Un récepteur de télécommande rolling code à quatre canaux



Voici un récepteur de télécommande quatre canaux à code aléatoire à auto-apprentissage, dont les sorties se font sur quatre relais programmables en monostables ou bistables. La gestion et le décodage sont confiés à un microcontrôleur PIC 16C558. Les 4 commandes étant disponibles sur le même émetteur de type porte-clés, dont la portée peut atteindre 100 mètres, on peut imaginer le champ d’application d’un tel appareil. Ouverture du portail de la propriété, désactivation de l’alarme, ouverture de la porte du garage, déverrouillage de la porte d’entrée… par exemple !

Dans cet article vous trouverez la description d’un récepteur de télécommande à quatre canaux, réalisé spécialement pour être activé à distance par un transmetteur (télécommande) basé sur l’intégré HCS200 de MICROCHIP, doté de quatre entrées ou encore de quatre interrupteurs. Sans perdre une seconde, voyons de quoi il s’agit en jetant un coup d’oeil sur le schéma électrique.
Tout d’abord, le circuit utilise un microprocesseur qui dispose de quatre lignes de sorties. Notons, ensuite, la présence d’un driver de ligne de type ULN2803 utilisé pour interfacer le PIC U4 avec les bobines des relais.
La règle d’encodage KEELOQ, propre au système HCS200 de MICROCHIP, constitue le principe de la commande, ce qui permet de générer, à chaque transmission, un code différent. C’est pour cette raison que seul un décodeur programmé de la même manière peut le reconnaître ou se synchroniser avec.
Notre dispositif est une télécommande à rolling code (code aléatoire ou tournant) basé sur un encodeur de haute technologie qui, à chaque activation, génère une chaîne de 66 bits dont 28 bits forment la partie fixe du code (soit un total de 268435456 combinaisons), 32 bits composent la partie aléatoire et les 6 derniers bits transmettent les informations qui concernent l’état des touches. Nous pouvons considérer le code transmis comme étant un ensemble de trois groupes de données.
Le premier groupe est fixe, composé de 28 bits programmables par liaison série, depuis l’extérieur, grâce à une broche spéciale. Ces 28 bits garantissent à eux seuls un niveau élevé de sécurité en offrant plus de 268 millions de combinaisons possibles.
Le second bloc, aléatoire (hopping code), est composé de 32 bits qui diffèrent à chaque transmission. En pratique, chaque fois que l’on envoie le signal, la combinaison change. Elle ne change pas au hasard, car sinon le récepteur ne reconnaîtrait pas le code, mais selon un algorithme précis et déterminé par le microprocesseur interne sur la base du code fixe, crypté par une clé mémorisée de 64 bits et univoque ! En fait, chaque série de circuits intégrés fabriquée possède sa propre clé.
En pratique, le constructeur de la télécommande, peut personnaliser, avec son propre code, chaque lot de HCS200, de façon à ce que les différentes télécommandes soient uniques.
Ce code de fabrication ("code usine"), définitivement inscrit dans chaque intégré, est en mesure d’offrir deux combinaisons, sur les soixante-quatre possibles, de la clé cryptée. Ce principe garantit, par exemple, qu’un producteur d’antivols pour voiture ait des algorithmes totalement différents de ceux d’un producteur de portails électriques par exemple.
Les 6 bits restants, qui composent la chaîne de données envoyée par le HCS200, indiquent l’état des touches.
Nous pouvons donc affirmer avec certitude que le système KEELOQ opère vraiment sur une commande unique, ce qui veut dire qu’un transmetteur donné ne peut activer que les récepteurs qui ont enregistré le même code de base et le même algorithme.
Il est donc absolument impossible que qui que ce soit, puisse déchiffrer l’algorithme et copier l’émetteur en interceptant et en enregistrant le signal.

La clé de codage (Encryption key)
Figure 1 : Schéma électrique du récepteur rolling code 4 canaux.

La clé de codage (clé cryptographique), est générée par le HCS200 sur la base du code de série (les 28 bits) et du code de fabrication. Une telle clé est inscrite dans la mémoire EEPROM interne de l’HCS200. Elle détermine l’algorithme de création des 32 bits de la chaîne des données transmises.
L’EEPROM d’un encodeur MICROCHIP emmagasine les valeurs du numéro de série (serial number) de la clé de cryptage et l’état du compteur de synchronisation.
Ce dernier joue un rôle important dans le bon fonctionnement du système, car c’est lui qui permet de relier les deux dispositifs au cas où le transmetteur aurait été activé plusieurs fois hors du champ du récepteur. Sans système de sauvegarde, les deux éléments seraient asynchrones et la commande à distance ne pourrait plus être actionnée.
Pour que tout fonctionne bien, il faut que le décodeur connaisse la loi de variation des 32 bits ou bien qu’il prenne à chaque fois connaissance des données que le codeur envoie à chaque transmission : ceci est assuré après l’auto-apprentissage. Toutefois, si par hasard, le transmetteur est excité plus de seize fois sans que le récepteur puisse en capter le signal, la télécommande n’est plus utilisable : il faut donc procéder à une resynchronisation manuelle ou automatique.
Dans le premier cas, celui de l’autoapprentissage, on active la procédure en appuyant sur le bouton P1 de la carte quatre canaux : la LED LD1 s’allume.
Puis on appuie sur un des boutons de la télécommande jusqu’à extinction de cette même LED.
Le second système, utilisé dans le décodeur, consiste à effectuer deux transmissions dans le champ de portée en émettant vers l’unité réceptrice, par deux fois consécutives, le signal de la télécommande, ceci sans avoir besoin d’agir sur la carte de réception. Le protocole "KEELOQ" prévoit qu’après deux réceptions consécutives par le même codeur ayant servi à l’apprentissage initial, le décodeur puisse se synchroniser avec ce même codeur.
Bien évidemment, cette procédure ne peut pas être réalisée avec un transmetteur quelconque, car l’accès au code serait trop facile.
La procédure d’auto-apprentissage permet au décodeur de mémoriser le code de base et les 6 bits d’information faisant partie de la chaîne des 66 bits (32 tournants, 28 fixes et 6 d’information) de façon à reconnaître exclusivement les télécommandes ayant les mêmes paramètres. Cette procédure identifie aussi l’algorithme de variation de la section aléatoire du code. Nous verrons plus loin comment cela fonctionne.

Figure 2 : Circuit interne du HCS200.

Données techniques
- Système de commande à distance par radio à codage variable MICROCHIP KEELOQ, avec code fixe de 28 bits et variable de 32 bits.
- Fréquence de travail de 433,92 MHz.
- Transmetteur (télécommande) de poche en forme de porte-clés, à quartz de 50 mW / 50 Ω, 2 et 4 canaux.
- Récepteur avec radio HF hybride Aurel BC-NBK, décodeur à microprocesseur et 4 sorties à relais (1 A, 250 volts) fonctionnement monostable ou bistable.
- Auto-apprentissage des codes d’un maximum de 100 transmetteurs avec une procédure simple.
- Alimentation continue (12 à 24 Vcc) ou alternative (9 à 18 Vca), consommation de 250 mA.
- Possibilité de décoder des signaux provenant de télécommandes basées sur les MM53200 ou UM86409.

Figure 3 : Schéma de la télécommande.


La télécommande que nous proposons dans ces pages est de type à code aléatoire et elle est réalisée avec un composant spécifique de MICROCHIP, le HCS200. Ce circuit intégré est un encodeur de haute technologie qui génère, à chaque activation, une chaîne de 66 bits dont 28 forment le code fixe, 32 sont aléatoires et 6 transmettent les informations concernant l’état des touches. La figure illustre la procédure utilisée par le HCS200 pour générer la clé de cryptage en partant du code usine (code individuel, inséré par le fournisseur) : une telle procédure se base sur un algorithme de MICROCHIP nommé KEELOQ.

Figure 4 : Génération du train de données du HCS200.

Ces figures illustrent la façon dont est conçu le train de données, que le HCS200 permet de générer à chaque pression sur une touche. Comme on peut l’observer, la haute fiabilité de notre système est garantie par la clé de 32 bits aléatoires mais aussi par un code en série de 28 bits, qui assurerait à lui seul 268 435 456 combinaisons.
Les 32 bits variables sont générés par l’algorithme "KEELOQ" selon une clé (clé de cryptage) obtenue de façon interne sur la base d’un byte de 64 bits appelé code usine. A chaque activation, le HCS200 produit les 66 bits et les fait sor tir sur la broche 6. Il est important d’observer que parmi les 32 bits variables, seuls 16 d’entre eux, du 17ème au 32ème sont réellement aléatoires. Les bits de 1 à 16 constituent l’état du compteur de synchronisme.

Le récepteur à 4 canaux
Après avoir abordé les concepts du code aléatoire, examinons le schéma électrique pour voir comment est construit et comment fonctionne le récepteur proposé dans notre article.
Le système d’entrée des données se présente sous la forme d’une antenne séparée de l’étage de réception par les condensateurs C6 et C7.
Sur le premier condensateur on raccorde le point “chaud” et, sur le second, on relie le câble de masse, constituée par la tresse du câble, quand celui-ci est isolé.
L’étage d’entrée réception est un module hybride Aurel BC-NBK syntonisé (accordé) sur 433,92 MHz répondant aux normes CE ETS 300 220 relatives aux émissions parasites de l’antenne.
La sortie de ce module est connectée directement à l’entrée du microcontrôleur préprogrammé PIC 16C558 (U4). Le microcontrôleur est relié en série à une EEPROM externe (U3), qui sert à enregistrer les données en phase d’auto-apprentissage. Une tension de 12 ou 24 Vcc suffit pour assurer l’alimentation aux bornes +V et GND (respectivement positive et négative). Si on dispose de 12 volts, SW1 reste fermé et le courant saute R1, traverse l’anode de la diode de protection D1 et se présente au positif du condensateur électrolytique C2. Ce dernier maintient une bonne régulation de la tension et avec C3 et C4, filtre les interférences, évitant ainsi qu’elles n’atteignent le régulateur intégré U1. Le réseau habituel R2/C8 amène, pour sa part, les 12 volts aux bobines des relais. Le régulateur 7805 (U1) assure l’alimentation de la logique et de l’hybride BC-NBK en 5 volts.
Lorsque l’antenne capte un signal radio, elle le transfère à l’entrée de U2, (circuit interne accordé et cadencé à la fréquence d’environ 434 MHz) et relève immédiatement le signal modulé. Si le signal reçu est modulé avec un code digital, la broche 14 restitue l’information sous forme d’impulsions de niveau logique TTL (0 ou 5 volts). Ces impulsions rejoignent directement la patte 6 du microcontrôleur MICROCHIP PIC 16C558 (U4) qui est programmé pour assurer deux fonctions distinctes : dénombrer ce qu’il reçoit et le déchiffrer.
En premier lieu, il se prépare à acquérir les informations qui concernent les mini-transmetteurs avec lesquels il doit ensuite travailler dans le fonctionnement normal. Puis il décode les signaux et active ses propres sorties et donc les relais respectifs. Le PIC contient une partie logicielle (software) "sur mesure", développée par MICROCHIP, générant la clé de cryptage indispensable à l’identification des transmetteurs.
Chaque transmetteur nécessite l’introduction d’un code usine et d’un code fixe programmable par l’utilisateur (dans notre cas, les télécommandes sont fournies déjà programmées).


