Platine d'essai pour GSM

Le nouveau modem GSM Falcom A2 est enfin disponible! En raison de ses petites dimensions, il représente une solution de rechange pratique lorsqu’une ligne téléphonique traditionnelle n’est pas disponible, pour la connexion entre PC portables, récepteurs GPS ou tout autre périphérique devant communiquer entre eux.


Parmi les modems GSM disponibles sur le marché, on trouve le Falcom A1 de chez Funkanlagen, qui, grâce à son port de communication série RS232-C, permet la connexion avec tous les périphériques supportant le même standard.
Si ce modem GSM est, dans sa catégorie, parmi les plus per formants du marché, ce n’est sûrement pas le moins cher ! En effet, le seul modem, sans sa connectique, vaut environ 3 500 F HT. Ce paramètre, impossible à négliger, lorsqu’il s’agit de concevoir des réalisations destinées à un usage semi-professionnel ou même amateur, limite son emploi à des applications quasi industrielles. Voilà qui justifie la naissance d’un petit frère, toujours fabriqué par le même constructeur et qui, si vous ne l’avez pas encore deviné, se nomme Falcom… A2 ! Le prix du petit dernier est d’environ 2 500 F, ce qui est tout de même un peu plus abordable.
Le A2 est une version simplifiée de son prédécesseur et se présente dans un boîtier traditionnel en métal. Il ne possède ni prise pour la phonie, ni prise DB-9 pour le port série.
Le nombre des fonctions disponibles est légèrement inférieur à celles du A.
Le but de notre article est de rendre au Falcom A2 les sorties qui lui manquent et de lui ajouter tous les éléments nécessaires pour qu’il puisse facilement être utilisé par tout un chacun !
A tout un chacun maintenant d’imaginer l’utilisation qu’il pourra faire de ce montage en fonction de ses besoins.

Le modem et ses connecteurs
La structure de notre modem GSM donne une impression de robustesse et de simplicité de mise en oeuvre. Le boîtier, en fer étamé, est très compact (épaisseur 10,5 mm, largeur 50,5 mm, longueur 72 mm). Le Falcom A2 est pourvu d’un emplacement destiné à l’insertion d’une carte SIM standard, identique à celle utilisé dans les téléphones portables, ainsi que de 4 connecteurs, dont deux à haute densité, et une prise antenne (CN5).
Le connecteur CN1, à 40 broches (AMP), gère toutes les fonctions nécessaires à une communication série (RTS, CTS, DSR, etc.). Il gère également le circuit de ON /stand-by, la sortie pour le haut-parleur, l’entrée microphonique et le raccordement à un éventuel clavier externe à matrice de 5 lignes sur 4 colonnes.
Le connecteur CN2, à 15 broches, est dédié à au port de communication RS232-C. Il gère la transmission des signaux vers CN1. Il faut remarquer que les signaux d’émission (TXD) et de réception (RXD) qui transitent par CN2 sont émis et reçus en +/– 12 V à la différence des signaux transitant par CN1 qui, eux, sont au niveau TTL (+/– 5 V).
Le troisième connecteur, CN3, à 6 broches, permet de relier un « chipcard » externe pour pouvoir lire les cartes Sim sans se servir du circuit interne normalement dédié à cette tâche. Cette option peut se révéler d’une grande utilité lorsque, dans des applications particulières, le modem est monté dans un ensemble compact rendant difficile l’accès à l’emplacement de la carte SIM. CN3 gère, entre autres, les circuits de Reset (initialisation), de Clock (horloge) et Data I/O (Entrée/Sortie des données), ainsi que l’alimentation 5 V pour le lecteur de carte Sim.
Le dernier connecteur, CN4, à 4 broches, gère l’alimentation principale de 4,8 à 5,5 volts (courant absorbée de 360 mA en fonctionnement et de 36 mA au repos). Cette tension peut être fournie par n’importe quelle alimentation stabilisée ou par une batterie composée de 4 piles rechargeables.

Vue sur les connecteurs 40 broches CN1 mâle et femelle.

