne peut pas se situer, en rai-son de la sélection-même, au niveau des spécifications« standard ». Nous n’avons pas vérifié de sensibilité oude bande passante. Encore que... certains des appareilsaient excité notre curiosité, mais nous y reviendrons..Procéder à une comparaison des spécifications n’a pas,dans le cadre d’un test tel que celui-ci, beaucoup d’inté-rêt. Les fabricants opérant dans ce segment y regardenten effet par trois fois avant d’écrire quelque chose sur laboîte qui puisse être sujet à contestation !Comment avons-nous procédé ? Nous avons appliqué àchacun des oscilloscopes un signal vidéo PAL (fourni parnotre « générateur de mire ATV » décrit dans le numérode septembre 2003. Il s’agit d’un signal relativementcomplexe ce qui nous a forcés à nous intéresser de plusprès à l’appareil concerné avant de voir apparaîtrel’image attendue à l’écran. Ceci nous a également per-mis de nous faire une bonne idée sur la qualité et l’ai-sance de mise en oeuvre de l’appareil en question. Nousallons juger la qualité de l’image, le confort d’utilisation,les performances du déclenchement (trigger) et l’impres-sion générale de fiabilité.

Le bas de l’échelleCommençons au bas de notre sélection, une paire d’os-cilloscopes 10 MHz mono-canal (Voltcraft 610-3 etDigimess MO10). Soyons honnêtes en signalant quenous avions quelques préjugés. Nous pensions que lesperformances n’auraient rien d’impressionnant. En fait, ils’est avéré vrai que ceci n’était vrai qu’à moitié.S’il est vrai que les écrans sont effectivement trop petitspour permettre des mesures sérieuses, ces appareilsacceptèrent le signal vidéo sans « cligner des yeux ». Ils

sont bons pour avoir rapidement une idée d’un signal,mais les choses s’arrêtent là. Le prix est en fait parfaite-ment au niveau des performances.

Bi-canaux « no-nonsense »Nous avons ensuite passé en revue 5 oscilloscopes 20 et30 MHz. Le GW Instek GOS620 est très bien conçu etd’utilisation étonnamment confortable. L’image du signalde test est extrêmement stable et nette mais le tube est sen-siblement moins lumineux que celui du Digimess MO20par exemple. Ce dernier possède en outre une temporisa-tion ajustable du déclenchement, fonctionnalité baptisée« hold-off ». Elle peut être pratique pour la reproductionde signaux complexes car elle permet de sauter un instantoù devrait, normalement, se faire le déclenchement. Unbel accessoire pour un oscilloscope de cette catégorie deprix. Il nous faut cependant signaler que cet appareilsemble moins bien fini que son concurrent direct et que lareproduction du signal de test est quelque peu moins tran-quille que sur des oscilloscopes similaires.Il fait bon de travailler avec le Hameg 303-6, bienqu’il soit gênant de voir varier (sensiblement) la nettetélors d’un changement de l’intensité. La plupart des autresappareils souffrent beaucoup moins de ce problème.L’appareil est en outre très bien fini donnant l’impressionde ne jamais pouvoir tomber en panne. Lui aussi possèdeune fonction « hold-off ».Si le EZ Digital OS-5030 ne la possède pas, il n’enest pas moins un excellent appareil. Il est confortabled’utilisation et la reproduction du signal est claire etpropre. Comme nous le disions, cet oscilloscope est éga-lement disponible sous des marques et types spécifiquesà Conrad, Dynatek et Peaktech.Il nous reste à parler du B+K precision 2120B. D’as-pect très robuste, cet oscilloscope peut se targuer, en prin-cipe, d’une bonne reproduction. Cependant, l’exemplaire

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Au sujet de la sélectionNous avons essayé de réaliser une sélection représentative de ce que l’on trouve actuellement sur le marché et partant basée surdes produits disponibles. Nous sommes conscients des limites de ce panorama, l’espace disponible ne nous permettant pas d’êtreexhaustifs. Nous vous proposons un tableau donnant un panorama des marques avec leur site Internet et les fabricants ou distribu-teurs correspondants. À noter que toutes les marques ne sont pas nécessairement disponibles en France. Vous retrouverez une listedes marques ayant participé à ce test à l’adresse www.elektor.fr dans la rubrique Téléchargements avec un panorama complet desmodèles actuels (d’après le site Internet du fabricant).

Fabricant Site Internet DistributeurAgilent Technologies www.agilent.com www.agilent.frB&K Precision www.bkprecision.com www.sefram.frChauvin Arnoux (Metrix) www.chauvin-arnoux.com www.chauvin-arnoux.frEZ Digital (Goldstar, LG Precision) www.ezdgt.com/eng www.sjelectronics.co.uk* / www.conrad.fr*Grundig-Digimess www.digimess.co.uk www.digimess.co.uk, / www.telonic.co.ukGW Instek www.goodwill.com.tw www.sjelectronics.co.uk / www.conrad.fr*Hameg www.hameg.com http://www.hameg.com/en/index.htmHitachi Denshi www.hitachi.com www.sjelectronics.co.ukIwatsu Test Instrumenst www.iti.iwatsu.co.jp/e/Kenwood (Tecstar) www.tecstar.co.ukLeader Instruments www.leaderusa.com http://www.elquip.nl/index_e.htmLDS Nicolet www.lds-group.com www.gould-nicolet.frLeCroy www.lecroy.com www.lecroy.frPeakTech www.peaktech.de www.telonic.co.ukProtek (Hung Chang) www.protektest.comTektronix www.tektronix.com www.tektronix.frVoltcraft www.conrad.nl www.conrad.frWittig Technologies www.wittigtechnologies.comYokogawa www.yokogawa.com/tm/ www.yokogawa.fr

*certains modèles sous d’autres noms de marque

que nous avons analysé comportait un signal parasite sepromenant sur l’image. Nous n’avons malheureusementpas pu en découvrir la raison, mais supposons qu’il s’agitd’un problème spécifique à ce seul appareil. Pour le reste,cet appareil est du niveau de ses concurrents.

Quelques MHz de plusNous en arrivons maintenant à 3 oscilloscopes analo-giques présentant une bande passante de 100 MHz.Comme on peut s’y attendre, ces 3 appareils sont sensi-blement meilleurs que leurs concurrents « meilleurmarché ». Ceci prouve, si besoin en était, qu’il est tropfacile de comparer simplement les spécifications. Ajou-tons que nous sommes persuadés qu’il est fort probableque les variantes 100 MHz (et plus) des marques duparagraphe précédent présentent des performances sen-siblement meilleures.De par la bande passante plus importante, la reproduc-tion du signal de test est de meilleure qualité. Non seule-ment l’image est plus nette mais il est aussi plus aisé devoir des variations rapides, de plus la vitesse d’affichagede ces instruments est sensiblement plus importante. Lafréquence de rafraîchissement de l’image est plus élevéede sorte qu’elle est plus tranquille.Les Hameg 1004-3 et GW Instek 6103 sont pilotéspar microprocesseur. Ceci a l’avantage de permettre demettre en mémoire certains des paramètres. Ceci peutfaire gagner du temps lorsqu’il faut, régulièrement, mesu-rer plusieurs signaux de même type. Mais ceci présenteégalement des inconvénients. Il faut en effet commencerpar identifier avec précision le paramétrage de l’appareil;de plus, l’affichage à l’écran des différentes valeurs choi-sies a une influence sur la forme d’onde visualisée. Sur le6103 il arrive que cela soit gênant dans certains cas.Le Hameg et GW Instek offrent en outre la possibilité deprocéder à des mesures à l’aide des curseurs sur la forme

d’onde affichée. Il s’agit là d’une fonction qui nous paraîtindispensable une fois que l’on s’en est servi. Si votre bud-get le permet, nous recommandons cette fonction.Le Leader LS8105A ne possède pas cette fonctionnalitéde curseur, mais il existe un modèle 100 MHz de cettemarque dotée de curseurs. À signaler en outre, au sujet duLS8105A : mise en oeuvre très confortable, constructionsolide, excellente qualité d’image. Le manuel fourni n’arien d’exceptionnel, mais il s’agit là de la seule critique.

Numérique ou analogique ?Le Voltcraft 650AD et le Hameg 1507-3 sont des ins-truments « combinés ». Il s’agit en fait d’oscilloscopes« ordinaires » 50 et 100 MHz respectivement, dotés d’unefonctionnalité additionnelle d’oscilloscope mémoire numé-rique. Ceci élimine immédiatement l’un des inconvénientsmajeurs des oscilloscopes numériques. Un oscilloscopepurement numérique n’est pas en mesure de reproduire unevraie forme d’onde. Il s’agit toujours d’un signal échan-tillonné reconstitué. Il peut arriver ainsi que le signal visua-lisé n’ait plus grand chose à faire avec le signal mesuré.Sur les oscilloscopes combinés on peut toujours vérifier quele résultat numérique est bien ce qu’il doit être !Il nous faut cependant signaler que la fonctionnaliténumérique des modèles de ce test connaît ses limites. Ilspossèdent différentes fonctions de curseur pour procéderaux mesures et se laissent piloter depuis le PC, mais ils’avère que la fréquence d’échantillonnage (sample rate)est trop faible pour, par exemple, bien reproduire notresignal de test. Partant, la bande passante indiquée n’estutilisable, en pratique, qu’en mode analogique. À celas’ajoute que la contribution de bruit desconvertisseurs A/N est, en règle générale, relativementimportante. Ceci a pour effet, sur les oscilloscopes numé-riques, d’« épaissir » les lignes de sorte que les détails seperdent, littéralement, plus aisément dans le bruit.Il n’y a pas de différences ou de spécificités notables àsignaler en ce qui concerne ces appareils combinés, lesperformances de la section analogique sont bonnes.

Oscilloscopes numériques à mémoireLe Wittig 22-300, l’appareil le plus simple de cettecatégorie « numérique à 100% » connaît d’autres limitesque la bande passante et le taux d’échantillonnage. Samise en oeuvre, les possibilités de mesure qu’il offre etl’écran ne sont pas ce qu’ils devraient être pour desapplications sérieuses. Le revers de cette médaille est unprix abordable. Il n’est pas mauvais de se demander s’ilne vaut pas mieux, pour la même somme, acheter un bonoscilloscope analogique. Si vous ne pouvez pas vouspasser de cette fonctionnalité de mémoire, il n’est pasmauvais de penser à payer un peu plus cher un appareilplus performant.Même sentiment dans le cas du Voltcraft 6150, bienque cet appareil ait de meilleures caractéristiques. Ilconnaît différentes techniques de mesure dont une ana-lyse de spectre (FFT, Fast Fourier Transformation = trans-formée rapide de Fourier) très accessibles par le biaisd’un menu bien conçu. En dépit de tout ceci, nousn’avons pas été en mesure de bien visualiser le signal detest, mais comme nous le disions, il ne faut guère s’enétonner dans le cas d’un appareil possédant une fré-quence d’échantillonnage aussi limitée.L’appareil suivant, le Sigma 60-4 de LDS, mérite sonpropre paragraphe. Si le taux d’échantillonnage de200 Méch/s de cet appareil n’a rien d’exceptionnel, il pos-sède cependant d’autres caractéristiques utiles. Le Sigma

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convient en effet particulièrement à la mesure de signaux à« long cours ». L’enregistrement sur disque dur, des possibi-lités de déclenchement sophistiquées, la fonction d’analyseet les possibilités de rapport en sont témoin. Il s’agit aussidu premier appareil de ce test à être conçu autour d’uneplate-forme PC. Le système d’exploitation est tout « simple-ment » Windows de Microsoft, de sorte qu’il est facile detransférer des données fournies par le logiciel de mesurevers d’autres programmes (de votre main le cas échéant).Bien que le logiciel d’acquisition « tourne » sous Windows,la structure de menu est autre que ce à quoi on pouvaits’attendre. Un choix illogique à notre avis; il faut en effetun certain temps avant de bien pouvoir utiliser l’appareil.À cela s’ajoute que l’on ne dispose que d’un nombre limitéde « vrais » boutons pour jouer sur les paramètres. Enfonction du menu choisi par le biais de l’écran tactile (duclavier ou de la souris) ces boutons ont à chaque fois unefonction différente. Pas très pratique nous semble-t-il.Le Tektronix 2024 est le premier oscilloscope numé-rique de ce test doté d’une fréquence d’échantillonnage« à prendre au sérieux ». Pas moins de 2 Géch/s (gigaé-chantillons/seconde). Il devient intéressant maintenant depenser « numérique ». Déclenchement, possibilités demesure, rien à redire. Cet oscilloscope numérique se pré-sente en outre sous un format très compact. Il ne faut pasoublier cependant que la résolution de l’écran de cetappareil ne peut pas se mesurer à celle d’un bon oscillo-scope analogique !Nous en arrivons au Yokogawa DL1740EL. Cet oscil-loscope aussi est présenté dans un coffret intéressant dotéd’un bel écran couleur. De plus, l’exemplaire que nousavons reçu était doté d’une imprimante thermique inté-grée. Tout comme le 60-4 de Sigma, cet appareil reposesur une plate-forme PC et connaît son « propre » systèmed’exploitation. Bien que certains des boutons voient leurfonction changer de menu en menu, cet oscilloscope pos-sède, contrairement au Sigma, des boutons fixes pour lesparamétrage de base. Il est possible ainsi, en dépit de lapalette importante de possibilités, de se faire rapidementau fonctionnement de l’appareil.Cet oscilloscope se distingue en outre par les nombreusespossibilités de déclenchement. Il est possible ainsi, parexemple, de déclencher sur des modèles I2C, où l’on voitimmédiatement les valeurs des bits. Le déclenchement surnotre signal de test n’a pas posé le moindre problème.Un appareil techniquement parfait. À noter que cetteremarque vaut pour tous les appareils dont nous allonsparler à partir de maintenant. La technique n’est plus

sujette à caution. Les différences importantes entre lesappareils se situent au niveau du coffret, de l’utilisation,des possibilités offertes et de la qualité de reproduction.Ce dernier critère est, bien qu’il s’agisse d’un écranmonochrome, étonnamment élevé sur l’Agilent54642D pour un oscilloscope numérique, bien quel’écran ne soit pas très grand. On aurait pu imaginer, ànotre avis, un menu à l’écran plus compact, nous le trou-vons en effet très présent. La version D de cet Agilent pos-sède, contrairement à sa version A, outre 2 entrées ana-logiques, pas moins de 16 entrées numériques. Outre ledéclenchement classique, cet oscilloscope peut aussi s’ac-commoder de signaux I2C, SPI, CAN, LIN et USB.Pour clore cette catégorie, il nous reste le LeCroyWavesurfer 424. Cet appareil nous a enthousiasmésen dépit de ses particularités. La calibration automatique,par exemple, se trouve souvent « dans nos pieds ». Ànoter qu’une fois que l’instrument a trouvé sa températurede croisière, la fréquence diminue.Il est possible, de plus, pour les mesures ne requérant pasde précision, de désactiver cette fonction. À noter quenous avons rapidement identifié cette fonction sans mêmeavoir besoin de consulter le manuel. Cela tient peut-êtreau fait que l’on a opté, sur cet appareil pour une com-mande de « type Windows ». De ce fait, la mise enoeuvre du Wavesurfer est, dans son ensemble, relative-ment intuitive. L’affichage est excellent et bien dimen-sionné. Ceci facilite le travail avec des fonctions addition-nelles telles qu’un « zoom » sur une partie du signal. L’appareil n’avait pas le moindre problème avec notresignal de test, mais il apparut que lors d’expériencesavec les fonctions mathématiques, le système perdait unpeu de vitesse. Rien d’étonnant à cela si l’on pense à laquantité de données à traiter chaque seconde ! Finale-ment, tous les appareils sont confrontés à ce problèmedans une certaine mesure. Nous vous conseillons, si vousenvisagez l’achat d’un oscilloscope de cette classe deprix, de confronter un certain nombre d’appareils à vospropres paramètres de mesure.Ce conseil vaut indubitablement dans le cas des 3 der-niers instruments de ce test, l’Agilent Infiniium54843A, le LeCroy Wavepro 7100 et le TektronixTDS7154B. Bien qu’il existe encore des oscilloscopesplus chers, nous considérons que nous nus trouvons là enprésence de la crème du marché normal. Nous leur avonspartant consacré un peu plus d’attention qu’au reste de lasélection. Les résultats sont donnés dans l’encadré.


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Plus de 35 gigaéchantillons/secondeLes 3 « premiers » de notre test arrivent, ensemble, à un taux d’échantillonnage de 35 Géch/s. Le Infiniium 54843A d’Agilent, leWavepro 7100 de LeCroy et le TDS7154B de Tektronix sont 3 instruments haut de gamme utilisés dans des environnements derecherche et de développement d’Universités ou de l’Industrie « high-tech ». Le fait que les modèles d’Agilent et de Tektronix necomportent, en standard, que des entrées 50 Ω permet d’en déduire qu’ils sont destinés à des mesures spécifiques sur des signauxà très grande bande passante. Il n’est partant pas possible, en principe, d’y connecter des sondes ordinaires. Il faudra, lors del’achat, bien faire attention à ce point, de bonnes sondes pouvant coûter cher, jusqu’à 20% voire plus de votre budget.Nous n’avons pas, sur le reste des oscilloscopes, vérifié les spécifications, mais les « monstres sacrés » précédents ont quelque peuexcité notre curiosité. Même avec la technologie moderne, il n’est pas évident d’obtenir des bandes passantes dans les gigahertz. Nosmesures ont permis de confirmer que ces 3 appareils respectent (très) largement leurs spécifications.

Agilent Infiniium 54843AC’est l’instrument au boîtier le plus compact de tous, à la disposition relativement évidente et la faceavant bien pensée et clair. Dommage que l’écran soit trop petit pour l’ouverture de sorte que les bor-dures métalliques sont visibles. Si cela n’a pas de conséquences sur les performances, nous le regret-tons quand même sur un appareil de ce prix.L’écran possède une résolution faible mais est le plus lumineux des trois. L’interface utilisateur qui pré-sente, notons-le, beaucoup du « look » Windows, pourrait être mieux soignée. La vitesse de réactionest rapide et les paramètres les plus importants sont bien accessibles. Il n’en faut pas moins utiliser sou-

vent la souris pour modifier les paramètres.Les options de déclenchement ne sont pas nombreuses, mais devraient suffire pour la majorité des applications. À noter la présencede diverses fonctions de mesure automatique standard, telles que mesures et analyse d’amplitude, de durée, de fréquence et, entreautres, de gigue. On dispose, outre les fonctions mathématiques standard permettant d’effectuer des traitements de signaux, sur cetinstrument, de différentes options d’analyse.Les signaux sont visualisés dans 4 fenêtres (multi-grid), ou avec la fonction megazoom, sur 2 écrans maximum.

Tektronix TDS7154BLe coffret du « Tek » est sensiblement plus grand, la face avant étant légèrement chargée. Les boutons ontl’air robuste, mais leur maniement est assez difficile. L’affichage est grand, mais la reproduction des formesd’onde n’est malheureusement pas adapté à la résolution élevée. Toutes les fonctions sont accessibles parl’écran tactile. Le temps de réaction est bon, mais il faut parfois s’escrimer pour adapter à son goût desparamétrages simples. À noter que la commande peut également se faire par le biais d’une souris et d’unclavier optionnel. Outre les connexions classiques, cet appareil possède une sortie de visualisation pourl’image de l’écran, en plus d’une sortie VGA. Les options de déclenchement sont relativement nom-

breuses, ce qui est également vrai des fonctions mathématiques standard. Outre les fonctions mathématiques standard il est possible d’in-troduire 4 fonctions sous forme de formules en vue du traitement de signaux, fonctions, mesures ou données dans la mémoire.Les signaux sont visualisés sur une grille, les fonctions de zoom apparaissant sur une grille distincte plus grande.

LeCroy WavePro 7100C’est l’instrument des 3 au boîtier le plus grand; cette face avant présente également un concept relati-vement chargé. Ceci permet cependant d’avoir de nombreuses fonctions à portée de main. Les bou-tons d’aspect simple sont agréables à utiliser. L’interface utilisateur est claire et très soignée. L’écran estgrand et la reproduction bien adaptée à sa résolution. Toutes les fonctions sont facilement accessiblesvia l’écran tactile. En deux mots, utilisation confortable.Une fois que l’on s’y est fait, on en est accroc. Commande possible également par souris et clavieroptionnels. À l’image de son petit frère, le Wavesurfer, le temps de réaction de cet instrument est, cer-

taines fois, un peu long, en raison de la calibration constante. On peut bien la désactiver, mais elle est active en standard. Un concept àl’opposé des autres appareils où la calibration automatique est normalement désactivée. Il semblerait que LeCroy tienne à ce que lesrésultats de mesure soient corrects !Comme les 2 autres oscillos, cet appareil tourne sur une plate-forme PC avec Windows. Cela fonctionne bien, mais nous trouvonscette mémoire de travail de 256 Moctets sur ce LeCroy un peu juste.Les canaux d’entrée sont prévus pour 50 _ mais aussi pour 1 MΩ. Ceci donne un peu plus de choix au niveau des possibilités deconnexion. Les options de déclenchement sont très étoffées; à noter que l’on peut utiliser l’entrée aux comme un canal de déclenche-ment supplémentaire. Les possibilités de mesure automatiques sont elles aussi nombreuses, étant subdivisées en mesures d’amplitude,de durée, utilisateur (custom), disk, diagramme de l’œil (eye), gigue, puissance, impulsion, statistiques et divers. Les fonctions mathé-matiques offrent des possibilités de traitement sophistiquées au niveau des signaux, fonctions, mesure ou données dans la mémoire.Les signaux sont visualisés dans jusqu’à 8 fenêtres distinctes.

ConclusionÀ l’évidence, les 3 instruments ont leurs points positifs et d’autres qui le sont moins. L’Agilent est très rapide quant à la bande passantepar rapport au nombre de canaux et au taux d’échantillonnage, mais est dépassé par les 2 autres quant aux possibilités, confort d’utili-sation et finition. Le Tektronix est de mise en oeuvre rapide et possède de nombreuses possibilités. Seule la commande de l’écran tac-tile pourrait être améliorée, dommage que la résolution de l’écran ne soit pas optimale. Le LeCroy, pour finir, s’il est lent à l’occasion,est plus flexible dans ses possibilités et mieux fini que les 2 autres.Nous tenons à souligner une nouvelle fois que ces 3 instruments sont plus des appareils d’analyse que des oscilloscopes. Ils sont conçuspour effectuer rapidement les mesures et calculs les plus complexes. L’un de nos ingénieurs de test possède un tel appareil dans sonlaboratoire et il lui arrive d’en découvrir, un an après l’achat, de nouvelles fonctions ! Dans cet article, la description des appareils estdestinée à vous permettre d’en faire la connaissance. Nous vous recommandons de vous informer à fond auprès du fabricant ou del’importateur si vous envisagez l’acquisition d’un tel appareil.

ConseilIl faut commencer par définir la bande passante et lenombre de canaux que requièrent les mesures à effec-tuer. Aujourd’hui mais aussi à l’avenir ! Il n’est pas ques-tion en effet, ultérieurement, de modifier la bande pas-sante et le nombre de canaux d’origine d’un oscillo-scope. De plus, un oscilloscope ne sert pas à grandchose sans les bonnes sondes et adaptateurs en permet-tant l’interfaçage avec l’objet à mesurer. Il faudra leurréserver à temps une partie de votre budget.Il est en outre important de tenir compte de la « durée devie » des instruments ceci pour des raisons de disponibi-lité des pièces de rechange.La réponse à la question analogique ou numériquedépend elle aussi de l’application finale. Les instrumentsnumériques sont sujets au bruit ce qui peut se traduirepar la perte de détails de la forme d’onde. Un bon appa-reil peut mettre à disposition des fonctions de mémoire etde déclenchement très sophistiquées, un oscilloscopeanalogique étant sensiblement plus limité à ce niveau.Si vous optez pour un oscillo à mémoire numérique, il nefaudra pas oublier, lors du choix de la fréquenced’échantillonnage nécessaire, que ces appareils peuventsouvent mesurer en 2 modes différents. Le mode en tempsréel (realtime) est destiné aux mesures single-shot jus-qu’au taux d’échantillonnage physique desconvertisseurs A/N (CAN). Dans le mode à répétition ilest possible d’échantillonner un signal périodique à untaux d’échantillonnage plus élevé que ce dont sont en faitcapables les CAN.Dans ce cas-là, on procède à des mesures en temps réelrépétitives à un instant à chaque fois légèrement décalépar rapport au précédent. Comme il s’agit d’un signalrépétitif, il est possible de combiner les résultats demesure. On a ainsi l’impression que le signal a étééchantillonné à une fréquence d’échantillonnage bienplus élevée.Attention, ceci ne vaut que pour des signaux répétitifs ! Ilarrive que certains fabricants affichent ce taux d’échan-tillonnage élevé, alors que le taux physique réel est sensi-blement plus faible.Il faut en outre tenir compte de la taille de la mémoire.

