Un enregistreur de données 4 canaux 16 bits

Le montage que le présent article vous propose de réaliser se prête à de très nombreuses applications : en reliant cet enregistreur de données à un PC, vous pourrez analyser et enregistrer simultanément jusqu’à quatre signaux provenant de divers capteurs (sondes de température, d’humidité, de pression, de luminosité, etc.). Les données enregistrées vous permettront de suivre avec une extraordinaire précision le déroulement des phénomènes physiques les plus variés.



Ce montage est né grâce à l’existence sur le marché d’un convertisseur A / N seize bits série permettant une grande précision des mesures : le AD7715AN5 (voir figure 3 son schéma synoptique). Il nous a permis de réaliser un «data logger» ou enregistreur de données à quatre canaux, c’est-à-dire permettant, quand il est couplé au port série d’un PC, d’enregistrer en même temps quatre signaux analogiques en les analysant avec une précision de seize bits. La tension présente sur chacune des entrées (et provenant d’un quelconque capteur ou sonde) est convertie en un nombre compris entre 0 et 65 535 : cela permet d’enregistrer, presque en temps réel, des signaux même de très bas niveau, de l’ordre de quelques μV !
Comme le montrent les figures 1 et 2, donnant un aperçu des applications possibles, l’appareil peut être utilisé pour relever l’évolution dans le temps d’un certain nombre de paramètres physiques (comme la température, l’humidité, la luminosité, etc., tout dépend des sondes utilisées) : le capteur convertit en effet le phénomène qu’il détecte en un signal électrique d’une certaine amplitude, c’est cela que l’on appelle effectuer une mesure.
En fin d’article, vous trouverez les schémas électriques de quatre types de sondes que vous pourrez coupler à l’enregistreur de données : elles sont d’une construction très simple. Sur l’écran de l’ordinateur (connecté par son port série à l’appareil), vous verrez s’afficher une représentation graphique des mesures relevées à intervalle (programmable) régulier (par exemple une courbe des températures) ; comme il y a quatre canaux, vous pourrez soit comparer les évolutions du même paramètre physique (par exemple la température) dans différentes pièces ou lieux (jusqu’à quatre), soit comparer celles de différents paramètres (jusqu’à quatre, par exemple température, humidité, luminosité) dans un même lieu (par exemple une serre).
Autre exemple non illustré par une figure : si vous reliez notre sonde dBmètre EN1056 à l’une des entrées de l’enregistreur de données, vous pourrez mesurer 24 h/ 24 (ou le jour ou bien encore seulement la nuit) l’évolution des nuisances sonores de votre environnement. Ce ne sont que des exemples, d’autres capteurs existent et vous pouvez avoir besoin de relever d’autres grandeurs que celles que nous vous avons suggérées.
Bien sûr, le programme source est disponible sur CDROM afin que vous puissiez l’adapter à votre propre cahier des charges et aux capteurs que vous souhaitez utiliser.

Le convertisseur A / N AD7715AN5
Comme le montre le schéma synoptique de la figure 3, ce convertisseur A / N à seize bits est doté de deux entrées analogiques (Ain+ et Ain–) dont nous n’utiliserons que la positive (Ain+).
Les deux entrées servent quand on veut utiliser le convertisseur en entrées différentielles (par exemple pour des détecteurs de signaux physiologiques).
Pour notre application, Ain– sera donc à la masse.
Le signal analogique est envoyé à un «buffer» (tampon) puis au PGA («Programmable Gain Amplifier»), soit un amplificateur à gain variable dont on peut faire varier le gain de 1 à 128.
Le signal analogique passe ensuite au convertisseur proprement dit où il subit la conversion en un mot binaire à seize bits. A l’intérieur du convertisseur A / N se trouve une interface série permettant d’établir une communication de type série synchrone avec le microcontrôleur ST7 (qu’utilise notre appareil), afin de recevoir les données de configuration du convertisseur A / N ou d’envoyer les valeurs résultant de la conversion A / N.
La transmission des données au PC se fait par une ligne série de type SPI (notre article Thermomètre à thermopile EN1570, au besoin, vous rappellera ce dont il s’agit). Le quartz externe de 2,4576 MHz fournit le signal d’horloge permettant de synchroniser la communication série et la conversion du signal analogique en données binaires.

Figure 1 : Si on relie tout un groupe de sondes de température EN1016, situées chacune dans une pièce de la maison, à l’enregistreur de données EN1611 (lui-même connecté au port série d’un ordinateur), on peut s’amuser à observer comment varie dans le temps la température de chaque lieu en fonction des changements de température extérieure. L’écran du PC visualise aussi les données sous forme de graphique.

Figure 2 : Si vous avez une petite serre dans votre jardin, vous pouvez relier l’enregistreur de données à des sondes de température EN1016, de luminosité EN863 et d’humidité EN1066 afin de contrôler le maintien des meilleures conditions atmosphériques pour vos plantes.

Figure 3 : Schéma synoptique du convertisseur seize bits AD7715. La tension d’entrée est appliquée sur la broche 7 du convertisseur (Ain+) et la broche 8 (Ain–) va à la masse. L’interface série gère la communication avec le microcontrôleur ST7.

Le schéma électrique
Comme le montre le schéma électrique de la figure 4, les quatre entrées analogiques CH1 à CH4 correspondent respectivement aux quatre interrupteurs électroniques IC1/A à D du circuit intégré IC1 CD4066. Chacun d’eux habilite le passage du signal analogique vers le convertisseur A / N IC2 (il est activé ou désactivé par le programme tournant dans le micro ST7). Des broches 16-17-18-19 du micro IC3 sortent en effet les commandes du programme ouvrant en séquence les interrupteurs de façon à envoyer, à chaque instant, les divers signaux analogiques à la broche 7 du convertisseur A / N IC2. Chacune des quatre entrées est dotée d’un filtre (une résistance et un condensateur) interdisant l’entrée aux signaux parasites et les empêchant de perturber la lecture de l’A / N. Chacune de ces entrées CH1 à 4 se trouve tour à tour en face d’une entrée unique : la broche 7 de IC2 et elle l’atteint à travers un autre filtre R5 / C6.
Note : la sensibilité d’entrée du convertisseur étant très élevée, nous vous conseillons, afin d’éviter d’engendrer des signaux parasites, de n’utiliser pour produire les signaux d’entrée que des alimentations pourvues d’une prise de terre.
La donnée analogique convertie en binaire présente sur la broche 13 de IC2 est envoyée à la broche 20 du ST7.
Le micro élabore ensuite la donnée binaire convertie de façon à la rendre compatible avec une ligne série RS232 et à son protocole de communication avec un PC.
Ce sera ensuite au convertisseur de niveau AD232 IC4 (voir figure 6) de convertir les niveaux de tension TTL signaux série +5 V en +12 V / –12 V de la ligne série RS232 standard. Le schéma électrique montre que du convertisseur AD232 sortent quatre fils plus la masse : ils constituent la ligne série à relier au port série du PC afin de lui permettre d’acquérir les données provenant du convertisseur A / N (voir CONN1).
Le micro ne se limite évidemment pas à transférer les données du convertisseur au port série. Grâce au logiciel demo que nous avons élaboré, nous pouvons en effet envoyer à partir du PC, par voie sérielle, une série de commandes permettant de modifier le gain du «buffer» (tampon) de l’A / N en entrée, de bloquer la transmission des données, de les mettre en attente, etc.).
Rappelons enfin que ce convertisseur A / N a été conçu pour travailler avec des signaux variant très lentement dans le temps, comme ceux produits par exemple par des sondes de température, de pression, etc. et sans changement significatif dans un délai inférieur à deux secondes (durée d’échantillonnage).
L’étage d’alimentation se compose d’un transformateur secteur 230 V / secondaire 8 V 0,2 A, du pont redresseur RS1 et du régulateur IC5 LM317 fournissant le 5 V aux circuits intégrés IC1, IC2, IC3 et IC4.

Figure 4 : Schéma électrique de l’enregistreur de données EN1611. Le signal appliqué aux quatre entrées analogiques est envoyé aux quatre interrupteurs numériques IC1/A, IC1/B, IC1/C et IC1/D, gérés par le microcontrôleur ST7, habilitant le passage des signaux vers la broche 7 du convertisseur A / N (le ST7 IC3 est déjà programmé en usine EP1611).

Figure 5 : Brochages des circuits intégrés CMOS, convertisseurs et microcontrôleur vus de dessus, du régulateur LM317 vu de face (R=référence, E=entrée, U=sortie) et de la LED vue de face en contre plongée.

Figure 6 : IC4 est un convertisseur de niveau AD232 (il transforme le niveau de tension TTL 5 V en niveau RS232 +/–12 V). Les signaux de sortie sont ensuite envoyés au connecteur femelle à 9 pôles dont le brochage est indiqué ci-dessus.

Figure 7a : Schéma d’implantation des composants de la platine de l’enregistreur de données. Au centre de la platine vous voyez le connecteur à cavalier J1 permettant d’effectuer le test du circuit (lire l’article).

Figure 7b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de l’enregistreur de données EN1611, côté soudures.

Figure 7b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de l’enregistreur de données EN1611, côté composants.

Figure 8 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’enregistreur de données EN1611. Le trimmer dix tours (au centre) sert au réglage de la tension de référence (lire l’article).

