Comment émettre et recevoir en PSK31 ? L’interface

Aujourd’hui, pratiquement tous les ordinateurs sont dotés d’une carte audio au standard Sound Blaster. Si vous en possédez un ainsi qu’un récepteur ou un transceiver dans les bandes décamétriques, pour émettre et recevoir dans le mode PSK31, vous n’aurez besoin de rien d’autre, que de cette interface et du logiciel approprié.


La carte Sound Blaster qui, comme vous le savez déjà, sert à relier à la sortie de l’ordinateur un casque et deux petites enceintes, peut être aussi utilisée pour recevoir et émettre en PSK31 pour peu que vous disposiez d’une interface fiable, placée entre le PC et l’émetteur-récepteur.
L’interface que nous vous proposons pourrait vous paraître exagérément complexe, puisqu’il en existe de beaucoup plus élémentaires, utilisant deux ou trois transistors et de simples transformateurs en ferrite.
Ces interfaces économiques ont le seul défaut – mais il est de taille – de mettre hors service l’ordinateur si, pour une raison ou pour une autre, la masse du PC et celle de l’émetteur ne sont plus isolées.
Donc, pour éviter de “tuer” l’ordinateur, il vaut mieux choisir une interface plus coûteuse, soit, mais utilisant des optocoupleurs, car c’est seulement de cette manière que l’on aura la certitude que les deux masses sont parfaitement isolées.

Figure 1 : Photo de notre interface pour le PSK31 une fois le montage terminé.

Le schéma électrique
La masse de l’émetteur-récepteur et celle du PC sont maintenues isolées à partir du transformateur d’alimentation (voir T1, figure 2), qui possède deux enroulements de 16 volts avec deux pistes de masse séparées.
Tous les symboles de masse de couleur bleue vont à l’émetteur-récepteur (voyez les masses de RS1, IC1, IC3, OC2, TR4).
Tous les symboles de masse de couleur noire vont à l’ordinateur (masses de RS2, IC2, IC4, OC1, TR2).
Pour décrire le fonctionnement du montage, commençons par la prise d’entrée, à gauche du schéma électrique, marquée BF IN, du casque RTX. Sur cette entrée est appliqué le signal BF présent sur la prise casque de l’émetteur-récepteur. Ce signal BF peut aussi être prélevé sur le haut-parleur du RTX.

Note : On peut utiliser indifféremment RTX – contraction de RX pour récepteur et TX pour émetteur ou bien TCVR pour transceiver.

Le signal BF, à travers le condensateur C10, rejoint l’entrée non-inverseuse (voir broche 3) de l’ampli opérationnel IC3. Nous avons utilisé la sortie de cet ampli-op pour piloter la base du transistor TR1 et la photodiode émettrice qui se trouve à l’intérieur de l’optocoupleur OC1. Le phototransistor récepteur, présent dans cet optocoupleur, est utilisé pour piloter la base du transistor TR2.
Sur l’émetteur de celui-ci, nous prélevons le signal qui doit entrer, par la prise “LINE IN”, dans la carte Sound Blaster. Vous l’avez déjà deviné, l’optocoupleur OC1 est utilisé pour isoler la masse de l’émetteur-récepteur de celle de l’ordinateur.
Si vous voulez seulement recevoir des messages modulés en PSK31, il suffit de réaliser l’étage composé de IC3, TR1, OC1, TR2 mais, comme la plupart d’entre vous voudra aussi émettre, il faut compléter l’interface avec tous les étages visibles sur le schéma de la figure 2.
Le texte à transmettre, déjà tapé sur l’écran du PC (voir la photo de la première page), est prélevé, quand on passe en émission, sur la prise “LINE OUT” de la carte Sound Blaster (voir figure 2) pour être appliqué, via le condensateur C16, à l’entrée non inverseuse (broche 3) de l’ampli-op IC4.
Vous l’aurez noté, la sortie de celui-ci a été utilisée pour piloter la base du transistor TR3 et la photodiode émettrice présente à l’intérieur de l’optocoupleur OC2. Le phototransistor récepteur, présent dans ce même optocoupleur, est utilisé pour piloter la base du transistor TR4 : sur son émetteur, nous prélevons le signal qui doit entrer dans le RTX par l’entrée microphone. Sur cet étage aussi l’optocoupleur (OC2) sert à isoler la masse de l’émetteur-récepteur de celle de l’ordinateur.
Pour pouvoir émettre, il faut encore un étage de plus, composé de l’optocoupleur OC3 qui, agissant sur le PTT de l’émetteur-récepteur, nous permettra de passer de réception en émission.
Quand la prise série de cette interface est reliée à celle du PC (voir CONN.1 en bas du schéma de la figure 2), il suffit de presser la touche F12 du clavier pour passer en émission. L’ordinateur applique alors sur la broche 7 du CONN.1 une tension positive ce qui entraîne l’allumage de DL2 et l’excitation de la photodiode émettrice de OC3. Le phototransistor récepteur de OC3 passe en conduction et court-circuite la sortie PTT.
Pour achever, précisons que le trimmer R3, présent à l’entrée inverseuse 2 de IC3, sert à obtenir une tension positive d’environ 5,5 V en absence de signal sur le point test TP1 (transistor TR2).
Cette tension n’est pas critique, elle peut varier de 5 à 5,8 V.
Pour passer d’émission en réception, vous devez à nouveau presser la touche F12 du clavier du PC. Mais cette information, comme toutes celles qui seront nécessaires à l’utilisation correcte de l’interface, sera reprise dans l’article “La modulation numérique PSK31”, de ce même numéro d’ELM.