Plus celle-ci est importante, plus le taux d’échantillonnagepeut être élevé pour une plage de base de temps plusgrande. Il n’est pas toujours nécessaire d’avoir une taillede mémoire importante, dans certains cas cela peutmême constituer un handicap vu que le traitement d’unequantité importante de données ralentit souvent le fonc-tionnement de l’oscilloscope.Il faudra également, surtout dans le cas d’un oscilloscopenumérique, faire attention aux possibilités de déclenche-ment, en particulier celles qui permettent de détecter desévénements furtifs et exceptionnels (glitches). Les perfor-mances d’un instrument dépendent souvent du tauxd’échantillonnage et de la résolution aux intervalles detemps plus importants.Il reste, pour finir, à évoquer les fonctions d’analyse(mathématique) et de génération de rapports. La plupartdes appareils possèdent des fonctions de base qui peuventêtre étendue par le biais de modules logiciels. Ce n’est pasuniquement le programme d’analyse qui est remis à jour,mais également le progiciel (firmware) de la plupart desoscilloscopes numériques est remis à jour occasionnelle-ment. Il est judicieux de bien suivre la situation.À noter que sur les appareils les plus chers, toutes lesoptions existent déjà, il suffit de les activer à l’aide desclés logiciel correspondantes. Il est possible, sur les oscil-loscopes numériques travaillant avec une plate-formeWindows, de faire tourner aussi des programmes « clas-siques » tels que Matlab par exemple. Ceci permet l’ad-jonction de fonctions additionnelles.

En conclusionMême en ayant en main ce panorama, loin de nousl’idée d’affirmer que le choix d’un oscilloscope est unetâche facile. Comme nous le disions, il est judicieux de sebaser sur ses tâches de mesure spécifiques sans oublierl’avenir. Ce panorama et les résultats qu’il comporte vousdonneront la possibilité de modifier plus rapidementvotre choix.Ce test nous apprend que les oscilloscopes numériquessimples en particulier, sont dépassés, surtout en ce quiconcerne les possibilités de reproduction, par la grandemajorité des instruments analogiques.À notre avis, l’acquisition d’un oscilloscope numérique n’ade sens que si vous avez vraiment besoin de certainesfonctionnalités de déclenchement et de mémoire. Cela serale cas s’il vous faut mesurer des signaux présentant descaractéristiques relativement rares ou si vous avez l’inten-tion d’utiliser l’oscilloscope pour des mesures automatiséeset des rapports, le tout éventuellement télécommandé.Pour des applications de tous les jours, il peut être judi-cieux d’envisager l’achat d’un oscilloscope combiné.Une remarque valant pour tous les appareils, si vous lepouvez, essayez-les dans votre propre environnement demesure. Pour les instruments spécialisés il est même prati-quement impossible d’envisager une autre approche : lesdistributeurs examineront avec intérêt les options ouvertes.Nous nous réjouissons de cette ouverture, car s’il apparaîtà l’évidence que la plupart des oscilloscopes dont des ins-truments de mesure pratiques et universels, ils n’en ont pasmoins leurs propres incongruités et leurs impossibilités.

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Elektor tient à remercier l’Université de Twente (NL), enparticulier la chaire Signaux & Systèmes de même que legroupe estudiantin d’électrotechnique Scintilla pour leurcontribution à la réalisation de ce projet. Il va sans direque nos remerciements vont également aux fabricants,importateurs et distributeurs « impliqués » ayant mis un(ou plusieurs) oscilloscope(s) à notre disposition.


Les fabricants offrent une multitude de versions. Le choixdes cartes de mesure selon leur aptitude à répondre auxcritères du projet et leur rapport qualité/prix est encorerelativement simple. Les problèmes commencent avec laquestion : quel logiciel permet-il de réaliser le projet éco-nomiquement, simplement, rapidement et avecflexibilité ? En effet, les cartes de mesure possèdent une« intelligence » strictement limitée, ce qui permet de lesemployer dans des domaines les plus divers. Quelques sociétés de logiciel offrent des environnementsde programmation adaptés qui permettent de piloter descartes de mesure sur PC et de visualiser les résultats.Quelques cas très spéciaux de conversion des mesuresrequièrent un logiciel de développement particulièrementperformant – et donc très coûteux. Il est toutefois possibleen général de recourir à des environnements de pro-grammation d’un prix particulièrement attractif qui nesacrifient aucunement la convivialité et la versatilité desapplications. ProfiLab-Expert montre par exemple qu’iln’est nullement nécessaire de renoncer à un environne-ment graphique de programmation. Outre son prixmodique, il offre un environnement de programmationparticulièrement simple dont les fonctions trop « exo-tiques » sont exclues. L’utilisateur se familiarisera trèsrapidement avec les bibliothèques de composants et lesoutils de ce progiciel.

Un environnement de programmation performantProfiLab-Expert 3.0 est un environnement de programma-tion performant mais très abordable (100 €) qui peutêtre utilisé dans de nombreux projets de technique demesure. Mesures analogiques, commande numérique oucombinaison des deux – il permet d’effectuer presquetoutes les tâches de surveillance, de régulation et de com-mande sans une seule ligne de programme. Les perfor-mances et le prix de cet environnement de programma-tion le rendent aussi attractif pour les instituts d’enseigne-ments, d’autant plus que sa fonction de simulationconviviale permet de réaliser n’importe quel circuitlogique comme « galop d’essai » (figure 1).Le programme offre un environnement graphique basésur une représentation symbolique. Par exemple, unschéma de connexion des signaux est « câblé » avec sescomposants comme un schéma fonctionnel. Une biblio-thèque bien fournie en unités fonctionnelles électroniques(des commutateurs aux cartes de mesure complètes enpassant par diverses unités logiques) permet de glisser,déposer et connecter celles-ci dans l’espace de travail.Les paramètres de configuration d’un composant peuventêtre ajustés au moyen du dialogue des propriétés dumenu contextuel.

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Les applications professionnelles dans les techniques demesure, de commande et de gestion de processus sontaujourd’hui dominées par les cartes de mesure sur PC.Le spectre d’applications s’étend des cartes E/Snumériques aux formes hybrides en passant par lescartes relais et A/N ou N/A.

Hans Koerfer, Kolter Electronic

PROFILAB-EXPERTApplications pour cartes de mesure sur PC

Les éléments de réglage, de commande et de sur-veillance du circuit sont placés dans une même fenêtresupplémentaire servant de panneau frontal (figure 2).On peut varier à son gré la disposition géométrique deséléments de commande et d’affichage. Ils peuvent êtrepourvus d’une étiquette appropriée. Les propriétés deces éléments (aspect et plage) peuvent être aussi confi-gurées comme souhaité ou requis. La simulation ou l’ap-plication réelle est mise en marche à partir du panneaufrontal. Elle est surveillée et pilotée par divers élémentsd’affichage. Le logiciel est d’un emploi très simple malgré sa com-plexité ; un temps d’adaptation très court suffit pour par-venir à une utilisation presque intuitive. Les composantsdu projet sont extraits de l’ample bibliothèque de compo-sants où se trouvent tous les éléments logiques et arithmé-tiques nécessaires pour combiner et traiter les signaux. La

bibliothèque offre, outre des éléments logiques commedes portes, bascules, compteurs, registres, composantsROM et RAM, de nombreux éléments de la technique demesure comme des circuits de déclenchement, des modu-les d’application de formules, des échantillonneurs-blo-queurs, des comparateurs, etc. Les afficheurs d’état et devaleurs de mesure ne manquent pas non plus : LED,instruments à aiguille, afficheurs numériques, tableauxenregistreurs de valeurs de mesure, jusqu’à un traceur XYou un oscilloscope. Les cartes de mesure des fabricants les plus divers peu-vent être intégrées dans la bibliothèque des composants.Chaque carte de mesure apparaît sous la forme d’uncomposant ordinaire (figure 3) muni de toutes sesconnexions ; il ne reste plus à l’utilisateur qu’à câbler lesE/S désirées. Il suffit de presser un bouton pour que lePC simule le circuit en temps réel. Les valeurs de mesureentrantes sont traitées ou affichées et les signaux produitsenvoyés à l’extérieur. Pour intégrer la carte, il suffit d’in-diquer l’adresse E/S et d’inclure les composants de com-mande et d’affichage, sans oublier le câblage des sortiesexternes (figure 4).Le développement du projet est identique à l’établissementd’un schéma de connexion. Les composants nécessairessont tirés de la bibliothèque et déposés dans la fenêtre detravail, où ils sont câblés. Les composants individuels peu-vent être combinés de toutes les façons possibles.La simulation permet de vérifier en temps réel la bonnemarche des fonctions. Les éléments de réglage et de com-mande du panneau frontal permettent d’intervenir direc-tement dans le processus. La simulation permet aussi d’af-ficher l’état actuel du composant (par exemple interrup-teur fermé/ouvert) et le cheminement du signal dans leschéma de connexion. Les valeurs de mesure et lessignaux entrants sont tous immédiatement traités et affi-chés. La simulation peut être arrêtée à n’importe quelmoment pour procéder à des modifications du circuit.L’environnement de développement contient une surprisebienvenue, un compilateur permettant de convertir desprojets terminés en applications autonomes. Ces applica-tions tournent sur n’importe quel PC Windows, que Profi-Lab soit installé ou non.

Exemple de projetOn peut raccorder l’électronique de mesure à une inter-face du PC ou la réaliser à l’aide d’une carte de mesureinterne. Pour réaliser un projet, il faut que l’électroniquede mesure (carte de mesure PCI ou USB) et son logicielsoient installés sur le PC ainsi, bien entendu, que Profi-Lab-Expert.

– Mesurons la température d’un processus et représen-tons son comportement en fonction du temps. Il faut quele dispositif de mesure puisse être calibré à ±1 °C parpas de centième. Le dépassement vers le haut ou le basde la température de seuil de 10 °C doit être affichéimmédiatement.

– Il faut disposer d’un thermocouple Pt100 avec conver-tisseur de signal que l’on branche à l’entrée analo-gique de la carte de mesure (cf. figure 5).

– Lançons ProfiLab-Expert et créons un nouveau projet.Choisissons la carte de mesure dans la bibliothèque

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Figure 1. Simulationde la mémorisationd’une valeur demesure avec Profi-Lab-Expert.

Figure 2. Configu-ration du panneaufrontal pour le pilo-tage et la visualisa-tion de la mémori-sation d’une valeurde mesure.

Figure 3. Exempled’application aveccarte CNA PCI.

des composants et glissons-la dans l’espace de travail.Le dialogue des propriétés du menu contextuel de lacarte permet de définir le port et la plage A/N.

– Il faut maintenant compléter le circuit dans ProfiLab-Expert conformément au cahier des charges (fig-ure 6). La moyenne (MW1) du signal d’entrée numé-risé par la carte est tout d’abord calculée pour stabili-ser la valeur de mesure. Elle est ensuite mise à l’échelleen la multipliant par une constante (FW1) au moyend’un multiplicateur (MUL1). Le signal mis à l’échellepasse ensuite par un additionneur qui permet d’effec-tuer le calibrage. Le potentiomètre PT1 ajoute à lavaleur de mesure mise à l’échelle un décalage (offset)positif ou négatif permettant d’ajuster la tension demesure. ND2 affiche la valeur du décalage sur le pan-neau frontal de l’application. Les paramètres d’ajuste-ment du décalage et de son affichage peuvent êtreconfigurés grâce au dialogue des propriétés des élé-ments du panneau frontal. La valeur du signal à la sor-tie de l’additionneur (température mesurée ± offset) estindiquée par l’afficheur numérique ND1 et enregistréeen fonction du temps par le traceur Y(t). Le signal demesure est envoyé en même temps à un comparateur.Ce dernier commute 2 lampes de signalisation en fonc-tion de la constante prédéfinie FW2, indiquant ainsi ledépassement vers le haut ou vers le bas du seuil detempérature. La valeur fixe FW2 représente donc leseuil de commutation désiré.

– Le circuit est vérifié par simulation. Les réglages des dif-férents paramètres (par exemple tensions d’offset,valeur des constantes) peuvent être modifiés pendantque la simulation est active.

– Il faut compiler le projet pour que l’application puissetourner de façon autonome sur un autre ordinateur. Ilfaut parfois modifier le port de l’application pour portercelle-ci.

Dernier regardCet exemple montre que la réalisation d’une applicationde mesure peut être facile, rapide et économique. Mêmesi – par souci de clarté – l’exemple choisi était relative-ment simple, il a certainement indiqué le chemin à suivrepour résoudre des problèmes similaires. Dans tous lescas, l’utilisation de ProfiLab-Expert constitue une alterna-tive digne d’être considérée lorsque se pose un des nom-breux problèmes de technique de mesure, régulation etcommande.

P.S. À noter qu’il existe maintenant une version 100%française de ce logiciel, réalisée par Lextronic avec ABA-COM et distribuée par cette même société.

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Liens Internet :www.abacom-online.dewww.lextronic.frwww.kolter.dewww.buc-kluth.de

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Figure 5. Le schémafonctionnel indique

comment les don-nées d’une carte demesure sont transfé-

rées dans les 2 directions par lesmodules program-

més de ProfiLab-Expert.

Figure 6. Structure du circuit

dans l’exempled’application.

Figure 4. Projet depanneau frontalpour a carte CNA.

SOUDAGE VIRTUDr. rer. nat. Thomas Scherer

Même les électroniciens chevronnés sont parfois contraintsd’abandonner le fer à souder pour le clavier. Certainsprojets sont en effet irréalisables sous forme purementmatérielle. LabView est le langage de programmation rêvépour l’électronicien !

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Quand un PC fait partie d’une solution technique pourlaquelle il n’existe pas de logiciel approprié, il ne resteplus qu’une solution : programmer. On se trouveconfronté à plusieurs méthodes. Les possibilités les pluscourantes actuellement sont le langage C et ses incarna-tions plus récentes comme C++ ou C#, Visual Basic deMicrosoft, Delphi de Borland, ou alors LabView de Natio-nal Instruments (NI).Alors que Visual Basic est plutôt conçu pour des applica-tions de taille modeste, C constitue depuis un certaintemps déjà un outil universel. Delphi a la préférence deceux qui ne goûtent pas les idiosyncrasies de C et préfè-rent la structure plus ordonnée de Pascal. Ce n’est toute-fois pas par hasard que la plupart des applications degrande taille et tous les systèmes d’exploitation pour PCles plus usités sont réalisés en C. C’est aussi la raison del’opinion générale selon laquelle toute programmation« sérieuse » est réservée à C. Ce langage de la troisièmegénération permettrait de réaliser les solutions les plusélégantes et les plus rapides. Pourquoi donc LabView ?

Langage de la 4ème générationTout d’abord, les arguments qui ont conduit Microsoft,Apple, Linus Thorvald et d’innombrables programmeursprofessionnels à se servir de C comme base pour leurssystèmes d’exploitation sont complètement « à côté de laplaque » pour le programmeur occasionnel. Seul comptel’effort nécessaire pour réaliser un bon programme. Et unbon programme, tel qu’on le conçoit aujourd’hui, ne doitpas se contenter de « fonctionner » ; il doit être avanttout simple et convivial.Quand on pense qu’il faut aujourd’hui téléchargerpresque 100 Mo de corrections et d’extensions après l’a-chat d’un nouveau PC pour mettre Windows XP à niveau,cela ne constitue pas exactement un bon argument publi-citaire pour C. Les mises à jour de Microsoft destinées àéliminer les bogues et à combler les failles de sécuritésont mensuelles. Cela ne veut aucunement dire que lesingénieurs en génie logiciel de Microsoft sont des inca-pables. La situation n’est pas meilleure avec OSX et

Linux. La complexité du logiciel n’est d’ailleurs pas seuleresponsable. Le langage de programmation porte sa partde responsabilité. C rend les erreurs aussi difficiles àtrouver qu’à éviter. C est en effet composé de texte et leserreurs qui peuvent s’y glisser ne sont pas toujours debanales fautes de frappe. Un programme modernecontient une quantité incroyable de texte (par exempleplusieurs millions de lignes dans Windows). Dans ce cas,garder une vue d’ensemble constitue un véritable défi. Etle programmeur occasionnel est précisément celui qui nepossède ni le savoir-faire ni les moyens organisationnelsde développer un logiciel complexe en un temps accepta-ble.Le problème ne date toutefois pas d’hier et des méthodesappropriées existent déjà depuis un certain temps : leslangages de programmation de la quatrième génération.Il s’agit en gros de générateurs de programmes basés surdes interfaces graphiques. Ils ne produisent généralementle code qu’après l’assemblage abstrait de fonctions etd’interfaces utilisateur. Ce degré élevé d’abstraction amé-liore la vitesse de développement en évitant de réinventermille fois la roue. Dans le domaine de l’électronique, cela équivaut au rem-placement des composants discrets par des circuits inté-grés. Dans ces conditions, il est clair qu’une personnepeut développer plus rapidement des solutions complexeset que la probabilité de commettre des erreurs diminuentdrastiquement. Les circuits intégrés forment en effet descomposants complets optimisés par des professionnels.De façon similaire, le code fourni par un générateur deprogrammes est optimisé par des professionnels et vérifiéde manière exhaustive.Mais ne taisons pas les inconvénients. Un niveau d’ab-straction élevé conduit nécessairement à moins de flexibi-lité. Certains problèmes ne sont donc plus solubles avecla même précision. Les programmes ne sont pas aussirapides que leur version en C. Le fichier s’enfle parfoisconsidérablement, tout comme le nombre de transistorsaugmente massivement dans les circuits intégrés. La tailledes fichiers ne joue toutefois plus aucun rôle vu la quan-tité de mémoire de travail et la taille des disques durs

disponibles actuellement. Le handicap de vitesses’est aussi sensiblement atténué (un programmeen langage assembleur est de toute façonpresque toujours plus rapide que son équivalenten C). La perte de flexibilité constitue toutefoisune différence dont il faut tenir compte : les géné-rateurs de programmes ne constituent pas tou-jours une panacée. Ils sont plus ou moins limitésà un domaine d’application spécifique : basesde données, saisie d’informations oumesure/commande/régulation.Notre comparaison est hélas quelque peu boi-teuse : contrairement à la plupart des circuitsintégrés de différents fabricants, les générateursde programmes sont incompatibles entre eux. Ilest impossible d’intégrer un fragment de coded’un fabricant dans ceux d’autres fabricants. Ilfaut pour ainsi dire se procurer un jeu complet decircuits intégrés. LabView n’échappe pas à larègle.Outre l’universalité et un degré élevé de fonction-nalité, le degré de maturité des modules offertsconstitue un critère de qualité particulièrementimportant. Le rôle joué par la taille de la commu-nauté des utilisateurs est loin d’être négligeable(assistance sous toutes ses formes). N’oublionspas le domaine d’application du langage de pro-grammation. Il s’agit en fin de compte de vendrel’un ou l’autre produit. Or, si le département tech-nique du client se bouche (à tort ou à raison) col-lectivement le nez, il y a comme un problème.Ce dernier aspect ne constitue pas un grand problèmeavec LabView. LabView constitue le standard pour lesbancs de mesure et d’essai de l’industrie automobiled’Alfa Romeo à Volvo. Il n’existe entre-temps presqueplus de laboratoire scientifique qui n’utilise pas LabViewd’une façon ou autre. Les sites de production qui doiventcompter avec des produits au cycle de vie toujours pluscourt apprécient aussi de plus en plus la flexibilitéincroyable de LabView.Bref, LabView constitue la base de code 4GL possédantle degré de maturité le plus élevé et la communauté d’uti-lisateur la plus nombreuse dans le domainemesure/essai/régulation. Répétons-le, LabView n’est pasla pierre philosophale du développement logiciel. Pas lapeine d’essayer de lui faire développer de la bureau-tique, mais il est parfait pour le traitement des donnéesde mesure.Principale restriction : si l’on en croit son concepteur, Lab-View ne doit pas être utilisé pour des applications où lasécurité joue un rôle critique. NI espère probablement secouvrir juridiquement. Il est sinon difficile de trouver desraisons concrètes.

LabView ? C’est quoi ?La première version de LabView (1.0) qui date de 1986était exclusivement destinée à l’ordinateur Macintoshd’Apple. Le Mac atteignait alors ses 2 ans et représentait

une révolution dans le domaine de la convivialité des PC.L’entrée basée sur du texte était systématiquement rempla-cée par des métaphores graphiques prenant la forme dela simulation d’un bureau (fenêtre, corbeille et souris). Letout « haute résolution » et au pixel près au lieu des gra-phiques grossiers de DOS et autres. NI a adapté cesmétaphores au domaine des mesures et essais.Il existait alors depuis longtemps dans le domaine profes-sionnel toutes sortes d’instruments de mesure commandéspar ordinateur et vendus à des prix astronomiques. Ilsétaient basés sur le bus GPIB (General Purpose InterfaceBus). Le concept de NI consistait en gros à offrir uneinterface graphique de programmation où des picto-grammes (icônes) représentaient les instruments demesure. D’autres symboles graphiques désignaient desfonctions mathématiques ainsi que des unités d’entrée(par exemple commutateurs) et de sortie (par exempledes LED ou des afficheurs d’oscilloscopes). Les icônes n’é-taient pas (et ne sont toujours pas) chaînées par quelqueslignes de code, mais par des sortes de « fils ». Conformé-ment à cette métaphore, l’outil de travail dans l’interfacede programmation est symbolisé par une bobine de filsemblable à celles souvent utilisées lors de la création deprototypes.La figure 1 représente un « circuit câblé » d’uneextrême simplicité comprenant une source, un traitementet un affichage de données. Le programme se contentede multiplier le nombre indiqué dans l’interface de pro-grammation (2,5) par un facteur (2) et d’afficher le résul-

10/2004 - elektor 33

TUEL LabView: programmation pour électroniciens

Figure 1 : Interfaceutilisateur del’exemple de pro-gramme et son« code » dans lamoitié inférieure dela figure.

tat (5) sur l’échelle d’un instrument circulaire simulé. Lafonction est représentée dans diagramme par le symboled’un amplificateur avec un facteur 2. Les fils relientNumeric Input et la constante aux 2 entrées du multiplica-teur dont la sortie est raccordée à l’entrée de Output.Le « courant » dans ces fils virtuels est remplacé par desdonnées ou plus précisément des valeurs numériques, degauche à droite dans l’exemple. Un module, une icônene démarre que lorsque toutes ses entrées ont reçu desdonnées. La séquence de traitement diffère donc de celledes langages de programmation « normaux » qui exécu-tent le texte de haut en bas (hormis les sauts) : elle estbasée sur les données. Ce comportement, qui se nommeprogrammation par flux de données (Data Flow Driven),est prodigieusement flexible. Les modules sont désignéspar NI sous le nom de Virtual Instruments (VI). Autreconséquence importante : on peut placer plusieurs VIindépendants (non interconnectés) en parallèle dans undiagramme pour qu’ils soient traités en parallèle. Lemode multitâche fait donc partie intégrante de LabView.On peut aussi marquer une partie ou l’ensemble deséléments contenus dans un module de ce genre et leursconnexions pour les transformer par un clic de souris enun nouveau module auquel on attribue sa propre icône.Le code, une fois créé, pourra donc être facilementréutilisé. Cette démarche correspond à la division enfonctions et sous-programmes des langages de pro-grammation usuels. La division est toutefois plus tran-chée dans LabView.

On voit, sur la base de l’exemple choisi,que ce type de programmation reflète par-faitement les processus mentaux d’unélectronicien. Elle se rapproche beaucoupde l’élaboration de schémas de connexionoù les VI remplaceraient les composantsélectroniques. Le passage de l’élaborationde circuits électroniques à la programma-tion avec LabView s’effectue donc sanspeine et intuitivement. L’apprentissage decette technique risque d’être plus laborieuxchez les programmeurs et informaticiensde style classique pour qui « logiciel » =« écrit ». Elle exige en effet une représenta-tion mentale complètement différente. Unereconversion se justifie-t-elle vraiment dansle cas de ce groupe ?