Liste des composants
R1 .......... 10 k
R2 .......... 10 k
R3 .......... 10 k
R4 .......... 10 k
R5 .......... 1 k
R6 .......... 10 k
R7 .......... 330
R8 .......... 330
R9 .......... 330
R10 ......... 330
R11 ......... 1 k trimmer dix tours
R12 ......... 220
R13 ......... 3,3 k
C1 .......... 10 nF polyester
C2 .......... 10 nF polyester
C3 .......... 10 nF polyester
C4 .......... 10 nF polyester
C5 .......... 100 nF polyester
C6 .......... 100 nF polyester
C7 .......... 22 pF céramique
C8 .......... 22 pF céramique
C9 .......... 100 nF polyester
C10 ......... 10 μF électrolytique
C11 ......... 100 nF polyester
C12 ......... 15 pF céramique
C13 ......... 15 pF céramique
C14 ......... 10 μF électrolytique
C15 ......... 1 μF polyester
C16 ......... 1 μF polyester
C17 ......... 1 μF polyester
C18 ......... 1 μF polyester
C19 ......... 100 μF électrolytique
C20 ......... 100 nF polyester
C21 ......... 10 μF électrolytique
C22 ......... 100 nF polyester
C23 ......... 470 μF électrolytique
RS1 ......... pont redresseur 100 V 1 A
DS1 ......... 1N4148
DS2 ......... 1N4148
DS3 ......... 1N4148
DS4 ......... 1N4148
DS5 ......... 1N4148
DS6 ......... 1N4148
DS7 ......... 1N4148
DS8 ......... 1N4148
DL1 ......... LED
DL2 ......... LED
DL3 ......... LED
DL4 ......... LED
XTAL1 ....... quartz 2,4576 MHz
XTAL2 ....... quartz 14,7456 MHz
IC1 ......... CMOC 4066
IC2 ......... AD7715
IC3 ......... ST7 EP1611
IC4 ......... AD232
IC5 ......... LM317
F1........... fusible 1 A
T1........... transformateur secteur 3 VA 230 V / 0-8-12 V 0,2 A mod. T003.02
S1 .......... interrupteur
J1 .......... cavalier
CONN1 ....... connecteur 9 pôles
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

La réalisation pratique
Pour réaliser cet enregistreur de données, il vous faudra un circuit imprimé double face à trous métallisés dont la figure 7b-1 et 2 vous donne les dessins à l’échelle 1.
Quand vous l’avez réalisé (méthode habituelle de la pellicule bleue) ou que vous vous l’êtes procuré, commencez par enfoncer puis souder les picots, le connecteur femelle et les quatre supports de circuits intégrés, puis vérifiez soigneusement vos soudures, en particulier accordez beaucoup d’attention aux soudures du support de IC3 (broches nombreuses) : ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée. N’insérez ces quatre circuits intégrés qu’après le montage dans le boîtier (voir figure 9), vous éviterez ainsi tout échauffement inutile et tout choc électrostatique : à ce moment là, faites attention à l’orientation des repère-détrompeurs en U, vers R5 pour IC1, vers XTAL1 pour IC2, vers IC2 pour IC3 et vers C14 pour IC4.
Pour le reste, si vous observez bien les figures 7a, 8 et 9 et la liste des composants, vous n’aurez aucune difficulté à le monter. Prêtez beaucoup d’attention à la polarité (et donc à l’orientation) des composants polarisés comme les électrolytiques, les diodes, les LED, le pont redresseur, le régulateur (à monter debout sans dissipateur)…Montez les quartz couchés, pattes repliées à 90° et fixés au plan de masse par une goutte de tinol. Montez à la fin le transformateur secteur 230 V et les borniers.

Le montage dans le boîtier
Comme le montre la figure 9, fixez la platine au fond du boîtier plastique à l’aide de vis autotaraudeuses. Fixez ensuite tous les éléments de la face avant (barrette de quatre prises RCA «cinch», quatre LED et l’interrupteur) et du panneau arrière en aluminium (CONN1 et porte-fusible, le cordon secteur passe à travers un passecâble en caoutchouc). Les figures 7a, 9 et 10 ne vous laisseront aucun doute. Les liaisons aux face avant et panneau arrière se font par nappes soudées aux picots ou simples fils reliés aux borniers à vis. Le CONN1, pour circuit imprimé, se passe de câblage. Attention à la polarité des LED (voir figure 5).

Figure 9 : Montage de la platine dans le boîtier plastique avec face avant et panneau arrière en aluminium. La platine, fixée par vis autotaraudeuses, est reliée à la face avant par des nappes de fils colorés soudés aux picots (le CONN1 étant un modèle pour circuit imprimé n’a pas besoin d’être câblé) ; en face avant et sur le panneau arrière ce qui concerne l’entrée du secteur 230 V (interrupteur, porte-fusible, cordon) est câblé avec des fils séparés et va aux borniers à vis de la platine.
Pour le câblage se référer à la figure 7a.


Figure 10 : L’enregistreur de données monté dans son boîtier, couvercle refermé et prêt à être relié au PC et à ses différents capteurs (quatre entrées CH1 à CH4). Les LED DCD-DRDY-DTR visualisent à chaque instant l’état de fonctionnement du convertisseur A / N.

Le test du circuit
Avant de refermer le couvercle, effectuez un test préalable du circuit et le réglage de la tension de référence : comme le montre la figure 4, au centre de la platine se trouve un connecteur à cavalier à trois picots (J1), relié à la broche 5 du micro IC3.
D’abord, court-circuitez à la masse cette broche en mettant le cavalier en BC. Puis procédez ainsi :
- ne reliez pas l’appareil au PC,
- si vous disposez d’une alimentation en courant continu précise à 0,1 V et fournissant +2,5 V +/–0,1 V, prélevez cette tension et appliquez-la sur le canal CH4, sinon laissez ce dernier libre,
- allumez l’appareil (la LED verte DL4 s’allume : ON),
- le programme résident de IC3 effectue une série d’opérations de contrôle signalées par les trois LED rouges DL1 (DCD), DL2 (DRDY) et DL3 (DTR). Il commence par les allumer toutes ensemble puis il les fait clignoter deux fois. Ensuite il exécute un test interne et, après quelques secondes, il éteint DL2 (DRDY).
Note : cette phase a pour but de contrôler la correction du montage et du fonctionnement des LED. Si, une fois allumées, elles ne clignotaient pas, cela indiquerait l’existence d’un problème relatif au montage de IC3 (par exemple, le quartz n’oscille pas, les tensions ne sont pas correctes, etc.).
- le programme effectue ensuite un essai de communication à travers le port SPI avec IC2 et, si tout fonctionne correctement, il éteint DL3 (DTR).
Note : dans ce cas, si la LED ne s’éteint pas, recontrôlez le montage de IC2, son alimentation et les connexions des broches 14-13-12-5-4 et 1 avec les broches correspondantes de IC3 (voir figure 4).
Enfin, une lecture de la tension éventuellement présente sur CH4 est effectuée et la valeur résultant de la conversion est comparée avec l’équivalent numérique de 2,5 V (avec une tolérance de +/–0,2 V sur la valeur lue). Si tout fonctionne bien, DL1 (DCD) s’éteint aussi.
Note : ce dernier contrôle sert à vérifier que la partie acquisition analogique fonctionne correctement. Dans le cas contraire, vérifiez le montage de IC1 et que les connexions avec IC3 et surtout avec IC2 ont été exécutées correctement.
Si vous ne pouvez fournir cette tension de référence, DL1 (DCD) restera allumée.
Si vous avez exécuté correctement toutes les phases de ce test, c’est que l’appareil fonctionne bien. Avant de l’utiliser, éteignez-le et replacez le cavalier du connecteur J1 en AB.

Figure 11 : Pour vous familiariser avec le fonctionnement de l’enregistreur de données, vous pouvez utiliser ce circuit fort simple constitué de quatre potentiomètres reliés d’un côté au positif d’une alimentation en courant continu et de l’autre à chacun des quatre canaux d’entrée. Vous simulerez ainsi les signaux produits pat les différentes sondes.

Le réglage de la tension de référence
Pour effectuer le réglage de la tension de référence, vous devez avoir installé le programme Data Logger comme indiqué plus loin et pouvoir visualiser la lecture des quatre canaux. Ensuite, vous devez procéder comme suit :
- reliez à l’entrée CH4 une alimentation en courant continu pouvant fournir une tension entre 2 et 5 V,
- reliez en parallèle avec CH4 un multimètre et tournez le bouton de réglage de l’alimentation jusqu’à lire sur l’afficheur du multimètre une tension comprise entre 2 et 5 V,
- tournez le curseur du trimmer multitour R11 jusqu’à visualiser sur l’écran du PC, pour le canal CH4, la même tension.

Le réglage est alors terminé et vous pouvez refermer le couvercle du boîtier.

Les réquisits du PC et la liaison avec l’enregistreur de données
Pour réaliser la liaison avec l’appareil, vérifiez tout d’abord que votre PC possède bien les réquisits minimaux :

Type PENTIUM
Ram 32 Mo au moins
Espace disponible sur le disque dur 5 Mo au moins
Lecteur CD ROM 8x ou DVD 2x
Carte vidéo graphique 800 x 600 16 bits
Une prise pour port série
Système d’exploitation Windows 98-98SE-XP

Ceci étant , vous devez identifier le port série de votre PC (généralement il se trouve sur le panneau arrière de la tour) : connecteur femelle à 9 pôles DB9.
Reliez alors l’enregistreur de données (par sa propre DB9) au PC au moyen d’un câble série comportant à ses deux extrémités deux fiches DB9 mâles (on en trouve chez tous les revendeurs de matériel informatique).
Note : si vous voulez utiliser un PC portable et si ce dernier n’est pas doté d’un port série (pas de DB9), vous pouvez vous connecter au port USB au moyen d’un adaptateur USB / série (USB mâle d’un côté / DB9 femelle de l’autre).
Vérifiez en outre que le port série de votre PC n’est pas déjà mobilisé par une autre application, le cas échéant vous risqueriez d’effectuer de fausses lectures.

