A DÉCOUVRIR !


Un photocoupleur pilotant un TRIAC

Ce circuit, mis au point avec l’aide d’un ami étudiant en électronique comme moi, permet d’enclencher un TRIAC en appliquant à l’entrée SIGNAL IN (voir le schéma électrique figure 1) n’importe quel signal alternatif compris entre 5 V et 15 V et d’une fréquence maximale de 10 à 12 kHz (soit un signal BF). Cette entrée correspond à celle du photocoupleur : j’ai utilisé un 4N37 de fond de tiroir, mais un autre modèle devrait aussi bien faire l’affaire.
Figure 1 : Schéma électrique du photocoupleur commandant un TRIAC et brochages du TRIAC vu de face et du transistor vu de dessous.

Aux deux sorties de ce photocoupleur (broches 5 et 4), j’ai relié un transistor NPN : là encore, j’ai utilisé un BC107 parce que je l’avais, mais tout autre NPN fonctionnera de la même manière. Ce transistor amplifie le signal alternatif, lequel est ensuite appliqué au pont redresseur RS1.

Quand, sur la base de TR1 aucun signal n’arrive, le TRIAC n’est pas conducteur et la charge appliquée sur l’A2 n’est pas alimentée.

Vous l’avez compris, j’utilise ce photocoupleur pour isoler électriquement le circuit fournissant le signal d’entrée au photocoupleur du circuit du TRIAC : ce dernier est directement relié à la tension du secteur 230 V. A la sortie dudit TRIAC vous n’êtes pas obligé de monter une ampoule électrique : vous pouvez même appliquer une charge inductive.

Liste des composants
R1 .......... 470Ω
R2 .......... 1 kΩ
R3 .......... 2,2 kΩ 1 W
R4 .......... 100Ω
C1 .......... 220 nF 1 000 V polyester
C2 .......... 100 nF 600 V polyester
DZ1 ........zener 5,6 V
DZ2 ........zener 5,6 V
OC1 ........photocoupleur 4N37
TR1 ........NPN BC107
TRC1 .....TRIAC 500 V 5 A
RS1 ........pont 100 V 1 A

Note de la rédaction
Attention, comme vous l’a précisé ce lecteur, ce circuit est alimenté par la tension du secteur 230 V : n’y mettez pas les doigts, car cette tension peut être mortelle.

Un testeur de quartz à deux transistors

Quand j’ai cherché dans les appareils de mesure professionnels (en amateur il n’y en a carrément pas) combien coûte un testeur de quartz, j’ai tout de suite décidé d’en construire un moi-même !
Figure 1 : Schéma électrique du testeur de quartz et brochages du transistor vu de dessous et de la LED vue de face.

Pour le réaliser j’ai utilisé deux petits transistors fort anciens et très connus (ils ont fait les beaux jours des montages HF) : ce sont les NPN 2N2222.

Ce transistor peut travailler jusqu’à 500 MHz ; toutefois n’importe quel NPN ayant un bon gain et montant à 100 MHz fait l’affaire (en effet, aucun quartz ne dépasse cette fréquence).

Quand on applique les deux broches d’un quartz sur le connecteur d’entrée de l’appareil dont la figure 1 donne le schéma électrique, si ce quartz est en état de fonctionnement, dès que vous pressez le poussoir P1 la LED DL1 (montée entre le collecteur de TR1 et celui de TR2) s’allume.

En effet, si le quartz oscille, le signal HF produit est redressé par les deux diodes DS1 et DS2 montées en duplicateur de tension ; le signal pulsé est ensuite lissé par le condensateur C4 et la tension continue ainsi obtenue est utilisée pour polariser la base de T2, lequel se met à conduire, ce qui permet l’allumage de DL1. Ce circuit très simple s’alimente avec une simple pile 6F22 de 9 V.

Liste des composants
R1 ........ 33 kΩ
R2 ........ 1 kΩ
R3 ........ 680Ω
C1 ........ 1 nF céramique
C2 ........ 100 pF céramique
C3 ........ 1 nF céramique
C4 ........ 4,7 nF céramique
TR1 ...... NPN 2N2222
TR2 ...... NPN 2N2222
DL1 ...... LED rouge
DS1 ...... 1N4148
DS2 ...... 1N4148
P1 ......... poussoir
XTAL ... quartz à tester

Note de la rédaction
Attention, ce testeur ne pourra contrôler que les quartz qui sont utilisés dans des circuits à transistors ou à portes logiques, car ils réclament une puissance d’oscillation de l’ordre de 0,1-0,2 mW.