Que peut faire LabView ?LabView offre pratiquement tout ce quepossède aussi un langage de programma-tion usuel : tous les types de variablescourants, du type bit aux tableaux et auxtypes composés en passant par le typedouble. Même les nombres complexessont disponibles. Il est possible de calcu-ler dans certains cas avec des unités phy-siques. Toutes les constantes de la nature,de e à la constante des gaz parfaits R,sont implémentées avec une très hauteprécision. Il va sans dire que toutes lesstructures de contrôle usuelles sont inclu-ses sous forme de boucles et conditionsdiverses – le parallélisme n’est pas tou-jours une solution.

Il est possible de déboguer au pas à pasou semi-automatiquement. Les probes (son-des, encore une analogie avec l’électro-nique) permettent d’afficher à tout moment

les valeurs de n’importe quelle variable. Il est même pos-sible de modifier l’attribution mémoire.Mais ce qui distingue avant tout LabView est le nombreincroyable de VI prêts à l’emploi pour presque chaqueapplication. L’ensemble des mathématiques courantes, ycompris la trigonométrie et les opérations logarithmiques,côtoie un bataillon de VI pour le traitement des chaînesde caractères ou des tableaux et les opérations E/S surfichiers. L’électronicien sera particulièrement heureux detrouver des fonctions élaborées offrant toutes les caracté-ristiques de filtrage usuelles avec paramètres ajustables.Il disposera aussi de VI pour l’analyse spectrale (FFT) etle traitement complexe des signaux ondulatoires (parexemple des détecteurs de pic) ainsi que d’éléments d’af-fichage bi et tridimensionnel. N’oublions pas les basesde données (simples) et les fonctions statistiques.Un rôle non négligeable est joué par l’intégration deprotocoles de communication et de types de bus. Outrela communication par GPIB, CAN et interfaces série, ondispose d’un jeu complet de protocoles Internet. Il estdonc facile de réaliser un système de mesure ou de com-mande à distance sans se plonger trop profondémentdans les arcanes des réseaux.

Last not least, pensons un instant au grand nombre decartes de saisie de données pour logements PCI ou PXI.Chaque fabricant reconnu de cartes de ce genre fournitun pilote pour LabView permettant de les configurer et deles utiliser sous forme de VI abstraits sans dépendance

elektor - 10/200434

Figure 2. Une sélec-tion des palettes

d’outils de LabViewne donne qu’une

impression approxi-mative de l’étendue

de sa fonctionnalité.La plupart des icô-nes déploient des

palettes supplémen-taires comportant

des centaines de VI.

directe du matériel. La figure 2 montre quelques-unesdes palettes d’outils typiques de LabView et leurs VI.Si les fonctions de LabView ne suffisent pas, il existe plu-sieurs sociétés de logiciel offrant des « boîtes à outils »(Tool Sets) optimisées qui couvrent un domaine particulier(industrie chimique, électronique des bâtiments, contrôlede qualité, technique automobile, analyse des vibrations,analyse des images, surveillance vidéo, etc.). On peutprogrammer en C et lier les VI qui dépendent étroitementdu matériel (guides et exemples sont disponibles).Au sujet des guides : alors que les premières versions deLabView étaient livrées avec un demi-mètre environ demanuels, toute la documentation se trouve aujourd’hui surCD ou est intégrée directement dans l’aide in contex-tuelle. Un peu d’exercice, et les longues recherchesappartiendront définitivement au passé.

Que peut faire encore LabView ?Tous les programmes créés avec LabView peuvent êtreaussi stockés dans un fichier sous forme de collection deVI individuels et peuvent être lancés dans l’environnementde développement par un double clic. Il existe bienentendu également un compilateur qui fournissant desfichiers EXE ou des DLL, ce qui barre l’accès de votrecode à des imitateurs potentiels.Il existe une version spéciale de LabView sous forme debibliothèque de code en C à l’intention des irréductiblesdésireux d’intégrer des parties de LabView dans leur pro-pre projet en C. Une autre version permet de porter lecode créé par LabView sur un PC spécial mono-carte

pour systèmes 19” afin de réaliser des systèmes demesure en temps réel.Une occasion à ne pas manquer : LabView est disponiblepour tous les systèmes d’exploitation courants (Windows,Mac OS9, OSX, Linux, Sun, HP/UX) et l’effort requispour changer de plate-forme est minime. Il existe mêmeune version de LabView pour PDA et FPGA –en français !LabView n’est pas précisément bon marché : une licencenormale coûte au moins 1 095 €. Le progiciel completavec compilateur, etc. coûtera jusqu’à 4 445 €. Une foisle choc passé, on se dit que le gain de temps et l’accrois-sement de productivité valent probablement le sacrifice.Des analyses indiquent une accélération de 3 à 5 durythme de travail, ce que l’auteur peut confirmer sur labase de ses propres expériences. Pour les étudiants ilexiste une version de LabView 7 Express au prix de 30 €

totalement fonctionnelle mais qu’il n’est pas question d’u-tiliser commercialement. Pour vous assurer que LabViewest bien le programme de votre vie, il vous suffit de com-mander, auprès de NI, une version de démonstration gra-tuite fonctionnelle pendant 30 jours.

(040237-1)

Liens :http://encyclopedia.thefreedictionary.com/

4th%20Generation%20Language

http://digital.ni.com/worldwide/france.nsf/main?readform

http://www-w2k.gsi.de/labview/document.htm

10/2004 - elektor 35

Publicité

elektor - 10/200436

Les modèles réduitsvolants présentent, àl’occasion, la caracté-ristique désagréablede choisir d’eux-mêmes leur point d’at-terrissage et ce, le plussouvent, en terraininaccessible. Ce mon-tage vous sera d’ungrand secours lors desrecherches.

PiailleurÉmetteur de secours sonore

Si un atterrissage hors du périmètrebalisé n’était pas déjà suffisammenttragique, il faut bien évidemment qu’ilse fasse dans l’un ou l’autre champ decéréales. Cela se traduit bien souventpar des recherches désordonnées dansle champ avec les dégâts que cela peutentraîner que ni le paysan concerné nil’assurance n’apprécient réellement.

Notre montage, Piailleur, facilitera entous cas les recherches du modèleréduit sachant qu’il émettra, soit lorsde la coupure de l’émetteur, soit lors dela mise du manche dans une positiondonnée programmée à l’avance, unsignal sonore puissant qu’il sera diffi-cile aux (en)quêteurs (mais aussi aupaysan) de ne pas entendre.

De par son concept, le circuit n’occupepas de canal du récepteur. Lorsque lebesoin s’en fait sentir, l’électronique dePiailleur vient s’intercaler entre la ser-vocommande et le récepteur. Tout cedont il faut s’assurer est que le bro-chage du connecteur de la platine cor-respond à celui du connecteur de laservo (cf. figure 1).

Traitement du signaldu récepteurNombre de dispositif de repérage demodèle réduit attendent la disparitioncomplète de signaux de télécomman-dée comme critère d’enclenchementdu système d’alarme acoustique. Ceque l’on oublie souvent est la nais-sance, lorsque l’émetteur est coupé, denombreux parasites au niveau de lasortie du récepteur qui, pour l’électro-nique montée en aval, simulent aléa-toirement l’un ou l’autre signal. Le cir-cuit de la figure 2 ne se laisse pasimpressionner par une telle situationsachant qu’il compare le signal fournià un signal de référence et qu’il nes’active qu’en cas de dépassement dela longueur d’impulsion donnée.Le coeur du circuit de traitement estune combinaison de 2 multivibrateursmonostables redéclenchables, IC1,dont les caractéristiques peuvent êtremodifiées par une circuiterie externe.IC1.A fournit, en présence d’un flancmontant du signal d’entrée (horloge durécepteur), à sa sortie (broche 13), uneimpulsion de référence. Il est possible,par action sur l’ajustable P1, de régler lalargeur de l’impulsion entre 1 et 2 ms.IC1.B est déclenché par un flanc des-cendant à la sortie de IC1.A, si lesignal en provenance de l’émetteurprésente un niveau bas. Le signal decommutation est dérivé au niveau dela sortie de IC1.B (broche 5). Dès quel’on a dépassement d’une longueurd’impulsion du signal en provenance

du récepteur donnée, la broche 5 semet à présenter un niveau haut ce quise traduit par la mise en fonction del’oscillateur monté en aval.L’oscillateur repose sur un temporisa-teur du type 555. Ce circuit intégré estcapable d’attaquer un résonateurpiézo-électrique (sans électroniqueintégrée) sans électronique addition-nelle. Les composants dont dépend lafréquence, R4, R5 et C4, fixent la fré-quence de l’oscillateur à quelque4 kHz. C4 se charge au travers desrésistances R5 et R6 prises en série,mais se décharge au travers de R6 uni-quement. L’oscillateur est mis en routelors de la mise au niveau haut de l’en-trée de réinitialisation (reset, bro-che 4 ). Il est possible de prendre, ensérie avec le résonateur, une résistancede 220 Ω qui joue tant sur le volumeque sur la fréquence du signal sonoreémis.On pourra aussi, en vue de réduirequelque peu l’électronique connexe,utiliser un résonateur à électroniqueintégrée. On branchera alors, aupoint A, non pas IC2, mais un transistorde commande pilotant le résonateur.L’électronique intégrée se charge dutravail de l’oscillateur IC2 et attaque laplaquette piézo-électrique intégréedans le résonateur à une fréquencecomprise entre 2 et 3 kHz. Il va sansdire que cette approche ne fonctionnepas avec un résonateur sans électro-nique, qu’il est difficile, optiquement,de distinguer d’un résonateur à oscilla-teur intégré.

Dans les magazines spécialisés, l’undes arguments de vente des modèlescommerciaux est le niveau sonore desdispositifs de repérage des modèlesréduits. Nous pourrons, sur notre réali-sation, nous contenter d’un résonateurprésentant une puissance acoustiquede >85 dB(A). Il faut bien entendu quele signal sonore puisse sortir du boîtierau travers d’un (ou plusieurs) orifice(s)percé(s) à un endroit stratégique.

ÉtalonnageLe seul point de réglage présent sur lecircuit est celui du seuil d’enclenche-ment du résonateur. C’est l’ajustableP1 qui détermine le point en question.Émetteur en fonction, on donnera à P1une position telle que, manche au neu-tre, on entende un signal sonore.Reprendre le même réglage, maisémetteur coupé cette fois. Il est égale-ment possible d’ajuster l’électroniquede Piailleur de manière à ce qu’il semanifeste dans une position donnéedu manche.

(030436-1)

Note : Le montage baptisé « Pucepolyvalente pour modélisme » décrit dansles numéros de janvier et de février 2002d’Elektor implémente aussi la fonction d’unsystème de repérage de modèle réduit.

10/2004 - elektor 37

RX/CX

IC1.A

14

CX

15

13

4&

1

2

3

RX/CX

IC1.B

6

CX

7

5

12&

9

10

11

C1

10n

C2

100n

R3

10

0k

P1

100k

R1

47k

R2

47k

R4

51

0k

IC2DIS

THR

OUT555

TR

CV

2

7

6

4

R

3

5

8

1

R5

10k

R6

47k

C4

22n

C3

220µ 16V

BZ1

T1

BC548B

R7

5k6

IC1

16

8

+5V...+6V

BZ2

+5V...+6V

IC1 = 74HC123

A A

**

030436 - 14

voir texte*

Signal du

récepteur

Conrad

Futaba

Graupner/JR

MicropropRobbe

Multiplex

Figure 2. L’électronique de Piailleur surveille le signal de l’émetteur de latélécommande.

Figure 1. Brochage des câbles deservo-commandes les plus courants.

Lorsque l’on a besoin de procéder à une mesure au niveaud’un noeud d’un circuit HF, la connexion au circuit par lebiais d’une sonde d’oscilloscope ordinaire, même en modex10, peut se traduire par un changement du comportementdu circuit. Pour les cas délicats, c’est une sonde telle quecelle-ci qu’il vous faut.

Sonde active large

à haute impédance

elektor - 10/200438

David Jewsbury

Toute sonde constitue une impédanceadditionnelle que le circuit doit atta-quer, prenant en règle générale laforme d’une certaine résistance et decapacité parasite, ce qui se manifestesous la forme d’une réduction de gain,ou dans les cas extrêmes, par uneinstabilité. Il est possible, en utilisantune sonde active, d’annuler quasimentles effets de charge dus à la résistanceet à la capacité parasite. Les fabricantsde premier plan proposent tous desmodèles adéquats, mais leur prix de

plus de 1 500 € ne les mettent pas à laportée de l’amateur. Nous vous propo-sons ici une sonde à réaliser soi-mêmeà un prix abordable et aux performan-ces honorables.

SpécificationsComme on peut s’y attendre, cettesonde est un compromis. Le tableau 1la compare à une sonde du commercecourante, la sonde 85024A d’Agilent.Il est vrai que la sonde du commerce,

avec ses pertes de 0 dB, est plusconfortable d’utilisation, mais pour lamajorité des applications, une sondede fabrication-maison ne constitue pasde handicap.

L’électroniqueDifficile d’imaginer plus simple que lecircuit proposé en figure 1.Un FETMOS à double grille, T1, est uti-lisé dans une configuration source-sui-veuse. Ceci se traduit par une impé-

dance de sortie faible pour attaquer lecâble coaxial et l’équipement de test.Le signal de la pointe de la sonde estappliqué à la grille 1. L’impédance auniveau de la grille 1 est une résistancetrès élevée shuntée par une capacitéde quelques picofarads. Le choix duFETMOS utilisé n’est pas critique; onpourra opter sans arrière-pensée pourn’importe quel type du tableau 2 enboîtier SOT143. ATtention cependant àne pas utiliser de composant à suffixe

« -R » en raison de leur brochage diffé-rent qui en empêche l’utilisation sur laprésente platine.

Le condensateur C1 d’une valeur de0,5 pF environ est formé par des pistesde cuivre des 2 côtés de la platine. Legain du tampon est légèrement infé-rieur à l’unité, mais en raison de l’effetdiviseur de tension de C1 et de lacapacité d’entrée de T1, les pertestotales de la sonde sont de 20 dB envi-

ron, ce qui signifie que la tension d’en-trée est divisée par 10.IC1 régule la tension d’alimentation àun 5 V bien stable. D1 protège la sondeen cas d’interversion des pôles de l’a-limentation.

ConstructionLa figure 2 vous propose le dessin dela platine. Son allongement permet del’insérer dans un tube métallique.

e bande

10/2004 - elektor 39

78L05

IC1

1AC6

470n

C5

470n

D1

SMD

T1

BF998

R4

47Ω

R1

10M

R2

4k7

R3

6k8

C2

1n

C3100n

C4

RG178

1n

C1

voir Texte

*

*

+8V...+30V

040108 - 11

S

D

G1

G2

BF998

Figure 1. L’électronique de la sonde active. Un FETMOS à double grille garantit un chargement uniforme du signal HF sur uneplage de fréquence allant bien au-delà de 1 GHz.

Tableau 2. Guide desélection de FETMOS

TypeCiG1(pF)

Facteur debruit (dB)

BF990 2,6 2

BF991 2,1 1

BF992 4 1,2

BF998 2,1 1

Tableau 1. Comparaison commerce vs fabrication-maison

Agilent 85024A Votre sonde

Imp. d’entrée 0,75 pF // 1 MΩ 0,75 pF // 10 MΩ

Bande passante 300 kHz à 1 GHz (± 1,5 dB), ou 1 GHz bis 3 GHz (± 2,5 dB)

100 kHz à 1,5 GHz (± 2,5 dB)

Gain 0 dB nominal –20 dB nominal

Point de compression 1 dB 0,3 V RMS non mesuré

Tous les composants sont du typeCMS, mais il est possible de lesimplanter manuellement en s’aidantd’une pincette et en s’armant d’un ferà souder à pointe fine. Les compo-sants sont montés sur l’une des facesd’une platine double face de 1,6 mmd’épaisseur.

L’interconnexion entre les plans demasse sera réalisée à l’aide d’un mor-ceau de conducteur soudé des2 côtés. Une paire de câbles souplesamène l’alimentation à la sonde, unmorceau de câble coaxial doté à l’autrede ses extrémités d’une fiche BNCtransfert la sortie vers l’instrument demesure. Les sondes HF et Masse sontfaites de pointes en acier bien effilées.Une aiguille à coudre fait parfaitementl’affaire.

Test et utilisation de la sonde

Une fois la sonde alimentée par lesconducteurs adéquats, la sondedevrait « tirer » entre 10 et 30 mA. Sitout va bien, connecter la sonde à unanalyseur de spectre. L’applicationd’un signal HF à la sonde devrait setraduire par l’apparition d’un signal surl’analyseur de spectre. Pour de bonsrésultats, la ligne de masse de la sondedoit être en contact avec une masseHF du circuit proche du point testé. Ilest également important de tenir le cir-

cuit par ses bords pour éviter des para-sites induits par les doigts. Si l’impé-dance du point testé est de 50 Ω, lacrête sur l’analyseur de spectre devraitêtre inférieure d’environ 20 dB par rap-port à la puissance présentée par cepoint du circuit.

Il est connu que les sondes du com-merce sont sensibles aux chargesélectrostatiques, mais, de nos jours,

leur robustesse s’est améliorée. Bienque T1 soit doté de diodes internes deprotection, il est bon de prendre lesprécautions nécessaires et suffisantespour le protéger, lors de l’utilisation dela sonde, contre des décharges électro-statiques, comme n’importe quelleélectronique sensible.

(040108-1)

elektor - 10/200440

C2

C3C4

C5C6

D1

IC1

R1

R2 R3

R4T1

040108-1

Figure 2. La platine a été conçue pour allier compacité et faible capacité d’entrée,d’où l’utilisation de composants CMS.

Liste descomposants(Toutes résistances etcondensateurs : CMS, modèle « 0805 »)

Résistances :R1 = 10 MΩR2 = 4kΩ7R3 = 6kΩ8R4 = 47 Ω

Condensateurs :C1 = condensateur PCBC2,C4 = 1 nFC3 = 100 nFC5,C6 = 470 nF

Semi-conducteurs :D1 = diode 1 A CMST1 = BF998 en boîtier SOT143 (cf.

tableau 2)IC1 = 78L05 en boîtier SO-8

Les points sur les iIl est important de réaliser que la sonde mesure une tension HF, mais que laquantité affichée est en règle générale la puissance que la sonde fournit àl’analyseur de spectre ou de réseau. La tension à la pointe de la sonderépond à la formule :

formule dans laquelle P est la puissance affichée en dBm, et L les pertes auniveau de la sonde en dB.

Si la sonde doit uniquement servir à la détection de pannes ou pour desmesures approximatives, on peut accepter un L de 20 dB. Pour des mesuresprécises la sonde pourra être calibrée sur sa plage de fréquences commeillustré ici.

La charge de 50 Ω peut être une résistance à film métal montée en surfacede 51 Ω (type 0805) soudée à l’extrémité d’un morceau de coax semi-rigide.La résistance devrait rester non-réactive jusqu’à de l’ordre de 1 GHz.

Les pertes au niveau de la sonde doivent être légèrement inférieures à 20 dB, de sorte que l’on pourra, si nécessaire, les ajuster à20 dB très précisément en enlevant au scalpel un peu de cuivre de C1. Après calibration il est possible d’effectuer des mesures pré-cises sur des systèmes 50 Ω. Pour d’autres impédances il y a une petite erreur additionnelle due à l’inévitable charge résiduelleinduite par la sonde.

V

P L

=

−( )10

20

10

Analyseur de spectre

Émetteur de mesure

SondeHF

Charge50Ω

040108 - 12

10/2004 - elektor 41

VOTRE CARTE-SON ENINSTRUMENT DE MESUREUn auxiliaire précieux pour les mesures BF

De nos jours, tout PC « naît » doté d’une carte-son. La qualitéde ces périphériques est telle qu’elles permettent de trèsbonnes mesures dans le domaine audio. On trouve égalementbon nombre de logiciels pour le PC qu’il devient possibleainsi d’utiliser en oscilloscope ou en générateur de fonctions.

E-ONLINE

Harry Baggen

Tout PC moderne possède une carte-son soit enfichéedans l’un des connecteurs d’extension soit une puce-sonintégrée sur la carte-mère. En tout état de cause elles ontsouvent des capacités avancées telles que Surround-Sound 5.1. Tous les utilisateurs n’utilisent pas toutes cesfonctions additionnelles. Quoi qu’il en soit, les dévelop-pements au niveau des cartes-son ont très sensiblementamélioré leurs caractéristiques audio au fil des ans :plage de fréquences étendue, rapport signal/bruit bienmeilleur et distorsion moindre. L’idéal partant pour procé-

der, occasionnellement, à l’une ou l’autre mesure dans ledomaine audio, surtout si l’on ne veut pas recourir à unvrai oscilloscope ou à un Pc-scope externe. On trouveaujourd’hui, à des prix très abordables, des cartes-sontrès performantes de fabricants renommés tels que Crea-tive, Hercules et Terratec, cartes travaillant à une résolu-tion de 24 bits et à une fréquence d’échantillonnage de192 kHz. Une excellente base pour un système demesure à base de PC !En ce qui concerne les logiciels, il existe nombre deprogrammes capables de donner à un PC les fonction-nalités d’un oscillo, d’un analyseur de spectre ou d’ungénérateur de fonctions, programmes faisant tous appelaux possibilités de la carte-son présente. Nombre deces programmes sont freeware ou shareware, de sorteque tout amateur d’électronique se doit d’en avoiressayé l’un ou l’autre.

Si l’on veut uniquement visualiser quelques formes designal sur l’écran d’un PC, on pourra se contenter duminuscule (90 Koctets seulement) programme gratuitOscilloscope for Windows [1] de Konstantin Zeldo-vich dont nous avons déjà parlé dans Elektor. Il est dispo-nible sur le site de l’université de Moscou.

Le Audio Sweep Generator [2] de David Taylor estune extension utile à l’oscilloscope évoqué plus haut.Facile à mettre en oeuvre, le programme n’en comportepas moins tous les « boutons » pour générer une fré-quence unique ou un balayage (sweep). On a le choixde la fréquence de départ et de fin, de la fréquence debalayage, de son déroulement linéaire ou logarithmiqueet des niveaux de sortie. On y trouve en outre quelquesprogrammes pratiques tels que générateur d’impulsionsonore (tone-burst) et un scope vectoriel.

Le Daqarta Signal Generator (DaqGen) [3] est luiaussi un générateur de signal pour carte-son mais dotéde fonctionnalités plus étoffées. Il propose diverses for-mes de signal tels que sinus, triangle, dents de scie, rec-tangle, mais aussi des formes d’ondes à définir soi-même. On peut y ajouter différentes formes de modula-tions (dont MLI, AM et FM); il va de soi que lesbalayages sont également possibles. Le programme mon-tre la forme d’onde et son analyse de Fourier.

Software Oscilloscope [4] est un programme gratuitproposé par Toshio Iwata (Japon), logiciel qui ne secontente pas de visualiser le signal d’entrée de la carte-son. Dans 2 fenêtres, le signal apparaît simultanémentdans les domaines de temps et de fréquence. À noterque l’auteur propose encore d’autres programmes inté-ressants (dont beaucoup de calculs de filtres).Nous découvrons, sur le site de Thimo Esser [5], diffé-rents programmes audio qui ont tous une version d’éva-luation téléchargeable. Citons un générateur de signal detest, un générateur multi-son et, très intéressant, un HomeAudiometer qui vous permettra de vérifier votre ouïe. Sion veut continuer à les utiliser, ces programmes necoûtent pas très cher.VUmeter [6] de Joachim Michaelis et Lasse Tassing est,lui aussi, un programme spécial. Outre les barres

elektor - 10/200442

typiques d’un VU-mètre classique, ce programme pro-pose, dans une fenêtre distincte, au choix, le déphasageentre les 2 canaux, les formes d’onde (oscillo), uneimage FFT RMS, de crête ou de phase stéréo. Très pra-tique pour surveiller ou analyser les signaux d’entrée dela carte-son.

Le site de Dazyweb Laboratories [7] propose touteune série d’instruments de mesure pour PC gratuits :oscilloscope, analyseur de spectre, générateur de fonc-tions, fréquencemètre, oscillateur sinusoïdal, un systèmede test audio complet et divers programmes auxiliairespour toutes sortes de calculs audio. La plupart des pro-grammes sont écrits en Visual BASIC 6, l’auteur en pro-posant aussi, sans autre forme de procès, le code-source.Si vous n’avez pas beaucoup d’expérience avec l’ana-lyse de Fourier, pourquoi ne pas vous aguerrir en« jouant » avec Sound Frequency Analyzer deReliable Software [8]. Ce petit programme analyse, àl’aide d’une FFT (Fast Fourier Transform), le signal d’en-trée de la carte-son en temps réel (lorsque vous parlezdans un micro par exemple). Ceci donne, sous la formed’un paysage vallonné joliment coloré, une bonne idéede la composition en fréquence du signal.