Dans le software fourni par MICROCHIP, on trouve l’algorithme qui permet, après acquisition du code fixe durant l’autoapprentissage, de générer la clé de cryptage du transmetteur et de déchiffrer les parties variables (32 bits aléatoires) des chaînes de données de 66 bits. Cette synthèse demande aussi de connaître le code usine, unique et égal à celui des télécommandes en liaison avec le décodeur. Notre récepteur nécessite un code usine et, bien entendu, il ne faut relier que des transmetteurs ayant le même code usine provenant d’une même série. Dans notre cas, la télécommande et le récepteur ont évidemment un code usine identique : les télécommandes se distinguent les unes des autres par le code fixe de 28 bits.
Examinons donc le fonctionnement du récepteur dans ses deux phases, en partant de celle indispensable : l’apprentissage des codes nécessaires à synthétiser les algorithmes de décodage. Le code de chaque transmetteur que l’on doit utiliser pour commander le circuit doit être préalablement auto-appris par le récepteur.
Il suffit de fournir une tension en laissant le pont JP1 ouvert (fermé, il rivalise, comme pour la version monocanal, avec le codage de type UM86409 ou MM53200 et il dispose le décodeur à reconnaître des télécommandes de ce type), d’appuyer et de relâcher le bouton du reset P1.
A ce point, il faut activer une télécommande en étant à faible distance du récepteur, attendre que s’allume la LED LD1 et que se déclenche le relais correspondant au canal adéquat.
Selon le logiciel du microcontrôleur, la carte peut intégrer, si on répète la procédure, jusqu’à 100 télécommandes différentes, basées sur le HCS200 avec le même code usine. Chaque fois, les données acquises sont mémorisées dans l’EEPROM externe (U3).
Notez que le micro a une mémoire comprenant les positions des six derniers bits des chaînes, donc assigne à chaque combinaison une sortie et un relais : RL1 pour le premier canal, RL2 pour le second, RL3 pour le troisième et RL4 pour le quatrième, etc.
En recevant une chaîne au format HCS200, le décodeur extrait la partie des 28 bits qui constitue le code fixe de la transmission comprise dans le code usine de 64 bits (préalablement programmé de façon identique à celui du récepteur). Avec la routine spéciale, il obtient la clé de cr yptage qui est égale en tout à celle du système qui a produit la chaîne : il la mémorise dans l’EEPROM avec d’autres informations qu’il utilisera désormais pour identifier les télécommandes.
Le dernier élément acquis en autoapprentissage est l’état du compteur de synchronisation qui par t de 0 et qui est mis à jour à chaque réception.
Il ser t aussi à synchroniser la commande en provenance d’une télécommande qui, le plus souvent, a été activée "à vide" (moins de 16 fois… donc, ne vous éner vez pas sur les poussoirs !). Sa valeur doit être identique au transmetteur, ou ne pas différer de plus de 16 unités, sinon, il faut synchroniser à nouveau l’ensemble avec la méthode décrite plus haut.

Le module AUREL BC-NBK

Sorties du module :
1 = +5 volts
2 = Masse
3 = Antenne
7 = Masse
11 = Masse
13 = Point de test
14 = Sortie
15 = +5 volts

Vue sur la télécommande 4 canaux.

Le fonctionnement normal
C’est celui dans lequel le récepteur opère après l’installation et l’apprentissage des codes. Dès l’arrivé d’une chaîne de 66 bits, le microcontrôleur exécute une première analyse pour en vérifier le format. Si le type de trame apparaît compatible au système, il extrait les 28 bits fixes et les compare avec ceux résidant dans la mémoire EEPROM. Ayant la possibilité d’apprendre jusqu’à cent transmetteurs différents, il exécute cette comparaison, non pas avec un, mais avec tous les numéros de série qu’il a assimilé en auto-apprentissage, en les lisant un à un dans la EEPROM externe U3 et en les chargeant dans sa RAM, jusqu’à trouver celui qui correspond. La LED LD1, connectée sur la ligne des données, met en évidence le passage des impulsions TTL, et clignote faiblement, quand le récepteur est en train de recevoir un signal inconnu et intensément s’il s’agit de celui d’un encodeur déjà appris et valide. Si la comparaison de la partie fixe donne un résultat positif, on procède au déchiffrage des 32 bits cr yptés dont on extrait aussi la valeur du compteur de synchronisation.
Le PIC charge, par l’EEPROM, la clé de cryptage et l’utilise pour le décodage.
Une fois terminé, il dispose de l’état du compteur de synchronisation. Lorsque la chaîne est valide, le software compare les deux compteurs. Si la différence est inférieure à 16, il effectue une lecture de l’état des derniers bits. Il identifie donc la sortie à activer (broches 10, 7, 8 ou 9). Si, au contraire, la différence entre les deux valeurs excède 16, tout se réinitialise et le récepteur s’arrête en attendant le second envoi par le même transmetteur.
Lorsque la seconde transmission arrive, il analyse la valeur du compteur de synchronisation contenue dans le bloc des 66 bits, et le copie dans l’EEPROM en le substituant au précédent. Dès à présent, émetteur et récepteur sont synchronisés. Le PIC déchiffre les bits assignés au bouton appuyé sur le transmetteur et fait passer au 1 logique la sortie correspondante pendant un moment qui dépend de la position de DS1.
Si le fonctionnement monostable a été imposé, le relais correspondant est excité pendant 5 secondes après le relâchement de la touche (de la télécommande). En imposant le mode bistable, une première commande force l’excitation et la suivante entraîne le relâchement.
Pour renforcer les niveaux logiques TTL, en les convertissant en intensité suffisante pour alimenter les bobines des relais, le circuit prévoit un driver de ligne intégré ULN2803 (U5). Le dispositif est pour vu de 8 darlingtons (nous en utiliserons seulement quatre) NPN dont les collecteurs sont reliés chacun exclusivement à une broche de sortie. Avant de passer à la partie pratique, nous décrirons les derniers détails du circuit.
Le transistor T1 garantit le reset quand on alimente le circuit (il donne un niveau logique haut sur l’entrée 4 tant que la tension d’alimentation ne dépasse pas les 4 volts environ) et donc une initialisation correcte du software qui pourrait se bloquer.
Le quartz Q1 ser t au fonctionnement de l’oscillateur de l’horloge interne du microcontrôleur.
La touche P1 sert pour le reset du PIC et pour la remise à zéro de l’EEPROM externe, mais aussi, permet d’activer l’apprentissage d’un nouveau code. Le cavalier JP1 permet (s’il est en position fermée) d’utiliser le récepteur avec les transmetteurs codés à base de MM53200 ou UM90409. Le varistor VAR, posé en parallèle à la ligne d’alimentation principale, ser t à bloquer d’éventuelles surtensions quand on monte le circuit sur des réseaux électriques instables.

Figure 5 : Plan d’implantation des composants du récepteur 4 canaux.

Notre prototype terminé et monté sur le circuit imprimé double face à trous métallisés, sérigraphié et verni.

Liste des composants du RX433RR/4
R1 = 10 Ω 3 W
R2 = 47 Ω 1/2 W
R3 = 10 kΩ
R4 = 10 kΩ
R5 = 10 kΩ
R6 = 10 kΩ
R7 = 10 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 470 kΩ
R10 = 2,2 MΩ
R11 = 2,2 MΩ
R12 = 1 kΩ
C1 = 10 nF céramique
C2 = 470 μF 35 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 100 nF multicouche
C5 = 220 μF 35 V électrolytique
C6 = 10 nF céramique
C7 = 10 nF céramique
C8 = 100 μF 35 V électrolytique
C9 = 100 nF multicouche
D1 = Diode 1N4148
D2 = Diode 1N4004
DS1 = Dip-switch 2 inter
P1 = Poussoir min. pour ci
LD1 = LED rouge 3 mm
U1 = Régulateur 7805
U2 = Module Aurel BC-NBK
U3 = Intégré 93LC76
U4 = PIC16C558 préprogrammé
U5 = Intégré ULN2803
RL1 = Relais mini 12 V 1 RT pour ci
RL2 = Relais mini 12 V 1 RT pour ci
RL3 = Relais mini 12 V 1 RT pour ci
RL4 = Relais mini 12 V 1 RT pour ci
Q1 = Résonateur 4 MHz
SW1 = Dip-switch 1 inter
JP1 = Cavalier
VAR = Varistor
T1 = Tansistor PNP BC557B

Divers :
1 support 2 x 4 broches
1 support 2 x 9 broches
5 borniers 3 pôles
1 bornier 3 pôles
1 circuit imprimé réf. H182.


Figure 6 : Position des dip-switchs et état des relais.

Dans le récepteur, on trouve un dipswitch double (DS1) qui sert à imposer le mode de fonctionnement des relais de sortie. Chaque microswitch se réfère à un couple de canaux, c’est-à-dire le 1 (pin 11 du microprocesseur) concerne RL1 et RL3 alors que le 2 (pin 12) est pour RL2 et RL4.
Pour tous les relais, la condition OFF (ouver t = 1 logique) force le fonctionnement monostable et la condition ON (fermé = 0 logique) celui bistable.
Dans le premier cas, les relais restent excités environ 5 secondes.
Dans le fonctionnement bistable, ils s’excitent au premier signal et ne retombent qu’après une nouvelle activation envoyée par la télécommande.
Prenez en compte ces indications pour la configuration correcte du récepteur.

La télécommande


Notre transmetteur, réalisé avec des composants CMS, complète le codage KEELOQ de MICROCHIP. Un tel codage est confié à l’intégré HCS200 auquel sont connectées les quatre touches. La sor tie du signal digital pilote directement un étage oscillateur HF à transistor sur 433,92 MHz. Cet étage travaille en "tout ou rien". En présence d’un 1 logique, il oscille et, en présence d’un 0 logique, il cesse d’osciller. Il s’agit d’un oscillateur SAW, très stable et capable de couvrir, en liaison avec un récepteur standard de type RF290 ou BC-NBK, un rayon d’environ 100 m en terrain dégagé.