Si vous essayez, avec cet appareil, de tester des quartz utilisés dans de vieux récepteurs militaires à lampes vous n’obtiendrez jamais un résultat positif, car ces derniers ont besoin pour “répondre” (et pour osciller) d’une puissance d’excitation de 0,5 à 2 mW.

D’autre part, choisissez bien, comme l’indique le lecteur, un NPN ayant un bon gain.

Un ampli BF 7 W

Ce petit amplificateur à un circuit intégré à usage général s’alimente en 12 Vcc. Il est idéal pour
diffuser dans un haut-parleur ou une petite enceinte acoustique le signal de sortie d’un magnétophone
à cassette, d’un tuner FM, mais aussi –via transducteur– d’un téléphone.


Comme vous l’avez déjà compris, ce petit montage a en plus une vocation pédagogique. En effet les débutants pourront y faire leurs premières armes sans trop de risque de se tromper ; ils auront la joie de constater que «ça marche du premier coup» ; ils pourront en outre s’exercer à dessiner, graver et percer le petit circuit imprimé de l’alimentation secteur (voir figure 5). Vous pourrez utiliser cet amplificateur pour une foule de choses, soit en version mono (montez une seule platine et prenez un transformateur de 10 VA), soit en version stéréo (avec un transfo 20 VA). Quant à la source, un niveau de sortie ligne (comme celui des appareils suggérés ci-dessus) suffit à le piloter amplement.

La construction de l’amplificateur (ou des amplis en stéréo) ne vous posera pas de problème si vous apportez du soin à votre travail. Celle de l’alimentation non plus. Les figures 2 et 3 (avec la liste des composants) vous assureront une pleine réussite. Tous les composants nécessaires pour l’ampli sont disponibles auprès de certains annonceurs de la revue. Quant à l’alim, interrogez-les et vous serez aussitôt satisfaits. Aujourd’hui on choie plus que jamais les amateurs sachant mettre le fer à chauffer.

Le TDA2003 est un amplificateur à un seul circuit intégré pouvant fonctionner avec une tension d’alimentation très modeste (et bien sûr simple non symétrique) : 8 à 18 V pour une consommation de l’ordre de 500 mA. Il peut fournir jusqu’à 10 W dans un haut-parleur basse impédance.

De telles caractéristiques le destinent à constituer un étage final BF pour un autoradio (en stéréo montez-en deux !) ou n’importe quel récepteur que vous voudriez utiliser en voiture (alimenté avec la batterie du bord).

Figure 1 : Schéma électrique de l’amplificateur BF 7 W.
Le coeur de l’amplificateur (le seul circuit intégré et le seul composant actif) est un classique TDA2003 en une sorte de boîtier TO220 (mais à cinq broches).

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants de l’amplificateur BF 7 W.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’amplificateur BF 7 W.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’amplificateur BF 7 W.

Liste des composants EV114
R1 ...... 470Ω
R2 ...... 4,7Ω
R3 ...... 100Ω
R4 ...... 1Ω
C1 ...... 8,2 nF céramique
C2 ...... 100 nF multicouche
C3 ...... 100 nF multicouche
C4 ...... 10 μF 63 V électrolytique
C5 ...... 470 μF 25 V électrolytique
C6 ...... 1000 μF 25 V électrolytique
C7 ...... 1000 μF 25 V électrolytique
IC1 ..... TDA2003

Divers :
1 dissipateur 10 °C/W
1 boulon 3MA 10 mm

- Fixez d’abord le TDA2003 au dissipateur, lequel sera électriquement en contact avec la piste de masse (voir photo de première page, les ergots du dissipateur s’enfoncent dans deux gros trous du ci, avant d’enfiler les cinq pattes dans les cinq trous prévus à cet effet et de les souder.

- Respectez bien la polarité des trois condensateurs électrolytiques : le + de C5 est vers C1, le + de C6 est vers C7 et le + de C7 est vers la droite.