L’installation du programme Data Logger
Dans le CDROM vous trouverez entre autre un programme demo, DATALOGGER, vous permettant d’en visualiser dans les grandes lignes les caractéristiques et le fonctionnement.
Ce programme vous permettra de vous familiariser avec le fonctionnement du convertisseur A / N car, si vous appliquez une tension quelconque sur chacun des quatre canaux, vous pourrez visualiser à l’écran son déroulement dans le temps.
Les données obtenues sont présentées en caractères ASCII, ce qui permet leur élaboration par n’importe quel paquet logiciel, avec graphiques et statistiques à volonté.
Elles peuvent aussi être facilement importées et interprétées avec des langages autres que le Visual Basic.
Étant donné que ce dispositif se prête à d’innombrables applications variées, la source du programme DATALOGGER est également fournie : elle vous permettra, si vous voulez, de visualiser les modes de communication entre le PC et l’enregistreur de données afin d’adapter le programme à vos exigences personnelles.
Dans le dossier principal du CDROM se trouve le programme d’installation Setup et un dossier Source dans lequel réside la source (qui l’eût cru ?) du programme.
Si cela vous intéresse, sachez que vous trouverez aussi le fichier DL Commandes en format PDF contenant une description détaillée de toutes les commandes et de leur séquence d’utilisation.
Rappelons que la source peut être visionnée et modifiée avec Visual Basic 5 ou supérieur (si vous utilisez encore le DOS, vous pouvez créer un nouveau programme en vous servant d’un interprète Basic adapté à ce système d’exploitation).
Pour exécuter l’installation du logiciel demo DATALOGGER, vous n’avez rien d’autre à faire qu’à lire les indications données à l’écran au fur et à mesure de sa progression :
- Mettez le CDROM dans le lecteur. Si la fonction Autorun de votre ordinateur est habilitée, le chargement du logiciel DATALOGGER se fait automatiquement dès l’insertion du disque.
- Quand le chargement est terminé, une fenêtre vous le signale : cliquez sur OK.
- Dans la nouvelle fenêtre, cliquez sur l’icône représentant un ordinateur et un carton ouvert pour installer automatiquement le logiciel dans le répertoire C:\datalogger\
- Dans la nouvelle fenêtre, cliquez sur Continuer et dans la nouvelle fenêtre cliquez sur OK : l’installation est terminée.
- Si la fonction Autorun n’est pas habilitée, allez dans Ressources, trouvez le logo représentant le lecteur (généralement désigné par D), cliquez dessus pour lancer la lecture du programme contenu dans le CDROM.
- Dans la nouvelle fenêtre D:\, cliquez sur Setup pour lancer l’installation : une succession de fenêtre apparaît (les mêmes que dans l’autre cheminement), suivez les indications (cliquez sur l’icône, puis sur Continuer, puis sur OK).
- Ensuite, allez dans le menu Démarrer, puis dans Programmes, pointez sur Datalogger puis faites un clic DROIT sur Rsdati ; pointez sur Envoyer vers et faites un clic GAUCHE sur Bureau puis sur OK (l’icône est maintenant en raccourci sur le Bureau). Chaque fois que vous voudrez lancer le programme, vous cliquerez sur l’icône du Bureau.
- Après avoir réalisé le montage de la figure 11, faites une simulation d’enregistrement de données : ouvrez le programme DATALOGGER (la fenêtre Gestion com s’ouvre), tapez 1 ou 2 dans la case d’écriture selon la ligne série utilisée pour la transmission des données COM1 ou COM2. Pressez OK pour confirmer.
- Dans le tableau de bord qui apparaît, cliquez sur Open Line pour activer la transmission de données (les quatre fenêtres de droite donnent les valeurs de tension en V appliquées aux quatre canaux et à côté ces mêmes valeurs converties en numérique).
- Pour activer la fonction Gain, cliquez sur la touche Gain et une fenêtre s’ouvre (elle vous conseille de n’utiliser un Gain supérieur à 1 qu’avec des signaux d’amplitude inférieure à 1 V). Pressez sur OK pour confirmer.
- Dans la nouvelle fenêtre qui s’ouvre, vous pouvez choisir la combinaison Gain et Calibration désirée. Une fois sélectionnée, pour l’activer, cliquez sur Start Gain (sur fond vert).
- Si vous cliquez sur un des quatre poussoirs situés à côté des fenêtres indiquant les V, un écran d’oscilloscope virtuel apparaît : il vous permet de visualiser sur un graphique le déroulement d’une donnée dans le temps.
- Si vous cliquez sur l’option Sauvegarde Donnée, la fenêtre qui s’ouvre vous présente quatre «timers» correspondant aux quatre canaux : en cliquant sur chacun, vous pouvez paramétrer la durée qui doit s’écouler entre la sauvegarde d’une donnée et l’autre (en h et minute). Pour commencer la sauvegarde des données, cliquez sur Memory et pour la terminer sur Exit/stop Memory.
- La sauvegarde des données se fait sur le disque C à l’intérieur des quatre fichiers CH1-CH2-CH3-CH4 du dossier Datalogger. Chaque flux, au format ASCII, donne la date et l’heure de la lecture, la commande envoyée par le PC et la réponse du DL, l’identification du canal suivie de la valeur numérique et de la valeur analogique relevée (exprimée en V).
- En outre sur le tableau de bord vous pouvez accéder aux fonctions désignées par des touches :
* Standby : suspend le fonctionnement de la mémoire du convertisseur ; pour activer l’enregistrement de la mémoire, il suffit de presser la touche No standby.
* Wait : permet d’arrêter le fonctionnement du Data Logger (dans ce cas toutes les données enregistrées seront perdues) ; pour repartir, il suffit de cliquer sur Gooo.
* Close Line : désactive la ligne de transmission des données ; pour la réactiver, il faut cliquer à nouveau sur Open Line.
* Help : permet de visualiser de manière plus spécifique les instructions et les valeurs des commandes du programme.
* End : permet de fermer le programme ; ainsi, le Data Logger sera déshabilité et la ligne série automatiquement réinitialisée.

Figure 12 : Sonde thermométrique EN1016. Le signal à envoyer à l’enregistreur de données est à prélever aux extrémités + et – du connecteur, sans oublier de souder en parallèle avec ces points une résistance R de 10 k environ.

Figure 13 : Sonde hygromètre électronique avec capteur Philips EN1066. La tension de sortie de l’hygromètre, comprise entre 0 et 5 V, est à prélever entre la broche 1-2 et la broche 3-4 (GND) de CONN2.

Figure 14 : Sonde dB-mètre EN1056. Étant donné que ce dB-mètre fournit une tension comprise entre 3 et 6 V, pour rester dans la plage admise par l’enregistreur de données (0-5 V), il convient de monter en sortie un pont résistif RR diviseur de tension constitué de deux résistances de 10 K.

Figure 15 : Sonde luxmètre EN863. Dans ce cas, le signal à envoyer à l’enregistreur de données est à prélever aux bornes du galvanomètre après l’avoir déconnecté, retiré et remplacé par une résistance R de 20 k.

Comme le montrent les figures 12 à 15, si vous avez déjà effectué l’un des (ou les) montages ci-dessus indiqués, il faudra «piquer» directement sur le circuit imprimé le signal à envoyer à l’enregistreur de données ; parfois ce sera moyennant une petite modification. Les circuits EN1016 et EN863 sont à alimenter avec une pile de 9 V et non avec une alimentation ordinaire afin d’éviter de court-circuiter vers la masse, par la prise de terre de cette dernière et l’enregistreur de données, le signal prélevé à la sortie.
Précisons en outre que sur les points indiqués dans les quatre figures ci-dessus on peut seulement prélever une tension en V. Pour convertir ces tensions en unités de mesure convenables en fonction du paramètre physique concerné (°C, pourcentage d’humidité relative, dB, lux ou candela, etc.) vous devrez modifier convenablement le programme source.

Un radiomodem intelligent pour RS232 (et station météo)


Avec ce modem intelligent sur 433,1 MHz, vous pourrez transmettre et recevoir des données par radio (et par conséquent éliminer le câble de connexion entre un périphérique et l’ordinateur). Vous pourrez ainsi rendre “wireless” (sans fil) votre station météo EN100WS, mais aussi bien d’autres appareils.

Ces deux radiomodems (ces deux exemplaires du même appareil en fait) vont vous permettre de relier la centrale de votre station météo EN100WS à votre ordinateur en mode “wireless” (aux débuts de la radio, on disait “sans fil” et on appelait les passionnés des “sans-filistes”) : plus besoin de câble entre les deux, ce qui est plutôt commode ! Bien sûr, l’utilité de cette liaison HF ne se limite pas à la station météo, même si nous l’avons conçue primitivement pour cela.
Dans cet article, nous allons voir en effet que ce modem sans fil, couplé à notre fameuse interface EN1127, permet de réaliser les servomécanismes les plus divers, afin, par exemple, d’activer à distance des moteurs pas à pas, des relais, etc., ou de recevoir des données de capteurs, sondes et autres détecteurs.

Le principe de fonctionnement
Ce radiomodem en deux unités (l’une est près de la station, l’autre près de l’ordinateur : voir figure 1) est constitué de deux “transceivers” (ou TRX ou émetteurs / récepteurs) à 433,1 MHz de marque MIPOT réalisés en technologie CMS.
L’un est appliqué à la sortie série dont on veut transmettre les données (station météo) et l’autre l’est au port série du PC sur lequel on souhaite recevoir les données à mémoriser (voir figure 2). Chaque unité comporte un émetteur et un récepteur, mais quand l’un fonctionne, l’autre est exclu et vice versa (ce mode a pour nom “half duplex”, ou demi duplex).
La donnée numérique à transmettre module la fréquence de la porteuse à 433,1 MHz de l’émetteur du module 1. Il s’agit d’une modulation FSK qui prévoit deux fréquences différentes, l’une f0 correspondant au niveau logique 0 et l’autre f1 au niveau logique 1 du signal, comme le montre la figure 3. Cet émetteur travaille avec un intervalle de modulation de + ou –10 kHz ; cela implique que chaque niveau logique 0 du signal à transmettre donne lieu à une fréquence de 433,1 MHz – 10 kHz, soit f0 = 433, 090 MHz et chaque niveau logique 1 à une fréquence de 433,1 MHz + 10 kHz, soit f1 = 433,110 MHz.
Le signal ainsi modulé en ces deux fréquences f0 et f1 est rayonné par l’antenne et capté par le récepteur distant.
Celui-ci, après l’avoir réduit à une fréquence intermédiaire de 10,7 MHz, le fait à une seconde FI de 435 kHz et en tire un signal numérique.
La figure 4 donne le schéma synoptique du module TRX HF KM0150. Le signal RX reçu sur la broche 8 de ce dernier (et que l’on veut transmettre) est envoyé au synthétiseur dont la fonction est de le moduler en fréquence selon le mode FSK. Le signal ainsi modulé est envoyé à l’amplificateur de puissance PA puis à l’interrupteur électronique TX/RX qui permet à l’émetteur et au récepteur d’utiliser la même antenne sans abîmer le récepteur pendant l’émission. La sortie de cet interrupteur (en position TX) achemine le signal vers la broche 1 et l’antenne. En réception, le signal capté par l’antenne est acheminé vers l’interrupteur électronique (en position RX) puis vers l’amplificateur à faible bruit LNA (“Low Noise Amplifier”) et à un filtre SAW qui réduit la largeur de bande à 2 MHz. A la sortie du filtre, le signal arrive à un premier mélangeur (“Mixer1”), qui réduit la fréquence de départ 433,1 MHz à la FI de 10,7 MHz puis, à travers le filtre IF1, au Mixer2 qui la réduit à une nouvelle FI de 435 kHz.
Après quoi le signal est envoyé à travers le filtre IF2 au discriminateur FM, lequel sépare le signal reçu à l’antenne de la porteuse et ensuite au circuit quadrateur qui reconstruit le signal TX au format numérique sur la broche 9 de sortie. Le contrôle de toutes les fonctions d’émission et de réception est assuré par un microcontrôleur, ce qui garantit une grande fiabilité de réception des données. La puissance d’émission rayonnée par l’antenne est d’environ 10 mW et la sensibilité en réception est de –108 dBm, ce qui correspond à une tension de 0,89 μV sur 50 ohms, à une vitesse de réception de 2 400 bauds.
Le récepteur à double conversion et sa grande insensibilité aux parasites, font du KM0150 le module idéal pour le transfert sans fil des données via RS232 à basse vitesse.