Figure 2 : Schéma électrique de l’interface à utiliser pour la réception et l’émission des signaux PSK31. Sur l’entrée BF INPUT, reliée à l’entrée de l’ampli-op IC3, est appliqué le signal BF prélevé sur la sortie casque du récepteur. Sur la sortie BF OUT, reliée à l’émetteur du transistor TR4, est prélevé le signal qui devra rejoindre la prise microphone (figure 8). Les deux prises, placées au centre du schéma électrique, marquées “A la platine Sound Blaster du PC”, sont reliées aux prises situées à l’arrière du PC (figure 12). L’optocoupleur OC3 est utilisé pour commuter le RTX de réception en émission.

Figure 3 : Photo d’un de nos prototypes de l’interface PSK31. On voit ici le circuit imprimé avec tous les composants montés. Nous rappelons que les photos des 10 premiers prototypes que nous réalisons pour les mises au point ne comportent jamais la sérigraphié des composants. En revanche, elle apparaît sur tous les circuits imprimés professionnels.

Figure 4 : La platine de l’interface est fixée à l’intérieur du boîtier plastique à l’aide de quatre vis autotaraudeuses. Sur la face avant sont placées les deux montures chromées pour les deux diodes LED, DL1 et DL2.

Figure 5a : Implantation des composants et connexions extérieures de l’interface PSK31 dont on peut voir la photo figure 3. Les trois optocoupleurs OC1, OC2 et OC3 ne sont pas montés sur supports : avant de les souder sur le circuit imprimé, vous devez bien vérifier que leur repère-détrompeur est orienté comme on le voit sur ce dessin. Les prises de cette interface sont à relier au RTX et au PC comme le montrent les dessins des figures 7 et 13.

Figure 5b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’interface PSK31, vu côté soudures.

Figure 5c : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’interface PSK31, vu côté composants. Si vous réalisez vous-même ce circuit imprimé, n’oubliez pas les liaisons entre les deux faces. Le ci professionnel est un double face à trous métallisés, sérigraphié.

Liste des composants
R1 = 10 kΩ
R2 = 1 kΩ
R3 = 10 kΩ trimmer
R4 = 10 kΩ
R5 = 47 kΩ
R6 = 4,7 MΩ
R7 = 15 kΩ
R8 = 100 Ω
R9 = 1 kΩ
R10 = 10 kΩ
R11 = 1 kΩ
R12 = 10 kΩ trimmer
R13 = 10 kΩ
R14 = 47 kΩ
R15 = 4,7 MΩ
R16 = 15 kΩ
R17 = 100 Ω
R18 = 1 kΩ
R19 = 1 kΩ
R20 = 1 MΩ
R21 = 1,2 kΩ
C1 = 100 μF électrolytique
C2 = 100 nF polyester
C3 = 100 nF polyester
C4 = 1 000 μF électrolytique
C5 = 1 000 μF électrolytique
C6 = 100 nF polyester
C7 = 100 nF polyester
C8 = 100 μF électrolytique
C9 = 10 μF électrolytique
C10 = 470 nF polyester
C11 = 100 nF polyester
C12 = 10 μF électrolytique
C13 = 10 μF électrolytique
C14 = 10 μF électrolytique
C15 = 10 μF électrolytique
C16 = 470 nF polyester
C17 = 100 nF polyester
C18 = 10 μF électrolytique
C19 = 10 μF électrolytique
C20 = 10 μF électrolytique
RS1-RS2 = Pont redres. 100 V 1 A
DS1-DS2 = Diode 1N4148
DL1 = LED rouge 3 mm
DL2 = LED verte 3 mm
TR1-TR4 = NPN BC547
OC1-OC3 = Optocoupleur H11AV/1A
IC1-IC2 = Intégré MC78L12
IC3-IC4 = Intégré LS141
T1 = Transfo. 3 W (T003.04) sec. 16 V 0,1 A - 16 V 0,1 A
S1 = Interrupteur
CONN.1 = Connecteur DB9 femelle

Note : Toutes les résistances sont des 1/4 de W à 5 %.