La réalisation
Voyons maintenant comment construire le récepteur à code aléatoire à quatre canaux.
Le circuit imprimé est un double face à trous métallisés. Comme nous l’avons écrit de nombreuses fois, la fabrication d’un tel circuit demande un matériel spécialisé et beaucoup d’attention.
Le nombre d’échecs étant très important, le circuit est disponible, sérigraphié et verni. Il en est de même pour les transmetteurs programmés avec le code usine qui convient ainsi que pour le PIC préprogrammé.
Le montage des composants s’effectue en commençant par les résistances et les diodes au silicium (cathode est le côté marqué par un anneau peint sur le corps). Il faut ensuite placer le support à 2 x 4 broches pour la mémoire 93LC76 et ceux 2 x 9 broches pour le microcontrôleur PIC 16C558 et l’ULN2803, en prenant soin d’orienter l’encoche-détrompeur dans la direction indiquée par le plan de câblage donné en figure 5.
Passons aux condensateurs, en prêtant attention à la polarité des électrolytiques et, ensuite, au transistor en le plaçant côté plat dirigé vers la diode D2. Maintenant, montez les quatre relais miniatures, la touche P1 (normalement ouverte) et le dip-switch simple DS1.
Pour le cavalier JP1, soudez deux broches de barrette sécable au pas de 2,54 mm dans lesquelles vous introduirez (ou non) une chute de queue de résistance pliée en "U".
Quant à la LED, elle doit être de 3 ou 5 mm de diamètre et elle est insérée avec son méplat (cathode), tourné vers l’extérieur du circuit, regardant C2. Le régulateur intégré 7805 est positionné de manière à ce que son côté métallique soit dirigé vers l’extérieur du circuit imprimé.
Le module hybride est inséré dans les trous prévus pour le recevoir (il n’y a pas de difficulté parce qu’il n’entre que dans un sens). Pour finir le montage, insérez un bornier à 13 bornes (5 de 2 et 1 de 3 bornes) au pas de 5 mm, en correspondance avec les trous réservés aux connexions des relais, à l’alimentation et à l’antenne.
A propos, si vous réalisez cette dernière avec un morceau de fil de cuivre émaillé de 17 cm de long, vous pouvez la fixer à la borne ANT. Si, au contraire, vous utilisez une antenne fouet, une ground-plane, ou toute autre antenne externe, connectez-la aux emplacements réservés sur le bornier avec un câble coaxial en veillant à ce que la tresse de masse aille à l’emplacement marqué "GND". Le conducteur interne (l’âme) doit, quant à lui, être connecté à l’emplacement marqué "S". Vous pouvez également souder tresse de masse et âme directement sur les plots imprimés correspondant à C7 et C6 (sous le bornier).
Maintenant, il ne reste plus qu’à insérer les intégrés dans les suppor ts (attention aux encoches-détrompeur) sachant que le microcontrôleur est déjà préprogrammé.
Pour faire fonctionner ce montage, vous devez vous procurer une alimentation capable de fournir une tension continue de 12 à 14 volts avec une intensité d’au moins 250 mA. Si vous décidez d’alimenter en alternatif, il suffit de disposer d’un transformateur dont le secondaire est en mesure de fournir une tension de 9 à 10 volts (SW1 fermé) ou de 18 volts (SW1 ouvert) que vous devez prendre soin de connecter aux bornes "+Vcc (12-24V)" et "GND" du bornier sans vous soucier de la polarité.
Dans ce cas, la diode D1 ser t à redresser la tension en entrée. En courant continu, veillez à la polarité. Rappelez- vous qu’en alimentant le montage avec une tension comprise entre 9 et 12 V, le dip-switch SW1 doit rester fermé alors qu’en 24 Vcc ou 18 Vca, il doit rester ouvert afin que la résistance R1 puisse limiter l’intensité pour entraîner la chute de potentiel nécessaire.
Une fois le récepteur allumé, il faut d’abord réinitialiser la mémoire EEPROM, en appuyant sur P1 jusqu’à ce que la LED ne réagisse plus (il faut entre 12 et 15 secondes). Assurezvous que le pont JP1 soit ouver t car, dans le cas contraire, le récepteur fonctionnerait comme décodeur de signaux sur la base du MM53200 / UM86409.
Maintenant, la première chose à faire est l’auto-apprentissage des codes des transmetteurs dont on désire se servir.
Prenez une télécommande, appuyez et relâchez le bouton P1 de la carte en vérifiant l’allumage de LD1. A partir de ce moment vous avez 6 secondes pour envoyer un signal, avant que la diode ne s’éteigne. Pour effectuer un nouvel apprentissage, Il faut appuyer à nouveau sur P1. Pour mémoriser le code dans l’EEPROM il faut presser la touche de la télécommande et attendre que LD1 s’éteigne et que le relais correspondant s’enclenche : RL1 pour la touche 1, RL2 pour la 2, etc. L’apprentissage terminé, la carte peut mémoriser les codes de cent transmetteurs différents (ayant un même code usine) la télécommande est alors prête à être utilisée.

Une vidéosurveillance d'ambiance VHF télécommandée en UHF



Ce mini émetteur audio/vidéo en VHF, peut être activé et désactivé au moyen d’une radiocommande codée sur 433 MHz. Il est adapté aux contrôles vidéo dans des locaux divers, mais également à la surveillance à distance d’une habitation, d’une chambre d’enfants, etc. La transmission peut être facilement reçue sur un téléviseur quelconque.

Pour assurer la surveillance d’une enceinte fermée, nous savons tous qu’il est suffisant d’y placer un mini-émetteur radio afin de pouvoir écouter les conversations ou les bruits qui en émanent.
Il existe, pour ce faire, une myriade de dispositifs, plus ou moins miniaturisés, basés sur différentes technologies.
Toutefois, à ces systèmes utilisés avec succès par des professionnels, ou même par des amateurs, il manque quelque chose qu’aujourd’hui nous pouvons ajouter, sans trop de complications, grâce à la technologie moderne : la vidéo.
En fait, si dans de nombreux cas, écouter est plus que suffisant, nous ne pouvons pas nier que voir ce qui se passe, même si c’est par l’intermédiaire d’une caméra, est décidément mieux que d’entendre seulement. Voir, c’est aussi avoir immédiatement une certitude sur ce qui se passe réellement dans l’endroit surveillé.
C’est pour satisfaire ce besoin de savoir de façon sûre que nous avons étudié et réalisé le mini-émetteur audio/vidéo décrit dans ces pages.
Il s’agit d’un dispositif assimilable à un petit émetteur de télévision, que l’on peut installer en tous lieux, au besoin camouflé. C’est l’appareil idéal pour de nombreuses applications, que ce soit dans des locaux industriels (par exemple, à un endroit dangereux ou sensible), ou dans des locaux domestiques (comme une chambre d’enfant), etc.
Le montage a été prévu pour fonctionner avec une alimentation secteur. L’émetteur devra donc être placé près d’une prise 220 volts.
Ce circuit se différencie d’autres émetteurs analogues par la présence d’un système d’activation à distance par l’intermédiaire d’une radiocommande codée.
L’émetteur de télévision est normalement éteint jusqu’au moment où la personne qui veut surveiller le mette en service à l’aide d’un petit émetteur de radiocommande de poche (télécommande).
Cette solution permet de contrôler plusieurs lieux pour peu, bien entendu, que chaque lieu à surveiller dispose d’un émetteur. Néanmoins, les émetteurs utilisant le même canal vidéo, ils ne pourront être activés qu’alternativement.
Pour ce faire, il suffit d’utiliser une radiocommande multicanaux et de programmer chaque émetteur vidéo de façon à être activé par un code approprié.

Etude du schéma

Figure 1 : Schéma électrique de la vidéosurveillance d’ambiance VHF télécommandée en UHF.