Figure 1 : Si vous reliez votre station météorologique EN100WS à l’émetteur du radiomodem et le récepteur à votre ordinateur, vous pourrez acquérir directement et sans fil les données provenant de la centrale météo distante.

La transmission des données via RS232
Avant de passer à la description du schéma électrique, faisons un bref rappel sur le fonctionnement de la transmission des données au protocole RS232C utilisé ici. RS signifie “Recommended Standard” et il a été défini en1969 par l’EIA (Electronics Industry Association) : il s’agissait alors de définir le standard de communication entre le terminal d’un ordinateur (“Data Terminal Equipment”) et un modem (“Data Communication Equipment”).
Ensuite, ce standard a pris de plus en plus d’importance jusqu’à devenir le protocole le plus utilisé en transmission série des données (dans laquelle les bits composant l’information sont envoyés l’un après l’autre sur une ligne unique). La figure 5 schématise la forme la plus simple de ligne série, réalisée avec des connecteurs DB9, entre un ordinateur (DTE) et un modem (DCE), dans laquelle les signaux émis TX et reçus RX sont mis en évidence.
Vous voyez que l’ordinateur reçoit les données sur la broche 2 de la liaison série et les transmet sur la broche 3, alors que le modem transmet les données sur la broche 2 et les reçoit sur la broche 3. La broche 5 est la masse GND commune. La figure 6 schématise cette fois la liaison entre une unité périphérique (DCE), comme notre station météo EN100WS et un modem (DCE). Dans ce cas, les deux dispositifs transmettent les données TX de la broche 2 et reçoivent les données RX sur la broche 3. Pour que la liaison fonctionne, il est donc nécessaire d’inverser la connexion des broches 2 et 3, comme le montre la figure. Dans le cas contraire, la liaison entre la station météo et le modem ne fonctionnerait pas.
C’est pourquoi nous avons monté sur chaque unité EN1620 deux cavaliers (connecteur J1) permettant d’intervertir ou bien de relier directement les deux broches 2 et 3 de la liaison série, afin d’éviter d’avoir à concevoir des variantes de circuit imprimé selon que la platine ira côtoyer la centrale météo ou l’ordinateur : entre les deux unités, seul le paramétrage de J1 sera différent.
Quand les broches 1 et 2 de la ligne série sont reliés directement, on parle de liaison standard (ST) et lorsqu’elles sont inversées de liaison null-modem (NM).
La transmission série des données se fait selon le protocole :
2 400 bauds
(vitesse de transmission)
8 bits de données
1 bit de start
1 bit de stop
aucun bit de parité.


Autre particularité de ce protocole RS232 : il travaille en logique nulle, soit avec un 0 logique compris entre +3 et +12 V et un 1 logique compris entre –3 et –12 V par rapport à la masse GND.
C’est pourquoi les signaux en logique TTL (0 / 5 V) doivent subir une conversion au protocole RS232.


Figure 2 : On peut voir ici comment relier l’émetteur à la centrale (il est alimenté par une batterie rechargeable de 12 V : à travers le boîtier de connexion, cette batterie peut également alimenter la centrale, voir la première partie de l’article EN100WS) et le récepteur au PC distant (il est alimenté par un petit bloc secteur 230 V / 12 V).


Figure 3 : L’émetteur convertit le signal numérique en deux valeurs distinctes de fréquence (l’une correspond au niveau logique 0 et l’autre au niveau logique 1).


Figure 4 : Schéma synoptique représentant les principales fonctions du “transceiver” (émetteur / récepteur) KM0150. Le signal à transmettre RX est envoyé au circuit synthétiseur puis, à travers l’interrupteur RX/TX, à l’antenne. Le signal reçu par l’antenne, après avoir traversé une série de filtres, est envoyé au discriminateur FM qui le sépare de la porteuse et au circuit de quadrature qui reconstruit le signal TX au format numérique.


Figure 5 : Liaison série standard entre un PC (DTE) et un modem (DCE).


Figure 6 : Pour relier votre station météo EN100WS (DCE) au radiomodem (DCE) on se sert de la connexion NULL-MODEM qui prévoit l’inversion des broches 2 et 3.

Le schéma électrique
Le système comporte deux unités, ne différant que par le paramétrage de J1 (en ST ou en NM), chacune étant en mesure d’émettre et de recevoir : nous ne considèrerons ici qu’un seul schéma électrique (voir figure 7).
Voyons d’abord le fonctionnement du module 1 utilisé pour la transmission des données envoyées par la station EN100WS, puis celui du module 2 utilisé pour recevoir les données sur l’ordinateur.

Le fonctionnement en émission du module 1
Le signal numérique à transmettre, provenant du port série de la station, est appliqué sur la broche 2 du connecteur femelle DB9 conn1 du module 1 ; de là, il est acheminé à travers le connecteur à cavaliers J1 (paramétré en NM) vers la broche 13 de IC2, le convertisseur AD232. Ce dernier convertit le signal TTL (0 / 5 V) de la station en RS232.
Après la conversion, le signal est présent sur la broche de sortie 12 de IC2 et de là il passe sur la broche 8 du module IC3 KM0150, lequel le module en deux fréquences f0 et f1 avant de l’envoyer “on the air” (dans l’éther) via l’antenne reliée à la broche 1.


Figure 7 : Schéma électrique du circuit. DL2 et DL3 indiquent si le module travaille en émission ou en réception.


Figure 8 : Brochages des deux cavaliers à insérer sur J1 (correspondant à la liaison série de type standard ST et à la liaison série de type NULL-MODEM NM) et du connecteur DB9 femelle utilisé pour la connexion série standard.


Figure 9 : Brochages des LED et du circuit intégré LM1117 vus de face et du AD232 vu de dessus.

Le fonctionnement en réception du module 2
En réception, le signal capté par l’antenne du module 2 est envoyé sur la broche 1 de IC3 qui le convertit à nouveau en numérique.
Le signal obtenu, présent sur la broche de sortie 9 du module IC3 KM0150, est envoyé sur la broche 10 de IC2, dont la fonction est de le rendre compatible avec le standard RS232. Le signal présent sur la broche de sortie 7 de IC2 est ensuite envoyé à travers le connecteur à cavaliers J1 (paramétré en ST) vers la broche 2 du connecteur femelle DB9 conn1 et donc sur la broche 2 de la ligne série de l’ordinateur.

Note : dans la description qui précède, nous avons examiné l’application de liaison sans fil entre la station météo EN100WS et le PC recevant ses données.
Si vous envisagez une autre application (c’est possible !), pensez à modifier le paramétrage des cavaliers sur J1 pour chacune des unités émettrice et réceptrice (voir figure 8). Les signaux, CTS (“Clear To Send”) sur la broche 14 de IC3 et RTS (“Request To Send”) sur la broche 8 de IC2, ne sont pas utilisés avec la station météo mais seulement pour la transmission des données entre deux ordinateurs.

L’alimentation
Le module 1 relié à la station est alimenté de manière autonome par une batterie rechargeable de 12 V / 1,5 Ah (voir figure 2) : cette tension est utilisée pour produire le 3,3 V nécessaire à l’alimentation du module KM0150 et à IC2 (c’est le régulateur IC1 LM1117 que se charge de la stabilisation à 3,3 V).
La batterie pourra aussi alimenter, par l’intermédiaire du boîtier de connexion (voir l’article EN100WS), la centrale de la station météo : à cette fin, ôtez le petit bloc secteur (4) relié à ce boîtier de connexion (3) et remplacez-le par le câble muni de connecteurs (voir figure 8 dans l’article précité).
Le module 1 en revanche peut être alimenté sur le secteur 230 V (comme l’ordinateur) avec un petit bloc fournissant 12 VDC. DS1 protège le circuit contre tout branchement erroné et DL1 signale que le module est alimenté.

Les LED DL2 et DL3
La LED verte DL3 et la LED rouge DL2 permettent de comprendre si le module fonctionne correctement en réception comme en émission. Quand il est au repos (qu’il ne transmet ni ne reçoit rien), les deux LED sont éteintes.
Dès que l’émission et la réception des deux modules est activée, la LED rouge DL2 du module émetteur 1 et la LED verte DL3 du module récepteur 2 clignotent de manière intermittente au gré du transfert des informations. Si, quand l’émission est lancée, la LED rouge DL2 du module 1 ne s’allume pas, c’est que ce dernier ne transmet pas les données comme il le devrait : vérifiez alors que les cavaliers sur J1 du module 1 sont bien configurés. Si c’est la LED verte DL3 du module 2 qui ne s’allume pas, cela signifie que le signal n’est pas reçu : vérifiez que le module est correctement alimenté et qu’aucun obstacle nuisant au passage des ondes UHF n’est interposé entre les deux modules.

La réalisation pratique
Vous allez devoir monter deux platines, il vous faut donc deux circuits imprimés EN1620 : la figure 10b-1 et 2 donne les dessins à l’échelle 1 de ce circuit imprimé double face à trous métallisés.
Réalisez-les (par la méthode de la pellicule bleue par exemple, n’oubliez pas de réaliser les connexions entre les deux faces) ou procurez-vous-les puis enfoncez et soudez les picots.
Ensuite, insérez et soudez le support du circuit intégré IC2 et le connecteur J1 avec beaucoup de soin (ni court-circuit entre pistes et pastilles ni soudure froide collée et enlevez l’excès de flux avec un produit décapant).
Montez tous les autres composants, sans vous tromper dans l’orientation des polarisés (en particulier pour IC1, debout sans dissipateur, semelle métallique vers C8). Pour finir, montez les composants du pourtour : le module HF, l’antenne (à visser), la DB9 et la prise jack d’alimentation. Voir figure 10a.
Fixez alors la platine au fond du boîtier à l’aide de vis autotaraudeuses. Puis, toujours en vous aidant de la figure 10a, réalisez les connexions entre chaque platine et la face avant en aluminium de son boîtier plastique : seules les trois LED sont concernées (attention à leur polarité, comme le montre la figure 9, l’anode A est la patte la plus longue et le méplat repère-détrompeur est côté cathode K) puisque les deux connecteurs sont déjà montés sur la platine.


Figure 10a : Schéma d’implantation des composants du radiomodem EN1620. Au centre, le connecteur J1 reçoit les cavaliers correspondant aux connexions ST et NM.


Figure 10b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du radiomodem EN1620 (côté soudures).



Figure 10b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du radiomodem EN1620 (côté composants).


Figure 11 : Photo d’un des prototypes de la platine du radiomodem EN1620 dans son boîtier plastique avec face avant et panneau arrière en aluminium. Le module est alimenté par la batterie rechargeable 12 V à travers la prise jack.