Figure 6 : Pour la connexion de l’interface au RTX et au PC utilisez de courtes sections de câble coaxial RG174. A l’une des extrémités on montera une fiche volante RCA “CINCH” mâle et à l’autre une fiche jack mono 3,5 mm. La tresse de blindage de ce câble est à souder sur le corps métallique des deux fiches.

Figure 7 : La prise ”BF IN” est reliée à la sortie casque du RTX et les prises ”PTT” et ”BF OUT” à la prise microphone. Les deux fils PTT sont à relier, sur la prise microphone (voir figure 8), aux broches qui font face au poussoir du microphone. Ce poussoir sert à passer de réception à émission.

Figure 8 : La prise microphone change d’aspect selon le RTX utilisé : on en trouve à 5, 8 ou 13 broches. En consultant le manuel de votre appareil, vous pourrez savoir quelles sont les broches affectées au PTT et celles réservées au signal BF du microphone. L’inscription ”GND” signifie ”ground” : masse.

Figure 9 : Les connexions de l’ampli-op LS141 et de l’optocoupleur H11AV1A sont vues de dessus. Leur repère-détrompeur est tourné vers la gauche. Le brochage du régulateur MC78L12 et du transistor BC547 est vu de dessous.

La réalisation pratique
Pour faire fonctionner cette interface, il faut monter tous les composants visibles figure 5a sur le circuit imprimé.
Le circuit professionnel est un double face à trous métallisés, sérigraphié. Si vous décidez de le réaliser vous-même, n’oubliez pas toutes les liaisons entre les deux faces.
Pour commencer le montage, vous pouvez insérer les deux supports des circuits intégrés IC3, IC4 et, après avoir soudé toutes leurs broches, vous pouvez commencer à enfiler toutes les résistances pour terminer par les deux trimmers R3 et R12.
Quant aux trois optocoupleurs OC1, OC2 et OC3, ils seront montés sans supports, directement sur le circuit imprimé, en les orientant correctement (voir figure 5a) :
– le repère-détrompeur de OC1 est tourné vers les deux condensateurs électrolytiques C14 et C15,
– le repère-détrompeur de OC2 est tourné vers les deux condensateurs électrolytiques C9 et C20,
– le repère-détrompeur de OC3 est tourné vers le condensateur électrolytique C19.
Ceci fait, vous pourrez insérer, dans le voisinage de OC3, les deux diodes au silicium DS1 et DS2 en dirigeant bien leurs bagues noires vers la droite, c’est-à-dire vers l’intérieur du circuit imprimé.
En poursuivant le montage, vous pouvez insérer tous les condensateurs polyester puis les électrolytiques, en respectant bien la polarité +/– de ces derniers (le “–” est indiqué sur le côté).
Poursuivez en insérant, sans raccourcir les pattes, les circuits intégrés stabilisateurs 78L12 (IC1 et IC2), leur partie plate tournée vers le transformateur d’alimentation T1.
Ne raccourcissez pas non plus les pattes des transistors TR1, TR2, TR3 et TR4 et, en les mettant en place, pensez à tourner la partie plate de TR1 et TR4 vers le haut (c’est-à-dire vers l’intérieur du circuit imprimé) et celle de TR2 et TR3 vers le bas (c’est-à-dire vers l’extérieur).
Arrivés là, à la gauche du transformateur T1 vous pouvez insérer les deux ponts redresseurs RS1 et RS2 en respectant la polarité de leurs pattes.
Pour compléter, montez les deux borniers à 2 pôles utilisés pour faire enter la tension 220 V et pour l’interrupteur secteur S1.
En bas, vous devez insérer les trois prises “CINCH” utilisés pour relier le RTX à l’interface. En haut les deux prises “CINCH” sont à relier à la carte Sound Blaster. La prise DB9 CONN.1 à 9 pôles est à relier au port série du PC via un câble adéquat (voir figure 13).
Le dernier composant à insérer est le transformateur d’alimentation T1.
Bien sûr, dans les deux supports marqués IC3 et IC4, vous devrez insérer les deux ampli-op LS141 en tournant leur repère-détrompeur comme le montre la figure 5a.
Une fois achevé le montage de la platine, vous devrez la placer dans son boîtier plastique (voir figures 4 et 10) et fixer, en face avant, l’interrupteur S1 et les deux montures pour DL1 et DL2.
Là encore, n’oubliez pas de bien vérifier leur polarité, sinon elles ne s’allumeront pas ! DL1 s’éclaire quand vous appliquez à l’appareil la tension du secteur 220 V via S1. DL2 s’éclaire lorsque vous passez de réception en émission grâce au programme fourni (voir l’article déjà cité).