Le AudioTester de Ulrich Müller [9] est d’un tout autrecalibre. Il est constitué de plusieurs appareils : un analy-seur de spectre performant, un générateur de signal et unoscilloscope. Ce logiciel permet, entre autres, d’effectuerdes mesures sur des haut-parleurs à l’aide d’impulsionsdites MLS (qui éliminent quasiment l’influence du locald’écoute). Au nombre des possibilités : distorsion, ana-lyse de spectre, spectre en cascade 3D. S’il n’est pasgratuit, le programme peut être utilisé en shareware. Auprix de 28 E il mérite d’être acheté en version complète.Le AtSpec Spectrum Analyzer [10] se concentre plu-

tôt uniquement sur l’analyse Fourier, mais offre nombrede possibilités de réglages et d’analyse. Un générateurintégré permet de produire des sons ou du bruit. Share-ware également (prix de la version « lite » : 29 $US).

Nous avons trouvé, pour finir, chez The SonicSpot [11], une collection intéressante de programmes etutilitaires de tous genres pour la mesure et le traitementde signaux sonores. Vaut le détour.

(045067-1)

10/2004 - elektor 43

Adresses Internet[1] Oscilloscope for Windows:

http://polly.phys.msu.su/~zeld/oscill.html[2] Audio Sweep Generator:

www.david-taylor.pwp.blueyonder.co.uk/software/audio.html[3] Daqarta Signal Generator: www.daqarta.com/DGINTRO.HTM[4] Software oscilloscope: www.digitalfilter.com/sftosc/sftosc.html[5] Thimo Esser’s Audio Software: www.esser.u-net.com/home.htm[6] VUmeter: http://voyager.adsl.dk/knef/vumeter/[7] Dazyweb Laboratories:

www.dazyweblabs.com/shannonsoft/page3.html[8] Sound Frequency Analyzer:

www.relisoft.com/freeware/index.htm[9] AudioTester: www.audiotester.de/[10] AtSpec Spectrum Analyzer: www.taquis.com/atspec.htm[11] The Sonic Spot: www.sonicspot.com/utils.html

Les thermocouples sont basés sur l’effet Seebeck : une dif-férence de température le long d’un fil cause un déplace-ment des électrons de conduction libres. L’importance dudéplacement de charge dépend des propriétés élec-triques de la matière utilisée.

L’énergie thermique est transmise aux électrons qui semeuvent normalement dans le réseau cristallin (fig-ure 1). Leur vitesse de déplacement augmente, ce quiprovoque leur diffusion de la partie chauffée à la partiefroide où ils libèrent de nouveau leur énergie en ralentis-sant. L’excès d’électrons dans la partie froide rend celle-ci négative par rapport à la partie chaude. Le champ

elektor - 10/200446

Les thermocouples partent gagnants lorsqu’il s’agit de mesurerune plage de température étendue. Des circuits intégrésdernier cri assurent l’interfaçage entre le capteur detempérature et un microcontrôleur.

électrique engendré assure l’équilibre dynamique entreles électrons.Pour mesurer la tension entre l’extrémité chaude et l’extré-mité froide, il faut entre autres relier l’extrémité chaude àun conducteur électrique. Celui-ci subit aussi bienentendu l’influence de la différence de température. Ladifférence de tension entre les 2 points d’accumulationdes charges est nulle si les propriétés électriques de cesecond conducteur sont identiques à celles du premier.Une différence de potentiel apparaît par contre aux 2extrémités « froides » si les 2 conducteurs sont différents.Elle dépend de la différence de température et des pro-priétés électriques des 2 conducteurs.Le circuit de la figure 2 ne permet pas de mesurer latension thermoélectrique absolue mais uniquement desdifférences. Pour déterminer la température à l’emplace-ment de mesure, il faut donc que la température du pointde raccordement soit connue et constante. Les indicationsdes fiches de données comme « Tension thermoélectriqueà 200 °C » sont toujours données par rapport à la ten-sion thermoélectrique à 0 °C.Si l’extrémité du thermocouple se trouve à une tempéra-ture inconnue (et si elle est éloignée de l’électronique demesure), il faut la prolonger à partir du point de raccor-dement par une ligne de compensation spéciale jusqu’àla zone à température connue (jonction de référence). Lamesure de la tension avec un instrument peut causer desproblèmes lorsque les bornes de raccordement de celui-cisont faites d’un matériau différent. Elles forment 2 thermo-

Atomes

040077 - 11aÉlectrons libres

040077 - 11b

040077 - 11cNi

NiCr

V

Figure 1. Les électrons devalence sont uniformémentrépartis dans un conducteur(a), mais sont diffusés versl’extrémité froide quand uneseule extrémité est chauffée(b). Si 2 conducteursdifférents sont raccordés àl’extrémité chaude, lesélectrons libres produisent unetension à l’extrémité froide.

a

b

c

Évaluation simplifiée avec MAX6675

THERMOCO

couples supplémentaires qui peuvent toutefois être com-pensés en plaçant la jonction de référence à une tempé-rature connue ou en corrigeant les thermocouples forméspar les liaisons de l’instrument de mesure.

Thermocouples La tension engendrée par l’effet thermoélectrique est trèsfaible. Elle dépend de la combinaison des métaux maisne dépasse pas quelques millivolts/Kelvin. C’est pour-quoi les thermocouples ne sont pas utilisés pour desmesures de température de –30 à +50 °C. La différencepar rapport à la température de la jonction de référenceserait trop faible pour fournir un signal insensible auxperturbations. Les températures mesurées sont de l’ordrede 1000 °C ou plus.

Un certain nombre de combinaisons métalliques ont étéchoisies parmi toutes les possibilités disponibles et lesséries de tension ont été standardisées dans la normeDIN EN 60584 (les types L et U, dépassés, sont rempla-cés par J et T). Les types d’éléments se caractérisent parleur température maximale et leurs caractéristiques repro-duites dans la figure 3. On entend par températuremaximale la valeur la plus élevée à partir de laquelle aété relevée une tolérance. La température sous « définijusqu’à » est celle jusqu’à laquelle la tension thermoélec-trique est normalisée. Le côté positif des paires thermo-électriques est toujours celui mentionnée en premier. Les caractéristiques des thermocouples montrent que latension ne dépend pas tout à fait linéairement de la tem-pérature. Pour remédier à cet état de choses, il fautdisposer d’un circuit de linéarisation qui sera différentpour chaque type d’élément. La figure 4 montre que,dans le cas d’un élément K, la déviation maximale parrapport à une droite atteint 0,5 K à 750 °C. On peut sepasser de linéarisation lorsqu’une faible déviation dansune plage de mesure limitée est acceptable.

Traitement des valeurs de mesureNous avons présenté jadis l’application d’un thermocou-ple sous le nom de « Thermomètre à thermocouple »(Elektor 01/92). La compensation de la jonction de réfé-rence était encore basée sur des composants discrets.L’industrie des semi-conducteurs offre actuellement desconvertisseurs complets, par exemple le MAX6675. Il s’a-git d’un convertisseur A/N 12 bits avec une interface SPI(et le pilotage approprié) précédé par un amplificateurdifférentiel de mesure tamponné comportant un limiteurde bruit (n’apparaît pas dans la figure). Le circuit interne(figure 5) comporte en outre une diode de compensa-tion qui détermine la température de la jonction de réfé-rence et effectue la correction appropriée.Le MAX6675 est destiné à des températures à la jonctionde mesure de 0 °C à 1023,75 °C et peut compenser destempératures de la jonction de référence de–20 à 85 °C. On obtient une résolution de 0,25 °C. Uncomposant comparable, le MAX7774 avec un convertis-seur 10 bits, a une résolution de 1 °C.

SPILa valeur de mesure corrigée est finalement numériséepar le CAN et peut être requise (lecture seulement) sousforme sérielle par un microcontrôleur. Le protocole SPI esttrès simple. Il passe un mot de 16 bits au microcontrôleurà chaque signal d’horloge de celui-ci. Il n’y a grandchose à dire sur la séquence temporelle de ce protocolequ’on ne puisse trouver sur Internet. La figure 6 montrele contenu du mot de 16 bits. Une suite de 0 aux posi-tions 3 (bit de poids faible) à 14 (bit de poids fort) repré-sente une température de 0 °C, douze 1 correspondent à1 023,75 °C.Le bit 2 joue un rôle particulier : il se trouve d’ordinaire

10/2004 - elektor 47

Terminal decomparaison

Terminal deconnexion

Ligne decompensation

Thermocouple040077 - 12

-250-20

0

20

40

60

80

250 750 1250Température [°C]

Tens

ion

ther

moc

oupl

e [m

V]

Pt10Rh-Pt S

1750

040077 - 13

2250

Pt30Rh-Pt6Rh B

Pt13Rh-Pt R

NiCr-CuNi EFe-CuNi J

NiCr-Ni KNiCrSi-NiSi N

S1

S3

S2

T-

REFERENCEVOLTAGE

1

040077 - 14GND

ADC

300kΩ

300kΩ

30kΩ

1MΩ

20pF

COLD-JUNCTIONCOMPENSATION

DIODES5

S4

DIGITALCONTROLLER

SCK

SO7

5

4

VCC

A1 A2

6CS

T+

3

2

0.1µF

30kΩ

MAX6675

Figure 2. Structured’un thermocoupleavec la jonction demesure (chaude) etla jonction de réfé-rence (froide). Uneligne de compen-sation permet deplacer la jonctionde référence à unecertaine distancedu point de rac-cordement.

Figure 3. Tensionsthermoélectriquesstandardisées dediverses combinai-sons de matériaux.

Figure 4. Circuit interne duMAX6675.

OUPLES

au niveau bas. Il passe au niveau haut si l’entrée duthermocouple est coupée (par exemple par une coupuredu câble). Cela ne fonctionne toutefois que si l’entrée T(aussi proche que possible de la broche GND) est mise àla masse.

Conseils d’utilisationIl faut se conformer à un certain nombre de règles pouratteindre la précision la plus élevée possible.

– Éviter que la température du MAX6675 ne deviennetrop élevée. Donc : bonne circulation d’air et surfacesde masse généreuse ment dimensionnées.

– Plus les fils du thermocouple et de la ligne de compen-sation sont épais et plus le risque de modification de lavaleur de mesure par la résistance des lignes décroît.

– S’il est impossible d’éviter d’utiliser un thermocouplemince, il faut toutefois faire appel à une ligne de com-pensation épaisse.

– Éviter toute atteinte mécanique des câbles et des com-posants.

– Employer un câble à paires torsadées si les liaisons duthermocouple sont longues.

– Pas de changements brutaux de température !– Il faut absolument respecter la température maximale

du thermocouple et celle (bien moindre) de la ligne decompensation.

– Il faut tenir compte du degré de robustesse mécaniquedu composant dans chaque application.

– Même si le MAX6675 fonctionne avec un amplificateurde mesure à bruit spécialement faible, il faut placer lecomposant et les liaisons à l’abri des sources de bruitélectrique.

(040077-1)

Source et littérature :– Fiches de données MAX6675

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX6675.pdf– Thermocouples – structure et application

Fiche technique 90.1000 http://www2.jumo.de/fr/produkte/loadframe.html sous Produits/Téléchargement direct (fiches techniques et noti-ces de mise en service). Choisir Fiches techniques françaises,puis cliquer sur T90.1000f pour télécharger.(Brochure de l’entreprise Jumo GmbH)

– Nau, Matthias – Elektrische Temperaturmessunghttp://www.jumo.de/web/Jumo_de.nsf/vw_icons/FAS146_ElektrischeTemperaturmessung_d/(Brochure de l’entreprise Jumo GmbH)

– Wikipedia, The Free Encyclopediahttp://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Johann_Seebeck

elektor - 10/200448

BITDUMMYSIGN BIT

12-BITTEMPERATURE READING

THERMOCOUPLEINPUT

DEVICEID

STATE

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

040077 - 15

0

0 MSB LSB 0Three-state

Figure 5. Mot desortie 16 bits du

MAX6675.

Thomas JohannSeebeck

* le 9 avril 1770 à Reval (aujourd’hui Tallinn)

† le 10 décembre 1831 à Berlin

Thomas Johann Seebeck est né le 9avril 1770 à Reval (capitale del’Estonie) dans une famille mar-chande aisée. Son père, d’origineallemande, l’encouragea à étudierla médecine aux universités deBerlin et de Göttingen. Il obtint sondiplôme de médecin en 1802 etexerça à Göttingen. Il décida tou-tefois de passer à la recherche ensciences physiques, de sorte qu’ilest surtout connu comme physicien

plutôt que comme médecin. Il résida à Iéna, Bayreuth et Nurem-berg où il se consacra comme chercheur indépendant à l’étudedes sciences naturelles. Il rencontra Johann Wolfgang von Goe-the avec lequel il collabora sur la théorie des couleurs et de lalumière colorée.Il investigua le pouvoir calorifique des couleurs du spectresolaire. Il obtint le premier amalgame de potassium en 1808 etfut le premier à remarquer en 1810 la sensibilité à la couleurde l’oxyde d’argent humide (le premier pas vers la photogra-phie en couleur). Il observa au cours de la même année lemagnétisme du nickel et du cobalt. Il découvrit l’activité optique(rotation du plan de polarisation) des solutions sucrées en 1818.Il retourna alors à l’Université de Berlin où il se consacra à l’é-tude de la magnétisation électrique du fer et de l’acier. Il décou-

vrit l’effet thermoélectrique en 1821.En 1823, Seebeck établit une série des tensions thermoélec-triques et publia ses travaux thermomagnétiques dans « Magne-tische Polarisation der Metalle und Erze durch Temperatur-Diffe-renz. Abhandlungen der Preußischen Akademie der Wissens-chaften » (Polarisation magnétique des métaux et minerais pardifférence de température. Comptes-rendus de l’Académie dessciences de Prusse). Il fit partie pendant 13 ans de l’Académiedes Sciences de Berlin.

élément température max. déf. jusqu’à plus

J: Fe-CuNi 750 °C 1200 °C noir

T: Cu-CuNi 350 °C 400 °C marron

K: NiCr-Ni 1200 °C 1370 °C vert

E: NiCr-CuNi 900 °C 1000 °C violet

N: NiCrSi-NiSi 1200 °C 1300 °C lila

S: Pt10Rh-Pt 1600 °C 1540 °C orange

R: Pt13Rh-Pt 1600 °C 1760 °C orange

B: Pt30Rh-Pt6Rh 1700 °C 1820 °C rien

10/2004 - elektor 49

ur secrets du concepteur secrets du concepteur secrets

FonctionnementÀ l’image de nombre d’autresdétecteurs de métaux, le présentappareil travaille selon le prin-cipe BFO (Beat FrequencyOscillator = oscillateur à fré-quence de battement), c’est-à-dire oscillateur libre. On a géné-ration d’un signal sonore dontles caractéristiques dépendentde la différence entre un oscilla-teur ajustable et un oscillateur deréférence, ce dernier prenant icila forme d’un récepteur P.O.(Petites Ondes).L’oscillateur du détecteur faitappel à un circuit intégrant unsextuple inverseur à trigger deSchmitt. La self de détection qu’ilvous faudra bobiner vous-mêmeest prise entre l’entrée et la sor-tie de l’une des portes. Commeune inductance contre les varia-tions rapides d’une tension appli-quée à ses bornes, toute varia-tion du niveau logique présentsur la broche 2 de IC1.A seratransmise, avec un certainretard, à la broche d’entrée, labroche 1. Ceci entraîne la miseen oscillation du circuit. Le signalrésultant est appliqué à l’antennedu récepteur P.O.La fréquence du signal du récep-teur est bien plus haute que cellede l’oscillateur du détecteur de

métaux, mais le principe BFOfonctionne également fort bienavec les harmoniques du signal.En présence de métal, l’induc-tance de L1 augmentera ou dimi-nuera ce qui se traduit par uneaugmentation ou une diminutionde la fréquence de l’oscillateur.Le haut-parleur du récepteur rendcet effet audible. En fonction ducircuit intégré utilisé, la fré-quence du ton produit se situeraentre 200 et 300 kHz.IC1.B fait office de tampon, desorte que le chargement de l’os-cillateur reste sans effet sur la fré-quence de sortie.

BobinerLa self de détection est constituéede 70 spires de fil de cuivreémaillé de 0,35 mm bobinéessur un gabarit de 120 mm.Le bobinage de la self n’a riende critique. On pourra, en coursde bobinage, maintenir en placeles spires à l’aide de rubanadhésif. Une fois le bobinageterminé, il faudra isoler l’ensem-ble de la self en l’enveloppantdans du ruban adhésif. Veillez àgarder accessibles les 2 extrémi-tés de la bobine.

Blinder et brancherIl faudra ensuite protéger (blin-

der) la bobine à l’aide d’unepaire de fines surfaces de métal.Bobiner quelque 100 mm de filde cuivre dénudé tout autour dela bobine isolée. Ce conducteursera ensuite mis en contact avecle blindage.Les surfaces métalliques sontensuite positionnées tout autourde la bobine par-dessus le fil decuivre dénudé tout juste mis enplace. Le blindage doit envelop-per l’ensemble de la bobinemais ne doit pas être totalementfermé. Il faudra partant laisserun espace libre de 10 mm envi-ron. Le début et la fin des surfa-ces métalliques ne doivent passe trouver en contact. Le blin-dage sera fixé à l’aide de rubanadhésif.On connecte ensuite la bobineà l’aide de câble pour micro-phone blindé (de bonne qua-lité). L’ordre de branchementdes connexions n’a pas d’im-portance, mais il va sans direque la connexion du blindagedoit être reliée au blindage ducâble de micro et à la masse ducircuit.

On pourra bien entendu doter labobine de détection d’un sup-port et d’une poignée pour unemise en oeuvre plus confortable.

DétectionIl reste, pour finir, à connecter labroche 4 de IC1.B au récepteurradio en utilisant du câbleblindé. Si le poste radio ne com-porte pas d’entrée pour uneantenne externe, on pourra faireappel à une pince crocodile quiviendra se fixer sur l’antennetélescopique d’origine.

Il faut maintenant appliquer latension d’alimentation, « allu-mer » le poste radio et le calersur les Petites Ondes. Jouez surla syntonisation (bouton d’ac-cord) jusqu’à ce que le haut-par-leur se manifeste par un siffle-ment.Le détecteur de métaux fait la dif-férence entre les métaux ferreuxet non ferreux. Lors de la détec-tion de l’un des types de métaux,la fréquence augmente, cettedernière diminuant en cas dedétection de l’autre type demétaux.

Il vous reste à expérimenter auniveau de la hauteur de la fré-quence de sortie de l’oscillateur.La solution la plus simple pourcela consiste à augmenter la ten-sion d’alimentation (sans dépas-ser 15 V au maximum).

(030445-1)

1 21

IC1.A

3 41

IC1.B

5

6

1

IC1.C

9

8

1

IC1.D

11

10

1

IC1.E

13

12

1

IC1.F

L1

IC1

14

7

+3V

IC1 = 40106B

030445 - 11

Blindage

Antenneradio O.M.

Détecteur de métauxmono-puceThomas Scarborough

Le principe sur lequel repose un détecteur de métaux

est d’une simplicité enfantine. La preuve : il est possi-

ble, en un clin d’oeil, d’en réaliser un à l’aide d’un

unique composant actif épaulé par des moyens exis-

tants. Le présent projet est relativement sensible vu

qu’il est possible, en fonction de la calibration, de

détecter des pièces de monnaie à une distance de 80

à 90 mm. De plus, contrairement à nombre d’autres

projets à faible coût, il n’a que peu de problèmes de

dérive étant partant plus confortable à utiliser.

Comme nous l’évoquions dans les articles précédents, cet

amplificateur a besoin d’un peu plus que d’une simple

alimentation symétrique costaude. Dans ce dernier article,

nous aborderons, outre l’alimentation principale, aussi les

autres alimentations, la mise en coffret et le réglage.

elektor - 10/200450

Ton Giesberts

ClariTy 2 x 300 Walimenter, «encoffrer» et régler

La section d’entrée analogique duTA3020 travaille à une tension d’ali-mentation régulée de 5 V. Le pilotagedes FETMOS requiert lui une tensionauxiliaire de 10 V. La platine de l’ali-mentation comporte en outre unetemporisation de mise en fonction dela tension d’alimentation (limitationde courant). Ajoutez à cela un circuittampon à déphaseur permettant decommuter les 2 canaux en montageen pont sans nécessiter de modifica-tions au niveau de la platine. Sansoublier l’indispensable indication deprésence de tension d’alimentationet le signal de silencieux.

Alimentation analogique et silencieuxL’alimentation analogique de 5 Vpossède son propre transformateur(TR1, 2 x 9 V). Nous y avons ajoutéun rien d’électronique discrète char-gée de fournir un signal de silen-cieux (mute, cf. figure 1). La tensiond’alimentation de ce circuit est déri-vée directement de la tension en sor-tie du pont de redressement B1; unpetit condensateur, C14, la lisse demanière à faire passer l’amplificateuren mode « silencieux » le plus rapide-ment possible après la disparition dela tension d’alimentation.Le fonctionnement du circuit desilencieux est évident : après charge-ment de C13, T2 se trouve à une ten-sion suffisante pour rendre parfaite-ment conducteur l’opto-coupleur pré-sent sur la platine de l’amplificateur.C13 se charge progressivement autravers de R11 jusqu’au niveau detension défini par le diviseur de ten-sion R9/R10. D2 limite la tension dela sortie de silencieux, la valeur detension finale n’ayant rien de biencritique. En cas de disparition de latension secteur, C13 se déchargerapidement au travers de D3. L’em-base K2 permet de transférer le

signal de silencieux vers la platinede l’amplificateur.L’alimentation négative sert unique-ment à alimenter le déphaseur. Lestensions de + et de –5 V sont obte-nues à l’aide de régulateurs positif etnégatif standards. Le +5 V disponi-ble sur l’embase K1 peut être trans-féré à la platine de l’amplificateur.À noter que la tension négative estégalement disponible sur un picot,ce qui en permettra l’utilisation pourune application personnelle.

Tension auxiliaire ettemporisationLa ligne 10 V de l’étage de sortie estalimentée elle aussi par son propretransformateur (TR2), tension four-nie, après redressement et lissage,par un régulateur 10 V positif clas-sique. Le schéma comporte un dou-ble type de transformateur. Le des-sin de la platine est telle que l’onpeut utiliser soit un transfo à2 enroulements distincts (2 x 6 V) ouà 1 enroulement (1 x 12 V). Ondispose dans les 2 cas d’une tensionalternative de 12 V. Comme dans lecas de l’alimentation analogique, lelissage se fait en aval d’une diodeadditionnelle et non pas directementderrière le pont de redressement.La tension disponible en aval duredresseur B2 sert d’alimentationpour le relais de temporisation d’ap-plication de la tension du secteur. C19assure un minimum de lissage. Dansces conditions, les relais décollent leplus rapidement possible après ladisparition de la tension du secteur.La temporisation de mise en fonctionprend la forme de 2 relais. Le pre-mier, RE1, active l’amplificateur autravers de quelques résistances depuissance de manière à limiter lecourant de magnétisation du trans-formateur et le courant de chargedes condensateurs de l’alimentationprincipale. Nous utilisons pour cela

5 résistances de 10 W de 220 Ω pri-ses en parallèle. 2 d’entre elles sontmontées au-dessus des autres enveillant à garder un peut d’espace. Ilfaut, lors du dimensionnement desrésistances tenir compte de leurcapacité de chargement en crête.Brièvement, on a dissipation d’unepuissance de 1 200 W, en crête pureelle peut même dépasser les 2 kW ! Le second relais, RE2, court-circuiteles résistances de sorte que le trans-formateur principal (un modèle de1 000 VA sur notre prototype) setrouve relié directement à la tensiondu secteur. De cette façon, l’amplifica-teur peut se contenter d’un interrup-teur secteur relativement petit (6 A).Le courant de mise en fonction nedépasse en effet pas 5,2 A effectifs.La commande de la temporisation demise en fonction suit une recetteclassique. Le diviseur de tensionR6/R7/R8 fait en sorte que la base deT1 n’entre suffisamment en conduc-tion pour activer RE2 qu’aux 2/3 de latension d’alimentation. La charge deC20 retarde l’instant d’atteinte decette tension. En prenant des R6 etR7 de valeur identique, il est possiblede donner à C20 une valeur faible.En cas de disparition de la tensionsecteur, D5 permet une déchargerapide de C20. On garantit ainsi quela durée de temporisation reste rela-tivement bien conservée même encas de mise hors et en-fonction rap-prochées.La LED D7 signale la présence de latension du secteur. Elle sera à met-tre sur la face avant.