Liste des composants
R1 ................ 470
R2 ................ 470
R3 ................ 1 k
R4 ................ 1k
R5 ................ 1 k
R6 ................ 1 k
R7 ................ 470
C1 ................ 10 μF électrolytique
C2 ................ 100 nF polyester
C3 ................ 100 nF polyester
C4 ................ 10 μF électrolytique
C5 ................ 1 μF polyester
C6 ................ 1 μF polyester
C7 ................ 1 μF polyester
C8 ................ 1 μF polyester
C9 ................ 100 nF polyester
C10 ............... 120 pF céramique
DS1 ............... 1N4007
DL1 ............... LED rouge
DL2 ............... LED rouge
DL3 ............... LED verte
IC1 ............... LM1117
IC2 ............... AD232
IC3 ............... module CMS KM0150
J1 ................ cavalier
CONN1 ............. connecteur DB9
ANTENNE ........... fouet 47 cm
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

L’antenne
Au cours des essais, nous avons obtenu une portée de 60 mètres (en visuel, sans obstacle) avec seulement un morceau de fil de 16 cm.
L’utilisation d’une antenne télescopique (voir figures) permet déjà d’améliorer ce résultat : vissez-la directement sur le circuit imprimé et laissez-la sortir par le trou pratiqué dans le couvercle supérieur du boîtier. Fermée, elle fait quelque 10 cm et dépliée environ 47 cm : vous pouvez la régler en 1/4 d’onde (16 cm) ou en 3/4 d’onde (49 cm). Ce sont les formules suivantes qui permettent d’obtenir ces longueurs :
L 1/4 d’onde en cm = (7 200 : MHz) = 16,62 cm
L 3/4 d’onde en cm = (21 600 : MHz) = 49,87 cm (avec les 47 cm de votre fouet télescopique déployé, vous entrez tout de même parfaitement dans les tolérances)

Éventuellement, si vous voulez augmenter la portée, l’antenne fouet peut être remplacée par une Yagi directive (à plusieurs éléments). Pour cela, montez un connecteur sur le panneau arrière (par exemple une BNC) auquel vous relierez la platine par un morceau de câble coaxial 50 ohms, sans oublier de souder la tresse de blindage des deux côtés : sur le plan de masse de la platine et sur la cosse de masse de la BNC en contact avec le panneau arrière. A l’extérieur du boîtier, la BNC sera reliée à la Yagi par un câble coaxial de 50 ohms d’impédance caractéristique (si la Yagi a une impédance de 50 ohms, bien sûr). Si vous utilisez deux Yagis, une par module, disposez-les toutes deux dans le même sens de polarisation (vertical ou horizontal) ; si vous conservez le fouet pour le module 2, orientez la Yagi du module 1 dans le sens de polarisation verticale (même sens de polarisation que le fouet du module 2).

Les liaisons
La seconde partie de l’article EN100WS, consacrée aux logiciels, présente le CDROM CDR100 où se trouve le programme de gestion permettant de relier la station météo à l’ordinateur.
En outre, un câble CA2100 est disponible (voir les publicités de nos annonceurs) : il permet d’effectuer matériellement cette liaison entre la station et le PC ; eh bien, en liaison sans fil, utilisant le radiomodem à deux unités, ce câble va vous (re)servir pour relier la station (donc la centrale) au module 1 (module émetteur), comme le montre la figure 12.
Vous aurez cependant besoin d’un adaptateur “gender” mâle / mâle, à intercaler entre le câble et le module 1, comme le montre la figure 12 à gauche. Ce câble, d’une longueur de 4 mètres, est doté d’un côté d’une fiche mâle RJ45 et de l’autre d’un connecteur DB9 : la RJ45 va dans le connecteur femelle RJ45 de la centrale et le DB9 femelle du câble va au DB9 femelle du module 1 après interposition de l’adaptateur “gender” mâle / mâle (voir figure 12 à gauche). Le module 2 est relié à l’ordinateur par un câble série ordinaire (voir figure 12 en haut).
La figure 12 montre aussi comment configurer les cavaliers de J1 pour le module 1 et pour le module 2 (c’est évidemment différent) : dans le module 1, les cavaliers seront placés sur J1 de telle manière que le broches 2 et 3 de la ligne série soient inversées (mode NM) ; dans le module 2 pour une connexion directe des broches 2 et 3 (mode ST).
Note : si vous avez du mal à trouver un adaptateur “gender”, un câble CA2200, simplifiant la liaison et permettant de s’en passer, est disponible. Donc, si vous n’avez pas encore acquis le câble de liaison, eh bien prenez tout de suite le CA2200 (là encore, s’adresser à nos annonceurs). Voir figure 12.
La figure 13 montre, elle, comment effectuer une transmission sans fil de données entre deux ordinateurs distants : reliez la sortie série de l’ordinateur 1 (DB9 mâle) au connecteur DB9 femelle du module 1 (à travers un simple câble série à deux DB9) ; reliez ensuite le module 2 à l’ordinateur 2 (même à distance pour le câble). La figure 13 donne, elle aussi, les configurations de J1 pour chaque module (pour les deux modules, connexion directe ST).


Figure 12 : Deux exemples de connexion de la centrale météo au module émetteur et de liaison du module récepteur au PC, avec chaque fois la configuration à adopter pour le paramétrage des cavaliers sur J1.
On voit aussi les deux types de câbles (CA2100 et CA2200) pouvant être utilisés pour relier la centrale au module 1.



Figure 13 : Avec deux radiomodem il est possible de réaliser aussi le transfert sans fil des données entre deux ordinateurs distants.


Figure 14 : Pilotage sans fil d’un moteur pas à pas par un ordinateur au moyen de deux radiomodems et de l’interface EN1127.

Le logiciel à utiliser
Le logiciel nécessaire pour utiliser votre station météo EN100WS en liaison sans fil avec un ordinateur, se trouve dans le CDROM CDR100 (contenant aussi le programme source).
Reportez-vous à la seconde partie (logicielle) de l’article concernant la station. Après avoir installé le logiciel sur l’ordinateur et activé le port série, vous pouvez recevoir à l’écran les données provenant de ladite station.
D’autre part, si vous voulez transférer sans fil des données d’un ordinateur à un autre, vous pouvez utiliser un quelconque programme d’application de communication série (par exemple l’Hyper Terminal de Windows) ; cependant, avec sa vitesse de transmission de 2 400 bauds, ce dernier ne se prête qu’au transfert de fichiers peu volumineux.
En revanche, si vous souhaitez utiliser votre modem sans fil pour piloter notre fameuse interface EN1127, vous devrez installer sur le PC le logiciel se trouvant sur le CDROM CDR1533 : il contient les programmes sources des précédentes applications de l’interface EN1127 (ce CD est disponible auprès de certains de nos annonceurs).


Figure 15 : Si vous voulez utiliser plutôt un ordinateur portable avec un port USB, à la place du port série, vous devrez mettre en oeuvre un convertisseur USB/RS232 (le nôtre est un GBL).

La EN1127, une interface sans fil
Si on couple deux modules EN1620 à notre interface EN1127 (fameuse parce qu’elle a rencontré un énorme succès auprès de nos lecteurs !), on peut s’amuser (ce mot n’est pas péjoratif et n’exclut aucunement une utilisation professionnelle) à réaliser des servomécanismes, tout en utilisant les logiciels d’application de jadis et en leur ajoutant les nouvelles opportunités du “wireless”. La figure 14 montre comment relier modules, ordinateur et interface pour piloter (c’est un exemple) un petit moteur pas à pas : l’ordinateur est relié au module 1 avec un câble série et le module 2 au connecteur femelle à 25 pôles de l’interface EN1127 avec un câble série et un adaptateur “gender” 9 / 25 mâle / mâle. Notez bien la configuration, là encore, des cavaliers sur J1 : ST dans le module 1 et NM dans le module 2.
Reliez ensuite au connecteur mâle à 25 pôles, constituant la sortie de l’interface, le servomécanisme que vous entendez contrôler.
Si vous souhaitez compléter votre pilotage par un contrôle de fin de course, vous pourrez le faire en utilisant une des huit entrées du port B de l’interface.
Pour d’autres applications, vous pouvez utiliser les mêmes entrées pour gérer les signaux reçus de divers capteurs, comme des cellules photoélectriques, des interrupteurs de proximité, etc., ou bien pour élaborer un signal numérique à convertir en analogique. Mais ce ne sont là que des exemples non limitatifs de servomécanismes que l’on peut réaliser avec notre interface désormais en version sans fil. Vous pourrez encore actionner à distance des moteurs, relais, triacs, thyristors…et en même temps vérifier que vos commandes ont bien été exécutées.

Conclusion
Et, comme d’habitude, nos CDROM contenant les programmes sources, vous pourrez personnaliser toutes les applications en fonction de vos besoins.

Un micro-récepteur UHF sur 433,75 MHz

Ce récepteur permet l’écoute de la fréquence 433,75MHz. Il est donc tout à fait indiqué pour recevoir les émissions d’un transmetteur audio calé sur la même fréquence, ce qui est le cas du micro-émetteur UHF commandé par la voix par exemple. Monté en composants classiques, il est très simple à réaliser.

Figure 1 : Schéma électrique du micro-récepteur UHF.


Le récepteur que nous vous proposons dans cet article, permet l’écoute de la fréquence 433,75 MHz. Il est donc tout à fait indiqué pour recevoir les émissions d’un transmetteur audio calé sur la même fréquence, ce qui est le cas du microémetteur UHF commandé par la voix.

