Un système de localisation sur 868 MHz

Cet appareil, un micro-émetteur UHF, est conçu pour localiser la position d’une personne, d’un animal, d’une voiture, ou d’un aéromodèle. Ce système économique et efficace travaille sur la fréquence, peu encombrée et donc tout à fait indiquée pour cette application, de 868 MHz. Pour la réception, nous avons utilisé le même récepteur que celui accompagnant le mini micro HF EF.406* à associer, éventuellement, à une antenne directive.





Un localiseur, à quoi cela peut-il bien servir ? Le système de localisation, dont cet article vous propose de réaliser la partie émettrice uniquement, la partie réception ayant déjà été décrite dans l'article : "Un mini micro HF sur 868 MHz et son récepteur", est très utile pour rechercher un aéromodèle ou un véhicule qui, pour des causes variées, manque d’attention par exemple, peut être perdu de vue. Il sert, en outre, à retrouver chien ou chat, ou tout autre animal ayant tendance à s’éloigner trop et à se perdre. Dans ce cas, ne vous préoccupez pas des effets néfastes des ondes électromagnétiques sur votre cher compagnon, même si l’émetteur opère sur 868 MHz, car la puissance irradiée par celui-ci n’est que de quelques milliwatts et, surtout, car l’émission n’a lieu que pendant une période sur quatre de pause. Finalement, le domaine d’utilisation de ce montage est assez vaste : chaque fois qu’il s’agit de retrouver quelque chose ou quelqu’un dans l’impossibilité de communiquer sa position et ayant une fâcheuse propension à ne pas être à la place où on s’attend à le trouver !

Il ne s’agit pas, cependant , d’un localiseur GPS comme celui proposé dans l'article : "Concentré de haute technologie : Un antivol auto avec GSM et GPS" : le présent montage est beaucoup plus simple, c’est quelque chose comme une bouée émettrice ou une balise de détresse. Mais, surtout, il est de très petite taille (50 mm) et de faible poids (34 g sans les piles). En outre, pour le localiser, il suffit d’un récepteur AM calé sur la même fréquence : pas besoin de microprocesseur ou d’ordinateur car l’oreille suffit à évaluer, en fonction de l’intensité sonore fournie par le haut-parleur, la distance nous séparant de l’être, de l’animal ou de l’objet surveillé.



Comment ça marche ?

Le principe de fonctionnement est très simple et intuitif : si le micro-émetteur émet une onde radio modulée en amplitude par un signal audio et si nous disposons d’un récepteur avec démodulateur AM, on entend dans le haut-parleur ce même signal audio.

Dans notre cas, il s’agit d’un ton (une note) d’une fréquence de 1 kHz (soit la note du téléphone… pas celle que vous payez tous les deux mois mais celle que vous entendez en décrochant le combiné d’un téléphone fixe !). En allumant le RX, donc, vous entendez exactement cette note. Bien sûr, plus vous vous approchez de l’émetteur, plus fort est le son (la note à 1 kHz) que vous entendez sortir du haut-parleur ; et vice-versa, plus vous vous en éloignez, plus faible devient ce son.

Si vous optez pour une antenne directive, vous pourrez localiser l’émetteur encore plus précisément car, en plus d’une bonne appréciation de la distance, vous aurez une excellente appréciation de la direction dans laquelle il vous faudra aller pour retrouver le porteur du TX. En effet, sur 868 MHz, le lobe de rayonnement d’une antenne directive est très étroit (donc l’angle de champ est très fermé et, par conséquent, l’incertitude quant à la direction à prendre, surtout si la distance est faible, est très réduite).

Comment faire, alors, pour retrouver la source de l’émission ? Tout simplement, en tournant lentement l’antenne directive pour rechercher l’intensité maximale du son. Cette intensité atteinte, la direction à prendre sera celle pointée par l’antenne au moment où le son est le plus fort. Vous venez de faire votre première radiogoniométrie (mais c’est une autre histoire) !

Si la recherche au son ne vous convient pas, vous pouvez lire le texte de la figure 8 qui vous propose l’adjonction d’un VU-mètre (ou S-mètre) à votre récepteur. Le principe reste le même et pour la recherche et pour la direction, le niveau du S-mètre remplace le niveau du son, simplement.



Caractéristiques techniques.