Le tableau indique les puissances que l’on peut obtenir avec une alimentation de 14,4 V (typique de ce que fournit une batterie de voiture installée sous le capot, moteur en marche) en fonction des différentes impédances de charge.

Figure 4 : Puissance de sortie en fonction de l’impédance.

Ce petit amplificateur peut fonctionner en stéréo si on en monte deux (un par canal) ! Et bien entendu l’alimentation sert pour les deux : elle sera constituée d’un transformateur secteur primaire 230 V / secondaire 12 V et des classiques composants donnés dans la liste (la puissance du transformateur est donnée pour un amplificateur stéréo, en mono divisez-la par deux).

Vous obtiendrez une tension de sortie d’environ 15 Vdc, ce qui est parfait pour notre amplificateur.

Le circuit pourra tenir sur une carte à pastilles ou à bandes ou alors vous pourriez en profiter pour dessiner, graver et percer votre premier circuit imprimé, vous verrez, c’est ultra simple avec la méthode de la «pellicule bleue».

Figure 5 : Schéma électrique de l’alimentation.

Liste des composants alimentation
C1 ...... 3 300 μF 25 V électrolytique
PT1 .... pont redresseur 80 V 3 A
TF1 .... transfo secteur 15 à 20 VA 230 V / 12 V

Caractéristiques techniques
- Puissance musicale de sortie : 7 W/4 ohms.
- Puissance de sortie (RMS): 3,5 W/ 4 ohms ou 2 W/8 ohms.
- Distorsion harmonique totale : 0,05 % (1 W/ 1 kHz).
- Réponse en fréquence : de 20 Hz à 20 kHz (–3 dB).
- Rapport signal/bruit : 86 dB.
- Sensibilité d’entrée : 40 mV/150 k.
- Protections : contre surcharge et court-circuit.
- Alimentation : 12 VDC (de 8 à 18 VDC ) 0,5 A.

Un temporisateur électronique avec commandes de départ et d’arrêt

Ce temporisateur universel, réglable de 0,1 seconde à 5 minutes, commence à compter quand on presse la touche “start” et cesse lorsqu’on appuie sur “stop”, à moins qu’on ne laisse s’écouler la durée réglée et qu’il ne s’arrête alors tout seul : il permet de commander n’importe quel appareil électrique grâce à son relais à un contact. 

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
- Alimentation : 12 VDC
- Consommation au repos : 20 mA
- Consommation quand le relais est excité et la LED allumée : 55 mA
- Temporisation min : 0,1 seconde
- Temporisation max : 5 minutes extensible à environ 19 minutes
- LED de signalisation de l’état du relais
- Charge maximale du relais : 2 A / 240 VAC-10 A / 28 VDC
- Dimensions : 38 x 69 mm.

Dans cet article nous entendons vous proposer la réalisation d’un “timer” (temporisateur) à usage général, simple mais de qualité et vraiment universel : vous aurez ainsi la possibilité, surtout si vous êtes débutant, d’apprendre en vous distrayant des notions fondamentales inhérentes à la mise en oeuvre du circuit intégré le plus populaire de tous (plus de trente ans…et pas une ride !), le NE555, connu aussi selon les marques comme XR555, CA555, etc. et que tout le monde appelle 555.

Mais à quoi sert-il ? Il vous est bien sûr arrivé de devoir actionner, pendant une durée définie, un moteur électrique, une ampoule, une pompe ou une électrovanne ou plus généralement un quelconque dispositif électrique ou électronique : pour cela il est nécessaire de se servir d’un temporisateur (“timer” pour Shakespeare), c’est-à-dire d’un appareil pouvant ouvrir ou fermer un contact après écoulement d’une durée, d’un délai programmé. Autrefois ce cahier des charges était dévolu à des dispositifs électromécaniques, puis l’évolution de la technologie électronique a permis de réaliser facilement des temporisateurs en tout genre, simples ou complexes, mais capables d’activer ou de désactiver un relais ou un interrupteur électronique (thyristor, triac, etc.) sans intervention de l’utilisateur.