L’étude du schéma
L’élément radio-récepteur est le module U1, le RX-FM audio. Il s’agit d’un module hybride CMS de la société Aurel contenant un récepteur superhétérodyne avec un circuit d’accord à quartz, calé sur 433,75 MHz, un démodulateur FM à quadrature et des broches d’entrée et de sortie permettant d’insérer les réseaux de préaccentuation. Comme l’émetteur n’est pas équipé d’un réseau de préaccentuation, il n’est, théoriquement, pas nécessaire de placer un réseau de désaccentuation sur le récepteur. Toutefois, le fi ltre est interne au module U1 et il ne peut pas être supprimé. De ce fait, le signal issu de la broche 18 est, dans une certaine mesure, fi ltré au-dessus de la limite pratique de la bande audio, au-dessus de 17 à 18 kHz.
Le condensateur C3, placé à la sortie, complète le fi ltre passe-bas et garantit un signal assez propre, en atténuant non seulement des bruits typiques de la réception radio mais également des perturbations induites par le micro-émetteur.
Dans ce montage, il est à noter que le squelch est à un niveau fi xe, déterminé par la résistance R2. Pratiquement, il est déconnecté et le récepteur fonctionne toujours. C’est également pour cette raison que nous n’utilisons pas l’interrupteur CMOS inclus dans le module hybride.
La totalité du module fonctionne grâce aux 3,3 volts fournis par la diode zener DZ1 et par la résistance R1.
Le signal audio démodulé est fi ltré par le module hybride et envoyé, par l’intermédiaire de C9 et R3, au potentiomètre P1.
Le signal est récupéré sur le curseur de P1 pour être envoyé à l’entrée d’un second circuit intégré (U2), un LM386, qui est un amplifi cateur. Le signal ainsi amplifi é est dirigé sur la prise “OUT” sur laquelle pourra être raccordé soit un petit haut-parleur, soit un mini-casque. Le LM386, est un petit amplifi cateur intégré de la société National Semiconductor, qui permet de fournir jusqu’à 1 watt à un haut-parleur de 8 ohms d’impédance et qui permet donc une écoute assez forte et claire. Bien entendu, la qualité sera encore meilleure si on préfère raccorder un casque. Si on utilise un haut parleur, il faut mettre en court-circuit la résistance R5. Par contre, si c’est un casque standard (impédance de 8 à 32 ohms) qui est raccordé à la sortie, R5 permet de le protéger au cas où le volume serait trop élevé.
Malgré tout, si la résistance protège le casque, elle ne protège pas vos oreilles ! Prudence !
Le récepteur est alimenté par une pile de 9 volts, ce qui permet de le rendre entièrement autonome et de pouvoir ainsi l’emporter avec soi, près de la maison, au bureau ou en tous lieux sous surveillance.

Le récepteur en pratique
Comme les dimensions du récepteur ne sont pas critiques, nous avons choisi, contrairement à l’émetteur, des composants traditionnels. La réalistion s’en trouvera donc simplifiée.
Insérez, en premier lieu, les composants ayant la taille la plus basse, les résistances, les diodes, ainsi que le support pour le LM386, puis montez les condensateurs, en faisant attention à respecter la polarité des électrolytiques.
A présent, vous pouvez installer le module hybride RX-FM audio dans les trous qui lui sont destinés. En raison de la confi guration de ses pattes, il ne peut être monté que dans le bon sens (fi gure 2).
Lorsque vous avez trouvé la bonne orientation, retirez le module du circuit imprimé et pliez ses pattes à 90 degrés, de l’arrière vers l’avant. Pour ce faire, vous pouvez poser les pattes sur une surface plane et relever le module en maintenant les pattes fermement plaquées contre la surface plane. Remettez en place le module ainsi plié en le plaquant le plus possible au circuit imprimé, de manière à obtenir un montage assez compact.
En cas de doute, inspirez-vous de la photo fi gure 3.
Mettez en place le LM386 dans son support, en faisant en sorte que son repèredétrompeur coïncide avec le repère du support.
Procédez à un dernier petit contrôle et soudez les borniers à vis pour circuit imprimé au pas de 5,08 mm, qui vous aideront à faire les connexions avec la prise audio 3,5 mm stéréo, connectée avec les deux contacts internes réunis, pour le casque ou le haut-parleur.
Soudez la prise-pile de chaque côté de la diode D1. Sur la fi gure 2, le plus est à gauche et le moins à droite.
Le circuit du récepteur pourra être installé dans un petit boîtier plastique pourvu d’un logement pour une pile de 9 volts.
La simplicité du circuit électronique ainsi que l’utilisation d’un module hybride réglé en usine, rend toute mise au point inutile, mis à part le réglage du volume, que vous ajusterez à votre goût durant l’écoute.

Essai de fonctionnement
Mettez la pile en place, insérez le jack du casque dans la prise audio du récepteur, tournez le potentiomètre P1 pour allumer le récepteur et continuez à tourner pour obtenir un niveau faible.
Alimentez le micro-émetteur, qui sera utilisé avec ce récepteur, ne le tenez pas à la main mais posez-le sur une table et demandez à une personne de parler devant. Ajustez le volume du récepteur à votre convenance et vérifi ez que tout ce qui est dit près de l’émetteur soit bien entendu dans le casque.
Pour les essais, l’écoute sur haut-parleur est déconseillée. En effet, la forte sensibilité de l’étage microphonique du microémetteur risque de provoquer un effet Larsen désagréable et cela, même si une certaine distance est respectée entre émetteur et récepteur.


Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du micro-récepteur UHF.

Figure 3 : Photo du prototype du récepteur.
Remarquez la position du module RX-FM Audio.


Figure 4 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.

Liste des composants
R1 .... 220 Ω
R2 .... 22 kΩ
R3 .... 270 Ω
R4 .... 10 Ω
R5 .... 4,7 Ω
R6 .... 100 Ω
C1 .... 470 μF 16 V électrolytique
C2 .... 100 μF 16 V électrolytique
C3 .... 2,2 nF céramique
C4 .... 100 nF multicouche
C5 .... 1 nF céramique
C6 .... 10 μF 25 V électrolytique
C7 .... 100 nF multicouche
C8 .... 100 μF 16 V électrolytique
C9 .... 220 nF multicouche
D1 .... Diode 1N4007
DZ1 .. Diode zener 3,3 V 1/2 W
P1 .... Pot. 4,7 kΩ avec inter.
U1 .... Module Aurel RX-FM Audio
U2 .... Intégré LM386N
ANT... Antenne accordée (34 cm)

Divers :
1 ...... Bornier 3 pôles
1 ...... Bornier 2 pôles
1 ...... Support 2 x 4 broches
1 ...... Prise audio 3,5 mm châssis
1 ...... Bouton pour potentiomètre
1 ...... Micro-casque 8/32 Ω

Un micro-émetteur UHF en CMS, commandé par la voix

Grâce à l’utilisation d’un circuit permettant l’activation par la voix (vox), ce micro-émetteur UHF, consomme un courant inférieur à 2 milliampères au repos, ce qui lui assure une autonomie d’une dizaine de jours. L’étage HF utilise un module Aurel TX-FM Audio, ce qui garantit une portée comprise entre 50 et 300 mètres selon l’environnement.

Figure 1 : Schéma électrique du micro-récepteur UHF.

Dans de très nombreux cas, les microémetteurs sont alimentés à l’aide d’une pile, ce qui limite l’énergie disponible. Pour garantir une bonne autonomie, il est donc nécessaire que la consommation soit la plus basse possible.
En pratique, l’unique voie possible, consiste à utiliser un étage d’activation vocal (vox). Lorsqu’une personne parle dans le lieu où se trouve installé l’émetteur, le dispositif passe en émission.
En supposant que le micro-émetteur soit activé durant une heure par jour et que pour son alimentation nous utilisions une pile alcaline de 600 mA/h, le circuit fonctionnera pendant environ 10 jours, contre 2 jours seulement pour une version dépourvue de vox. Une différence appréciable ! Le montage proposé ici, permet d’obtenir une portée variant de 50 à 300 mètres, en fonction des obstacles, des parasites présents dans la zone, du type d’antenne utilisé, etc.

Le schéma
La section audio, utilise un micro électret (MIC) avec sa résistance de polarisation (R1).
Le signal de sortie à bas niveau de cet étage de capture du signal audio est appliqué au premier étage de préamplifi cation contenu dans le module hybride, précisément celui qui a comme entrée la broche 4 et comme sortie la broche 6. Cette section garantit un gain de 20 environ.
Le signal ainsi amplifi é, disponible sur la broche 6, est envoyé à travers le diviseur de tension composé de R7 et R8, à l’entrée du second étage préamplifi cateur, également présent à l’intérieur du module hybride et dont l’entrée se trouve sur la broche 7.
Cet étage, est caractérisé par un gain plus faible que celui du précédent étage, il n’est ici que de 5 environ.
Pour les deux étages amplifi cateurs BF contenus dans le module hybride, le diviseur externe exclu, le gain maximum est de 100.
Il faut tenir compte, que si notre diviseur présente un rapport de 10 à 1, dans notre cas, le gain total de l’étage basse fréquence est de 10.
Ce niveau d’amplifi cation, peut être modifi é, pour augmenter ou diminuer la sensibilité du micro-émetteur, en fonction du type de microphone utilisé.
En effet, toutes les capsules microphoniques ne présentent pas la même sensibilité.
Pour modifi er le gain de l’étage, on peut jouer sur la valeur de la résistance R8. En augmentant la valeur de ce composant, le gain de l’étage basse fréquence croît proportionnellement.
Pour fonctionner correctement, le module hybride TX-FM Audio, n’a besoin d’aucun autre composant externe, à part l’antenne à relier à la broche 15. En d’autres termes, si nous nous contentions d’un micro-émetteur réduit à sa plus simple expression, le circuit pourrait être considéré comme terminé ! De plus, nous pourrions éliminer également le condensateur C2 et utiliser le condensateur de liaison contenu dans le module hybride.
Evidemment, la broche 2 (enable), qui contrôle la mise en service, devrait être reliée à la ligne positive de l’alimentation. Dans notre cas, par contre, la broche est contrôlée par un circuit de vox simple, constitué par le transistor T1 et deux des quatre portes de U1.
Normalement, l’entrée de la porte de U1B (broches 8 et 9) est mise au niveau haut par la résistance R6, donc la sortie de cette porte (broche 10) présente un niveau bas, inhibant le fonctionnement du module hybride. Au contraire, la sortie de la porte U1A présente un niveau logique haut, car nous avons un niveau logique bas sur ses broches d’entrée (5 et 6).
En réalité, le niveau est d’environ 2,3 volts, proche du seuil de commutation, mais que la porte voit comme un niveau bas.
Cette tension, dépend du type de polarisation du transistor T1 : les broches 5 et 6 sont, en fait, connectées au collecteur de ce composant. En choisissant judicieusement les valeurs de R2 et de R3, il est possible de déterminer avec précision la tension continue présente au repos sur le collecteur de T1. Cet étage, fonctionne, lui aussi, comme amplifi cateur BF.
Le signal produit par le microphone, en plus de parvenir à l’entrée du module hybride, atteint également la base de T1 à travers le condensateur C1.
Voyons à présent ce qui se passe lorsque le microphone capte un signal audio, même très faible.