Les connecteurs du Falcom A2

Tableau 1

Tableau 2

Le fonctionnement
En ce qui concerne la partie radio, l’oscillateur de classe 4 fonctionne à une fréquence de 900 MHz avec une puissance HF de 2 watts (32,5 dBm) rayonnée sur une antenne GSM.
Notre modem communique à 9 600 bauds (vitesse maximale pour les systèmes GSM) avec un format de données à 8 bits + 1 bit de STOP, sans contrôle de parité ni de flux.
Ces paramètres peuvent être programmés à l’aide des commandes « Hayes ». Par exemple AT + IPR fixe le « baud-rate » (vitesse de transmission).
La gestion des données est assurée par l’intermédiaire du port série standard RS232-C qui peut être relié, soit à l’aide du connecteur CN1 (40 broches), soit à l’aide du connecteur CN2 (15 broches), selon les tableaux fournis par le constructeur. Ces tableaux 1 et 2 donnent la description de chaque broche et des signaux qui y transitent.

« Carte mère » et installation
Sur ce circuit, outre les connecteurs destinés au raccordement du A2, on trouve également une prise DB-9 femelle pour circuit imprimé (RS232-C), un bornier pour l’alimentation et deux prises RCA pour le microphone et le haut-parleur.
Enfin, le circuit imprimé inclut deux poussoirs, un pour le « reset » (initialisation) et l’autre pour le « soft-start » (démarrage) ainsi qu’un circuit intégré régulateur 5 V pour la tension principale.
Une fois le Falcom 2 installé, le modem est prêt et on peut le relier, grâce à un câble doté d’un adaptateur 25/9 broches, à un port COM quelconque.
L’alimentation doit fournir une tension comprise entre 8 et 12 volts et un courant de 400 milliampères.
Si vous avez l’intention de vous servir d’un microphone supplémentaire, vous pouvez utiliser un simple électret (la classique capsule à deux fils…) dont la sensibilité d’entrée sera de 10 mV.
Si vous voulez relier un haut-parleur externe, ce dernier doit avoir une impédance de 50 Ω.
La notice constructeur complète du modem GSM Falcom A2 (en anglais) est disponible sur le site electronique-magazine.com en format .ZIP. Elle se présente sous forme d’un fichier .PDF accompagnée d’un ReadMe.

Fonctionnement
Quittons maintenant l’unité modem pour analyser le schéma donné en figure 1.
Comme vous pouvez le remarquer, nous nous servons du connecteur à 40 broches (CN1) pour le raccordement du Falcom. Ce connecteur a la charge du contrôle et de la distribution de tous les signaux à l’exception de la tension d’alimentation du connecteur CN4 qui est prélevée directement à la sortie du circuit intégré régulateur U2.
La carte-mère est alimentée sur les points + et –V par une tension comprise entre 8 et 12 volts. La diode D1 protège le circuit contre d’éventuelles inversions de polarité.
Le condensateur C1 filtre la tension avant qu’elle ne soit appliquée à l’entrée du régulateur 7805 (U2). La tension 5 V, fournie par ce dernier, alimente aussi le convertisseur série TTL/RS232-C (U1) qui transforme les signaux à l’entrée du canal TXD du connecteur SERIAL (DB-9) en 0/5 V et ceux sortants du canal RXD en niveaux de +/– 12 V. U1 est un composant très connu nommé MAX32, produit par Maxim.
La ligne TXD du modem, broche 27 du connecteur à 40 pins, est reliée à la broche 11 de U1 qui représente la sortie du convertisseur RS232-C/TTL, tandis que la ligne RXD (broche 28) de sortie des données démodulées, est reliée à la broche 12 du MAX32 qui convertit les impulsions en format +/– 12 V.
Voici comment fonctionnent les autres sorties du circuit intégré U1.
Le signal RTS, broche 36 de CN1, est relié à la broche 10 et, en sortant par la broche 7, se dirige vers le PC via le connecteur série DB-9. A son tour, le PC envoie le signal CTS à la broche 8 qui sort, en niveaux TTL (0/5 V), par la broche 9 pour rejoindre, enfin, la broche 34 du Falcom A2.
Les condensateurs électrolytiques C3, C4, C5 et C6 servent aux convertisseurs internes du circuit intégré Maxim pour produire, à partir de 5 V, les tensions nécessaires à simuler les niveaux du standard RS232-C, qui, dans la pratique ne dépassent pas les 9 V.
En poursuivant l’examen du circuit, nous signalons la présence de deux poussoirs qui servent respectivement pour initialiser et pour démarrer ou éteindre le système.
L’activation du poussoir P1, relié à la broche 26 du connecteur CN1, met à masse la ligne RSTF et provoque donc l’initialisation forcée du système.
Le poussoir P2 génère une impulsion de 5 V qui pilote, à travers la broche 29 de CN1, le ON/stand-by du circuit : une première impulsion démarre le système, la deuxième l’éteint, etc…
Pour terminer cette analyse, vous remarquerez que le microphone externe doit être relié entre les broches 39 (positif de la capsule électret) et 40 tandis que le haut-parleur utilise les broches 37 (positif) et 38, toujours du connecteur à 40 broches CN1.
Souvenez-vous qu’il est possible d’utiliser comme microphone, la classique capsule électret à deux fils tandis que le haut-parleur doit avoir une impédance d’au moins 50 Ω et supporter une puissance d’environ 100 mW.