L’alimentation principaleSi l’amplificateur est compact, celan’est pas le cas, loin de là, de l’ali-mentation. Nous aurions bien évi-demment pu envisager une alimen-tation à découpage mais cela nousaurait amenés à une alimentation

10/2004 - elektor 51

en classe T (III)

elektor - 10/200452

B1

B80C1500

C11

C12

C10

C9

47n4x

200mA T

F1

200mA T

F2

D1

1N4002

C4

470µ25V

C3

100n

7805

IC1

IC2

7905

C8

470µ25V

C7

100n

2x 9V

TR1

3VA3

C2

10µ63V

C1

100n

C6

10µ63V

C5

100n

K1

+5V

0

-5V

+5V

B2

B80C1500

C23

C24

C22

C21

47n4x

500mA TF3

D4

1N4002

C18

1000µ 25V

C17

100n2x 6V

TR2

4VA5

C16

10µ63V

C15

100n(1x 12V)

K4

K5

K3

5A T

F4

50mA T

F5

R1

220Ω10WR2

220Ω10WR3

220Ω10WR4

220Ω10WR5

220Ω10W

C19

100µ25V

D6

1N4148

T1

BC517

R8

68

k

R7

22

0k

R6

22

0k

D5

1N4002

C20

22µ40V

S1

T2

BC517

K2

R9

5k

6

R10

10

k

R11

10M

C13

470n

D3

BAT85D2

5V6 0W4

C14

4µ763V

RE1, RE2 = RP710012

MUTE

6

5

7IC4.B

2

3

1IC4.A

R13

20k0

R12

20

k0

16A FF

F6

16A FF

F7

AMP

AMP

AMP

(VN10)

IC4

8

4

C25

100n

C26

100nR14

560Ω

D7

+5V

–5V

–5V

IC4 = TS922IN

030217 - 2 - 11

POWER

MARCHE / ARRÊT

IC3

7810

RE1

RE2

230V

Figure 1. La platine de l’alimentation se charge non seulement de fournir les tensions auxiliaires, mais comporte aussi latemporisation, le signal de silencieux et le déphasage pour utilisation en pont.

Liste descomposantsl’alimentation

Résistances :R1 à R5 = 220 Ω/10 W (AC10

BCcomponents par exemple)R6,R7 = 220 kΩR8 = 68 kΩR9 = 5kΩ6R10 = 10 kΩR11 = 10 MΩR12,R13 = 20Ωk0/1%R14 = 560 Ω

Condensateurs :C1,C3,C5,C7,C15,C17,C25,C26 =

100 nF céramiqueC2,C6,C16 = 10 µF/63V radialC4,C8 = 470 µF/25V radialC9 à C12,C21 à C24 = 47 nF céramiqueC13 = 470 nFC14 = 4µF7/63 V radialC18 = 1 000 µF/25 V radialC19 = 100 µF /25 V radialC20 = 22 µF/40 V radial

Semi-conducteurs :D1,D4,D5 = 1N4002D2 = diode zener 5V6/400 mWD3 = BAT85D6 = 1N4148D7 = LED rouge faible courantT1,T2 = BC517IC1 = 7805IC2 = 7905IC3 = 7810IC4 = TS922IN ST (Farnell 332-6275)

DiversB1,B2 = B80C1500 carré (- ~ + ~)K1 = bornier encartable à 2 contacts au

pas de 5 mmK2 = embase autosécable à 2 contactsK3 à K5 = bornier encartable à

2 contacts au pas de 7,5 mmF1,F2 = porte-fusible encartable + fusible

200 mA/TF3 = porte-fusible encartable + fusible

500 mA/TF4 = porte-fusible encartable + fusible

5 A/TF5 = porte-fusible encartable + fusible

50 mA/TF6,F7 = fusible 16 A/FF 6,35x32 mm

(Farnell 534-699 + contacts pour fusible230-480)

RE1,RE2 = relais RP71001216 A/12 V/270 Ω (Schrack, Farnell388-312)

TR1 = transfo 2 x 9 V/3VA3 (tel que, parexemple Myrra 44200, 2 x 1VA6)

TR2 = transfo 2 x 6 V (ou 1 x12 V)/4,5VA (tel que, par exemple,Myrra 44235, 2 x 2VA5)

1 x cosse languette à souder en verticale6 x cosse languette encartable 3 mm à

visserradiateur 15 K/W pour IC3 (ICK35SA

Fischer)S1 = interrupteur secteur 6 A

l’alimentation principaleTransfo 1 000 VA, 2 x 42 V/11,9 A (tel

que, par exemple, Z8022 Amplimo)Pont 140 VAC/50 A (tel que, par

exemple, KBPC 5002FP DiotecSemiconductor, Farnell 393-5292)

8 x condensateur électrochimique15 000 µF-63 V (tel que, par exemple.2222 154 18153 BCcomponents,Farnell 248-022)

4 x équerre de montage pourcondensateur électrochimique de 35 mmde diamètre (Farnell 306-526)

pouvant fournir à une tension de±60 V, un bon 40 A. Cela aurait étéun défi délicat. Il est facile de com-prendre pourquoi nous avons optépour une approche standard.En raison des courants concernés,nous avons opté pour un redresseurcostaud pouvant supporter 46 A ennominal et 90 A en crête. Lescondensateurs de l’alimentation sontcapables de supporter des courantsd’ondulation importants. Lescondensateurs électrochimiquesordinaires ne sont pas prévus pourdes conditions aussi extrêmes. Nousavons choisi, dans la série 2222 154de BCcomponents, un condensateurpouvant supporter des courantsd’ondulation de quelque 11 A à10 kHz (20 A à 100 Hz) et possédantune self-induction et une RSE (Résis-tance Série Équivalente) faibles(condensateur de petit diamètre etde forte taille). La prise en parallèlede 4 de ces condensateurs pourchaque moitié de l’alimentationgarantit une durée de vie impor-tante. Notons au passage que si l’oncommande 10 exemplaires d’une foischez Farnell, ils coûtent moins chersque 8 exemplaires facturés à l’unité !Nous ne pouvons pas vous donnertort à ceux qui pensent que nousavons opté pour un dimensionne-

ment par trop conservateur. Il ne fautcependant pas oublier que, à unepuissance de 2 x 200 W sinus, cettealimentation perd déjà 5 volts !

SécuritéLa tension du secteur est appliquéeà la platine de l’alimentation par lebiais du bornier K4. On trouve aussià ce niveau le fusible primaire dutransfo principal, F4, de sorte quel’on n’a pas besoin d’une entrée sec-teur à fusible intégré. La tension dusecteur destinée aux tensions auxi-liaires est prise en aval du fusible dutransfo principal. En cas de fusion dufusible primaire, le reste de l’amplifi-cateur se trouve aussi hors-tension.Dans l’autre sens inverse on a unesituation similaire. Si le fusible pourTR1 et TR2 devait griller, l’alimenta-tion de la temporisation disparaîtelle aussi et ClariTy dans son ensem-ble se trouve hors-tension. Il existeune situation où une partie seule-ment du montage se trouve hors-ten-sion : la destruction soit de F1 soit deF2, soit de ces 2 fusibles simultané-ment. Dans ce cas-là, il manquera le+5 V à l’amplificateur et il n’y auraplus de signal. Cela n’a pas deconséquences dramatiques, à peineun plock au niveau des enceintes.

Nous avons en outre une sécuritésupplémentaire pour la tension d’ali-mentation principale de l’amplifica-teur de puissance prenant la formede 2 fusibles 16 A (FF) en version32 mm. On est assuré ainsi, qu’en casde court-circuit, la tension s’effondrerapidement et qu’il ne faille pas d’a-bord décharger les condensateurs del’alimentation. Ces fusibles se trou-vent eux aussi sur la platine de l’ali-mentation et implantés entre lescondensateurs de l’alimentation et laplatine de l’amplificateur. L’intercon-nexion des 2 platines se fait par lan-guettes automobiles fixées par bou-lon, ce qui permet aux bornes duporte-fusible utilisé de supporter pasmoins de 15 A (à condition que lasurface de cuivre soit suffisante). Laplupart des porte-fusibles encarta-bles ne peuvent pas supporter plusde 5 A en continu !

Mise en coffretPour notre prototype nous avonschoisi de faire notre propre boîtier àbase d’une plaque d’aluminium. Lecoffret sort des normes classiques enraison des dimensions du radiateur,du transformateur torique, descondensateurs électrochimiques etde la taille de la platine d’alimenta-

10/2004 - elektor 53

(C) ELEKTOR030217-2

B1

B2

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18C19

C20

C21

C22C23C24

C25

C26

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

F1

F2

F3

F4

F5

F6 F7

H5

IC1

IC2

IC3

IC4

K1

K2

K3

K4

K5

R1R2R3 R4R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12R13

R14

RE1

RE2

T1

T2

TR1

TR2

T

16A FF 16A FF

VN

100

AMP. AMP. AMP.

++ -- -

T

T

+5V 0

-5V

5A T

50m

A T

200m

A T

200m

A T

500mA T

~

~

~

~

S1

-

+

03

02

17

-2

Figure 2. Nous avons, sur la platine de l’alimentation, réservé de la place pour différents fusibles : l’ampli est bien protégé ainsi.

tion. Le radiateur constitue la faceavant du boîtier. L’entrée secteur, lesembases d’entrée et les embases deconnexion des enceintes se trouventsur l’arrière. Nous vous laissonstoute liberté quant au choix et à laréalisation du coffret.Voulant raccourcir au maximum lesconnexions véhiculant les tensionsd’alimentation, nous en sommes arri-vés à placer la platine de l’alimenta-tion (figure 2) au-dessus de l’énormetransformateur torique. Les 4 orificesde fixation de cette platine sont suf-fisamment écartés pour que les tigesde fixation passent le long du trans-formateur et puissent être fixées surle « plancher » du coffret. Les 2 ran-

gées de 4 condensateurs chacunesont considérées comme autant deblocs juxtaposés. Les bornes sontinterconnectées à l’aide de plaquet-tes d’aluminium de 2 mm d’épais-seur de longueur adéquate. Veillez àlaisser un écart suffisant entre le «+»et le «0» et le «0» et le «–». Nous vousconseillons de monter des languet-tes auto sur les plaquettes ce quifacilitera le câblage et l’entretien.Les condensateurs pourront êtrefixés à l’aide de 4 équerres de mon-tage. Si nécessaire, il faudra casserun orifice de montage par équerre.Le plan de câblage est donné enfigure 3. Ce schéma comporte éga-lement les platines des filtres. Nous

en reparlerons.Les 2 prises intermédiaires du trans-formateur (le zéro/masse) sont mon-tées sur l’un des côtés de la plaquede masse commune des condensa-teurs, s’intercalant entre le plus et lemoins en provenance du pont deredressement. Ce dernier est montéà plat sur la face latérale du coffretce qui permet d’utiliser une surfaceimportante pour son refroidissement.De l’autre côté des plaquettes inter-connectant les condensateurs, onconnecte les 3 lignes d’alimentationavec la platine d’alimentation, sansoublier le zéro, vers les connecteursdes entrées (identifiées par une flè-che). Restent ouvertes, sur la platine

elektor - 10/200454

B1

B2

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18C19

C20

C21

C22 C23C24

C25

C26

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

F1

F2

F3

F4

F5

F6F7

IC1

IC2

IC3

IC4

K1

K2

K3

K4

K5

R1 R2 R3R4 R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12R13

R14

RE1

RE2

T1

T2

TR1

TR2

T

16A FF16A FF

VN

10

0

AMP.AMP.AMP.

++---

T

T

+5V0

-5V

5A T

50mA

T

200mA

T200m

A T

500mA T

~

~

~

~

S1

-

+

030217-2

C1

C4

C5

C6

C8

C9

C10

C14

C17

C18

C19

C21

C22

C23

C30

C31

C32

C33

C34

C35

C36

C37

C38

D1

D2

D3D4

D8

D9

D10D11

D15

IC1

IC2

JP1

JP2

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

K10

L1

L2

P1

P2

R6

R7

R9

R11

R12

R13

R14

R27

R28

R30

R32

R33

R34

R35

T1

T2

T3

T4

030217-1

---

BBM

1

BBM

0

11

00

0++

LS+

LS+

LS

-

LS

-

TT

T

mut

e

T

A+5

V

C2C3

C7

C11

C12

C13

C15

C16

C20

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C39

D5

D6

D7

D1

2D

13

D1

4

L3

R1

R2

R3

R4

R5

R8

R10

R15

R16 R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23R24

R25 R

26

R29

R31

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

R43

R44

R45

R46

R47

R48

R49

R50

R51

R52

C17

C18

C19C20K3

K4

L5 R1

R2

R3R4

T

~~

~

(D) 030217-3

~

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

K1

K2

L1

L2

TT

(A) 030217-3

C13

C14

C15C16

L4

T

(C)

030217-3

LS

-

LS

-LS

+

LS+

AMP

C9

C10

C11C12

H17

L3

T

(B)

030217-3

LS

-

LS

-

LS+

LS+

AMP

POWER

MUTE

MARCHE /ARRÊT

Entrée secteur

LS-

LS-

LS+

LS+

50A

230V

030217 - 3 - 11

2x42V1000VA11,9A

8x 15000µF63V

50Hz

No. 030271

230V

F = 50mA T5A T

ELEKTOR

~

Figure 3. Ce plan de câblage comporte aussi les filtres. Veillez à raccourcir les liaisons le plus possible !

d’alimentation, 4 connecteurs four-nissant les tensions d’alimentation.Il faudra veiller à ce que la distancevers la platine de l’amplificateur soitla plus courte possible. Ceci est éga-lement vrai pour la tension auxiliairede 10 V.On utilisera, sur l’alimentation prin-

cipale, du câble multibrin d’une sec-tion de 4 mm2 au moins. Le signal desilencieux de la platine d’alimenta-tion est transféré à la platine de l’am-plificateur par le biais d’une paire defils multibrins entortillés. La tensiond’alimentation analogique utilise elleaussi des conducteurs multibrins

entortillés de 1,5 mm2.La sortie de tension secteur de laplatine d’alimentation est intercon-nectée directement au (monstrueux)transformateur torique.On dispose, sur l’arrière, d’un peu deplace pour l’implantation d’un petitventilateur assurant un refroidisse-

10/2004 - elektor 55

2 canaux en pontIl faut, pour pouvoir utiliser en pont un amplificateur stéréoque les 2 canaux soient attaqués par des signaux de mêmeamplitude. Ces signaux doivent cependant être en anti-phase(déphasés de 180°). Nous avons doté la platine de l’alimen-tation d’un circuit tampon simple permettant de ne pas avoirà modifier d’interconnexion ou de composant au niveau del’amplificateur. IC4.A est monté en suiveur de tension etIC4.B en amplificateur inverseur. Il nous suffit, pour cela,outre les 2 condensateurs de découplage, de 2 amplis op etde 2 résistances. L’alimentation étant symétrique, il n’y a pasbesoin de condensateurs de découplage pour un éventuel off-set CC aux entrées et sorties. L’approche simple adoptée peutéventuellement se traduire par un léger offset aux sorties,mais l’amplificateur étant couplé en CA, il n’en souffre pas lemoins du monde.

En cas d’utilisation de la platine de l’amplificateur en amplifi-cateur en pont, il faut, pour un fonctionnement correct et unedistorsion faible, bien faire attention à la polarité desconnexions des filtres des haut-parleurs. Le câblage de l’ampliest le même que pour une version stéréo. Le filtre d’entrée nesera naturellement réalisé que pour un canal. La sortie du filt-re d’entrée attaque le circuit-tampon de la platine de l’alimen-tation (IC4). Ensuite, 2 signaux attaquent les entrées de laplatine de l’amplificateur. Il va sans dire que ces liaisonsseront réalisées à l’aide de câble audio blindé de bonne qua-lité ! Les 2 sorties LS+ des filtres des haut-parleurs constituentalors la connexion haut-parleur de l’ampli en pont. Comme,au cas où les sorties LS– resteraient ouvertes, il n’y aurait pasde courant de retour des filtres, il faudra interconnecter ces2 entrées LS–. Il est essentiel, en cas d’utilisation de l’amplifi-cateur en pont, de vérifier que les sorties de l’amplificateur nese trouvent pas (malencontreusement à la suite d’une erreurde câblage) en court-circuit !

Résultats de mesureLes résultats donnés ci-après ont été obtenus avec un transformateur d’alimentation de 1 000 VA, 2 x 42 V, 11,9 A et 2 x 4condensateurs électrochmiques de 15 000 µF/63 V. Les mesures ont été effectuées sur un prototype complet mis en coffret. Lorsde la mesure de l’intermodulation et de la distorsion d’intermodulation dynamique nous avons ajouté un filtre Butterworth passif40 kHz du 2ème ordre à self à air.

Sensibilité d’entrée (2 x 300 W/4 Ω) 1,13 V (THD+N = 1,5%)Impédance d’entrée 18,9 kΩPuissance sinus (1 kHz/THD+N = 0,1%/B = 22 Hz à 22 kHz) 2 x 266 W/4 Ω

2 x 156 W/8 ΩPuissance sinus (1 kHz/THD+N = 1%/B = 22 Hz à 22 kHz) 2 x 291 W/4 Ω

2 x 167 W/8 ΩPuissance sinus en pont 600 W/8 Ω(1 kHz/THD+N = 1%/B = 22 Hz à 22 kHz) 735 W/6 ΩBande passante (via filtre elliptique du 9ème ordre B = 180 kHz) 2,4 Hz à 98 kHz (4 Ω/1 W)

2,4 Hz à 122 kHz (8 Ω/1 W)Rapport signal/bruit (B = 22 Hz à 22 kHz) > 68 dB (à 1 W/4 Ω)

> 71 dB (à 1 W/8 Ω)Distorsion harmonique 1 kHz 2 x 1 W/4 Ω < 0,04%(B = 22 Hz à 22 kHz) 2 x 1 W/8 Ω < 0,03%

2 x 200 W/4 Ω < 0,02%2 x 100 W/8 Ω < 0,02%

2ème harmonique uniquement 2 x 1 W/4 Ω < 0,01% (THD+N = 0,037%)2 x 10 W/4 Ω < 0,02% (THD+N = 0,023%)2 x 25 W/4 Ω < 0,025% (THD+N = 0,026%)2 x 100 W/4 Ω < 0,013% (THD+N = 0,017%)

2ème + 3ème harmonique 2 x 200 W/4 Ω < 0,015% (THD+N = 0,018%)Distorsion d’intermodulation (IM) 1 W/4 Ω < 0,1%(50 Hz : 7 kHz = 4 : 1) 1 W/8 Ω < 0,1%

elektor - 10/200456

300 W/4 Ω < 0,06%150 W/8 Ω < 0,06%

Distorsion d´IM dynamique 1 W/4 Ω < 0,035%(carré 3,15 kHz avec sinus 15 kHz) 1 W/8 Ω < 0,03%

300 W/4 Ω < 0,025%150 W/8 Ω < 0,01%

Atténuation (à 8 Ω/1 kHz) > 140Diaphonie (séparation des canaux) 200 W/4 Ω/1 kHz > 94 dB

100 W/8 Ω/1 kHz > 100 dB200 W/4 Ω/20 kHz > 77 dB100 W/8 Ω/20 kHz > 77 dB

Nous vous proposons, pour illustrer ces valeurs de mesurecliniques, quelques courbes. Elles rendent peut-être mieuxle caractère de l’amplificateur, bien que ce soit unique-ment un test d’écoute qui puisse vraiment permettre unjugement final valide !La figure A illustre l’influence du filtre de sortie (sur la pla-tine de l’amplificateur) sur la réponse en amplitude. Lacourbe du haut est mesurée à une charge de 8 Ω et pré-sente une hausse de +0,7 dB à 20 kHz et de +4,6 dB à70 kHz. Une comparaison avec des mesures sous 4 Ωmontre que le filtre est optimisé pour 4 Ω et présente de cefait une caractéristique joliment rectiligne. La chute brutaleet raide en fin de mesure est due au filtre elliptique du 9ème

ordre utilisé lors de cette mesure.La figure B montre la DHT+B à une bande passanteallant de 22 Hz à 22 kHz, sous modulation et souscharge de 4 Ω. La hausse au milieu de la courbe (auxalentours de 20 W) est due en partie à l’influence del’autre canal (bruit supplémentaire). Tous comptes faits,la distorsion reste relativement constante jusqu’à200 W. À partir de 200 W, la distorsion augmente enraison de la modulation additionnelle appliquée à lasortie de l’amplificateur.L’amplificateur présente ici un comportement ressemblantà un écrêtage induit (soft-clipping), mais il ne se bloquequ’à partir de quelque 300 W sous 4 Ω. À noter quecela dépend aussi de la puissance de l’alimentation.Nous avons utilisé, lors de cette mesure, un filtre du 2ème

ordre additionnel pour rendre la courbe plus fluide. Enl’absence de ce filtre la distorsion est encore moindre (1%à 291 W par exemple).La figure C rend la puissance de sortie maximale à unecharge de 2 x 4 Ω et 2 x 8 Ω. Sous 4 Ω, la distorsionest maintenue à 1% et à 0,5% sous 8 Ω. Les 2 mesuresont été effectuées à une bande passante allant de 22 Hzà 22 kHz. Aux alentours de 6 à 8 kHz, la puissancesemble augmenter légèrement mais cela est naturellementdû au fait que le filtre induit une réjection des harmo-niques. A partir de 5 kHz, il faut prolonger la caractéris-tique en légère chute. Aux fréquences plus faibles, lapuissance maximale est légèrement supérieure qu’auxfréquences plus élevées. À 50 Hz de l’ordre de 163 Wsous 8 Ω et de 306 W sous 4 Ω. À 1 kHz 160 W envi-ron sous 8 Ω et 291 W sous 4 Ω. Cet effet est donclégèrement plus marqué aux impédances faibles, maisdans la pratique indécelable.La dernière courbe, en figure D, donne le spectre defréquences d’un signal de 1 kHz à 1 W sous 4 Ω. Il aété mesuré au travers d’un filtre Butterworth du 2ème

ordre 40 kHz additionnel pour éliminer l’influence dubruit HF sur le convertisseur analogique/numérique del’analyse FFT. Pour cela, la seconde harmonique se trou-ve en fait un peu en deçà de –80 dB (distorsion <0,01%). On ne trouve pas ici d’ondulations de l’alimen-tation ou d’autres imperfections. Bien que l’on puissevoir, à 1 W, une partie de la modulation en largeurd’impulsion à la sortie de l’amplificateur, le spectre situéà l’intérieur de la bande audio est propre. La petitebosse à 50 kHz n’appelle pas de commentaire.

-24

+6

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

-0

+2

+4

dBr A

10k 200k20k 30k 40k 50k 60k 70k 80k 90k 100k030217 - 3 - AHz

0.01

10

0.02

0.05

0.1

0.2

0.5

1

2

5

%

1 4002 5 10 20 50 100 200W

T TTTTTTTTT

030217 - 3 - B

100

450

120

150

200

220

250

300

320

350

400420

W

20 20k50 100 200 500 1k 2k 5k 10kHz 030217 - 3 - C

-150

+0

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

dBr A

20 100k50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50kHz 030217 - 3 - B

A

B

C

D

ment interne. Veillez à placer lescâbles véhiculant les signaux d’en-trée de manière à ce qu’ils soientéloignés le plus possible du transfo. Ilfaudra, pour chaque voie, entortillerles câbles vers les enceintes pourlimiter l’influence de champs derayonnement parasites.

RéglageAprès mise en coffret, le seul réglagequ’il faille effectuer, encore qu’ilserait mieux de le faire au coursd’une phase de test avant la mise encoffret, est le réglage de l’offset entension continue des sorties. Celui-

10/2004 - elektor 57

Tableau 1. Paramétrage des cavaliers pour

la durée du temps-mort

JP2BBM1

JP1BBM0

tns

0 0 120

0 1 80

1 0 40

1 1 0

ci doit bien évidemment être nul. Leréglage (par le biais de P1 et P2 de laplatine de l’amplificateur) se feraamplificateur en fonctionnement nor-mal (et non pas en mode silencieux),à une charge nominale mais sansmodulation.

En mode silencieux et hors-charge,l’amplificateur présente une impé-dance de sortie de quelque 10 kΩ.On trouve alors une petite tension àla sortie, tension qu’il n’est pasnécessaire d’éliminer.