Le fonctionnement
Le signal est amplifi é par le transistor T1 et se superpose à la tension continue du collecteur. En pratique, la tension du collecteur varie vers le haut et vers le bas par rapport à la tension d’alimentation de repos.
Si la variation vers le haut permet à la composante continue d’atteindre le seuil de commutation de la porte, cette dernière, même si c’est pour un court instant, change d’état.
La broche 4 passe au zéro logique, provoquant la commutation de la deuxième porte et l’activation du module hybride.
Lorsque la première porte change d’état, le condensateur C3 se charge immédiatement, maintenant au niveau bas l’entrée de la porte U1B, laquelle permet au module hybride de rester actif.
En raison de la présence de la diode D1, le condensateur ne peut se décharger que via la résistance R6.
Nous avons dimensionné les valeurs de R6 et de C3 pour permettre au circuit de rester actif environ 20 secondes.
Evidemment, si durant ce laps de temps la porte U1A devait commuter à nouveau, comme cela se produit en présence d’autres signaux captés par le microphone, le condensateur se rechargerait à nouveau, réactivant la temporisation du monostable.
La sensibilité du circuit, en fait le niveau du signal audio nécessaire à son activation, dépend, dans ce cas, du niveau en courant continu du collecteur de T1, plus que de l’amplifi cation du signal BF. En fait, plus ce potentiel est près de celui nécessaire à la commutation de la porte, plus grande est la sensibilité, de sorte que même un signal audio très faible est suffi - sant pour faire commuter la porte.
En agissant sur R2, il est possible de modifi er la tension du collecteur de T1 et ainsi, la sensibilité du vox. En diminuant la valeur de la résistance, la tension sur le collecteur baisse et la sensibilité également. Au contraire, une augmentation de la valeur de R2, permet d’augmenter la sensibilité.
N’augmentez pas trop cette valeur, afi n d’éviter que la tension de collecteur ne dépasse celle de seuil, ce qui risquerait de maintenir le vox actif en permanence.
Comme antenne, utilisez un morceau de fi l rigide de 17 ou 34 centimètres de long (1/4 ou 1/2 onde).
Pour la réception du signal radio généré par notre micro-émetteur, vous pouvez utiliser un récepteur équipé d’un module hybride RX-FM Audio, parfaitement adapté pour fonctionner de concert avec le module utilisé dans ce montage. Bien entendu, vous pouvez également utiliser n’importe quel récepteur recevant la bande UHF en FM.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du micro-émetteur UHF commandé par la voix.

Figure 3 : Le prototype prêt à être installé dans l’endroit à surveiller. Le module est retourné sur l’autre face.

Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du micro-émetteur UHF commandé par la voix, côté cuivre.

Liste des composants
R1 .... 10 kΩ
R2 .... 2,2 MΩ
R3 .... 22 kΩ
R4 .... 10 Ω
R5 .... 10 Ω
R6 .... 470 kΩ
R7 .... 22 kΩ
R8 .... 2,2 kΩ
C1 .... 100 nF CMS
C2 .... 100 nF CMS
C3 .... 10 μF 6,3 V tantale CMS
D1 .... 1N4007
T1..... Transistor NPN BC847B CMS (SOT 23)
U1 .... Intégré MC14093BD CMS
U2 .... Module Aurel TX-FM Audio
ANT... Antenne accordée (17 ou 34 cm)
MIC... Microphone électret préamplifié

Divers :
1 ...... Prise pour pile 9 V

Toutes les résistances sont des 1/4 de watt CMS.

Un micro-émetteur UHF à raccorder sur un téléphone

Cet émetteur miniature en modulation de fréquence à 433,75 MHz, est relié à une ligne téléphonique de laquelle il "tire" son alimentation. Normalement éteint, il est automatiquement activé en présence d’une conversation. Son émission peut être captée sur un récepteur dédié ou sur un appareil commercial UHF. Sa portée maximale est de 300 mètres.

Figure 1 : Schéma électrique du micro-émetteur UHF.

Le schéma électrique de la fi gure 1 peut se subdiviser en quatre blocs : l’interface vers la ligne téléphonique, le commutateur ON/OFF, l’émetteur radio proprement dit et l’alimentation.
L’interface de ligne est réalisée avec le transformateur TF1, dont le primaire est alimenté uniquement par le signal BF (audio, tonalité, etc.), grâce au condensateur de liaison C1.
Si C1 n’existait pas, la résistance de l’enroulement serait tellement faible que la ligne serait constamment prise, car celle-ci serait toujours chargée en courant continu faisant “voir” au central téléphonique une condition de décrochement du combiné.
Mais pour nous, il faut qu’au repos le circuit soit complètement inactif et qu’il n’infl uence en aucune manière le fonctionnement de la ligne. Ainsi, avec C1, nous nous mettons à l’abri d’un quelconque dysfonctionnement, en nous assurant toutefois du passage du signal variable qui, par la suite est transféré, au secondaire de TF1.
De ce dernier, à travers la cellule de protection composée de R1, D3 et D4, la phonie rejoint l’entrée audio du module émetteur, un hybride dont nous parlerons brièvement.
Quant à la protection, il est évident que celle-ci sert pour limiter à 0,6 volt la tension appliquée sur la broche 7 de U1 et qu’elle est, de plus, indispensable en présence de la tension alternative de sonnerie.
En fait, durant l’arrivée d’un appel, la ligne est soumise à une différence de potentiel qui atteint 80 volts effi caces. Si cette tension, après être passée à travers le transformateur TF1 (rapport 1/1, 600/600 ohms) atteignait telle qu’elle le module hybride, elle l’endommagerait irrémédiablement.
D3 et D4, disposées tête-bêche, empêchent que la tension n’excède 600 millivolts positifs ou négatifs.
Dans ce cas, R1 limite le courant dans les diodes à une valeur non destructrice pour elles.
A ce point, la BF arrive sur la broche 7 de U1 mais ne produit (pour l’instant) aucun effet car, pour minimiser la consommation, nous maintenons l’émetteur au repos jusqu’au moment où nous en avons effectivement besoin.
Le bon moment est le début et le déroulement d’une conversation téléphonique proprement dite. En effet, au repos, cela n’a aucun sens de transmettre, étant donné que tout ce que l’on peut entendre dans le récepteur est un peu de bruit ou, au mieux, la tension alternative à 50 hertz qui arrive sur la ligne au moment d’un appel.
Donc, pour garantir que l’émetteur hybride ne soit mis en fonctionnement que dans les moments utiles, nous avons mis au point une cellule capable de s’activer avec le décrochement du combiné téléphonique (que ce soit pour effectuer un appel ou pour répondre à un appel) et d’allumer en conséquence l’émetteur. Cette cellule est substantiellement un commutateur ON/OFF statique basé sur l’emploi d’un transistor.
Le fonctionnement est vite décrit. La tension continue présente aux bornes de la ligne au repos est de l’ordre de 48 volts (cela dépend du type de central). Ensuite, elle s’abaisse à environ 10 volts lorsqu’une prise de ligne est effectuée. Cela peut être une personne qui décroche le combiné, un MODEM, un serveur vocal ou un fax.
Le fait de rendre le transistor PNP T1 conducteur, permet la mise en service du module hybride.
Pratiquement, lorsque la ligne est au repos, le pont redresseur PT1 reçoit une différence de potentiel de 48 volts, qui par l’intermédiaire de R3 et R4 est appliquée à la base du transistor T1.
La base se retrouve ainsi plus positive que l’émetteur du transistor, alimenté par la batterie rechargeable de 9 volts, pour cette raison le transistor reste bloqué.
Notez que la diode D2 limite la tension Vbe à –0,6 volt, sinon la tension pourrait endommager la jonction du transistor.
Aux bornes de R5, nous avons une tension nulle et la broche de contrôle de U1 (2) est au niveau bas. De cette façon, même si le module hybride est normalement alimenté par la batterie, il ne transmet pas et ne consomme donc pas de courant.
Dès que la ligne est prise, la tension entre les points + et – du pont redresseur descend à environ 10 volts continus, ainsi la base devient plus négative que l’émetteur du transistor (notez que le pont diviseur R3/R4 maintient le potentiel de base à un niveau inférieur à celui présent sur le + du pont PT1) et le transistor passe du mode bloqué au mode conducteur.
Maintenant, son collecteur est au niveau haut, environ 8 volts, potentiel qui, sur la broche 2 du module hybride, équivaut à un état logique 1 : le transmetteur est ainsi activé. La broche 2 contrôle en effet la mise en service de l’émetteur radio. Au "0" logique, l’émetteur est maintenu au repos, au niveau logique "1", il est activé. A présent, l’hybride peut envoyer dans l’éther la porteuse HF à 433,75 MHz modulée en fréquence par le signal audio prélevé des fi ls de la ligne téléphonique grâce au condensateur C1 et au transformateur d’accouplement TF1.
Clairement, si le combiné a été décroché pour effectuer un appel, initialement, la tonalité est tout d’abord émise par le central, par contre si le décrochage a eu lieu suite à l’arrivée d’une sonnerie, la conversation commence aussitôt.
Notez également une particularité de notre appareil. La sortie pour l’antenne, en fait la broche 15 de l’émetteur FM audio, n’a pas été connectée au traditionnel brin de fi l rigide coupé à une fraction de longueur d’onde, mais, par l’intermédiaire d’un condensateur de quelques picofarads (C2), elle rejoint un des fi ls de la ligne téléphonique.
Même si la méthode peut paraître étrange aux puristes, à la suite de nombreux essais effectués dans des lieux de natures très diverses, elle s’est avérée être la méthode la plus effi cace et celle ayant le meilleur rendement pour la transmission du signal dans notre application.
En fait, en utilisant un des fi ls de la ligne téléphonique comme antenne, nous obtenons une portée qui peut atteindre 300 mètres en absence d’obstacles. L’impédance reste acceptable même avec plusieurs téléphones reliés en parallèle. Les tubes dans lesquels sont encastrés les câbles téléphoniques sont généralement en plastique. Ils ne constituent donc pas un obstacle pour la propagation des ondes radio.
Un système vraiment original, vous ne trouvez pas ?
Quant à U1, c’est l’émetteur radio sous forme de module hybride TX-FM-Audio de la société AUREL. Le composant contient un oscillateur SAW très stable, opérant sur 433,75 MHz modulable en fréquence entre ±75 kHz par l’intermédiaire de l’application d’un signal d’une amplitude ne dépassant pas 100 mV effi caces sur la broche d’entrée 7 (input) par rapport à la masse (broches 3, 5, 9, 13, 16). La puissance du TX est de 10 mW sur une charge (antenne) de 50 ohms. Sa bande passante audio, s’étendant entre 20 Hz à 30 kHz, permet des transmissions en haute fi délité.
Certes, pour une transmission de conversations téléphoniques, elle est trop importante (la bande passante téléphonique n’est que de l’ordre de 300 à 3 000 Hz) mais c’est tout de même une caractéristique appréciable.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du micro-émetteur UHF.