Alimentation .................. 3 Vcc

Consommation .................. 6 à 7 mA

Fréq. signal .................. 1 kHz

Portée ........................ 200 à 1 000 m*

Dimensions .................... 50 X 25 X 23 mm

Poids ......................... 34 g




* en fonction de l’antenne utilisée.








Le schéma électrique

Le principe de fonctionnement étant acquis, voyons un peu le schéma électrique du dispositif, en l’occurrence l’émetteur, figure 1. Un premier coup d’oeil nous en révèle la simplicité, obtenue grâce à l’adoption d’un petit microcontrôleur (U1), un PIC12C672-MF413 programmé en usine, gérant le fonctionnement d’un module hybride (U2) AUREL TX8LAVSA05 (figure 5), travaillant sur 868 MHz, dont l’oscillateur peut produire jusqu’à 5 dBm sur une charge de 50 ohms.

Le microcontrôleur a pour tâche de produire cycliquement un bref train d’impulsions à 1 kHz et de l’envoyer, via sa broche 7 (GPO) à l’entrée (broche 2) du module hybride. Ce dernier s’allume chaque fois qu’il reçoit le niveau logique haut (correspondant, dans ce cas, à 3 V, la totalité du circuit fonctionnant avec deux piles de 1,5 V) et émet une porteuse à 868 MHz à travers l’antenne reliée à la broche 11.

Le programme du microcontrôleur fait en sorte qu’un «timer» interne produise toutes les 2 secondes une onde rectangulaire à 1 000 Hz pendant 0,5 seconde ; il en dérive un cycle de 2,5 secondes. Chaque impulsion positive provoque l’allumage de l’émetteur et par conséquent chaque niveau logique haut détermine l’émission d’une porteuse à 868 MHz alors que le niveau logique bas laisse le TX éteint. Dans les périodes de pause, le module émetteur est donc éteint.

Pour un bon fonctionnement et une localisation facile, même à grande distance, l’antenne reliée à la broche 11 revêt une importance toute particulière. Si vous voulez, avec cet appareil, localiser un être ou un objet de petites dimensions, vous pouvez utiliser comme antenne un simple bout de fil de cuivre de 9 cm de long. Cette solution est envisageable pour la surveillance d’un animal (collier) ou d’une personne (poche). Pour localiser un véhicule, en revanche, on peut envisager d’installer à bord une antenne plus importante (donc, de ce fait, plus efficace).



Figure 1 : Schéma électrique de l’émetteur du localiseur sur 868 MHz.



Figure 2 : Schéma d’implantation des composants de l’émetteur du localiseur sur 868 MHz.



Figure 3 : Photo d’un des prototypes de l’émetteur, tous les composants en place.

Remarquez le module TX8LAVSA05 monté couché pour gagner le plus de place possible.




Figure 4 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’émetteur du localiseur sur 868 MHz. Il pourra être réalisé par la méthode décrite dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?".



Liste des composants

U1 = PIC12C672-MF413

U2 = Module Aurel TX8LAVSA05



Divers :

1 Support 2 x 4 broches

4 Clips batteries AAA/LR03 ou AA/LR6 pour ci

2 Batteries AAA/LR03 ou AA/LR6 alcalines rechargeables de préférence

1 Coupe 9 cm de fil cuivre émaillé 12/10





Figure 5 : Le module Aurel TX8LAVSA05 vu côté soudures.



Figure 6 : Le mini-émetteur 868 MHz prêt à l’emploi. On notera les deux piles AAA/LR03 fixées sous la platine par des clips spéciaux.



Figure 7 : Le récepteur utilisé pour capter le signal émis par le TX. C’est celui déjà mis en oeuvre pour notre mini micro HF sur 868 MHz (lire l’article : "Un mini micro HF sur 868 MHz et son récepteur").





Figure 8 : Un VU-mètre ou un galvanomètre pour remplacer ou compléter le son.



Si vous ne vous en sortez pas à l’oreille ou si vous désirez une précision plus grande, vous pouvez toujours doter votre récepteur d’un VU-mètre ou d’un vulgaire microampèremètre de 200 à 500 μA fond d’échelle. Son aiguille vous aidera à localiser l’émetteur puisqu’elle vous indiquera l’intensité du signal démodulé et, donc, la proximité du TX.