Dans cet article, nous vous proposons de vous familiariser et de construire un petit appareil avec sortie à relais dont les trois points de contact avec l’extérieur (commun A, normalement fermé B et normalement ouvert C) sont sur le bord droit de la platine (voir figures 4 et 5). Ces trois picots vous permettront, selon vos besoins ou vos désirs d’expérimentateur, d’actionner un utilisateur électrique en pressant la touche (le poussoir) “start” et de le voir ensuite se désactiver tout seul (automatiquement) après que la durée réglée se soit écoulée (sans omettre la possibilité d’une interruption volontaire et manuelle de celle-ci en appuyant sur la touche “stop”).

Avant d’analyser le schéma électrique du circuit, un mot sur le composant principal, le fameux 555, coeur battant (c’est le cas de le dire !) du montage : il s’agit d’un petit circuit intégré en boîtier DIL 2 x 4 broches contenant un FLIP-FLOP de type R/S à sortie nulle (revoir votre Cours), deux comparateurs, un transistor NPN et un “buffer” (tampon) de sortie inverseuse, elle aussi à transistors bipolaires.

Les entrées du FLIP-FLOP (Set et Reset) sont pilotées par les sorties des comparateurs : l’entrée reliée au “reset” (entrée non inverseuse) est accessible par la broche 6 (“Threshold”, seuil) et l’autre, commandant le “set” (inverseuse) l’est par la broche 2 (“Trigger”) ; l’inverseuse de la première et la non inverseuse de la seconde sont polarisées par un réseau résistif interne mettant l’une aux 2/3 du potentiel d’alimentation de la puce (appliquée broche 8) et l’autre au 1/3.

La configuration du composant permet de l’adapter à d’innombrables cas d’application parmi lesquels, justement, le canonique temporisateur “start / stop”, qui est aussi le meilleur exemple pour une bonne didactique du 555.

Le schéma électrique
Voyons maintenant, à partir du schéma électrique de la figure 1, comment se comporte de circuit intégré à tout faire lorsqu’il est entouré d’une poignée de composants avec lesquels il forme le circuit du montage proposé. Disons tout de suite que nous envisageons de l’alimenter en 12 VDC (tension à relier aux points + et –, comme le montrent physiquement les figures 2a, 3 et 4).

Supposons qu’avant la mise sous tension les condensateurs du circuit sont tous déchargés ; dès qu’elle intervient, le temporisateur se trouve au repos, par conséquent T1 est bloqué, le relais est relaxé et le contact entre A et B est fermé.

Pour lancer une séquence de commande, il faut presser puis relâcher P1 (“start”), ce qui met à la masse la broche 2 et donne une impulsion au zéro logique au “trigger” de la puce ; dans notre configuration cette opération rend l’entrée inverseuse du comparateur correspondant négative par rapport à la non inverseuse, de façon à donner au FLIP-FLOP interne une impulsion de “set” qui fait passer sa sortie Q au niveau logique bas. Cela détermine deux actions : le passage au niveau logique haut du driver de sortie (broche 3) et le blocage du transistor NPN dont le collecteur, à travers la broche 7, laisse le circuit de C2 ouvert, ce qui lui permet de se charger à travers les résistances R1 et R8.

Comme le montre le schéma électrique, la patte + de C2 est reliée, outre à la broche 7, à la 6 (“threshold”) mais, pour le moment, cela n’influe par sur le fonctionnement du circuit, car la sortie de l’ampli-op correspondant (et donc l’entrée R du FLIP-FLOP) restent au zéro logique. Tant que la broche 3 du 555 se maintient à l’état haut, T1 est contraint à la saturation et il alimente à travers son collecteur, la bobine du relais (dont le contact entre A et C est maintenant fermé) et le dipôle LD1 / R7, ce qui allume la LED, indiquant ainsi que le relais est excité.

Un changement significatif se produit quand, en se chargeant sous l’effet du courant acheminé par R1 et R8, C2 présente à ses extrémités une différence de potentiel supérieure à celle appliquée (comme référence) à la broche 5, tension équivalant à celle établie par le pont interne, soit 2/3 de l’alimentation.