Figure 3 : Le prototype prêt à être installé dans le téléphone.

Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du micro-émetteur téléphonique, côté cuivre.

Liste des composants
R1 ...... 1 kΩ
R2 ...... 47 kΩ
R3 ...... 100 kΩ
R4 ...... 33 kΩ
R5 ...... 10 kΩ
C1 ...... 220 nF 250 V polyester pas 15 mm
C2 ...... 22 pF céramique
C3 ...... 100 μF 25 V électrolytique
D1 ...... Diode 1N4007
D2 ...... Diode 1N4007
D3 ...... Diode 1N4007
D4 ...... Diode 1N4007
T1....... Transistor PNP BC557B
U1 ...... Module Aurel TX-FM-Audio
PT1..... Pont redresseur 100 V 1 A
TF1 ..... Transfo. de ligne rapport 1/1

Divers :
1 ........ Prise pile 9 V

Un détecteur de micros-espions ou autres appareils émettant des radiofréquences

Figure 1 : Schéma électrique du détecteur de micros-espions.

Ce petit récepteur sensible et performant est capable de capter des émissions radiofréquence de faible puissance sur une vaste gamme comprise entre quelques mégahertz et jusqu’à environ un gigahertz.
Il s’avérera très utile pour "assainir" les lieux suspectés d’être sous surveillance radio ou pour détecter la présence d’un téléphone GSM.

Cet article, vous propose un détecteur de micros-espions qui vous montrera comment il est facile de se défendre de l’espionnage indésirable. Le schéma de la fi gure 1 présente un dispositif très simple, qui se réalise à peu de frais et dont la fabrication est peu critique. Il est adapté à la détection des émetteurs de faible puissance, qui peuvent être dissimulés dans votre environnement et qui émettent sur des fréquences comprises entre quelques mégahertz et pratiquement 1 gigahertz. Il s’agit, en fait, d’un récepteur large bande.

Analyse du schéma
Le premier étage, celui relié à l’antenne réceptrice, est un amplifi cateur détecteur.
Le second est un amplifi cateur différentiel disposant d’un fi ltre. Le troisième étage est un oscillateur modulé en fréquence. Le quatrième et dernier étage est composé d’un buzzer à tonalité modulée.
Le circuit d’entrée du récepteur capte les ondes radio, par l’intermédiaire d’une antenne fouet (matérialisée dans le prototype par un morceau de fi l émaillé de 10/10 monté verticalement). Ces ondes se retrouvent sur le condensateur C10 qui les transmet à la base du transistor T1. Les diodes D1 et D2 écrêtent les signaux en les maintenant à plus ou moins 0,6 volt afi n d’éviter la saturation du transistor.
Ce dernier amplifi e le signal et procède à une détection en utilisant une méthode qui consiste à un redressement simple alternance, par l’intermédiaire d’une diode (D3).
Dans ce cas, il s’agit d’une diode haute fréquence. Un simple fi ltre à résistance et condensateur (R/C), composé par R8 et C2, permet de récupérer le signal modulant, en fait, la basse fréquence portée par la radiofréquence captée par l’antenne.
D1 et D2 sont choisies dans la gamme de produits capable de commuter une fréquence de plusieurs centaines de mégahertz.
Si ce n’était pas le cas, leur capacité parasite et leur vitesse de commutation seraient telles qu’elles conduiraient pratiquement en permanence, affaiblissant la haute fréquence et réduisant fortement la sensibilité de l’appareil. L’amplifi cateur opérationnel U1a (1/4 de LM324), qui reçoit la composante détectée par la cathode de D3 à travers R6, apporte un gain déterminé par la cellule de contre-réaction négative composée de R9 et R7. Toutefois, il faut noter qu’en réalité C4 reçoit également le signal haute fréquence venant du premier étage, mais non détecté, donc comportant des valeurs positives et négatives. Si ce signal est bien fi ltré par le condensateur C3 (qui, avec R7, forme un fi ltre passe-bas), il aura un certain effet sur ce qui sort de la broche 8 de U1a. En défi nitif, U1a est confi guré comme un amplifi cateur différentiel et sert, non seulement à augmenter le niveau de la partie détectée par D3 (environ 200 fois : les signaux captés par l’antenne sont toujours de l’ordre de quelques dizaines ou centaines de microvolts), mais aussi à augmenter l’effi cacité de la détection à simple alternance.
Les condensateurs C3 et C5 assurent une parfaite propreté de la tension du signal basse fréquence en éliminant les résidus de haute fréquence.
Le signal issu de la broche 8 de U1a atteint l’entrée du troisième étage : l’oscillateur modulé. Celui-ci est constitué par les trois amplifi cateurs opérationnels restant disponibles dans le circuit intégré U1 (le classique LM324) et sert, en substance, à produire un signal permettant de piloter le buzzer. Cet étage produit un signal modulé, dont la tonalité change en fonction de l’intensité du champ du signal reçu. Sans entrer dans les détails, disons qu’il s’agit d’un circuit comparateur dont le fonctionnement est basé sur la charge progressive et la décharge rapide de C7 et que l’on peut expliquer de la manière suivante.
La broche 6 de U1b reçoit une tension continue avec laquelle C7 est chargé, cela fait descendre progressivement la tension à la sortie (broche 7), faisant commuter U1c.
La broche 1 de ce dernier passe de zéro au niveau haut, permettant la saturation de T2, celui-ci, étant conducteur, décharge à la masse C7 à travers R12 et met la broche 6 de U1b à la masse.
Sur le comparateur U1c, la broche 2 reçoit la tension de la broche 7 repassée au niveau haut, ceci suffi t à le faire commuter et sa sortie passe à l’état bas. Le transistor T2 est alors bloqué, le condensateur C7 se charge lentement à travers R10 et un nouveau cycle recommence.
Cela conduit à un phénomène périodique qui permet la production d’un signal rectangulaire sur la broche 12 de U1d. Ce dernier, monté en simple étage tampon, retransmet le signal de l’entrée sur sa sortie et à travers le condensateur C8 sur la base du transistor T3 qui l’amplifi e pour pouvoir piloter le transducteur piézo BZ auquel est confi é le soin de générer le signal acoustique.
Observez la façon dont l’oscillateur est câblé. Il est facile de moduler la fréquence de travail en faisant varier l’amplitude de la tension détectée, grâce au câblage particulier de ses entrées. En fait, U1b est confi guré comme amplifi cateur sommateur/intégrateur et la portion de signal basse fréquence sur son entrée "–" (broche 5) appliquée par de diviseur R11/R13 provoque le déplacement du potentiel présent au repos sur la broche 7. Ainsi, plus celui-ci est élevé, plus la fréquence d’oscillation est élevée (car il faut moins de temps pour atteindre le seuil de basculement du comparateur U1c) et vice versa, plus il est bas (amplitude plus faible de la BF détectée), plus la fréquence baisse (car il faut un intervalle plus long pour faire basculer U1c).
Résumons. A un signal radio très fort, correspond une tonalité aiguë, qui devient de plus en plus grave au fur et à mesure que le signal radio diminue. Normalement, au repos et en absence de signaux signifi catifs, le buzzer doit rester silencieux ou, à la limite, émettre un signal de tonalité très basse.
Le montage est alimenté par une pile de 9 volts.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du détecteur de micros-espions.

Figure 3 : Circuit imprimé à l’échelle 1 du détecteur de micros-espions.

Liste des composants
R1 .......... 39 kΩ
R2 .......... 100 kΩ
R3 .......... 470 Ω
R4 .......... 22 Ω
R5 .......... 4,7 kΩ
R6 .......... 1 kΩ
R7 .......... 4,7 kΩ
R8 .......... 1,5 kΩ
R9 ..........1 MΩ
R10 ........ 100 kΩ
R11 ........ 18 kΩ
R12 ........ 47 kΩ
R13 ........ 47 kΩ
R14 ........ 10 kΩ
R15 ........ 1 kΩ
R16 ........ 100 kΩ
R17 ........ 10 kΩ
R18 ........10 MΩ
R19 ........ 10 kΩ
R20 ........ 10 kΩ
R21 ........ 10 Ω
C1 .......... 100 nF multicouche
C2 .......... 100 nF multicouche
C3 .......... 10 nF polyester
C4 .......... 10 nF polyester
C5 .......... 10 nF polyester
C6 .......... 100 nF multicouche
C7 .......... 10 nF céramique
C8 .......... 2,2 μF 100 V chimique
C9 .......... 220 μF 25 V chimique
C10 ........ 47 pF céramique
D1 ..........Diode 1N4148
D2 ..........Diode 1N4148
D3 .......... Diode BAT29
T1........... Transistor NPN BC547B
T2........... Transistor NPN BC547B
T3........... Transistor NPN BFR90
U1 .......... Ampli op. LM324
BZ .......... Buzzer sans oscillateur

Divers :
- Support 14 broches
- Bornier deux plots
- Coupe de fi l émaillé 10/10 (antenne)

La mise au point
Si vous disposez d’un petit émetteur qui fonctionne entre quelques dizaines de MHz et 1 GHz, allumez-le. Si vous approchez le détecteur de micros-espions de votre émetteur, vous constaterez que le buzzer émet une tonalité de fréquence de plus en plus aiguë, au fur et à mesure que vous vous rapprochez. L’essai peut également être réalisé avec un téléphone portable, en composant un numéro comme pour effectuer un appel, dans ce cas le buzzer doit émettre une note discontinue, modulée au rythme des trains d’impulsions transmis par l’antenne. Naturellement l’intensité de la variation de tonalité sera proportionnelle à la distance du téléphone.
De la façon dont le détecteur de microsespions est conçu, il est en mesure de détecter, dans un périmètre de quelques dizaines de mètres, la présence de microsespions ayant une puissance de quelques centaines de milliwatts. Néanmoins, tout dépend de l’antenne et de sa localisation. Toutefois, lorsqu’on s’approche de la source de l’émission radio, le buzzer doit en signaler la présence de façon signifi cative.
Si vous voulez obtenir de meilleures prestations, il faut personnaliser l’antenne en l’adaptant aux fréquences les plus communément utilisées, comme, par exemple, utiliser une antenne télescopique de laquelle vous pourrez faire varier la longueur afi n d’optimiser la réception. De toute façon, sachez que pour les micros-espions opérant en FM la longueur utile est de 75 cm, pour ceux opérant en UHF à 400 MHz et plus, elle est réduite à environ 20, 25 cm.
La même longueur convient pour des fréquences jusqu’à 1 GHz.
Si vous optez pour l’antenne télescopique, il faut la relier au circuit imprimé en utilisant un petit morceau de fi l le plus court possible.

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