La transmission du signal vidéo est confiée au module hybride U5, le très populaire Aurel TX-AV, que nous connaissons déjà, pour l’avoir utilisé dans un précédent projet.
Nous traitons ici d’un émetteur complet audio/vidéo opérant sur la fréquence de 224,5 MHz (canal 12 en bande III) avec un étage HF de tout juste 2 milliwatts, capable toutefois d’être reçu par un quelconque téléviseur dans un rayon de 50 à 100 mètres.
Ce module accepte directement un signal vidéo composite de 1 volt sur 75 ohms suivant la norme CCIR ou PAL.
Il peut ainsi être directement piloté par une petite caméra CCD ou CMOS comme celles que l’on trouve actuellement dans le commerce.
Pour simplifier les raccordements, nous avons prévu un bornier 3 points pour fournir la tension de 12 volts nécessaire à l’alimentation de la caméra et l’entrée du signal vidéo.
Certes, il existe des caméras qui s’alimentent en 5 volts. Il est alors conseillé de disposer d’un second régulateur, identique à U4, câblé de façon analogue, de manière à disposer de 5 volts stabilisés indépendants de l’étage HF. Dans ce cas, il ne faut surtout pas utiliser les points "+" et "–" du bornier caméra.
Pour ce qui concerne l’audio, les voix et les bruits sont captés par l’intermédiaire d’un petit microphone. Nous avons prévu un amplificateur de signal, formé par les deux amplificateurs opérationnels U6a et U6b, dimensionné de manière à garantir une sensibilité très élevée et une fidélité que vous ne pourrez qu’apprécier.
Aux bornes MIC, il faut appliquer une capsule microphonique préamplifiée à deux fils (le "+" est sur le point nodal R13/C13) de sorte que le faible signal généré, rejoigne l’entrée de U6a, monté comme amplificateur inverseur à gain variable (par l’intermédiaire du trimmer R9, il est possible de le faire varier entre 1 et 230 fois). De cet amplificateur, le signal passe par le second étage pratiquement identique.
De ce dernier étage, le signal sort avec un niveau 10 fois supérieur et peut ainsi piloter de façon adéquate la broche 2 du module hybride TX-AV, l’entrée audio.
Notez que les deux amplificateurs opérationnels fonctionnent en alimentation simple, c’est pour cela qu’il a été nécessaire de polariser les broches non inverseuses à la moitié du potentiel d’alimentation (5 : 2 = 2,5 volts) de façon à avoir 2,5 volts au repos sur la sortie de chacun d’eux. Cela permet d’avoir une bonne excursion du signal sur les deux alternances.
Les deux étages sont isolés du courant continu par les condensateurs C13, C12, C10 qui laissent passer la BF seulement en bloquant la composante continue.
Le préamplificateur et le module hybride sont alimentés avec la tension de 5 volts stabilisée fournie par le régulateur U4, (7805). Ce dernier prend l’alimentation sur la ligne principale à +12 volts en aval de la cathode de la diode de protection D1.
Il faut noter que l’émetteur ne fonctionne pas en permanence car, même s’il reçoit le +5 volts, sa ligne commune (masse) n’est pas constamment reliée au négatif d’entrée.
Cette fonction est confiée au transistor T1, qui passe en conduction (ON) en présentant une résistance minimale (Rdson < 0,1 ohm) lorsqu’il est polarisé, sur sa porte, avec un niveau positif.
Le mosfet est donc l’interrupteur statique que le récepteur de radiocommande utilise pour allumer ou éteindre l’émetteur vidéo.
Voyons de quelle façon en nous référant à la partie gauche du schéma électrique.
Un second module CMS Aurel NB-CE, U1, accordé sur 433,92 MHz est utilisé comme récepteur haute fréquence.
Le signal radio capté par l’antenne est amplifié et démodulé en amplitude. Il est ensuite mis en forme de manière à obtenir en sortie un train d’impulsions, le plus possible identique à celui envoyé par l’émetteur.
De la broche 14 (sortie du module), le signal est envoyé au circuit intégré UM86409 ou MM53200 utilisé comme décodeur (la broche 15 est au 0 logique), son rôle est d’interpréter le signal codé.
Sa broche 17, qui se trouve normalement au niveau haut, passe à zéro lorsque sur la broche d’entrée (broche 16) arrive un code produit par un émetteur dont le codeur sur 12 bits est positionné de façon analogue à DS1 et DS2.
En pratique, le décodeur est activé seulement si le signal reçu a été transmis par un émetteur dont les dip-switchs sont disposés un à un comme ceux de notre circuit.
Par exemple, si dans l’émetteur les dix premiers dip-switchs sont fermés, les autres ouver ts, et que dans le récepteur nous avons tous les dipswitchs de DS1 et DS2 ouverts, chaque commande éventuelle sera inopérante.
Si au lieu de cela, nous avons tous les dip-switchs de DS1 fermés et les deux de DS2 ouverts, lorsqu’un ordre est envoyé par l’émetteur, le décodeur U2 active sa sortie en émettant une impulsion négative.
L’émetteur de radiocommande a été étudié non pas pour prendre en compte le niveau logique dû à l’activation, mais le front de relâchement.
Ainsi, tant que le bouton poussoir de l’émetteur est appuyé, la sortie du UM86409 reste à zéro, à son relâchement, le niveau passe au 1 logique. C’est vraiment à ce moment, que la bascule U3 reçoit le signal d’horloge (transition 0/1) et inverse l’état des sorties Q et Q barre.
Il faut noter que, de par l’effet du réseau C2/R14, U3 est remis à zéro au moment où le circuit est alimenté. Donc, initialement, la bascule se retrouve avec la broche 1 (Q) à l’état 0 et la broche 2 (Q barre) au niveau haut.
A la suite de la première impulsion, la situation s’inverse, Q passe à l’état haut, ce qui permet au transistor T3 de devenir conducteur. Le collecteur de celui-ci passe pratiquement au potentiel de la masse et polarise également T2 (qui est un PNP).
Un niveau positif est ainsi transmis au transistor mosfet, ce dernier est activé, devient donc passant, et ferme ainsi le retour de l’alimentation de l’émetteur vidéo.
L’émetteur est ainsi mis en service et commence à transmettre les images captées par la caméra ainsi que les sons captés par le microphone.
Le tout reste en l’état jusqu’au moment où le bouton de l’émetteur de radiocommande est appuyé, puis relâché une seconde fois. Alors, la sortie de U2 passe de nouveau au zéro logique donnant une nouvelle impulsion à la bascule. La broche 1 de U3 se positionne à l’état bas, T3 et T2 sont bloqués, ainsi que le transistor mosfet, étant donné qu’il ne reçoit plus de polarisation. Le drain est isolé et la section TV est éteinte.
La portée de la commande à distance est d’environ 50 à 100 mètres, en utilisant un petit émetteur standard de 10 milliwatts et nous pensons que cela est suffisant car c’est également la portée de l’émetteur audio/vidéo. Il est logique de commander le fonctionnement de l’appareil de l’endroit où les images seront regardées, de façon à contrôler immédiatement si la réception est correcte.

Caractéristiques techniques

Section TV :
Fréquence de transmission ........................................224,5 MHz +- 75 kHz
Puissance rayonnée (sur 75 Ω) ...................................................2 mW
Fréquence de la sous-porteuse audio ..........................................5,5 MHz
Portée (réception sur TV standard) .............................................100 m
Préaccentuation ................................................................50 μs
Modulation vidéo en amplitude ..........................PAL négative en bande de base
Modulation audio en fréquence ...........................................Δ +/– 75 kHz
Section radiocommande :
Fréquence de réception ....................................................433,92 MHz
Sensibilité (avec antenne 50 Ω) ...........................................2 à 2,5 μV
Portée avec TX standard 10 mW ..................................................100 m
Nombre de combinaisons ..........................................................4096
Codeur.............................................................MM53200 ou UM86409


Notre système est composé d’un émetteur de télévision opérant sur le canal 12, qui peut être allumé et éteint à distance à l’aide d’un petit émetteur de radiocommande codé du même modèle que ceux employés dans les systèmes d’ouver ture de garage ou de portails ou dans les systèmes d’alarmes pour voitures. La portée maximale de l’émetteur TV et de la radiocommande est similaire : environ 100 mètres.

Quelques recommandations
Avant de conclure et de passer à la partie pratique, nous devons prendre en considération quelques éléments utiles pour vous permettre d’utiliser au mieux ce montage.
Le plus important, concerne la partie réception de la radiocommande, qui utilise un module Aurel validé par des essais en laboratoire comme le seul adapté à cet usage.
En pratique, la proximité de l’émetteur TV crée de multiples problèmes au module de réception de télécommande.
Lors des essais, en utilisant les classiques modules Aurel RF290A, BC-NB ou encore BC-NBK, nous avons constaté qu’une fois le circuit activé, il était difficile de le désactiver à distance. En effet, la porteuse rayonnée par l’antenne d’émission, repasse dans celle de réception, sature l’étage haute fréquence (même si le premier travaille en VHF et le deuxième en UHF) et en réduit considérablement la sensibilité.
Dans ces circonstances, le signal émis par le petit émetteur de radiocommande, ne peut être reçu par le récepteur qu’à une distance variant entre 2 et 10 mètres.
Evidemment, cela ne se produit pas si l’émetteur TV est éteint, mais cette restriction n’est pas du tout acceptable.
Pour éviter des problèmes de ce genre, il est nécessaire d’utiliser des modules à bande étroite comme le récepteur superhétérodyne faible coût référencé STD-LC (accordé par un résonateur SAW à 433,92 MHz, conversion de fréquence sur une FI de 500 kHz, sensibilité de 2 μV) ou bien le récepteur à super-réaction blindé NB-CE (accord à 433,92 MHz, sensibilité 2,24 μV, sélectivité meilleure que 300 kHz). C’est ce dernier que nous avons choisi.
Néanmoins, tous les deux sont insensibles à l’émission en VHF à 224,5 MHz due à l’oscillateur de l’émetteur audio/vidéo grâce à la bonne sélectivité qui réduit la bande passante d’entrée à quelques centaines de kHz.
Le second point concerne les antennes.
Toujours pour éviter les retours HF et les interférences et faire cohabiter sur le même circuit imprimé un émetteur et un récepteur qui, à un cer tain moment, doivent fonctionner en même temps, nous avons positionné les antennes aux deux côtés opposés du circuit imprimé.
La recommandation est de ne pas les approcher durant l’utilisation, mais, au contraire, de les orienter, si possible, une d’un côté et l’autre dans la direction opposée.

En pratique
Pensons à présent à construire l’émetteur pour lequel a été prévu un circuit imprimé que vous pouvez facilement réaliser par la méthode photographique.
Ayez recours, pour ce faire, à une bonne photocopieuse et effectuez un tirage du tracé du circuit imprimé représenté à l’échelle 1/1 sur du calque ou sur un transparent.
Après avoir gravé et percé le circuit imprimé, vous pouvez procéder au montage de tous les composants. En vous aidant du plan d’implantation donné en figure 2, commencez par les diodes, en respectant le sens de leur bague, continuez par les résistances et les condensateurs céramique et multicouche puis par les supports de circuits intégrés en veillant à l’orientation de leur encoche-détrompeur.
Poursuivez par les dip-switchs puis par les condensateurs électrolytiques en faisant surtout attention à leur sens (la patte la plus longue au "+").
Montez les transistors en boîtier plastique en prenant garde de bien orienter leur boîtier dans le sens indiqué sur le schéma d’implantation.
Pour le mosfet, rappelez-vous que la partie métallique doit être orientée vers R4, R15 et R16. Le régulateur est disposé de sorte que le côté écrit de son boîtier soit dirigé vers la diode D1.
Montez enfin les deux petits modules hybrides sans vous préoccuper de leur sens car ils ne peuvent pas être installés autrement dans les trous prévus pour leur implantation sur le circuit imprimé.
A propos du récepteur, nous vous conseillons d’adopter le modèle NB-CE à super réaction (moins coûteux), mais rien n’interdit d’opter pour le modèle superhétérodyne STD-LC.
Tous deux sont adaptés et le circuit imprimé est dessiné pour accueillir indifféremment l’un ou l’autre, il suffit de souder les broches disponibles.
Pour relier l’alimentation, les liaisons avec la caméra et le microphone électret, utilisez des borniers à vis pour circuit imprimé au pas de 5 mm.
Ne pas oublier l’unique liaison (strap) qui se trouve entre C14 et C15 réalisé avec une chute de queue de résistance.
Vous pouvez à présent vous occuper des antennes. Pour cette application, il est possible d’utiliser des antennes “faites maison” avec des morceaux de fils rigides (personnellement, nous utilisons du fil de cuivre émaillé utilisé pour bobiner les transformateurs). Le diamètre du fil peut être compris entre 0,8 et 1,2 mm.
Pour celle d’émission, soudez sur la pastille du circuit imprimé ANT2 (broche 11 de U5), un morceau de fil rigide long de 35 centimètres. Par contre, pour la radiocommande, il suffit d’un morceau de fil de 18 centimètres soudé sur la pastille ANT1 (broche 3 du module hybride U1).
Pour ce qui concerne l’alimentation, vous pouvez utiliser n’importe quelle alimentation secteur capable de fournir 12 volts avec un courant de 100 milliampères, plus la consommation de la caméra que vous comptez relier au +12 volts et au négatif (masse).
Naturellement, si vous le souhaitez, vous pouvez opter pour un fonctionnement sur batterie et cela peut être utile dans le cas où il vous faut installer momentanément la caméra dans des lieux où il est difficile ou impossible d’utiliser le secteur 220 volts. Nous vous conseillons, dans ce cas, d’utiliser une batterie de 12 volts 2 A/h. Il faut considérer qu’au repos, (émetteur TV éteint) le tout consomme à peine une dizaine de milliampères. Ainsi, en attente, vous pouvez compter sur une autonomie de 100 heures par A/h de capacité.
L’émetteur activé, nous pouvons voir, à distance, les images transmises pour une durée dépendant strictement de l’alimentation utilisée.
En pratique, sur batterie, en supposant que votre caméra consomme 100 milliampères, nous pouvons dire que l’autonomie en fonctionnement normal (émetteur allumé) est d’environ 5 heures pour chaque A/h. Faites vos calculs en conséquence afin de choisir la batterie la mieux adaptée à votre usage.
Voyons maintenant les dernières phases de la préparation du dispositif.
Pour terminer, il suffit de relier un microphone électret au bornier concerné (le négatif, qui est l’électrode reliée au boîtier du microphone, va sur le plot marqué d’un symbole de masse). Il ne reste plus qu’à relier la caméra sur le bornier prévu à cet effet.
Nous vous proposons d’utiliser une petite caméra CCD, ou pour des applications particulières, une CMOS.
Tous ces modèles ont de toute façon trois fils : le positif qui sera relié sur le bornier à trois plots marqué "+", le négatif relié au plot marqué du symbole masse et le signal vidéo relié sur le plot marqué IN. La seule chose importante est de s’assurer que votre caméra fonctionne bien en 12 volts.