Outre l’offset, il reste à régler letemps mort d’attaque des FETMOS.Cette durée est déterminée par lamise en place des cavaliers JP1 etJP2, et BBM0 et BBM1 respective-ment. On fixe cette durée à 80 ns :JP1 est mis sur « 1 » et JP2 sur « 0 ».Il ne sert à rien d’essayer d’autresvaleurs. Une durée supérieure se tra-duit par une distorsion plus impor-tante, une durée plus faible entraînela circulation d’un courant de court-circuit à travers les FETMOS ce quipeut en entraîner le trépas !Le tableau 1 donne les paramétra-

ges possibles. La sérigraphie de laplatine de l’amplificateur indiquesans ambiguïté où implanter lescavaliers.

En guise de conclusionIl nous reste à évoquer un certainnombre de points. Il est possibleainsi, par exemple, d’utiliser cetamplificateur en pont, ce dont parlel’encadré « 2 canaux en pont ». Queserait un amplificateur sans résultatsde mesure ? Ces mesures ont étéeffectuées sur un amplificateur com-plet, c’est-à-dire doté de filtres.

Nous n’avons pas suffisamment deplace pour décrire cette électronique.Il est fort possible d’utiliser l’ampli-ficateur sans filtres, mais nous nepouvons que vous conseiller de les yintégrer.

(030217-3)

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Préselecteur automa

elektor - 10/200458

Burkhard Kainka

Un récepteur piloté par PLL simplifiebien les choses. On pourra, parallèle-ment, utiliser la tension de réglagede la PLL pour l’étage HF. Au lieud’utiliser une unique diode capaci-tive on en prendra deux. Si l’on syn-tonise par DDS, cela présente l’avan-

tage d’une meilleure pureté dephase, ce qui est primordial dans lecas de DRM. Il manque cependantalors une tension de réglage de l’é-tage HF. Il nous faut partant un cir-cuit de génération automatiqued’une tension de syntonisation.

Filtre additionnelOn peut considérer que ce circuit estune sorte de PLL passive. Il n’existepas ici d’oscillateur postsyntonisé maisun circuit oscillant de ce type. La fré-quence de résonance du réseau estalors ajouté à la fréquence du signal de

Principalement, unrécepteur syntonisé(accordé) par PC offreun très bon confortpour DRM, vu qu’iln’est plus nécessaire de rechercher sa station préférée àchaque fois. Cependant, si l’on travaille avec un présélecteuret que l’on doit accorder l’antenne à la main, cet avantage estperdu. Il nous faut un présélecteur automatique !

NE612

IC1

OUTA

OUTB

INA

INB

OSC OSC

1

2 5

67

4

8

3

T1

J310

R6

47

0Ω

R1

1k

L2

2µH5

C10

30p

C8

100n

C9

100n

R4

33k

R5

33k

C7

100n

C4

100n

+5V

K2ANT

K1VFO

C6

100n

K3RX

D1

BB112

D2

BB112

L1

1µH8

C2

22p

C3

100n

2

3

1

IC2.A8

4

LM358

C11

100n

C1

100n

R3

1M

R2

1k

C5

47n

+12V

040236 - 11

/12

commande. Au coeur du circuit d’injec-tion se trouve le mélangeur NE612,IC1, qui travaille ici en détecteur dephase. Nous avons une applicationsimilaire du NE612 dans le montage deGert Baars du numéro double de 2001d’Elektor en association avec un démo-dulateur FM.Il est possible de dériver le signal d’en-trée servant à la commande par exem-ple directement à la broche VFO dumélangeur en anneau TUF-1 du récep-teur DRM. Il attaque d’une part direc-tement l’entrée de mélange (broche 1)du NE612 et de l’autre, par le biaisd’une diode capacitive, le réseauoscillant (L1/D2) à l’entrée de l’oscilla-teur (broche 6). On dispose, en sortiedu mélangeur, d’un signal de diffé-rence en continu intégrant une infor-mation de déphasage entre le signalappliqué directement et celui traver-sant le réseau oscillant. En cas de réso-nance, le déphasage est nul et partantla tension de différence l’est aussi.IC2.A est le coeur d’un amplificateurrégulateur qui pilote la fréquence derésonance de manière à ce qu’elle cor-responde à tout moment à la fré-quence VFO. La tension de sortie suitainsi automatiquement. Le résultat estque l’on dispose, en sortie de l’ampli-op d’une tension de syntonisationcomprise entre 1 V à 5,7 MHz environet de l’ordre de 7 V à 16 MHz. Cesvaleurs sont valables avec une dioded’accord du type BB112 pour D2 et uneinductance fixe de 1,8 µH pour L1. Ilfaut amortir le réseau de résonanceassez fortement à l’aide d’une 1 kΩ(R1), ceci pour éviter des oscillationsde régulation.La seconde diode capacitive (D1) atta-quée par la même tension de com-mande syntonise elle automatique-ment le réseau en amont, L2/C10.Comme avec tout superhet il n’est pasévident de réaliser le parallélisme opti-mal entre l’oscillateur et le réseau d’en-trée. La fréquence de réception se

situe en effet 455 kHz en-deçà de la fré-quence de l’oscillateur. L1 du réseaud’entrée est une self ajustable qui sertà régler le bas de la plage de syntoni-sation à la sensibilité maximale. Lecondensateur ajustable C10 sert auréglage du haut de la plage. Dans cesconditions, la partie centrale devraitavoir elle aussi une bonne évolutionparallèle. Sur notre prototype la synto-nisation se faisait sans problème entre5 et 16 MHz.Le préamplificateur proprement ditutilise un émetteur-suiveur JFET, T1.On pourra utiliser un BF245 au lieud’un J310. Le réseau oscillant ne subitqu’une faible atténuation. Le gain entension répond au rapport de transfor-mation du couplage d’antenne/réseauoscillant. Sur notre prototype nousavons effectué 15 spires de fil de cui-vre émaillé de 0,3 mm de section surun corps de self doté d’un noyau fer-rite vissable de 5 mm de section. Laprise d’antenne est faite au niveau dela 3ème spire.À une tension de syntonisation de 1 V,une BB112 présente une capacité de500 pF environ. Il est possible d’arriverà des valeurs plus élevées si l’onabaisse cette tension à près de 0 V.L’inconvénient est un facteur Q (qua-lité) du réseau oscillant fortementdiminué. En fait la syntonisation nepose pas de problème jusque dans labande des 75 m, de sorte que l’onpourra également recevoir l’émetteurDRM sur 3 995 kHz. La tension de syn-tonisation a chuté alors à de l’ordre de0,1 V seulement.

Infos pratiquesIl n’est pas facile de mettre la main surles diodes capacitives pour laplage AM. Quelques recherches surInternet permettent de trouver l’une oul’autre source d’approvisionnement(www.donger.ie et autres); mais onpeut également utiliser la diode d’ac-

cord double du type BB313 ou laKV1270NT de Toko. La plupart des dio-des capacitives AM sont des surplus.Quelque part dans le monde, en Chinesans doute, on continue de les fabri-quer vu que tout récepteur à PLL trafi-quant en P.O., O.C. ou G.O, en a impé-rativement besoin. Il est fort probablequ’il y a plus de systèmes stéréo à finiraux ordures qu’il ne faut de diodescapacitives pour la réalisation person-nelle de récepteurs. Il peut être intéres-sant de prendre le fer à souder (cf.www.b-kainka.de/bastel99.htm).Pour terminer, un rapport bref concer-nant la réception à l’aide d’un préam-pli à syntonisation automatique : dansla plupart des cas, DRM fonctionnedéjà parfaitement même sans présé-lection. Dans quelques cas très rares,il a été possible d’atteindre un meilleurrapport signal/bruit grâce à la présé-lection. En cas de parasites sur la fré-quence-miroir en particulier, le présentmontage sera très efficace.C’est en mode AM que l’on obtient l’a-mélioration la plus sensible. ChaquedB de réjection de la fréquence-miroirsupplémentaire peut se traduire par undB de plus en marge de bruit. Ainsi,par exemple, ORF (Ö1) sur 6 155 kHz,était, jusqu’à présent, souvent écrasépar des émetteurs BLU trafiquant surla bande des 40 m. Grâce au présélec-teur automatique ce problème estréglé. Plus sensible encore est la diffé-rence lorsque l’on tente d’écouter nonpas de la radiodiffusion mais des sta-tions amateurs. Un préamplificateursyntonisé devient une quasi-nécessité.Il est possible en outre, sans beaucoupde peine, ajouter un second circuitamont pour une sélection de miroirencore meilleure. On fera ou appel àune syntonisation de filtre de bande àdouble circuit, soit on ajoutera unréseau d’accord additionnel en aval dupréampli, c’est-à-dire entre C11 etl’embase de sortie.

(040236-1)

atique

10/2004 - elektor 59

pour le récepteur DRM

Chargeur d’accu Cette carte de référence AVR450 peut se targuer deposséder pratiquement tout ce que l’on peut attendre d’unchargeur d’accu. Il est en fait possible, grâce à la mêmecarte, sans aucun matériel additionnel, de réaliser touteune série de chargeurs différents par une simplereprogrammation du microcontrôleur. La spécificité uniqueest que cette configuration convient tant aux accus Li-Ionque NiMH, CdNi et même Pb (plomb).

elektor - 10/200460

Sjef van RooijAPPLIKATOR

La carte AVR450 introduite par Atmel comporte 2 circuitsde charge indépendants, le premier étant réalisé autourdu AT90S4433, le second étant centré sur un ATtiny15,un microcontrôleur à 8 broches. Il est aussi possible d’uti-liser d’autres microcontrôleurs AVR à condition qu’ilssoient dotés d’un Convertisseur Analogique/Numérique(CAN), d’une sortie MLI (PWM) et de suffisamment demémoire de programme pour stocker les algorithmes decharge nécessaires.Les développements incessants que connaît la technolo-gie des accumulateurs requièrent des algorithmes sanscesse améliorés pour permettre une charge rapide entoute sécurité. Il faut, lors du suivi du processus decharge, une meilleure précision de manière à écourter aumieux la durée de charge et utiliser toujours la capacitéde cellule maximum sans endommager les cellules.Les microcontrôleurs AVR d’Atmel sont du type 8 bitsRISC extrêmement efficaces; ils intègrent, sur la mêmepuce, de la mémoire Flash, de l’EEPROM et un CAN10 bits. L’EEPROM convient à merveille pour le stockagedes données de calibration et des caractéristiques accu.

Elle permet en outre une mémorisation continue de l’histo-rique de charge des cellules concernées, de manière àutiliser la capacité au mieux. Le CAN 10 bits garantitune excellente résolution lors des mesures, de sorte qu’ildevient possible d’adapter parfaitement le comportementde charge aux cellules et qu’il n’est pas nécessaire deprévoir d’amplificateur opérationnel externe pour unecomparaison de tension.Les microcontrôleurs AVR 8 bits présentent l’avantageadditionnel d’être conçus pour les langages de hautniveau tel que le « C ». Le projet de référence pour leAT90S4433 est écrit complètement en « C », celui del’ATtiny15 l’étant en assembleur de manière à obtenir ladensité de code maximale.Il va sans dire que les spécifications des 2 circuits decharge diffèrent. Il est possible ainsi d’utiliser leAT90S4433 pour un suivi de la tension et de la tempéra-ture en association avec une interface PC à UART pourl’acquisition de données (data-logging).L’approche à base de ATtiny15 présente elle l’avantaged’être l’un des circuits de charge les mieux intégrés et lesplus abordables qu’il soit possible de trouver actuellement.Le tableau 1 récapitule les différences entre les 2 circuits.

Types d’accus diversOn utilise, en électronique grand public, 4 types de cellu-les rechargeables : lithium ion (Li-Ion), nickel-métal-Hydrure (NiMH), cadmium-nickel (CdNi) et accus auplomb (Pb) étanches.Bien que les algorithmes de charge des différents typesd’accu diffèrent beaucoup l’un de l’autre, les chargeursrapides modernes (durée de charge de 3 heures ou moins)requièrent tous une mesure précise de la tension de cellule,du courant de charge et de la température de cellule pourpermettre un chargement complet des cellules sans risquede surcharge ou d’endommagement des cellules.

Caractéristiques– Chargeur très complet– Code-source « C » modulaire et code-assembleur

extrêmement compact– Faible coût– Supporte tous les types d’accus courants– Algorithme de charge rapide– Précision de mesure élevée par CAN 10 bits– Interface sérielle optionnelle– Adaptation aisée des paramètres de charge– EEPROM pour stockage des caractéristiques de l’accu

Passons en revue les 4 types d’accus.La charge des accus au plomb se fait à tension cons-tante, une limitation de courant assurant une protectioncontre toute surchauffe au cours de la première phase duprocessus de charge. Il est possible, en principe, de char-ger indéfiniment des accus au plomb tant que la tensionde cellule ne dépasse pas le maximum spécifié par lefabricant (2,2 V par cellule dans la plupart des cas).La charge des cellules CdNi se fait à courant constant. Ilpeut arriver, au cours de la décharge d’un set d’accusque l’une des cellules prises en série ne manifeste unepolarité inverse. Il faut, pour éviter tout dommage, que latension de cellule soit surveillée avec précision et que ladiminution de courant soit interrompue lorsque la tensionde cellule tombe en deçà de 1,0 V.De nos jours, les cellules les plus utilisées sont les NiMH;elles ont une densité énergétique supérieure à celle desaccus CdNi. Leur mode de chargement est identique àcelui des CdNi, mais elles sont sensibles à une surchargede sorte qu’il est impératif de surveiller d’un oeil critiquela tension de cellule au cours de la charge. Les accusNiMH présentent eux aussi un risque d’endommagementpar suite d’une inversion de polarité.Les cellules Li-Ion présentent la densité énergétique laplus élevée, leur charge se faisant, tout comme celle desaccus au plomb, à tension constante. Le système desécurité contre une surchauffe en début de processus dechargement est à nouveau une limitation de courant. Lacharge s’interrompt lorsque le courant chute en deçàd’une valeur donnée. Les cellules Li-Ion sont sensiblesaux surcharges et peuvent même, dans le pire des cas,exploser.

Méthodes de chargeLe courant de charge maximal dépend toujours de lacapacité (C) du type d’accu en question. Si l’on chargeun accu à un courant égal à 1C (une fois la capacité del’accu exprimée en mAh), il est plein au bout d’un an. Lemaintien de charge au goutte à goutte se fait souvent àun courant (inoffensif) de C/40, soit 1/40ème de lacapacité de l’accu.Il ne faut pas oublier qu’une fois que l’accu est plein, toutle courant de charge appliqué ensuite à l’accu est

converti en énergie thermique. Dans le cas d’un chargeurrapide, cela se traduit vite par une augmentation sensiblede la température de l’accu, ce qui en entraîne unendommagement inévitable si le courant de charge n’estpas coupé. Partant, avec un chargeur rapide, le suivi dela température est vital.Il existe, en fonction du type de cellule et des conditionsd’utilisation, plusieurs façons de déterminer si une celluleest pleine ou s’il faut, pour une raison ou une autre, cou-per le courant de charge. Sur le AVR450, on utilise enpremier lieu la fameuse chute de tension apparaissant àla fin du processus de charge (–dV/dt), la température etle niveau absolu de la tension servant de critères secon-daires. Cependant, le matériel supporte toutes les métho-des énumérées ci-après :

t – temps L’une des méthodes les plus simples pour ter-miner le processus de charge au bon moment. Sur leschargeurs rapides, on utilise souvent un temporisateurcomme sécurité additionnelle. C’est l’approche la pluscourante sur les chargeurs ordinaires (durée de chargede 14 à 16 heures). Utilisable avec tous les types d’ac-cus.V – tension La charge est interrompue lorsque la ten-sion de cellule dépasse une valeur donnée. Est souventutilisée en cas de charge à courant constant. Dans le casd’accus au plomb, la valeur maximale est souvent fixéelégèrement au-delà de la tension de charge de sorte quel’on ait une charge ininterrompue. Avec les cellules Li-Ionon se sert de cette méthode pour arrêter, à un momentdonné la charge rapide et poursuivre la charge à un cou-rant inoffensif (bien plus faible) jusqu’à ce que les cellulessoient chargées à 100%. Peut également être utilisée entant que sécurité additionnelle dans le cas des cellulesCdNi et NiMH.–dV/dt – chute de tension On utilise ici la chute detension de cellule qui se manifeste lorsque l’accu estplein. Est utilisé en combinaison avec un courant decharge constant avec les cellules CdNi et NiMH. Il estpréférable, avec ce dernier type de couper le courant decharge lorsque la tension de cellule n’augmente plus (cf.dV/dt = 0).I – courant Lors d’une charge à tension constante, lacharge est souvent interrompue lorsque le courant de

10/2004 - elektor 61

AVR450 Le nec plus ultra en technologie de charge

Tableau 1. Différences entre les 2 circuits de charge

AT90S4433 ATtiny15

Langage de programmation C Assembly

Taille du code 1,5 Koctet env. <350 octets

Mesure de courant ampli op externe étage différentiel interne

Fréquence MLI 14 kHz, résolution 8 bits 100 kHz, résolution 8 bits

Horloge quartz 7,3 MHz externe osc. RC 1,6 MHz interne

Interface sérielle oui non

Programmation « In-System » oui oui

charge tombe en deçà d’une valeur donnée. Dans le casdes cellules Li-Ion on clôt ainsi la seconde phase decharge après une charge rapide.T – température La coupure du courant de charge au-delà d’une température de cellule critique (absolute) est,en règle générale, utilisée uniquement en tant que sécu-rité et non pas comme critère primaire.dT/dt – augmentation de température L’augmen-tation de température relatée au temps peut, sur les char-geurs rapides, servir de critère de coupure. L’augmenta-tion de température varie selon le type d’accu mais sesitue, en moyenne, à 1 °C/mn pour les accus CdNi. Utili-sable avec les CdNi et les NiMH.DT – température au-dessus de la températureenvironnante Plus fiable que la mesure de températureabsolue, dans les endroits froids en particulier. Le mêmecapteur qui servira à déterminer la température de cellulemesure, avant le début de charge, la températureambiante. Utilisable avec les accus CdNi et Pb commecritère primaire ou comme sécurité.dV/dt = 0 – tension delta nulle Ressemble beaucoup àla méthode –dV/dt, à la différence près que l’on a coupure

lorsque la tension de cellule n’augmente plus. Convient auxcellules CdNi et plus particulièrement aux NiMH.

Le matérielComme nous le disions, la carte d’évaluation comporte2 chargeurs d’accus complets. On peut, au niveau dufonctionnement, subdiviser la platine en 3 blocs princi-paux (cf. figure 1).Dans le gros bloc de gauche on retrouve un certain nom-bre de composants « rassemblés » là, tels que diversesLED et interrupteurs, l’alimentation, la tension de réfé-rence et l’interface PC. L’alimentation se résume à unrégulateur de tension 5 V standard du type LM7805. Latension de référence prend la forme d’un TL431 épaulépar quelques résistances.L’interface PC est reliée à l’interface UART du AT90S4433et pourra servir à l’acquisition d’informations accu encours de charge. Les données peuvent être entrées dansun tableur de manière à visualiser, sur l’écran d’un PC, lescaractéristiques de charge. A noter que le AT90S4433pourra servir de système d’acquisition de données lorsquel’on utilise le chargeur à base de ATtiny15.Les blocs sur la droite de la figure 1 représentent les2 processeurs dont la sortie MLI (PWM) attaque, dans les2 cas, un convertisseur buck. Il s’agit en fait là de la cir-cuiterie servant effectivement à la charge. Le ATtiny15comporte un amplificateur de courant interne capabled’amplifier les différences de tension entre les 2 canauxA/N. L’électronique basée sur le AT90S4433 est dotée àcet effet d’un amplificateur opérationnel additionnel. Leconcept du circuit de charge est tel qu’il peut s’accommo-der de tous les types d’accus et peut être adapté à tousles algorithmes de charge imaginables.

Convertisseur buckLes convertisseurs buck des 2 circuits de charge présen-tent de grandes analogies. Ils utilisent, comme transistorde commutation, un FETMOS à canal P, lui-même atta-qué, au travers d’un transistor bipolaire NPN, par le pro-cesseur. Le transistor de commutation est connecté à unebobine, une diode et un condensateur (cf. figure 2). Unediode supplémentaire évite tout risque de retour de cou-rant de l’accu vers le processeur lors de la coupure de latension d’alimentation.Lorsque le transistor de commutation est passant, le cou-rant circule selon le schéma de la figure 2a. La tensiond’entrée charge le condensateur au travers de la bobine.Lors de l’ouverture de l’interrupteur (figure 2b), la bobineessaie de maintenir le courant en l’état par l’inductiond’une tension. Le courant résultant charge, au travers dela diode et de la bobine, le condensateur jusqu’à unetension plus élevée. Plus le rapport cyclique du signal decommutation est important, plus la tension de sortie estélevée. La tension de sortie maximale est égale à Vin +0,6 V. Le convertisseur possède son rendement maximalavec un rapport cyclique de 50%.

Le chargeur AT90S4433La figure 3 donne le schéma complet du chargeur à basede AT90S4433 : le processeur à gauche, le convertis-seur buck à droite et, en bas, l’interface sérielle.L’amplificateur opérationnel UB1, dont les entrées sontconnectées en parallèle à l’accu à charger, surveille latension de charge. Il faut commencer, pour que l’ampliop se trouve dans la plage de mesure correcte, par déter-

elektor - 10/200462

VINVCCAREF

AGND

GND

030425 - 11

ATtiny15and

100 kHz buck converter

BC2_100k.SCH

VCCVIN

AREFAVCC

AGND

GND

LED0LED1LED2LED3

SWITCH0SWITCH1SWITCH2SWITCH3

AT90S4433and

14 kHz Buck converter

BC2_14K.SCH

GND

AGND

VINVCC

AREFAVCC

SWITCH0SWITCH1SWITCH2SWITCH3

LED0LED1LED2LED3

Powersupply, Switches, LEDand

Analog reference

BC2_PSU.SCH

Figure 1. Les3 blocs fonctionnels

constituant leAVR450.

V VSWITCH ON

GND GND

CAPACITORDIODESHOTTKY

INDUCTORIN OUT

030425 - 12a

SWITCH OFF

GND

CAPACITORDIODESHOTTKY

INDUCTOR

VIN V

GND

OUT

030425 - 12b

Figure 2. Lesingrédients majeurs

d’un convertisseurbuck sont un

interrupteur, unebobine et un

condensateur.

phase) embarqué dont l’horloge est un signal de1,6 MHz fourni par un oscillateur RC interne.L’une des différences majeures par rapport au circuit decharge précédent est l’absence d’ampli op dans leconvertisseur buck où ils sont remplacés par des diviseursà résistances pris en parallèle respectivement sur l’accuet la résistance de shunt. Les résistances ne sont pas pré-sentes d’origine sur la carte AVR450 mais peuvent êtredimensionnées en fonction des besoins, c’est-à-dire de la

10/2004 - elektor 63

RESET1

PB0/ICP14

PD0/RXD2 PD1/TXD3

PD2/INT04

PD3/INT15

PD7/AIN113

PD5/T111

PD6/AIN012

AREF21

AVCC20

PB5/SCK19

PB2/SS16

AGND22

ADC0/PC0 23ADC1/PC1 24ADC2/PC2 25ADC3/PC3 26ADC4/PC4 27ADC5/PC5 28

PB4/MISO18 PB3/MOSI17

XTAL19

XTAL210

OC1/PB115

VCC7

GND8

PD4/T06

U4 AT90S4433-PC

MOSI1VCC

2

LED3GND

4

RESET5GND

6

SCK7GND

8

MISO9GND

10

JP2

ISP

VCC

VCCGND

GND

RESET

R33

0RGNDAGND

AVCC VCC

X1

7.3728MHz

GNDGND

AGND

X2

7.3728MHz

L4

BLM-21-xxx

AREF

TxDRxD

TBAT2IBAT2VBAT2

PWM2

162738495

J1

DB9 GND

Serial interface (RS-232)VCC

GND

14

7 10

11

12

9

13

8

RS232TTL

V+2C1- 3

V-6

C1+ 1

C2+ 4

C2- 5

VCC16

GND15

T1

T2

R1

R2

U7

MAX202CSE

GND

GND

TxD

RxD

R1R033

GND

R2

680R

R5

39k

12 4

3

-T

5

SC

L

SD

AS

MB

usB2BATTERY

R6

33k

R1010k

AGND

R1110 k

R12 10k

R7

33k

R3680R

GND

L1

150uH

GND GND

+

R20

1k

GND

AGND

AVCC

Q2BC847C

Buck-converter 14kHz

TP5PWM2

TP7VBAT2

TP8IBAT2

AGND

R3110k

GND

3

21

8

4

U1A

LM358

5

67

U1B

LM358

41 52 3 678

Q4SI4425DY

VIN

AREF

TBAT2VBAT2

IBAT2

PWM2SWITCH0SWITCH1SWITCH2SWITCH3

LED0LED1LED2LED3

RESET

R404k7

R394k7

Vcc

SDASCL

TP16PC3

TP17PC4

TP18PC5

TP21TXD

TP22RXD

C8

100nF

C20

100 nF

C23

100 nF

C19

100 nFC17

100 nF

C18

100 nF

C16

22pF

C15

22pF

C9100nF

C22

100nF

C11000 uF/25V

C2100 nF

D1LSM345D3

LSM345

C24100 nF

CC2520FC

Figure 3. Schémadu circuit de chargeà base deAT90S4433 avecconvertisseur buck à14 kHz.