Remarquez les dimensions des connecteurs !

Figure 1 : Schéma de la platine d’essai pour modem GSM Falcom A2.

Figure 2a et 2b : Tracé du circuit imprimé double face à l’échelle 1.

Le modem GSM Falcom A2. Tout petit !

La platine d’essai terminée

Figure 3 : Plan d’implantation des composants.

Pour le montage de la platine d’essai on peut utiliser un circuit imprimé double face à trous métallisés. Mais dans notre cas, ayant utilisé un connecteur à 40 broches au pas de 0,8 mm, il est indispensable de réaliser notre circuit suivant la technique de gravure traditionnelle.

Liste des composants
R1 : 10 kΩ
R2 : 10 kΩ
C1 : 1 000 μF 16 V
C2 : 1 000 μF 16 V
C3 : 10 μF 63 V
C4 : 10 μF 63 V
C5 : 10 μF 63 V
C6 : 10 μF 63 V
D1 : 1N4007
U1 : MAX32
U2 : 7805

Divers :
- bornier à deux emplacements
- prises BF RCA (2)
- dip-switch ou inter à fil (2)
- support CI 2 x 8 broches
- connecteur 10 broches pour CI
- connecteur strip à 4 broches
- connecteur AMP à 40 broches
- câble d’antenne
- alimentation 12 V
- connecteur série
- connecteur AMP 15 broches avec câble
- antenne GSM
- circuit imprimé réf. S278


En pratique
Nous pouvons maintenant nous occuper de l’assemblage de notre « cartemère ».
Avant toutes choses, commencez par réaliser le circuit imprimé (figures 2a et 2b) en suivant votre méthode habituelle.
Une fois cette tâche terminée, soudez les composants en vous aidant du plan d’implantation donné en figure 3.
Commencez par les résistances et la diode, en faisant attention à sa polarité.
Ensuite, installez le support pour le MAX32, en disposant l’encochedétrompeur vers C5.
Poursuivez le montage en soudant tous les condensateurs puis installez les deux poussoirs pour circuit imprimé ainsi que le connecteur DB-9 à 9 broches, en vous assurant qu’il soit bien rentré dans son emplacement avant de le souder.
Ensuite, soudez un bornier à deux pôles au pas 5 mm pour l’alimentation du système et n’oubliez pas d’installer les deux prises RCA pour les éventuels microphone et haut-parleur externes.
Soudez le circuit intégré 7805 en dirigeant son côté métallique vers le bornier et terminez par le connecteur, le plus délicat, AMP à 40 broches auquel sera connecté le modem GSM.
Pour cette dernière opération, nous vous conseillons d’utiliser un fer à souder ayant une pointe très fine et une puissance de 30 watts max. car le pas des broches de ce composant est de 1 mm seulement !
Pour alimenter le modem utilisez 4 broches d’un support « tulipe » au pas de 2,54 mm qui s’inséreront dans le connecteur CN4.
Terminez le montage en insérant le MAX32. Positionnez son encochedétrompeur du même côté que celle de son support et veillez à ne pas tordre ses broches.
Dernière tâche, insérez le modem GSM Falcom 2 sur ses connecteurs et le système est prêt à être utilisé !

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