Quel récepteur utiliser ?



Durant les essais en laboratoire, nous avons constaté que, pour un fonctionnement correct de la radiocommande, il était nécessaire d’utiliser des récepteurs hybrides avec une bande passante très étroite comme celle des modèles STD-LC et NB-CE. Le premier est la version faible coût du prestigieux STD433, module superhétérodyne à quartz, caractérisé par une excellente sélectivité, une sensibilité optimale et une stabilité par faite. Le second, le NB-CE, est un récepteur à super-réaction à bande étroite assurée par un filtre SAW, très sensible et répondant aux normes CE ETS-300-220 relatives aux émissions parasites. Les autres modèles, comme le simple RF290A/433, se sont montrés trop influençables, car une fois le récepteur allumé, la porteuse HF rayonnée par l’antenne de l’émetteur TV, rentre dans le récepteur par l’antenne de réception (trop grande proximité) et sature les étages d’entrée, avec pour conséquence une très forte perte de sensibilité. Le résultat est qu’une fois que le dispositif est activé, il n’est plus possible de le désactiver sauf quant à s’en approcher entre 2 à 10 mètres. Suivez donc nos recommandations et vous verrez que tout se passera bien.

Les caractéristiques optimales des deux modules sont indiquées ci-dessous.

STD-LC NB-CE
Fréquence de réception ................433,92 MHz...............433,92 MHz
Impédance d’antenne..........................50 Ω.....................50 Ω
Sensibilité d’antenne........................2 μV..................2,24 μV
Moyenne fréquence ........................500 kHz........................–
Bande passante ...........................100 kHz..................300 kHz
Emission HF parasite (50 Ω) .............– 60 dBm.................– 60 dBm
Consommation typique ......................3,5 mA...................3,5 mA


Disposez les 10 dip-switchs de DS1 de manière à ce qu’ils correspondent à ceux positionnés dans la radiocommande. DS2 sélectionne les deux derniers bits du codage, lesquels, normalement, dans les petites radiocommandes, sont contrôlés par les boutons poussoirs. Dans le cas d’une radiocommande monocanal, positionnez les deux dip-switchs sur la position fermée.


Vue du prototype final de la vidéo surveillance d’ambiance VHF télécommandée en UHF. Sur le bornier "MIC", sera reliée une capsule microphonique électret. Sur l’entrée "IN" sera reliée une caméra noir et blanc ou couleur.

Liste des composants FT299
R1 = 1,5 kΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 220 kΩ
R4 = 10 kΩ
R5 = 10 kΩ
R6 = 10 Ω
R7 = 10 kΩ
R8 = 2,2 kΩ
R9 = 470 kΩ trimmer
R10 = 4,7 kΩ
R11 = 47 kΩ
R12 = 4,7 kΩ
R13 = 4,7 kΩ
R14 = 22 kΩ
R15 = 22 kΩ
R16 = 10 kΩ
R17 = 2,2 kΩ
C1 = 100 μF 16 V électrolytique
C2 = 22 μF 25 V électrolytique
C3 = 100 pF céramique
C4 = 10 nF céramique
C5 = 10 nF céramique
C6 = 470 μF 16 V électrolytique
C7 = 100 μF 16 V électrolytique
C8 = 100 nF multicouche
C9 = 10 μF 63 V électrolytique
C10 = 100 nF multicouche
C11 = 100 nF multicouche
C12 = 100 nF multicouche
C13 = 10 pF céramique
C14 = 10 μF 63 V électrolytique
C15 = 10 μF 63 V électrolytique
C16 = 100 nF multicouche
C17 = 1000 pF céramique
D1 = Diode 1N4007
DZ1 = Diode zener 5,1V
T1 = Transistor mosfet BUZ11
T2 = Transistor PNP BC557
T3 = Transistor NPN BC547
U1 = Module Aurel 433 MHz NB-CE
U2 = Intégré UM86409
U3 = Intégré 4013
U4 = Régulateur 7805
U5 = Module Aurel TX-AV
DS1 = Dip switch 10 inter
DS2 = Dip switch 2 inter
MIC = Microphone préamplifié 2 sorties
ANT1 = Antenne 433 MHz
ANT2 = Antenne 224 MHz

Divers :
1 support 2 x 9 broches
1 support 2 x 7 broches
1 support 2 x 4 broches
2 borniers 2 contacts
1 bornier 3 contacts
1 circuit imprimé réf. S299

(Sauf indication contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %)

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants.

Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.



Figure 4 : Schéma synoptique du système de vidéosurveillance illustrant le fonctionnement de l’émetteur après activation par la radiocommande. L’émetteur transmet le signal vidéo et le signal audio sur le canal 12.

Réglage
Pour pouvoir essayer l’émetteur audio/vidéo, il faut d’abord l’alimenter (alimentation ou batterie 12 volts). Il faut également disposer d’un petit émetteur UHF pour radiocommande à 433,92 MHz avec un codeur MM53200 ou UM86409, dont les dip-switchs ont été positionnés de façon identique à ceux de DS1.
Attention, seuls les émetteurs de poche ont 10 dip-switchs, car il est possible de positionner seulement les 10 premiers bits, étant donné que les deux derniers sont gérés directement par les boutons poussoirs pour obtenir des dispositifs à 1 canal, 2 canaux, ou 4 canaux. Donc, disposez les 10 dip-switchs comme ceux de DS1. Par contre, pour DS2, essayez d’abord de laisser les deux dip-switchs fermés, cela devrait être en accord avec le TX monocanal (CH1 = 0).
Allumez le téléviseur de surveillance et réglez-le sur le canal 12. De temps en temps, activez l’émetteur vidéo avec la radiocommande en appuyant et en relâchant immédiatement après, le bouton poussoir. A un certain point, vous devriez voir à l’écran les images transmises par la caméra et entendre dans le haut-parleur les sons captés par le microphone (à ce propos, maintenez le volume assez bas, car vous pourriez déclencher un désagréable effet Larsen).
Si l’échelle de votre téléviseur est graduée en bande, sur la bande III, la réception doit intervenir en correspondance avec le canal H2, par contre pour les téléviseurs avec la numérotation de 0 à 100, le bon canal est le 12. Si vous ne recevez rien, essayez d’appuyer et de relâcher de nouveau le poussoir de la radiocommande.
Vérifiez également la disposition des dip-switchs de DS1 et de ceux de la radiocommande, puis essayez les quatre combinaisons de DS2, jusqu’au moment où vous trouverez celle qui active l’émetteur Audio/Vidéo et fasse apparaître à l’écran les images de la caméra.
Lorsque vous serez par venu à capter le signal et à voir convenablement la vidéo, réglez R9 de façon à avoir le son le plus approprié, assez fort et clair sans arriver à la distorsion. Cherchez le bon compromis entre le réglage de R9 et le volume du téléviseur.
Tous ces essais terminés, pensez à installer le système dans un coffret tel le "Teko Coffer 2" par exemple. Laissez les antennes à l’extérieur, si possible bien séparées l’une de l’autre pour limiter l’interférence de l’étage émetteur sur l’étage récepteur.

Digicode " Une clef électronique à clavier "



Sûre et fiable, cette clef électronique à clavier trouvera ses applications dans la commande de systèmes d’alarme, de portes à ouverture électrique, de portails motorisés, etc. Le code (à 6 chiffres), se compose sur un petit clavier matricé. Le reste, est confié à un nouveau microcontrôleur Microchip qui, à lui tout seul, gère toutes les fonctions et assure la commande d’un relais en sortie.

L’accès à votre bureau ou à votre maison est, bien entendu, limité à quelques personnes dûment autorisées. Il en est de même pour l’activation ou la désactivation des alarmes qui protègent ces lieux. En général, des clefs sont remises à ces personnes. Les clefs, toutefois, ont de nombreux inconvénients. Elles se perdent, s’oublient, peuvent être reproduites par n’importe qui… Remplacer une serrure à clef par une serrure électronique à clavier est solution efficace et sûre. C’est la raison d’être du système que nous vous proposons dans ces pages.
Ce projet peut s’avérer utile pour de nombreuses applications.
Nous traitons en fait d’un système somme toute assez traditionnel.
Pourtant, la nouveauté est dans la simplicité du circuit, (un seul circuit intégré) et dans la réalisation mécanique résolue avec un clavier à touches souples, petit et fiable.
L’unique circuit intégré utilisé est le nouveau microcontrôleur de Microchip PIC12C 674*, un petit boîtier de huit broches contenant un CPU RISC (Reduced Instruction Set CPU) avec une architecture 8 bits, 2 kbits de mémoire de programme (pour des instructions sur 14 bits !) 128 K x 8 bits de RAM et 16 octets d’EEPROM destinés, dans notre cas, à la mémorisation du code.
Entre autres particularités de ce circuit, signalons l’oscillateur interne à 4 MHz programmable, qui évite le quartz externe et son réseau de compensation.
Cela dit, passons immédiatement
au circuit proposé dans ces pages, en nous reportant au schéma électrique de la figure 1.
Vous noterez une structure simple, où le composant principal n’est autre que le microcontrôleur U1.
Ce dernier doit gérer et donc lire le clavier matricé afin de détecter la fermeture des différentes touches qui le composent puis, suivant la saisie, procéder aux actions appropriées.
En outre, il s’occupe de la procédure d’apprentissage du code de la clef, que vous pouvez introduire par l’intermédiaire de la fermeture de l’interrupteur S1 tout en appuyant la touche 5 durant les deux secondes qui suivent la mise en service de la platine.

* Vous trouverez la notice technique complète du PIC12CE674 sur ce lien PIC12CE674

En détail, les choses se passent de la façon suivante :

Le programme
Dès l’application de la tension d’alimentation entre les points + et –Val, le microcontrôleur effectue une remise à zéro et commence à exécuter le programme mémorisé après avoir initialisé les I/O (entrées/sor ties). Les broches 2, 7, 6, 4 sont des entrées, les broches 3 et 5 sont des sorties. En premier lieu, le microcontrôleur teste le niveau logique sur la broche 4, qui est équivalent à la situation de S1.