Tableau 2. Fichiers en code-source « C »

Nom Description Taille du code

lo4333.h En-tête avec noms symboliques pour AT90S4333

cstartup.s90 Fichiers de démarrage pour le compilateur C

Lnk0t.xcl Fichier instructions pour le linker, spécialement pour AT90S4433

B_def.h Définit le type d’accu, la tension de cellule, la capacité d’accu et les pas de tension

Bc.h En-tête pour bc.h, constantes et macro-définitions

Bc.c Programme principal, identique pour tous les types d’accus 474 octets

SLA.h En-tête pour les accus Pb, paramètre chargeur et description des fonctions

SLA.c Code-source pour accus Pb 446 octets

NiCd.h En-tête pour accus CdNi, paramètres chargeur et description des fonctions

NiCd.c Code-source pour les accus CdNi 548 octets

NiMh.h En-tête pour les accus CdNi, paramètres chargeur et description des fonctions

NiMh.c Code-source pour les cellules Li-Ion 514 octets

Liion.h En-tête pour les cellules Li-Ion, paramètres chargeur et description des fonctions

Liion.c Code-source pour cellules Li-Ion 690 octets

miner le nombre de cellules constituant l’accu et son type.Ce n’est qu’alors que pourra être choisie une tensiond’entrée convenable et que les résistances pourront êtredimensionnées.La résistance shunt R1 sert de détecteur de l’intensité ducourant de charge. L’ampli op U1A amplifie la tensionqui chute à ses bornes de manière à améliorer la préci-sion avant que la tension ne soit appliquée au CAN duprocesseur.La fiche de caractéristiques du AVR450 insiste longue-ment sur les calculs requis par les mesures de tension etde courant.

Le chargeur ATtiny15Le matériel de ce circuit de charge ressemble commedeux gouttes d’eau à celui du AT90S4433, ce quiexplique que nous n’en avons pas reproduit le schémapar manque de place.La fréquence d’oscillateur de 25,6 MHz est générée parune PLL (Phase Locked Loop = boucle à verrouillage de

tension d’accu et du courant de charge souhaités.La tension différentielle mesurée aux bornes de l’accufournit à nouveau l’information nécessaire quant à la ten-sion de charge, cette tension étant amplifiée par unamplificateur à gain de 20 intégré dans le processeur.De la même façon, l’information de courant de chargeutilise la chute de tension aux bornes de la résistanceshunt prise en série avec l’accu.

Le logicielSur le AVR450, le protocole de charge est déterminé parlogiciel uniquement. Ceci permet pratiquement toutes lesvariations imaginables. Le tableau 2 récapitule lesfichiers dont le code-source est en « C », le tableau 3donnant les fichiers écrits en assembleur.

Il est possible de modi-fier le logiciel pour pou-voir charger une ou plu-sieurs cellule(s). Lameilleure façon de s’yprendre est de procéderà une charge alternéedes cellules. On pourramonter plusieurs accusPb ou Li-Ion en parallèleà condition bienentendu qu’ils aient lemême nombre de cellu-les. Le courant decharge de chaque accuest limité de même quela tension de chargepar cellule.Dans le fichier « BatteryCharacteristics »(b car.h) on définit tou-tes les valeurs ainsi queles facteurs d’échellecorrespondants. Cesvaleurs sont fixées dansles fichiers include, cal-culées lors de la compi-lation étant ensuite utili-sées comme constanteslors de l’exécution duprogramme. Toutes lesvaleurs de mesure enprovenance du CANpeuvent être comparéesdirectement avec ces

constantes. Ceci signifie qu’il n’y a pas perte de tempsau recalcul de valeurs en cours d’exécution du pro-gramme, ce qui fait gagner du temps et de l’espacemémoire.Avec les accus CdNi la charge est démarrée lorsque latempérature de l’accu se trouve dans le domaine sûr. Lacharge cesse lorsqu’un message d’erreur indique que latempérature dépasse la valeur maximum, que la tensiondépasse la valeur de tension d’accu maximale ou que ladurée maximale de charge rapide est atteinte.La façon normale de déterminer si un accu est plein estd’utiliser la méthode soit dT/dt soit dV/dt évoquée plushaut. À cet effet, on échantillonne la température toutesles minutes, la tension l’étant une fois par seconde. Ceséchantillons sont comparés aux échantillons précédents.Lorsque l’accu est plein, l’état de charge passe automati-quement au goutte à goutte, le programme passant enmode goutte à goutte (charge de maintien). La figure 4propose un ordinogramme simplifié de la fonction decharge normale.En mode goutte à goutte, le programme se trouve dansune boucle au cours de laquelle on vérifie l’absence dechangement d’état de charge et de température et oùl’on suit les tension et courant de charge relevés. En casde dépassement de la température ou de la tensiond’accu maximale, on a positionnement d’un indicateur(flag) d’erreur et arrêt de la fonction. En l’absence d’er-reur et de modification de l’état de charge par l’utilisa-teur, la fonction goutte à goutte se poursuit en principeindéfiniment.

Nous aurions bien évidemment bien d’autres chosesà raconter au sujet de ce chargeur d’accu AVR450.Cela nous ferait cependant sortir du cadre de cet« Applikator », raison pour laquelle nous vous ren-voyons à la note d’application n° 1659B-AVR-11/02que l’on peut télécharger depuis le site d’Atmel.Nous aurons sans doute l’occasion de vous proposerun montage de chargeur à base de AVR450, maispatience et longueur de temps...

(030425)

elektor - 10/200464

Setup

ErrorDetected

?

YES

NO

Red LED On

Status = Fast?

YES

NO

END

Main

Clear Termination Status

ErrorDetected

?

YES

NO

Status = Trickle?

YES

NO

fast_charge

ErrorDetected

?

YES

NO

trickle_charge

030425 - 14

Figure 4.Ordinogramme de

la fonctionprincipale du

chargeur.

Tableau 3. Fichiers en code-source assembleur

Nom Description Taille du code

bc.inc Fichier Include pour définitions de registre, définitions de canal A/N et constantes générales

tn15def.inc Fichier Include pour ATtiny15

NiCd.inc Fichier Include pour accus CdNi, paramètres chargeur

NiCd.asm Code-source pour accus CdNi 324 octets

NiMh.inc Fichier Include pour accus NiMH, paramètres chargeur

NiMh.asm Code-source pour accus NiMH 328 octets

Liion.inc Fichier Include pour accus Li-Ion, paramètres chargeur

Liion.asm Code-source pour accus Li-Ion 340 octets

APPLIKATOR est une rubrique servant à la description de composants intéressants récentset de leurs applications; par conséquent, leur disponibilité n'est pas garantie. Le contenude cette rubrique est basé sur les informations fournies par les fabricants et les importa-teurs, ne reposant pas nécessairement sur les expériences pratiques de la Rédaction.

10/2004 - elektor 65

David Daamen

Internet est une sourceinépuisable de circuits, quoique vous cherchiez, il y a defortes chances que vous letrouviez. Si cependant voustentez d’approfondir unsujet, les recherches se fontplus difficiles. Il est vrai queles fiches de caractéris-tiques et les notes d’applica-tion des fabricants four-millent de théorie, mais lamatière est rebelle. Cecinous amène à attirer votreattention sur l’existence del’« Analog University » deNational Semiconductor.Cette université virtuelleexiste depuis plus d’un andéjà et est devenue depuisune belle collection de mini-cours traitant de sujets trèsdivers. Les cours propo-sés [1] sont subdivisés endifférentes catégories :– Power Management, ali-

mentations linéaires et à

découpage, et convertis-seurs,

– LVDS, Low VoltageDifferential Signalling etconfigurations de bus,lignes de transmissionpour la dite technologie,

– Data Conversion, conver-tisseurs analogique/numé-rique,

– Audio, caractéristiquesthermiques et réductiondes coûts,

– Displays, les principes surlesquels repose la concep-tion d’écrans TFT et CRT

– Wireless, prémices concer-nant la HF et PLL sous sesdifférentes formes

– Thermal Management,gestion thermique et cap-teurs de température ana-logiques et numériques

– Amplifiers, amplis op (highspeed) et amplis faible ten-sion

Le matériel de cours de cesleçons comporte, entre aut-res, des articles, des notesd’application et des référen-

ces à des sujets importantsde la base de données, laKnowledge Base. Il existe enoutre une possibilité, pourune part importante dessujets, de suivre des coursen ligne (Online Seminars).

L’enseignant entre, par lebiais d’une présentationJava, à force renfort detableaux et de sons, aucoeur de la matière. Il estpossible de tester lesconnaissances acquises parle biais de recherches àeffectuer ou d’un quiz.

À noter que les cours sontégalement accessibles parle biais d’une table desmatières distincte [2].

Le site de NationalSemiconductor n’en restepas là; on y trouve la fameu-se Knowledge Base [3] trèsriche avec moteur de recher-che et une section DesignTools [4] comportant, entre

autres, WEBENCH, un auxi-liaire de conception, desimulation et de réalisationen ligne.

Il nous faut impérativementmentionner encore « TheBob Peasde Show ». MêmeNational en dit « Reality TVfor Analog Designers. » [5]que nous ne vous ferons pasl’injure de traduire.

(045043)

Les différents domaines :[1] analoguni.national.com[2] www.national.com/

onlineseminar[3] knowledgebase.

national.com[4] www.national.com/

design[5] www.national.com/rap

Tous les liens sont accessi-bles par le biais de la paged’accueil de National :www.national.com

el grains de sel grains de sel grains de sel grains de se

Analog UniversityCours de National Semiconductor

Nombre d’appareils photonumériques possèdent un flash intégré maisn’ont pas de point de connexion pour un flash externe.Il se trouve pourtant qu’il est souvent utile de disposerd’un peu plus de lumière, problème que résout ceflash-esclave. Il peut en outre tenir compte du nombrede pré-flashes produits par l’appareil photo.

Flash-esclave

elektor - 10/200466

Projet: Udo Burret

Texte: Luc Lemmens

mini-projet

Les flashes des appareils photo numé-riques ne peuvent pas faire face à tou-tes les situations. Par exemple, s’il fautphotographier un objet à une distancetrop importante ou lorsque l’on abesoin d’un temps d’exposition (très)court. Le présent montage est exacte-ment ce dont vous avez besoin alors.L’idée est simple : détecter le flash... duflash à l’aide d’un phototransistor etactiver un flash externe par le biaisd’un thyristor. Un coup d’oeil rapide auschéma (figure 1) montre que, dans lapratique, l’électronique est un peu pluscomplexe cependant. En effet, engénéral, un appareil photo numériquecommence par envoyer un petit « pré-flash » qui permet à l’appareil de réglerl’importance du blanc (white balance)de la puce CCD. Nombre d’appareilsphoto possèdent ce que l’on appelleune « correction d’oeil rouge » qui, par

quelques mini-flashes produisent unrétrécissement des pupilles des per-sonnes ou des animaux avant que la« vraie » photo ne soit prise. Il faut bienentendu que le flash-esclave neréagisse pas à ces pré-flashes, vu qu’ilne servirait plus à rien ensuite ! Cemontage en tient compte, ce qui n’estpas le cas de nombreux flashes-escla-ves du commerce !

Compter les flashesL’auteur de ce montage s’est inspiréd’un circuit présenté dans Elektorvoici 25 ans, juillet/août 1979 (n°49,page 7-52).Le phototransistor T1 (cf. figure 1)détecte les flashes. Les impulsionsqu’ils produisent aux bornes de C3attaquent l’entrée d’horloge de IC1, uncompteur décadique.

Le circuit centré sur T2 fonctionne à l’i-mage d’une diode zener. C2 permet àla « tension de zener » de varier aussirapidement. Sinon, les impulsions neseraient plus détectées. Le condensa-teur se charge en outre de filtrer unéventuel ronflement 100 Hz.S1 permet de réinitialiser (mettre àzéro) ce compteur, la sortie Q0 passantalors au niveau haut et la diode D2,attaquée par le transistor T3, s’allume.On sait ainsi que le flash-esclave estprêt à l’emploi. Ce transistor sert enoutre à la décharge du condensateurC4 ce qui se traduit par une redescentede l’entrée d’initialisation de IC1 auniveau bas.Toute nouvelle impulsion lumineusefrappant T1 fait passer la sortie sui-vante de IC1 au niveau haut, Q1 lorsdu premier flash, Q2 lors du second etainsi de suite. Un cavalier ou un pont

10/2004 - elektor 67

Ne jetez pas votre vieux flash !

BPW40

T1

R1

3k3

R3

56k

100n

C1

BC547

T3

R5

10k

D1

R4

10k

S1R7

2k7

D2RESET

1N4148

D3

C4

1u

SFH601

IC25

4

1

2

6

R8

2k2

BC556

T4

2n2

C5

R9

47

0k

R10

47

0k

R1168

k

R12

4M7

R13

1M

BC547 T2

R2

39

0k

C2

1n

C3

220n

C6

100n

R6

1k

K1

10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

1 2

3 4

5 6

7 8

9

0V

+9V

250k

P1 CTRDIV10/

IC1

CT=0

CT≥5

4017

DEC

14

13

15

12

11

10

16

4

9

6

5

1

7

3

2

&+

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

8

16V

TH1

TIC106

K

A

G

040224 - 11

K2

K3

9V

+9V

2x

to camera

Figure 1. L’électronique compte un certain nombre de flashes lumineux avant de déclencher le flash externe.

de câblage au niveau de K1 permet deparamétrer le numéro d’ordre du flashdevant provoquer l’activation du flash-esclave. La LED de l’opto-coupleur IC2est alors activée et C5 se charge defaire passer le transistor T4 brièvementen conduction. Ceci se traduit par l’at-taque de la gâchette du thyristor Th1et une sorte de mise en court-circuitdes contacts de K2.

L’opto-coupleur sert à faire en sorteque la tension du flash reste isolée del’alimentation (par pile) du reste du cir-cuit. On peut trouver, aux connexionsd’un flash, une tension comprise entre150 et 200 V; le diviseur de tensionR12/R13 ramène cette tension à unevaleur que puisse supporter l’opto-cou-pleur et T3. Les flashes modernes tra-vaillent à une tension plus faible (entre5 et 10 V). Dans ce cas-là, on pourraremplacer R12 par un pont de câblage.

RéalisationLa réalisation de ce montage nedevrait guère poser de problème, sur-tout si l’on utilise la platine dont onretrouve le dessin en figure 2. Veillezbien à l’orientation des diodes, des cir-cuits intégrés et de T1. Le boîtier duphototransistor ressemble beaucoup àcelui d’une LED, comportant une par-tie rabotée au niveau du collecteur.Il n’est pas mauvais une fois la réalisa-tion terminée de vérifier que tous lescomposants sont montés correctementet de n’appliquer la tension d’alimen-tation qu’ensuite. Il est peu probableque D2 s’allume immédiatement aprèsla mise sous tension. En effet, l’une dessorties quelconques de IC1 est activéeà ce moment-là. D2 devra cependants’allumer après action sur le bouton deremise à zéro S1.P1 permet de jouer sur le signal d’en-trée du compteur décadique.

Voici comment effectuer le réglage :

– Tourner le curseur de P1 vers lamasse.

– Appuyer sur S1.– Tourner doucement le curseur de P1

dans le sens inverse.–– Arrêter dès que la LED D1 s’éteint.– Tourner à nouveau légèrement le cur-

seur de P1 vers la masse.

Une dernière remarque : attention à laconnexion correcte du flash. La bro-che 1 de K2 (reliée à l’anode de Th1 età la résistance R10) doit être reliée aucontact central du connecteur du flash.

(040224-1)

elektor - 10/200468

040224-1

C1

C2

C3C4

C5

C6

D1

D2

D3

IC1

IC2

K1

K2

K3P1

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12

R13

S1

T1

T2

T3T4 TH1

+9V

040224-1

0V

+-

Liste descomposantsRésistances :R1 = 27 kΩR2 = 390 kΩR3 = 56 kΩR4,R5 = 10 kΩR6 = 1 kΩR7 = 2kΩ7R8 = 2kΩ2R9,R10 = 470 kΩR11 = 180 kΩR12 = 4MΩ7R13 = 1 MΩP1 = ajustable 250 kΩ

Condensateurs :C1,C6 = 100 nFC2 = 1 nFC3 = 220 nFC4 = 1 µF/16 V radialC5 = 2nF2

Semi-conducteurs :D1,D3 = 1N4148D2 = LED verte 3 mm faible courantT1 = BPW40T2,T3 = BC547T4 = BC557Th1 = TIC106IC1 = HEF4017BPIC2 = SFH601

DiversBt1 = pile compacte 9 V + connecteur à

pressionS1 = interrupteur unipolaire à contact

travailK1 = embase HE-10 à 2 rangées de

10 contacts + cavalier ou barretteautosécable à 2 rangées de 9 contacts+ cavalier

connecteur pour flash externe

Platine EPS 040224-1 disponible viaThePCBShopDessin des pistes également disponiblesur www.elektor.fr

Figure 2. On pourra, après réalisation, ajuster la sensibilité à l’aide de l’ajustable.

10/2004 - elektor 69

el grains de sel grains de sel grains de sel grains de se

David Daamen

Nous vous avons proposé,dans le numéro de juin, Pongde Poche, un projet à base dePIC18F452. Nous n’avonsjamais publié, dans Elektor, deprogrammateur à son inten-tion. On peut bien entendu enacheter un, mais le faire soi-même est plus marrant et bienplus économique !C’est sans doute ce qu’a dûse dire lorsqu’il a eu besoind’un programmateur pourl’un des types de PIC les plusrécents. Sur son site il décritle logiciel qu’il a écrit. Il pro-pose tant le code source quele programme exécutable autéléchargement et ce gratui-tement. Le programmetourne avec différents maté-riels également décrits sur lesite. Le circuit de la figure 1en présente une varianteultra-simple. Sans LED niautre bidule, il a pour devise :brancher et programmer.

Réalisation et fonctionnementL’électronique se composeprincipalement de compo-sants passifs servant pour laplupart à la mise en formedes signaux. En ce quiconcerne les composantsactifs, les transistors serventà améliorer la raideur deflanc du signal appliqué àl’entrée BUSY (broche 11) duport imprimante. Nous nevous ferons pas l’injure devous présenter IC1, le régu-lateur de tension intégré, cir-cuit connu s’il en est.Il n’est pas très difficile demonter toute cette électro-nique sur un morceau de pla-tine d’expérimentation à pas-tilles. K1 sera de préférenceun connecteur en équerresoudé sur la platine. ONpourra ainsi enficher toutsimplement le programmeurdans l’embase correspon-dante du PC.La tension d’alimentation

requise ne pose pas d’exi-gence particulière : un petitadaptateur secteur fournis-sant entre 7 et 12 V fera par-faitement l’affaire.

Le logicielLe programme fpp.exe per-met de transférer un fichier.HEX dans le contrôleur. Lelogiciel tourne avec toutes lesversions de Windows, maiscomme il utilise le port impri-mante il faudra, sous Win-dows NT, 2000 et XP, installerun pilote additionnel. Dans lecas présent, DLPortIO deScientific Software Tools. Ànoter que seul est supporté leport LPT1 (0x378h).On commencera par tester lematériel (hardware) par l’ins-truction suivante :

fpp lvp –tL’option « lvp » spécifie le typede programmateur. On pourraégalement utiliser à sa placel’option « lvp_fast », quiaccroît la vitesse de program-mation mais connaît aussides problèmes dans certainessituations. À essayer partant.Si le matériel a été trouvé, lePIC pourra être mis en place(n’oubliez pas de couper l’a-limentation auparavant !). Laprogrammation proprementdite est lancée par :fpp lvp <type de PIC>

-p <fichier .HEX>Il existe des options servantà la lecture de l’identificateurcomposant (device-ID), autest de virginité, etc. Entrezfpp sans paramètre pour faireapparaître toutes les options.

Types de composantsFPP V1.00 supporte les typesde PIC suivants :– 12F629– 16F876, 18F877, 16F628(les types -A ne sont passupportés !)– 18F252, 18F452Le logiciel supporte en prin-cipe également le 12F675,mais l’électronique représen-tée ici ne convient pas au dittype de PIC. Pour de plusamples informations un petittour sur le site Internet deFPP s’impose.

(040131)

Site Internet de FPP :www.geocities.com/SiliconValley/Hills/1924/freepicprog.htmlTéléchargement de FPPchez Elektor :www.elektor.fr/ (dans lestéléchargements)DLPortIOwww.driverlinx.com/DownLoad/DlPortIO.htm

RA5/AN4/SS/LVDIN

RC0/T1OSO/T1CKI

RC1/T1OSI/CCP2

RA3/AN3/VREF+

RA2/AN2/VREF-

RC3/SCK/SCL

RC4/SDI/SDA

RE0/RD/AN5

RE1/WR/AN6

RE2/CS/AN7

PIC18F452

RA4/T0CKI

RC7/RX/DT

RC6/TX/CK

MCLR/VPP

RC2/CCP1

RD0/PSP0

RD1/PSP1

RD2/PSP2

RD3/PSP3

RD7/PSP7

RD4/PSP4

RD5/PSP5

RD6/PSP6

RB0/INT0

RB3/CCP2

RB1/INT1

RB2/INT2

RA0/AN0

RB7/PGD

RB6/PGC

RA1/AN1

RC5/SDO

RB5/PGM

IC1

OSC1 OSC2

RB4

11

15

40

39

38

37

35

36

34

33

3112

10

32

16

17

18

19

20

21

22

13 14

26

25

24

23

30

27

28

29

1

3

2

4

6

5

7

8

9

K1

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

1

2

3

4

5

6

7

8

9

+5V

R9

39

k

R7

10

k

R6

4k

7

R5

4k

7

R8

22

0Ω

R4

10k

R11

4k7R2

1k

R1

1k

C3

47p

R3

15k

C2

47p

R10

12

0k

C1

100n

T1

BCBS170

D

G

S

T2

BS170

547

BC547

CB

E

78L05

IC2

C4

330n

C5

100n

+5V

78L05

040131 - 11

SUB D25

+7V...12V

FreePicProgProgrammation de PIC rapide etbon marché

elektor - 10/200470

outils de développement outils de développement outilment

Ce préfixe C8051F ne vousrappelle-t-il pas quelquechose ? Nous avons en effeteu l’occasion, avant que lasociété Cygnal ne soit repri-se par Silicon Laboratories,de vous présenter un pre-mier kit de développementle C8051F300 (n˚296, février2003). Nous vous présentonsle C8051F320DK cette fois,remis au goût du jour avecune interface USB.

Les choses ont bien évolué en18 mois. Silicon Laboratoriesest une société spécialiséedans les puces intégréesdans des appareils aussidivers que le Treo 600 dePalmOne, les téléphones deSamsung, les DVR de TiVo...Les C8051F3xx dont le F320sont en bonne compagnie.

Le kit C8051F32x se compo-se de la carte-cible àC8051F320, d’un adaptateursériel, d’un câble sériel, uncâble USB, un CD-ROM com-portant l’IDE (IntegratedDevelopment Enviromment)de Silicon Laboratories, Les8051 Development Tools deKeil et la documentationtechnique, d’un adaptateursecteur et d’une documenta-tion sur papier succincte, un

petit câble servant à relierl’adaptateur sériel à la carte.La mise en oeuvre est biendécrite dans la documenta-tion jointe (1 page A3 recto-verso pour le Quick-StartGuide et 14 pages pour leUser’s Guide...), le gros del’information se trouvant,comme cela est devenu lecas depuis l’arrivée de cemédium sur le marché, surun CD-ROM sur lequel setrouvent également les diffé-rents programmes.

Signalons que, comme celaest souvent le cas avec leskits de développement, lecompilateur C C51 est uneversion d’évaluation, c’est-à-dire que le code est limitéà une taille de 4 Koctets.