Cet instrument de mesure est à connecter en parallèle à la sortie hautparleur, avec, en série, un trimmer de 100 kilohms pour ajuster la sensibilité et une diode 1N4148 orientée la cathode vers le positif du galvanomètre pour redresser le signal. Le modèle présenté ici est un galvanomètre 500 μA (gradué de 0 à 50) disponible chez certains de nos annonceurs.





Figure 9 : Remplacer les piles alcalines par des piles rechargeables.



Depuis quelque temps, on trouve sur le marché des piles alcalines rechargeables. Leurs avantages sont multiples. On notera, bien sûr, la “rechargeabilité” mais aussi la tension fournie : 1,5 volt au lieu des 1,2 volt des batteries au cadmiumnickel, leur capacité qui est importante : 1 500 mA/h, leur temps de recharge qui est très court, l’absence d’effet mémoire, le nombre de recharges possibles : entre 600 et 1 000 et, enfin, leur très bon rapport qualité/performances/prix.

Le modèle de l’illustration est un chargeur 4 AA/LR6 spécial pour les piles alcalines rechageables de marque Alcava, distribuées par certains de nos annonceurs.



L’alimentation

Quant à l’alimentation, le mini-émetteur se contente de deux piles AAA/LR03 de 1,5 V, électriquement en série, bien qu’on les voie mécaniquement parallèles dans leurs clips de fixation sur la photo de la figure 6.

En effet, le microcontrôleur, comme le module hybride, fonctionnent très bien sous 3 V. La consommation est entre 30 et 35 mA quand le TX émet. Le TX ne s’allume qu’une demi-seconde toutes les deux secondes et l’onde rectangulaire à émettre a un rapport cyclique de l’ordre de 50 %. Nous pouvons dire que la consommation moyenne typique est inférieure à 6 mA, ce qui fait, en une heure, un prélèvement de 6 mA/h dans les piles. En choisissant un modèle de piles alcalines, dont la capacité tourne autour de 1,1 à 1,2 A/h vous obtiendrez une autonomie de 200 heures, soit 10 jours.

Vous pouvez également choisir des piles rechargeables de même capacité (voir figure 8). Si vous prenez plutôt des piles alcalines (rechargeables ou non) AA/LR6, un peu plus grosses, vous passez à 430 heures (17 jours).



La réception

Comme nous l’avons évoqué déjà, pour pouvoir intercepter le signal émis par le TX du localiseur, il faut disposer d’un récepteur AM sur 868 MHz. Nous vous proposons donc de réaliser le récepteur faisant l’objet de l'article : "Un mini micro HF sur 868 MHz et son récepteur", partie réceptrice (voir figure 7). Lui aussi utilise un module hybride sur 868 MHz, mais de réception, bien sûr, avec démodulateur AM. Le signal démodulé est amplifié et envoyé vers un casque ou un petit haut-parleur.

Le couplage entre le petit TX décrit dans cet article et ce récepteur garantit une portée de plus de 200 m et même 1 km si on utilise, en réception, une antenne directive (avec un gain pouvant atteindre facilement 6 dBm et plus, pour des dimensions encore modestes, à cette fréquence).



La réalisation pratique

Le montage de l’émetteur est tellement simple qu’il ne requiert même pas l’utilisation d’un circuit imprimé, même si pour notre prototype nous avons fabriqué un, dont nous donnons d’ailleurs le dessin à l’échelle 1, figure 4.

Les clips de maintien des piles sont à souder côté pistes du circuit imprimé (si, finalement, vous décidez, comme nous, de le réaliser). Ensuite, interposez une feuille de carton ou de plastique pour isoler le corps des piles des pistes de cuivre : vous éviterez un risque de court-circuit fâcheux.

Pour vérifier le bon fonctionnement du TX, vous devez réaliser aussi le récepteur (en vous reportant à l’article cité). Ensuite, à quelques mètres de distance, allumez le récepteur et montez le volume jusqu’à ce que vous entendiez distinctement, dans le haut-parleur, ou dans le casque, la note aiguë discontinue. Rappelez-vous que l’émetteur du localiseur n’émet pas en continu mais une note à 1 000 Hz d’une demi-seconde toutes les deux secondes.

0 commentaires:

Enregistrer un commentaire

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...