Rôle de S1 à la mise sous tension
Si S1 est fermé, le programme exécute la routine d’effacement de la mémoire EEPROM. Celle-ci élimine le code précédent et le remplace par défaut par le code 1, 2, 3, 4, 5, 6. Pour le valider, il convient d’ouvrir S1 (broche 4 de U1 au niveau logique 1), d’éteindre et de rallumer le dispositif.
Si S1 est ouver t, le programme se place dans une boucle d’attente de 2 secondes (allumage fixe de la LED rouge) durant laquelle il est possible de rentrer dans la phase de programmation d’un nouveau code simplement en appuyant sur la touche 5.
En procédant ainsi, la routine de mémorisation est activée (clignotement rapide de LD1), le microcontrôleur attend que soient composés sur le clavier les 6 chiffres formant le nouveau code puis envoie 2 impulsions de niveau haut sur la broche 3. Ces deux impulsions ont pour effet de faire clignoter autant de fois la LED LD1 indiquant ainsi à l’utilisateur que le nouveau code est bien mémorisé.
Si, durant les deux premières secondes, la touche 5 n’a pas été activée, le programme se déroule normalement. Ce programme est celui où le microcontrôleur attend simplement que soit composé le bon code d’accès. A la suite de quoi, le relais de sortie est activé durant environ deux secondes.

Le schéma électrique

Figure 1 : Schéma électrique de la clef électronique.

Dans le détail, notez que si le code à 6 chiffres composé dans son ordre exact est identique à celui mémorisé, le microcontrôleur fait passer sa broche 5 au niveau haut pendant 2 secondes.
Ce niveau haut polarise la base du transistor T1, ce dernier passe en saturation et alimente la bobine du petit relais RL1. Les contacts de celui-ci sont disponibles sur le bornier afin de permettre de relier les appareils de votre choix (serrure électrique, alarme, machine, ordinateur, etc.). Il faut se rappeler que le pouvoir de coupure de ce relais est de 1 ampère sous 250 volts. Si la puissance à commuter était plus importante, il faudra utiliser ce relais pour commander un relais de puissance.

Le clavier : 3 entrées pour gérer 9 touches
Il est intéressant de noter le mode particulier de lecture du clavier utilisé dans cette application. Principalement parce que les microcontrôleurs de la série PIC16CE67x ne disposent pas de suffisamment d’entrées sorties pour adopter la classique méthode de scrutation de lignes et colonnes. En pratique les claviers 9 touches disposent au moins de 6 fils (3 pour les lignes, 3 pour les colonnes) or, nous avons utilisé seulement 3 broches du microcontrôleur U1.
Comme vous pouvez le voir sur le schéma de principe, seules les lignes R1, R2, et R3 du clavier sont reliées à U1. Les trois autres (C1, C2 et C3) sont respectivement reliées à la masse par l’intermédiaire du condensateur C1 et des résistances R1, R2 et R3. En procédant de la sorte, la lecture n’est pas effectuée par une scrutation, mais par le relevé de la durée de l’impulsion attribuée à chaque colonne.
En fait le condensateur C1, initialement chargé, fait en sorte que si une touche est pressée, une impulsion de niveau bas soit produite sur la ligne concernée (par exemple pour 1, 2, 3, sur la première, pour 4, 5, 6 sur la seconde et 7, 8, 9 sur la dernière).
Les valeurs des résistances R2, R3 et R4 sont très différentes, les constantes de temps attribuées à chaque colonne sont donc différentes également et par là même facilement reconnaissables par le logiciel.
Ainsi, si une impulsion est reçue sur la première ligne, le microcontrôleur peut savoir si elle vient de l’intersection de la première colonne (touche 1), de la seconde colonne (touche 2) ou de la troisième colonne (touche 3). Le même raisonnement s’applique pour les deux autres lignes.
L’ensemble du circuit fonctionne avec une tension continue comprise entre 10 et 15 volts à appliquer aux contacts Val.
La diode D1 protège le montage contre les éventuelles inversions de polarité. Le régulateur U2 permet d’obtenir la tension de 5 volts par faitement stabilisée nécessaire au microcontrôleur.

Figure 2 : Schéma d’implantation de la clef électronique.

Figure 3 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.



Liste des composants
R1 = 560 Ω
R2 = 2,2 kΩ
R3 = 1,5 kΩ
R4 = 100 Ω
R5 = 47 kΩ
R6 = 4,7 kΩ
R7 = 47 kΩ
C1 = 100nF multicouche
C2 = 220 μF 25 V électrolytique
C3 = 100nF multicouche
C4 = 220 μF 25 V électrolytique
U1 = PIC12CE674 programmé (MF305)
U2 = Régulateur 78L05
D1 = Diode 1N4007
D2 = Diode 1N4007
S1 = Inter pour ci
T1 = Transistor NPN BC547B
RL1 = Relais miniature 12 V (voir texte)

Divers :
1 Clavier 9 touches (TST09)
1 Support 2 x 4 broches
2 Barette sécable 9 broches
1 Bornier 3 sorties
1 Bornier 2 sorties
1 Circuit imprimé (S305)

Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

Le microcontrôleur PIC12C674
Ce nouveau composant Microchip est extrêmement intéressant car, à la différence du fameux PIC12C508, il dispose en interne de 16 octets de mémoire de données EEPROM.
Issus d’une nouvelle famille de PIC, celui que nous avons utilisé est un des nouveau-nés de Microchip, réalisé suivant une architecture RISC à 8 bits (le jeu d’instructions se compose de 35 instructions). Il est pourvu d’un générateur interne d’horloge fonctionnant jusqu’à 10 MHz, d’un compteur/ timer à 8 bits utilisable comme diviseur de fréquence jusqu’à 1/64, d’un convertisseur A/D (analogique/ numérique), lui aussi à 8 bits, avec la possibilité d’être relié à une des lignes d’entrées sorties.
La mémoire de programme est une Flash-EPROM de 2 048 mots de 14 bits (au lieu des 8 habituels) pour pouvoir contenir des programmes écrits en PicBasic. Il y a ensuite 128 bytes (le bytes est un mot de "n" bits, 14 dans ce cas) de RAM et 16 octets d’EEPROM.
Le registre des I/O (entrées/sorties) compte 6 lignes externes, qui sont :
GP0 (broche 7), GP1 (6), GP2 (5), GP3 (4), GP4 (3) et GP5 (2) en plus de deux autres internes dépourvues de connexions avec l’extérieur. Ces dernières servent pour le dialogue entre le CPU et l’EEPROM qui a la particularité d’être un bus I2C réalisé dans le circuit lui même. Les lignes SCL et SDA sont respectivement GP7 et GP6.
Notez que les lignes I/O GP0, GP1 et GP3 peuvent avoir des résistances de pull-up (mise au niveau haut) interne, pouvant êtres insérées par logiciel.
GP3 peut servir en programmation de remise à zéro (MCRL au zéro logique) ou de Vpp (tension de programmation) au niveau haut.

Figure 4 : Schéma synoptique interne du PIC12C674.

Figure 5 : Brochage du PIC12C674.

Figure 6 : Organigramme du programme.

Pour gérer cette clef à clavier, nous utilisons un seul microcontrôleur programmé de façon à lire les touches, vérifier ou mémoriser les chiffres introduits, activer les signalisations et commander un relais. L’organigramme permet de comprendre le fonctionnement du programme.
En pratique, à la mise en service et après l’initialisation des entrées sorties, c’est l’état de la broche 4 qui est vérifié, pour voir si l’interrupteur S1 est fermé ou ouvert.
Dans le premier cas, la mémoire EEPROM de 16 octets est effacée et le code par défaut 1, 2, 3, 4, 5, 6 est mis en place.
Ensuite, c’est la touche 5 qui est vérifiée. Si elle a été appuyée, le programme appelle une sous-routine d’apprentissage et de mémorisation, avec laquelle l’utilisateur peut introduire son propre code à 6 chiffres.
Dans le cas contraire, le système entre dans le mode de fonctionnement normal, il attend en boucle que soit appuyée une des touches 1 à 9.
Il faut noter que le programme teste une seule fois l’interrupteur S1 et peut entrer en apprentissage/mémorisation du code seulement 2 secondes après la mise en service. En fait la boucle du programme regarde seulement la comparaison des codes.
Ainsi, si vous voulez reprogrammer le code, il faut éteindre l’appareil et le rallumer.

Réalisation pratique
Après la description du schéma électrique, passons à la construction de la clef à clavier.
La première chose à faire est de préparer le circuit imprimé. Il suffit pour cela de photocopier sur une feuille de calque ou de mylar transparent le tracé du circuit imprimé représenté à l’échelle 1 dans la revue. Insolez aux ultraviolets, révélez et gravez la plaque au perchlorure de fer.
Après gravure, percez la plaque à l’aide d’un foret de 0,8 mm, agrandissez les trous à 1 mm pour les composants plus importants (relais, borniers, diodes D1, D2).
Le montage des composants peut commencer. Insérez tout d’abord les résistances, les diodes au silicium et le support pour le circuit intégré. Orientez le repère-détrompeur du support vers S1. Installez le trantransistor T1 et le régulateur U2 (78L05), en les orientant comme cela est indiqué sur le plan d’implantation des composants.
Le côté arrondi de U2 vers C2, le côté arrondi de T1 vers R7. Montez le relais miniature RL1 (type ITT-MZ 12 v ou équivalent) et les borniers permettant d’alimenter le circuit et de le relier à l’appareil à commander.
Pour terminer, il faut monter deux rangées de 5 picots mâles au pas de 2,54 mm à l’emplacement du circuit marqué "clavier". Cette double rangée de picots sert à insérer le connecteur du clavier matricé. Dans ces picots, il a été prévu également la liaison à la petite LED incluse dans le clavier.
Dans tous les cas, il faut utiliser un clavier à trois lignes et trois colonnes. Si vous utilisez un clavier différent de celui que nous vous proposons, pour ne pas vous tromper dans les connexions, identifiez au préalable les différents contacts en vous aidant de la documentation fournie par le vendeur ou en repérant les différents contacts à l’aide d’un ohmmètre.
Lorsque tous les composants sont soudés, vous pouvez insérer le microcontrôleur programmé dans sont support en faisant attention à son orientation.
Maintenant, la clef est prête à l’emploi, tout au moins pour un premier essai.
Alimentez la platine avec une alimentation capable de délivrer 10 à 15 volts sous 70 à 80 milliampères en appliquant le positif sur + Val et le négatif sur – (masse).
Dès la mise sous tension, la LED rouge s’allume et s’éteint après 2 secondes.
La première opération qu’il convient d’effectuer, est de débrancher l’alimentation, et de fermer l’interrupteur S1.
Remettre sous tension, afin d’effacer la mémoire EEPROM et avoir accès au code mémorisé par défaut.
La LED rouge s’allume et si ensuite aucune opération n’est effectuée durant 2 secondes, la clef est opérationnelle. Pour vérifier sont fonctionnement, il suffit de composer le code par défaut chargé par le programme dans l’EEPROM. Composez donc le code 1, 2, 3, 4, 5, 6. Vous devez voir la LED rouge s’allumer et entendre le relais se coller, puis se décoller après 2 secondes.
Essayez de remplacer le code par défaut avec un code de votre choix en procédant comme nous l’avons expliqué précédemment dans le paragraphe "Rôle de S1".