Figure 10 : Photo de l’interface vue de l’arrière. On peut voir les deux prises BF à relier à la platine audio du PC et le connecteur à 9 pôles à relier au port sériel.

Figure 11 : Sur le panneau arrière du boîtier, la prise de gauche est la “LINE IN” et celle de droite la “LINE OUT”.

Figure 12 : A l’arrière de votre PC, vous trouvez la section de la platine Sound Blaster, pouvant présenter 5 prises (à gauche) ou 3 (à droite). Celles à utiliser sont marquées “LINE OUT” et “LINE IN”. La prise à 15 broches permet de relier un joystick.

Le réglage des trimmers R3 et R12
Avant de placer cette interface entre le PC et le RTX, vous devez régler les deux trimmers R3 et R12 : c’est une opération élémentaire ne réclamant que quelques minutes.
Après avoir branché l’interface au secteur, prenez un quelconque multimètre réglé sur l’échelle Vcc et connectez ses cordons aux points TP1 et masse. A l’aide d’un tournevis, tournez lentement le curseur de R3, placé en bas de la platine, jusqu’à lire une tension de 5,5 V.
La valeur des tensions sur les points test TP1 et TP2 n’est pas critique et, même si vous obteniez 5,3 ou 5,8 V, le montage fonctionnerait aussi parfaitement.

Comment relier l’interface au RTX
En face avant du boîtier se trouvent trois prises RCA “CINCH” femelles marquées PTT, BF OUT et BF IN que vous devrez relier au transceiver par de courts câbles blindés (voir figure 7).

Prise PTT
Normalement, pour passer de réception en émission, on presse le poussoir du microphone.
Si votre RTX n’est pas muni d’une prise PTT, vous devrez chercher sur le connecteur du microphone le fil qui, relié à la masse, le fait passer en émission (voir figure 8).
Quand, au moyen du PC, on passe de réception en émission, une tension positive est envoyée sur la broche 7 RTS du CONN.1 : DL2 s’éclaire et le phototransistor présent à l’intérieur de l’optocoupleur OC3 devient conducteur, jouant alors le rôle du poussoir PTT du microphone (PTT = Push To Talk = pousser pour parler, donc en français PPP).

Prise BF OUT
Pas besoin d’être très féru d’anglais pour savoir que cela signifie SORTIE du signal.
Et de fait, c’est bien de là que le signal sort, pour ensuite entrer dans la prise microphone du RTX. Ce signal, aussi, est appliqué sur le connecteur du microphone (voir figure 8).

Prise BF IN
Cette inscription vaut pour ENTREE SIGNAL. Ce signal est prélevé sur la prise casque du RTX ou bien directement aux bornes du haut-parleur du RTX.

Comment relier l’interface au PC
Sur le panneau arrière du boîtier, vous trouvez la prise DB9, CONN.1, à relier au port série du PC, puis les deux prises “CINCH” femelles, marquées “LINE IN” et “LINE OUT” à relier à la carte Sound Blaster du PC, à l’aide de câbles blindés munis, côté PC, de jacks mono mâles 3,5 mm.
A l’arrière de la tour du PC, vous trouverez une section (lame rectangulaire, horizontale ou verticale, portant des connecteurs entrées/sorties) correspondant à la platine audio (voir figure 12).
Il en existe deux types : celle à 5 trous et celle à 3 trous plus un connecteur sériel à 15 pôles servant à connecter un joystick ou un jeu vidéo.
Les deux prises de sortie “LINE OUT” et “LINE IN” sont reliées aux prises “LINE OUT” et “LINE IN”, comme le montre la figure 13.
Si vous insérez par erreur un des deux jacks dans un trou différent de celui requis, tout ce qui peut vous arriver c’est de ne pouvoir capter aucun signal. Si une telle anomalie devait se produire, il suffirait, pour y remédier, d’intervertir les deux jacks.

Figure 13 : Voici comment relier les deux prises “LINE IN” et “LINE OUT” de l’interface à la platine audio Sound Blaster du PC. La prise à 9 broches du port sériel est située sur une autre section du panneau arrière du PC.

Le logiciel : 1er Partie
Le logiciel : 2ème Partie

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