Mettons la main àla pâte !Il est temps maintenant dese lancer . Le système estconnecté au PC en un tourde main.Il est important, si votre portCOM n’est pas COM1, des’assurer à chaque fois,après redémarrage de l’envi-ronnement intégré que leport correct est sélecté, caril arrive que cette informa-

tion disparaisse et que lesystème revienne au portCOM1 par défaut.Vérifiez également que vousavez bien choisi l’interfacede débogage correcte, C2 vuqu’il s’agit d’un composantde la série F3xx.Chargez maintenant votreprojet, assemblez et liez-le,transférez-le (download) etlancez-le (touche verte GO).Si tout s’est passé commeprévu, vous devriez voir, laLED Run/Stop de l’adapta-teur sériel passer du rougeau vert et la LED verte D4clignoter sagement.Mais ce n’est pas tout, ce kitpeut également travailler enUSB, ce qui ne manquerapas de faire plaisir à nombrede nos lecteurs.

USB et consortsLes choses se compliquentquelque peu lorsque l’onveut utiliser l’interface USB.Il faut bien entendu installerun pilote, mais, dans sonétat actuel, Windows XPreconnaît immédiatementun Silabs C8051F320 USBBoard... Rassurant.Il suffit, comme l’explique lanotice, de charger le progiciel(firmware) dans le proces-

seur, ce qui se fait de la façonclassique, ouverture de pro-jet, création/construction(build/make) suivie d’uneconnexion à la carte(connect) et du télécharge-ment (download) du pro-gramme. Démarrer l’exécu-tion (Go ou reset sur la carte).

Il reste à démarrer l’applica-tion proposée, USBTest.exe,par le biais de la fonctionDémarrer/Exécuter deWindows... On voit apparaît-re le petit module d’affichagede la figure 3. On peutdéconnecter l’alimentationet passer en mode alimenta-tion USB (changer cavalierde JP2 à JP11, hors-alimen-tation externe bien entendu).À noter que la carte possèdeun champ de pastilles surlequel on pourra monter sespropres extensions, les ran-gées de pastilles intérieursreprenant les lignes duconnecteur d’extension etmettant à disposition unealimentation (+3 V/Masse).

Mais au fait le C8051F320 c’est quoi ?Le C8051F320 est un micro-contrôleur mixte (c’est-à-

C8051F320DK

Le kit de développement C8051F32x deSilicon Laboratories est destiné à permet-tre de se faire la main sur le microcon-trôleur C8051F320 de cette société dansles conditions les plus confortables.

dire combinant le numé-rique et l’analogique) ànoyau 8051 rapide. 70% desinstructions sont exécutéesen 1 ou 2 cycles d’horloge. Ilatteint une puissance de25 MIPS à une horloge de25 MHz. Il possède16 Koctets de mémoire deprogramme Flash program-mable in-situ et 1 280 octets(1 Koctet + 256 octets) deRAM interne. Respectantles spécifications USB 2.0, ilest en outre doté d’un CAN10 bits à la vitesse de sortieprogrammable jusqu’à200 kéchan/s; ce derniercomporte un capteur detempérature intégré(±3 °C).La présence d’une circuite-rie de débogage en circuitpermet un débogage à plei-ne vitesse non destructif(partant pas besoin d’ému-lateur !).Possédant 25 ports d’E/Ssupportant 5 V, il est pré-senté en boîtier LQFP à32 broches.

Comme l’illustre la structureinterne reproduite ici, il s’a-git d’un composant com-plexe à la pointe de ce quise fait de mieux dans ledomaine.

ConclusionLe kit de développementC8051F320DK constitue unebonne base pour se faire uneidée sur les possibilitésoffertes par le C8051F320.On peut en déduire les capa-cités des autres membres dela famille, à ceci près que les320 et 321 sont les seuls àdisposer de l’USB.

Si nous vous avons intrigué,il vous reste à faire un toursur le site de Silicon Labs àl’adresse :www.silabs.com/products/microcontroller/index.asp

(047153-1)

(Source :

documentation Silicon Laboratories)

10/2004 - elektor 71

s de développement outils de développement outils de dévelo

Le générateur de fréquence inté-gré MAX038 fête déjà ses10 ans. Sa présentation dans lenuméro de juin 1995 d’Elektorsous forme de générateur de fonc-tions universel a rencontré unfranc succès. Le montage, effectuéen insérant des composants à fils,reposait sur une platine gigan-tesque. Les composants CMSétaient alors mal vus dans Elektor.Avec raison, car le gain de placesur la carte était loin de compenserles problèmes de soudage.La prohibition des CMS s’est relâ-chée. Si les composants à fils nesont pas remplacés systématique-ment par des CMS, il est vrai queceux-ci font toujours plus souventleur apparition sur les platinesd’Elektor. Il se peut en effet quel’exécution « classique » du circuitintégré ne soit plus fabriquée ouque des CMS aient été prescritspour cette application.Les CMS apportent parfois aussileur contribution au progrès tech-nique : il est possible d’améliorerfortement les caractéristiques et laplage du générateur de fonctionsen le réalisant avec des CMS plu-tôt qu’avec des composants à filset en raccourcissant les pistes aumaximum pour réduire leur induc-tion. Un commutateur numériquede plage de fréquence combiné

à des condensateurs céramiquemulticouche (Multi Layer CeramicCapacitor ou MLCC) en tech-nique CMS améliorent les perfor-mances du MAX038 et permet-tent de gérer une plage de fré-quence totale de moins de0,1 Hz à plus de 20 MHz. Celavaut bien un minimum d’effort lorsdu montage de la platine. Deux facteurs simples à mettre enœuvre donneront au MAX038 lapossibilité d’afficher toutes sesperformances :

– des pistes aussi courtes quepossible sur la platine réduisentl’induction et les capacités defuite

– les CMS réduisent la dépen-dance de température et amé-liorent les tolérances

Le circuit présenté ici et le tracéde la carte ne représentent pasdes instructions de montage com-plètes. Il ne s’agit que de sugges-tions sur la façon d’utiliser « aumax » le MAX038.

Commutateur de plageLe commutateur analogiqueCMOS MAX4638ESE qui rem-place le commutateur de plagemécanique usuel est un multi-plexeur 8:1 qui place, sans dis-

torsion superflue, le condensateurdéterminant la fréquence désiréeaux bornes de l’oscillateurinterne. Dans le cas de la plagede fréquence la plus élevée(20 MHz), il est important que lecondensateur C8 ne soit pascommuté par le multiplexeur maissoit directement relié auMAX038. Aucun problème dansle cas du montage CMS avecboîtiers SO16 et 0805. Le côtémasse de C8 doit être relié direc-tement à la broche 6 (GND). Lesautres broches GND sont inap-propriées.Les courants de commutation pas-sant par les condensateurs quidéterminent la fréquence sont fai-bles et la tension de l’oscillateur(COSC) n’est que de -1 V (pourune alimentation de ±5 V). Lechoix du circuit analogiqueCMOS n’est donc pas critique. Letracé l’est beaucoup plus : Unepiste de 1 cm, large de 1 mm,possède une inductance de7 nH ! Les longs fils de connexionsont affligés d’une capacité defuite. C’est là que les CMS révè-lent des avantages décisifs parrapport à leurs ancêtres. Un effetsecondaire bienvenu : les spécifi-cations des CMS sont générale-ment plus précises que celles descomposants à fils.

Condensateurs CMSLes condensateurs à fils non pola-risés dans le domaine des micro-farads sont affreusement chers,énormes et peu précis. Ils nejouissent donc pas d’une grandepopularité. Les condensateurschip céramiques multicouchesCMS, les MLCC (Multi LayerCeramic Capacitor) sont bienplus précis, petits et économiquescar ils sont utilisés dans les porta-bles à des millions d’exemplaires.Les MLCC, loin d’être une nou-veauté, sont sur le marché depuisplus de 10 ans. Les codes indi-qués dans la liste de pièces dési-gnent le diélectrique (X5R…) et lemodèle (1210).Pour la borne inférieure de l’é-chelle de fréquence, rien ne vautun MLCC de 100 µF en boîtierCMS 1210 avec une tensionmax. d’utilisation de 6,3 V et unerésistance série équivalente trèsfaible (ESR de moins de 10 mΩ).La valeur d’un montage gigognede condensateurs de valeursnominales 100 µF + 68 µF +22 µF a été testée. Résultat :216 µF. La tolérance des condensateurscéramique à capacité élevée estde ±20% dans le cas de la struc-ture LMX5R. Elle atteint parcontre +80/–20% dans le cas

elektor - 10/200472

SMD

MAX038

IC1

DADJ

COSC

FADJ

SYNC

DV+

IIN

REF

OUT

PDI

PDO

11

15

18

17

V+

16

20

V–

A0

A1

10

19

13

12

14

2 9 6

7

3

4

5

8

1

D

MAX4638

IC2

COM

NO1

NO2

NO3

NO4

NO5

NO8

NO7

NO6

A0

13

V+ V–

14

A116

A215

EN

10

11

12

2

3

1

8

4

5

6

7

9

ESEC4

220n

C5

22n

C6

2n2

C71

150p

C72

47p

C3

2µ2

C2

22µ

C13

22µ

C12

100µ

C11

100µ

C8

22n

C92

1µ

C93

1µ

C94

1µ

U+

1CT=15

2CT=0

40193IC3

G1

G2

10

3D

C3

15

11

14

12

13

2+

1–

1

5

6

2

R

7

3

9

4

040047 - 11

R1 R2

S2S1

MUX 8 : 1

U+

DOWN UP

U–

CWP

U+ U–

IC3

16

8

U+

COUNT COUNT

Générateurde fréquencede précisionMAX038 en tenue CMS

Klaus-Jürgen Thiesler

La manipulation descomposants pour mon-tage en surface n’a riend’une partie de plaisir.Leur emploi en tech-nique de mesure est tou-tefois récompensé parune précision accrue. Figure 1. Générateur de fonctions de précision : circuit proposé.

eur secrets du concepteur secrets du concepteur secret

de la structure Y5V. Le fabricantde condensateurs céramiquepour hautes fréquences TaiyoYuden offre par exemple unMLCC de 22 pF à structure C0Gdont la déviation n’est que de±0,5 pF et le coefficient de tem-pérature de ±30 ppm/K(classe 1). Ce genre de perfor-mances est superflu dans notrecas, mais cela démontre les pro-grès accomplis dans le dévelop-pement de ces composants. Lasociété Reichelt offre un assorti-ment de puces céramique en boî-tiers format 0805, parmi lesquelsdes MLCC C0G peu coûteux.Un capacimètre permet de cher-cher les condensateurs dont lavaleur fournira la fréquencedésirée, en les combinant enparallèle si nécessaire. Plusieurspuces capacitives peuvent êtresoudées en les superposantmanuellement sur une seulepaire de plages d’accueil, cequi présente aussi l’avantage deraccourcir les pistes (figure 3).Ce genre d’acrobatie est horsde portée d’une machine indus-trielle mais pas d’un fer à sou-der. Les boîtiers CMS format1210 ou même 0805 sontminuscules, mais une main sûreviendra à bout du soudage.

(040047)

10/2004 - elektor 73

Figure 2. Proposition de tracé avec pistes de longueur minimaleet commutateur électronique octuple de plage de fréquence.

Figure 3. Représentation de la superposition additive des MLCC

Liste des composantsCondensateurs :C1a,C1b = 100 µF céramique MLCC Y5V 1210C1c,C2 = 22 µF céramique MLCC X5R 1210C3 = 2µF2 céramique MLCC X7R 1210C4 = 220 nF céramique MLCC X5R 0805C5 = 22 nF céramique MLCC X7R 0805C6 = 2nF2 céramique MLCC COG 0805C7a = 150 pF céramique MLCC COG 0805C7b = 47 pF céramique MLCC COG 0805C8 = 22 pF céramique MLCC COG 0805

Semi-conducteurs :IC1 = MAX038CWP (SO 20)IC2 = MAX4638ESE (SO 16)IC3 = 40193 (SMD)

s du concepteur secrets du concepteur secrets du concep

n Plage de fréquences@ 2,2 · 10n pF @ 4,7 · 10n pF @ 1,0 · 10n pF

8 0,1 à 1 Hz 0,04 à 0,4 Hz 0,2 à 2 Hz

7 1 à 10 Hz 0,4 à 4 Hz 2 à 20 Hz

6 10 à 100 Hz 4 à 40 Hz 20 à 200 Hz

5 100 Hz à 1 kHz 40 à 400 Hz 200 Hz à 2 kHz

4 1 à 10 kHz 400 Hz à 4 kHz 2 à 20 kHz

3 10 à 100 kHz 4 à 40 kHz 20 à 200 kHz

2 100 kHz à 1 MHz 40 à 400 kHz 200 kHz à 2 MHz

1 1 MHz à 10 MHz 400 kHz à 4 MHz 2 à 20 MHz

elektor - 10/200474

Règles de participation :

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

Rédaction Elektor, SEGMENT B.V./ELEKTORchez WWS, 4, Rue Caroline, 75017 Paris,

Télécopie 01.42.61.18.78, Courriel : [email protected]

Date limite de réception des envois :le 21 octobre 2004.

Tout recours légal est exclu. Cette opération estouverte à tous nos lecteurs, exception faite despersonnels de SEGMENT B.V., société dont faitpartie Elektor.

Gagner avecTRICK.e !L’auteur de la meilleure réponse à laquestion TRICK.e gagnera cette fois unmodule FlexiPanel Bluetooth deHoptroff (www.flexipanel.com) d’unevaleur de 100 $ !

* Cf. l’article « Télécommande Blue-tooth » en page 64 et suivantes dunuméro de septembre.

La critique des réponses sera faite parle professeur Ossmann épaulé par lesrédacteurs d’Elektor; le jugement estsans appel. En cas de plusieurs répon-ses « identiques » nous procéderons àun tirage au sort.

Martin Ossmann est professeur à laFaculté des Sciences d’Aix-la-Chapelle(FH Aachen) et un auteur prolifique pourElektor. Il voudrait, au travers de sacolonne, inciter nos lecteurs non seule-ment à la réflexion, la réalisation, lasimulation et aux spéculations mais aussià (se) poser des questions intéressantes.

T1

BC550CR3

33k

R2

10

0k

R1

10

0k

R4

4k7

R5

2k2

T2

BC560C

C2

10µ

C1

10µ

C4

2µ2

C3

2µ2

+12V

IN

OUT

040272 - 2 - 11

L’amplificateur à 2 transistors représenté surle schéma possède un gain en tension petitsignal de quelque 1800 (65 dB) !

Comment peut-on expliquer cela ?

La nouvelle colonne TRICK.e (se dit tricky, délicat, avec « e » pour ELEKTOR etElectronique) a, depuis le numéro du mois dernier, trouvé sa place dans ELEK-TOR. Les petits articles en question posent une question ou un petit problème. La question de ce mois :

TRICK.e DU

Si vous ne croyez pas que cetamplificateur introduit effective-ment un gain aussi important,vous aurez vite fait de réaliservous-même le circuit (cf. laphoto) et de le tester. Vous pou-vez également simuler le circuità l’aide d’un programme desimulation. Comment se fait-ilque l’on obtienne un gain aussiélevé, alors qu’une combinaisonclassique émetteur + collecteurdonne, typiquement, des gainsne dépassant pas 200 ?

L’auteur et la rédaction d’Elektorvous souhaitent bien du plaisirlors des discussions.

10/2004 - elektor 75

U PROF OSSMANNDans la colonne TRICK.e précédentenous avons posé la question de savoircomment déterminer la valeur de résis-tance d’une unique résistance faisantpartie d’une grille quadrilatère s’éten-dant à l’infini et constituée de résistancesde R = 1 kΩ. Le problème que pose cetexercice est que le courant de mesure, I,se distribue sur l’ensemble du réseau. S’ilest vrai que la plus grande partie du cou-rant prend le « chemin le plus court », lereste du courant n’est pas partie néglige-able. Il n’existe malheureusement pas demodèle de symétrisation simple permet-tant un calcul du courant dans les diffé-rentes ramifications.Il n’en reste pas moins relativement sim-ple de mesurer la valeur de résistance R.Comme il s’agit d’un réseau linéaire (ilne comporte que des composants linéai-res) on peut utiliser le principe de superpo-sition. Ce principe dit : la réponse (cou-rant et tension dans chaque branche)des sommes (d’un réseau comportantplusieurs sources indépendantes) estégale à la somme des réponses.Plutôt que de placer le courant de mesureI dans un noeud et de le dériver desnoeuds adjacents, nous allons procéderdifféremment :Nous allons envoyer un courant I dans lenoeud de « droite » et le laissons disparaî-tre vers l’infini. Si cela paraît trop nébu-leux : à grande distance des 2 noeuds,nous connectons tous les noeuds duréseau en le mettant en anneau et y déri-vons notre courant I. Ce courant I se dis-tribue, en raison de la symétrie, de façonégale sur les 4 branches adjacentes (fig-ure 1). On observe, sur chaque résis-

tance se trouvant en contact immédiatavec les points d’injection, une chute detension qui répond à la formule UI =R⋅I/4. Nous allons faire de même pourles noeuds de gauche (figure 2). Nousen dérivons le courant J que nous injec-tons à l’infini. Il produit, sur chaque résis-tance, la chute de tension UJ = R⋅J/4.Revenons maintenant à notre problèmed’origine. Nous injectons dans le noeud

droit le courant de mesure Im = I. Nousl’envoyons vers l’infini d’où nous le récu-pérons (J = Im = I). Sur la résistance quiinterconnecte les 2 noeuds les réponsesdes courants I et J se superposent à la ten-sion de mesureU = R⋅I/4 + R⋅J/4 = R⋅Im/4 + R⋅Im/4 =R/2⋅Im = Rm⋅Im.Nous en dérivons la valeur de mesureRm, Rm = Um/Im = R/2. Ceci signifie quesi toutes les résistances ont une valeur R,nous mesurons très exactement R/2 !Nous avons un exercice additionnelpour les spécialistes. Quelle valeur derésistance obtient-on dans notre grillequadrilatère lorsque nous ne mesuronspas directement à des noeuds adjacentsmais utilisons des noeuds disposés endiagonale ? On pourra trouver la valeuren s’aidant de la littérature (en langueétrangère) donnée dans la bibliogra-phie, l’auteur ne connaissant cependantpas de causalité évidente facile àdémontrer pour ce problème. On pourrautiliser un raisonnement similaire pourd’autres dispositions en grille, telles queles dispositions cubique et en diamant.Ci après quelques ouvrages intéressantssur le sujet :

[1] A. H. Zemanian, “Infinite Electrical Net-works”, Cambridge University Press,Cambridge 1991

[2] E. Aballay, E. Aviles, “Redes resistivasinfinitas”, Universidad Falvaloro,www.fisicarecreativa.com/informes/infor em/redes resistivas infinitas 2k2.pdf

[3] D. Atkinson, F.J. van Steenwijk, “InfiniteResistive Lattices”, Am. J. Phys. 67(6),486-492 (1999)

(040272-2)

Solution du Trick.e de septembre :

040272 - 2 - 13

040272 - 2 - 14

Figure 1. Une source

Figure 2. Principe de superposition

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MAX6675Interface pour thermoélément-K

Fabricant :Maximhttp://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX6675.pdf

Caractéristiques :– Conversion numérique immédiate du signal de

sortie du thermoélément-K– Compensation de la jonction froide– Interface sérielle simple compatible SPI– Résolution 12 bits (0,25 °C)– Détection d’une rupture

Applications :Mesures de températures dans le monde industrielet automobile

Description :Le MAX6675 procède à une compensation jonctionfroide et numérise le signal produit par un thermo-élément-K. Les données en sortie, au format SPI (àlecture seule) possèdent une résolution de 12 bits,ce qui correspond à 0,25 °C. La plage des tempéra-tures mesurables va de 0 à 1 024 °C, sachant quesur la plage allant jusqu’à 700 °C on atteint une pré-cision de 8 LSB.

Application type :Thermoélément avec MAX6675, Elektor, octobre 2004

Boîtiers et plage de température :MAX6675ISA –20 à +85 °C SO8

Br. Description Fonction1 GND Masse

2 T-

Élément alumel (nickel +5% Al, Mg et Si) duthermoélément-K (blanc),peut être connecté à lamasse

3 T+ Élément nickel-chrome duthermoélément-K (vert)

4 VCCAlimention positive, prendre un 0,1 µF vers lamasse

5 SCK Entrée d’horloge sérielle

6 CS Chip Select (libère l’inter-face sérielle au niveau bas)

7 SO Sortie de données sérielle8 NC non connecté

CS

SCKVCC

1

2

8

7

N.C.

SOT-

T+

GND

SO

TOP VIEW

3

4

6

5

MAX6675

INFOCARTE 10/2004


Valeurs maximales

Paramètre Valeur

Tension d’alimentation VCC vers GND –0,3 à +6,0 V

Tension sur toutes les autres broches vers GND –0,3 à (VCC+0,3 V)

Courant ligne SO 50 mA

Dissipation permanente (TA = +70 °C) 471 mW

Plage des températures de service –20 à +85 °C

Température de la couche de jonction +150 °C

INFOCARTE 10/2004


Caractéristiques électriques(VS = 3,0 à 5,5 %, Tamb = TMIN à TMAX, sauf mention contraire, Valeurs typiques à TA = +25 °C)

Paramètre Conditions Min. Typ. Max. Unité

Erreur de température

700 °C, TA = 25 °C

VCC = 3,3 V –5 +5 LSB

VCC = 5 V –6 +6

0 à 700 °C,TA = 25 °C

VCC = 3,3 V –8 +8

VCC = 5 V –9 +9

700 à 1000 °C,TA = 25 °C

VCC = 3,3 V –17 +17

VCC = 5 V –19 +19

Constante de conversion du thermoélément 10,25 µV/LSB

Erreur de compensation de la jonction froide

TA = –20 à+85 °C

VCC = 3,3 V –3,0 +3,0 °C

VCC = 5 V –3,0 +3,0

Résolution 0,25 °C

Impédance d’entrée du thermoélément 60 kΩTension d’alimentation VCC 3,0 5,5 V

Courant d’alimentation ICC 0,7 1,5 mA

Seuil POR (Power-On-Reset) VCC en augmentation 1 2 2,5 V

Hystérésis POR 50 mV

Durée de conversion 0,17 0,22 s

INTERFACE SÉRIELLE

Tension d’entrée Bas 0,3⋅VCC V

Tension d’entrée Haut 0,7⋅VCC V

Courant de fuite en entrée VIN = GND ou VCC ±5 µA

Capacité d’entrée 5 pF

Tension de sortie Haute Courant de sortie = 1,6 mA VCC-0,4 V

Tension de sortie Bas Courant de sortie = 1,6 mA 0,4 V

CHRONOLOGIE

Fréquence de l’horloge sérielle 4,3 MHz

Largeur d’impulsion SCK Haut 100 ns

Largeur d’impulsion SCK Bas 100 ns

Chute CSB à montée de SCK CL = 10 pF 100 ns

Chute CSB à validation de la sortie CL = 10 pF 100 nsMontée CSB jusqu’à désactivation de la sortie

CL = 10 pF 100 ns

Chute SCK jusqu’à validité des données de sortie

CL = 10 pF 100 ns

INFOCARTE 10/2004


Description détaillée :Le MAX6675 est un convertisseur qui, à l’aide d’unconvertisseur Analogique/Numérique possédant unerésolution de 12 bits, numérise le signal fourni parun thermoélément. Il comporte des dispositifs demesure et de correction pour la compensation de

jonction froide, intègre un contrôleur numérique,une interface SPI y compris la logique de commandecorrespondante. Le MAX6675 travaille en associa-tion avec un microcontrôleur externe (ou toute« intelligence » similaire dans des circuits de mesurede température ou d’automates de processus.

Vcc

GND

T+

T-

SO

SCK

CS

MICROCONTROLLER68HC11A8

MISO

SCK

SSB

0.1 F

MAX6675

S1

S3

S2

T-

REFERENCEVOLTAGE

1

GND

ADC

300k

300k

30k

1M

20pF

COLD-JUNCTIONCOMPENSATION

DIODES5

S4

DIGITALCONTROLLER

SCK

SO7

5

4

VCC

A1 A2

6CS

T+

3

2

0.1 F

30k

MAX6675

Conversion de température

Compensation de jonction froide

INFOCARTE 10/2004


CS

SCK

SOD15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1

D0

Serial Interface Protocol

D15 D0D1D2D3

SCK

SO

tDV

tCSS

tDO

CS

tTR

tCH tCL

Serial Interface Timing

BITDUMMYSIGN BIT

12-BITTEMPERATURE READING

THERMOCOUPLEINPUT

DEVICEID

STATE

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 MSB LSB 0Three-state

SO Output

NumérisationInterface sérielle

Détection de ruptureBruit

Elektor N°316 - Octobre 2004 - doctsf

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