Notre serrure électronique est réalisée sur un petit circuit imprimé de 6,5 x 4 centimètres.
Le clavier à touches souples est relié à la platine par un câble en nappe imprimé sur mylar.
Le clavier est du type matricé avec trois lignes et trois colonnes. Il mesure 4 x 5 centimètres, il est étanche et les touches présentent un effet tactile.
Après avoir terminé le montage, vous pouvez installer le système à l’endroit qui vous paraîtra le plus adapté à votre usage.
La fixation du clavier ne présente pas de difficultés particulières, celui-ci étant autocollant, il suffit de retirer la pellicule de protection et de le coller sur le suppor t souhaité (coffret ou directement sur l’appareil à commander).

Un amplificateur FM de 10 W pour le 140 - 146 MHz



Fabriquer un amplificateur VHF de 10 watts FM n’a généralement rien d’extraordinaire. Dans le montage que nous vous proposons ici et qui ne nécessite aucun réglage, les 10 watts HF sont obtenus en appliquant sur l’entrée d’un module amplificateur hybride à large bande Mitsubishi, une puissance de 0,03 watt (30 milliwatts) seulement. Voilà où se trouve l’originalité de cette réalisation.

Il y a quelques années seulement, pour réaliser un amplificateur de ce genre, à relier à la sortie d’un étage oscillateur, il fallait utiliser trois transistors HF montés d’après un schéma similaire à celui représenté sur la figure 1. Une fois tous les condensateurs ajustables réglés, on parvenait à obtenir environ 10 à 12 watts sur sa sortie.
Un tel amplificateur ne pouvait être monté que par un technicien ayant de bonnes connaissances en HF car, sans une expérience suffisante dans ce domaine, il était difficile de parvenir à régler de façon parfaite les circuits d’accord.
Conséquence : il arrivait parfois que l’amplificateur se mette à auto-osciller de façon inexpliquée après un bref temps de fonctionnement, ce qui entraînait la “mort” des trois transistors.
Aujourd’hui, les modules HF à large bande modernes permettent de réaliser des amplificateurs de bonne qualité ne nécessitant aucune mise au point. De plus, il suffit d’appliquer quelques milliwatts seulement sur leur entrée pour obtenir une puissance importante à leur sortie. Si vous disposez d’un tel module hybride, il vous faudra résoudre des problèmes que vous n’avez jamais rencontrés auparavant.
En effet, les seules caractéristiques que l’on trouve concernant ces composants sont : la tension d’alimentation, la fréquence d’utilisation, la puissance que nous pouvons appliquer sur l’entrée et la puissance maximale fournie sur la sortie.
Si ces données peuvent être suffisantes à un technicien spécialisé et compétent, celui qui n’a jamais utilisé un de ces modules, ne réussira pas à construire un amplificateur s’il n’a pas à sa disposition un schéma électrique et l’indispensable circuit imprimé au moins. Il faut, en outre, que quelqu’un lui ai dit ce qu’il convient de ne pas faire pour ne pas mettre son module hors d’usage immédiatement.
A ce point, nous intervenons pour vous proposer le circuit d’un amplificateur HF pour le 140-146 MHz, étudié pour utiliser un module de puissance de la marque Mitsubishi référencé M.57732/L.
Si nous consultons les caractéristiques données par le constructeur, nous trouvons ces quelques éléments :

Fréquence de fonctionnement ........................ 135-160 MHz
Tension maximale sur les broches 2-4 ............... 15 volts
Tension maximale sur la broche 3 ................... 6 volts
Consommation maximale .............................. 2,5 ampères
Puissance maximale en entrée ....................... 0,04 watt
Impédance d’entrée et de sortie .................... 50 ohms
Température de fonctionnement ...................... –30 à +100° C
Gain en puissance .................................. 25 dB

Mais même si nous ajoutons la signification des différentes broches (voir figure 2) à ces caractéristiques, selon vous, combien sauraient concevoir un schéma électrique valable ?
Il faut tout d’abord savoir qu’il n’est pas conseillé de dépasser les 15 volts d’alimentation. Partant de là, nous devons alimenter le module avec une tension de 12-13 volts.
Si ensuite, nous prenons en compte le gain en puissance de 25 dB, ce qui signifie une augmentation de la puissance de 316 fois, si nous appliquons 0,04 watt sur l’entrée, en sortie nous devons obtenir :

0,04 x 316 = 12,64 watts


Toutefois, pour ne pas endommager le module, il vaut mieux limiter la puissance d’entrée à une valeur légèrement inférieure à celle préconisée dans les caractéristiques.
En admettant n’utiliser en entrée que 0,03 watt (égal à 30 milliwatts), en sortie nous obtenons :

0,03 x 316 = 9,48 watts


Evidemment, si nous appliquons au module des puissances inférieures à 30 milliwatts, la puissance de sortie sera automatiquement réduite comme nous l’avons spécifié dans le tableau ci-dessous.

puissance d’entréepuissance de sortie
6 milliwatts1,58 watt
10 milliwatts3,16 watts
16 milliwatts4,74 watts
20 milliwatts6,32 watts
26 milliwatts7,90 watts
30 milliwatts9,48 watts
36 milliwatts11,0 watts


Il existe également une autre donnée qui varie en rapport avec la puissance produite. A la puissance maximale, le module absorbe environ 2,5 ampères, la consommation descend à 2 ampères pour une puissance de 9,5 watts et est réduite à 1,7 ampère pour une puissance de 7 watts.
Laissant de côté toutes ces particularités, nous nous trouvons devant un autre problème à résoudre : celui de la commutation automatique, pour passer de la réception à l’émission.
Un amplificateur se connecte toujours à la sortie d’un émetteur/récepteur. Ainsi, en émission, le signal HF présent sur la sortie de l’émetteur doit entrer dans l’amplificateur et doit ensuite être prélevé sur la sortie de l’amplificateur pour rejoindre l’antenne rayonnante. Par contre en réception, le signal capté par l’antenne doit rejoindre directement l’entrée de récepteur en contournant l’amplificateur.
Comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique, la commutation est effectuée par deux relais.

Figure 1 : Schéma théorique d’un amplificateur utilisant des transistors amplificateurs HF. Après avoir calculé la valeur de toutes les inductances et des condensateurs d’accord, il est nécessaire de régler de façon parfaite chaque étage, car si un de ceux-ci auto-oscille, tous les transistors seront détruits en peu de temps.


Figure 2 : En utilisant le module amplificateur à large bande M.577632/L de chez Mitsubishi, on peut amplifier une fréquence comprise entre 135 et 160 MHz sans avoir de réglage à effectuer. Sur la figure de gauche, nous représentons son brochage et sur celle de droite, le schéma synoptique interne fourni par le fabricant.

Figure 3 : Schéma électrique de l’amplificateur de 10 watts pour le 140-146 MHz. Si nous appliquons sur l’entrée des signaux supérieurs à 40 milliwatts, nous devrons les atténuer avec un atténuateur en «π» formé par les résistances R15, R16 et R17. Dans le tableau (voir texte), nous avons reporté la valeur des résistances à utiliser en fonction de la puissance injectée à l’entrée.

Liste des composants de l’amplificateur LX.1418
R1 : 3,9 kΩ
R2 : 22 kΩ
R3 : 22 kΩ
R4 : 3,9 kΩ
R5 : 150 kΩ
R6 : 150 kΩ
R7 : 100 Ω
R8 : 100 Ω
R9 : 1 kΩ
R10 : 10 kΩ
R11 : 10 kΩ
R12 : 1 MΩ
R13 : 10 kΩ
R14 : 22 kΩ
R15 : voir tableau
R16 : voir tableau
R17 : voir tableau
R18 : 120 Ω 1/2 W
C1 : 10 nF céramique
C2 : 10 nF céramique
C3 : 10 nF céramique
C4 : 10 nF céramique
C5 : 10 nF céramique
C6 : 100 nF céramique
C7 : 10 nF céramique
C8 : 100 nF céramique
C9 : 47 μF électrolytique
C10 : 100 nF céramique
C11 : 10 nF céramique
C12 : 100 nF céramique
C13 : 10 nF céramique
C14 : 100 nF céramique
C15 : 10 nF céramique
C16 : 100 nF céramique
C17 : 10 nF céramique
C18 : 100 nF céramique
C19 : 10 nF céramique
C20 : 39 pF céramique VHF
C21 : 39 pF céramique VHF
C22 : 100 μF électrolytique
L1-L2 : Self en strip-line
L3 : voir texte
L4 : voir texte
L5 : voir texte
JAF1 : Self 10 μH
JAF2 : Self VK 200
JAF3 : Self VK 200
JAF4 : Self VK 200
DS1 : Diode Schottky 1N5711
DS2 : Diode Schottky 1N5711
DS3 : Diode 1N4148
DS4 : Diode 1N4007
DS5 : Diode BY255
DZ1 : Diode zener 4,7 V 1 W
TR1 : Transistor NPN BC547
IC1 : Circuit intégré LM358
IC2 : Module hybride Mitsubishi M.57732/L
RL1 : Relais 12 V 1 RT
RL2 : Relais 12 V 1 RT

Note : toutes les résistances sont des 1/4 W, sauf spécification contraire.

Schéma électrique
Le schéma complet de l’amplificateur utilisant le module M.57732/L est représenté sur la figure 3. Sur la prise d’entrée située sur la gauche, nous pouvons connecter la sortie de l’émetteur dont on veut augmenter la puissance ou bien le signal issu d’un VFO prévu pour les fréquences de 140- 160 MHz.
Lorsque l’émetteur/récepteur est en réception, les deux relais sont au repos et, ainsi, le signal capté par l’antenne atteint directement l’entrée du récepteur.
Quand l’émetteur est en émission, le signal HF passant par la ligne L1 se retrouve, par induction, également sur la ligne L2.
La diode DS1, reliée à la gauche de cette ligne, redresse le signal de l’onde directe, de cette façon, sur la cathode, nous retrouvons une tension positive qui est appliquée sur la broche non-inverseuse 5 de l’amplificateur opérationnel IC1/A.
Lorsque nous retrouvons cette tension sur l’amplificateur opérationnel, les relais sont activés. Le relais 1 connecte la sortie de l’émetteur sur la broche 1 du module IC2 et le relais 2 connecte l’antenne sur la broche de sortie 5.
En regardant le circuit de détection, certains se demanderont pourquoi nous prélevons la tension positive de 12 volts sur le diviseur formé par les résistances R9 et R7+R8 et pourquoi nous faisons parvenir une tension positive d’environ 0,3 volt, à travers les diodes DS1 et DS2, sur les deux entrées de l’amplificateur opérationnel IC1/A.
Si nous n’avions pas appliqué cette tension aux diodes, pour les faire passer en conduction, nous aurions dû dépasser leur niveau de seuil, en fait nous aurions dû appliquer sur la prise d’entrée du module des puissances exagérées alors que nous savons qu’il ne faut pas dépasser 40 milliwatts.
Ainsi, la diode DS1 est déjà conductrice avec la tension positive prélevée du diviseur de tension à résistances et il suffit d’une puissance dérisoire pour faire activer les deux relais.
En fait, les deux relais seront excités avec une puissance de seulement 10 milliwatts.
Il faut signaler que l’amplificateur opérationnel IC1/A est utilisé comme amplificateur différentiel. De cette façon, quand les deux tensions appliquées ont une valeur identique, nous aurons 0 volt sur la broche de sortie, comme le confirme la formule :

Volt de sortie = (R6 : R4) x (V1 - V2)


D’où :
V1 est la valeur de tension (0,3 volt) présente sur la broche non inverseuse 5.
V2 est la valeur de tension (0,3 volt) présente sur la broche inverseuse 6.
Sachant que la résistance R6 et de 150 kΩ et la résistance R4 de 3,9 kΩ, en sortie, nous retrouvons une tension de :

(150000 : 3 900) x (0,3 – 0,3) = 0 volt


Lorsque, sur l’entrée du module, nous appliquons le signal HF prélevé de la sortie d’un émetteur ou d’un VFO, la diode DS1 détecte cette tension et, même si elle est aussi dérisoire que de passer de 0,3 volt à 0,4 volt, sur la sortie de l’amplificateur opérationnel IC1/A, nous retrouverons une tension positive de :

(150000 : 3 900) x (0,4 – 0,3) = 3,84 volts


Cette tension est appliquée sur l’entrée non inverseuse 3 de l’amplificateur opérationnel IC1/B, utilisé comme comparateur de tension.
Dès que la tension sur l’entrée non inverseuse dépasse la valeur de la tension présente sur l’entrée inverseuse 2, qui est d’environ 0,7 volt par la présence de DS3, nous retrouvons, sur la sortie, une tension positive d’environ 10 à 12 volts. Cette tension polarise la base du transistor TR1, qui devient conducteur et active les deux relais reliés sur son collecteur.
Comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique, avant d’atteindre la broche d’entrée 1 du module, nous avons fait passer le signal HF prélevé à la sortie de l’émetteur ou du VFO, à travers un atténuateur à résistances (voir les résistances R16, R15 et R17 dans le rectangle jaune), car nous savons qu’il ne faut pas appliquer au module une puissance supérieure à 0,04 watt.
Dans le tableau ci-dessous, nous avons reporté les valeurs des résistances qu’il faut utiliser pour l’atténuateur en fonction de la puissance d’entrée.


puissance entréevaleur de R16valeur de R15-R17atténuation de puissance
50 mW12 ohms390 ohms2,2 dB
60 mW18 ohms270 ohms3,0 dB
70 mW22 ohms220 ohms3,7 dB
80 mW27 ohms220 ohms4,3 dB
90 mW27 ohms180 ohms4,8 dB
100 mW33 ohms180 ohms5,3 dB
125 mW39 ohms150 ohms6,2 dB
150 mW47 ohms120 ohms7,0 dB
200 mW56 ohms120 ohms8,3 dB
250 mW68 ohms100 ohms9,2 dB
300 mW75 ohms100 ohms10,0 dB
350 mW82 ohms100 ohms10,7 dB
400 mW82 ohms82 ohms11,3 dB
450 mW90 ohms82 ohms11,8 dB
500 mW95 ohms82 ohms12,2 dB
550 mW100 ohms82 ohms12,7 dB
600 mW110 ohms82 ohms13,0 dB
650 mW120 ohms82 ohms13,4 dB
700 mW120 ohms75 ohms13,7 dB
750 mW120 ohms68 ohms14,0 dB
800 mW130 ohms68 ohms14,3 dB
900 mW140 ohms68 ohms14,8 dB
1,0 Watt150 ohms68 ohms15,3 dB
1,5 Watt180 ohms68 ohms17,0 dB
2,0 Watts220 ohms68 ohms18,3 dB



Note : Les valeurs non standard des résistances peuvent êtres obtenues en reliant en parallèle ou en série deux résistances.
Par exemple pour obtenir 75 ohms, il suffit de relier en parallèle deux résistances de 150 ohms, par contre, pour obtenir 95 ohms, il suffit de relier une résistance de 82 ohms et une résistance de 12 ohms.


Jusqu’à une puissance de 250 milliwatts, nous pouvons utiliser des résistances au carbone de 1/4 watt, jusqu’à 600 milliwatts des résistances au carbone de 1/2 watt et pour des puissances supérieures des résistances de 1 watt.
Si le VFO ou l’émetteur que nous utilisons pour piloter le module délivre une puissance inférieure à 40 milliwatts, il faut exclure l’atténuateur. Ainsi nous relirons la sortie du relais 1 directement sur la broche 1 de IC2. Le problème de l’atténuateur d’entrée étant résolu, voyons à présent les broches d’alimentation.
Dans le tableau des caractéristiques, il est indiqué qu’il faut appliquer une tension inférieure à 6 volts sur la broche 3.
Pour cela, nous avons réduit la tension de 12 volts d’alimentation à 4,7 volts par l’intermédiaire de la diode zener DZ1.
Pour éviter les auto-oscillations, il faut appliquer la tension d’alimentation sur les différentes broches 2, 3 et 4, à travers des selfs HF en ferrite (voir JAF2, JAF3 et JAF4) et il faut relier, entre ces broches et la masse, des condensateurs de 100 nF et 10 nF.
De la broche de sortie 5, nous prélevons nos 10 watts, lesquels, avant de rejoindre le relais 2 et l’antenne, passent à travers un filtre passe-bas composé des trois bobines L3, L4 et L5 et des deux condensateurs céramiques C20 et C21.
Ce filtre, qui a une fréquence de coupure d’environ 170 MHz, permet d’éviter de générer à l’antenne des harmoniques à 320, 480 et 640 MHz.
Pour fournir à ce module la tension qui lui est nécessaire, il faut utiliser une alimentation stabilisée en mesure de fournir 12 volts sous 2,5 ampères maximum.

Réalisation pratique

Figure 4 : Par curiosité nous avons ouvert un de ces modules. Sur cette photo, vous pouvez donc voir le module hybride déshabillé !

Figure 5 : Photo de l’amplificateur vu du côté des composants. Sur la face opposée de cette platine, sera monté un gros radiateur dont le montage est donné en figures 7 et 8. Il servira à dissiper la forte chaleur générée par le module IC2.

Figure 6 : Schéma d’implantation des composants de l’amplificateur. Dans le montage, vous devez respecter impérativement la polarité de toutes les diodes au silicium et de la diode zener DZ1. Les deux prises d’entrée et de sortie peuvent être reliées au circuit avec deux courts morceaux de câble coaxial de 50-52 ohms. En bas, nous avons représenté le nombre de spires et les dimensions en millimètres des deux bobines L3 et L5 et de la bobine L4.

Figure 7 : Après avoir posé le module IC2 sur le radiateur, montez, sur chacun de ses côtés, les deux écarteurs en aluminium usiné.

Figure 8 : Avant de fixer le module sur le radiateur, vous devrez plier ses broches en forme de "L", puis de nouveau les plier en "L" pour les souder sur les pistes du circuit imprimé.

Prenez à présent le dissipateur de chaleur et, sur celui-ci, installez le module non sans avoir replié toutes ses broches en “L” vers le haut.
Sur les deux ailettes latérales du module, appuyez les deux écarteurs en aluminium (voir figure 7) et fixez, sur le dissipateur, le module et le circuit imprimé à l’aide de deux vis en acier, en serrant fermement les écrous de façon à ce que toute la surface métallique du module appuie uniformément sur la surface radiateur.
Les broches de sortie du module, que nous avons pliées en "L", sont à présent pliées de nouveau en "L" sur le circuit imprimé afin de pouvoir les souder sur les 5 pistes en cuivre.
Maintenant, entre les pistes qui sont situées devant les broches 2, 3 et 4 et les pistes de masse qui séparent ces pistes, soudez les condensateurs céramiques C14 à C19 en prenant soin de raccourcir leurs pattes au maximum.
Pour compléter le montage, il faut insérer les bobines L3, L4 et L5 ainsi que les condensateurs céramiques pour HF C20 et C21 du filtre passe-bas.
Il vous faut fabriquer vous-même ces bobines, cette étape est on ne peut plus simple, comme vous allez voir.
Pour cela, nous allons vous indiquer leurs caractéristiques.
Bobine L3-L5 = sur un support de diamètre de 8 mm (queue de foret), bobinez deux spires jointives en utilisant du fil de cuivre argenté de 1 mm. Après les avoir bobinées, il faut écar ter les deux spires de façon à obtenir une bobine de 5 mm de long environ.
Bobine L4 = sur un suppor t de diamètre 8 mm, bobinez 3 spires jointives en utilisant du fil de cuivre argenté de 1 mm. Après les avoir bobinées, il faut écarter les trois spires de façon à obtenir une bobine de 7 mm de long environ.
Les deux bobines L3 et L5 sont montées dans le sens horizontal par rapport au circuit imprimé. Par contre, la bobine L4 est montée à 90 degrés (voir figure 6).
Entre les bobines L3 et L4 et entre les bobines L4 et L5, soudez les deux condensateurs HF céramiques C20 et C21 d’une capacité de 39 pF chacun.
La réalisation de l’amplificateur sera terminée après avoir inséré le circuit intégré IC1 dans son support en orientant son repère vers la droite.
Cet amplificateur peut être enfermé dans un coffret soit métallique soit en plastique. Pour connecter les deux prises BNC d’entrée et de sortie aux pistes du circuit imprimé, utilisez deux petits morceaux de câble coaxial de 50-52 ohms.

Derniers conseils
Sur l’entrée de cet amplificateur, vous ne devez appliquer qu’un signal HF modulé en fréquence. Il ne faut pas relier sur l’entrée un émetteur modulé en amplitude, car vous pourriez endommager irrémédiablement le module.
Avant de passer en émission, vous devrez avoir relié à l’appareil le câble coaxial allant à l’antenne ou une charge fictive de 50-52 ohms.
Ce montage ne nécessite aucun réglage, dès que vous appliquez un signal HF sur l’entrée, vous obtenez, sur la sortie, une puissance proportionnelle à celle que vous avez appliquée sur l’entrée.
Pour alimenter cet amplificateur, utilisez une tension stabilisée de 12 volts sous 2,5 ampères environ.

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