La connaissance des transitoires dans les circuits R/C nous enseigne que cela se produit dans un délai de 1,1 fois la constante de temps de charge déterminée par R8/R1 et C2. Quand le seuil des 2/3 de la tension d’alimentation sur les broches 6 et 7 est atteint, le comparateur correspondant envoie au niveau logique haut l’entrée R du FLIP-FLOP. Comme, une fois P1 relâché, la broche 2 est au niveau logique haut (à cela pourvoie la résistance de tirage R4), le “set” de ce même FLIP-FLOP est mis à zéro (donc il est désactivé) et la sortie Q peut prendre la niveau logique 1. Le “buffer” (tampon) inverseur de sortie met la broche 3 au niveau logique bas et le transistor relié à la broche 7, à nouveau saturé, court-circuite C2 qui se décharge immédiatement (décharge maintenue de force).

Par conséquent le temporisateur revient au repos (à moins que la broche 2 ne se retrouve au zéro logique) et le relais se relaxe. Le cycle de temporisation s’écoule en un temps égal à :
1,1 x R x C,

où R est la somme R1 + R8 (deux résistances en série avec C2), ce dernier étant relié entre les broches 6 / 7 et la masse de référence (broche 1) ; si les valeurs sont en M (mégohm) et en μF (microfarad), le temps obtenu est en s (seconde). Par exemple, avec une R complexe de 1 M et un condensateur de 10 μF, le temporisateur, une fois P1 pressé, revient au repos après un délai de :
1,1 x 1 x 10 = 11 s.

Pour nous, R étant constituée par la série d’une résistance fixe (R1, de valeur très faible) et d’une résistance variable (R8 dont la valeur est prédominante), le délai pendant lequel le relais reste excité dépend étroitement de la position du curseur de R8 : quand ce curseur est tourné entièrement vers la gauche (vers le positif d’alimentation) la durée est de 100 ms (millisecondes) environ. La durée calculée est purement théorique et des différences pourront être observées, à cause de la tolérance des composants (5% pour les résistances et 20% pour les électrolytiques !).

Si, à n’importe quel moment, vous pressez P2, le temporisateur est réinitialisé selon le mécanisme suivant : la pression sur le poussoir force au zéro logique la broche 4, correspondant au “reset” du NE555 (soit celui du FLIP-FLOP interne), ce qui met immédiatement à l’état logique haut la sortie Q , indépendamment de la condition des broches 2, 6 et 7. Le transistor relié à la broche de décharge est porté à la saturation et il décharge instantanément C2, en le maintenant à zéro volt et en empêchant que, P2 étant relâché, le temporisateur ne redémarre.

T1 est ainsi bloqué, ce qui relaxe RL1. A ce moment le circuit reprend sa condition initiale, c’est-à-dire la condition de repos.

Pour recommencer un cycle, il faut, c’est bien compréhensible, presser à nouveau P1. Le relais est à un seul contact et il peut donc être utilisé comme interrupteur ou inverseur à monter en série avec l’un des fils d’alimentation de la charge : cette dernière doit fonctionner avec un courant continu ou alternatif ne dépassant pas 240 V pour un courant maximum de 2 A, ce qui suffit pour la plupart des applications. Parmi celles-ci, la commande temporisée de l’éclairage d’un couloir, hall, entrée, cage d’escalier, ou bien le fonctionnement intermittent d’une pompe, l’ouverture d’un portail électrique, etc. Le poussoir de “stop”, apparemment inutile, sera en réalité d’une grande utilité ne serait-ce que pour tester l’appareil : par exemple, si nous devons vérifier que toutes les ampoules d’une cage d’escalier fonctionnent, nous n’avons qu’à activer le temporisateur avec la touche “start” puis, un fois vérifié le bon état de l’éclairage, sans avoir à attendre l’écoulement du délai programmé, à éteindre ces éclairages avec la touche P2 de “stop”.

Figure 1 : Schéma électrique du temporisateur électronique.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du temporisateur électronique.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du temporisateur électronique.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine du temporisateur électronique.

Liste des composants
R1 = 1 k
R2 = 10 k
R3 = 4,7 k
R4 = 1 k
R5 = 10 k
R6 = 4,7 k
R7 = 1 k
R8 = 2,5 M trimmer
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 μF 16 V électrolytique
D1 = 1N4148
T1 = BC547
U1 = NE555
LD1 = LED 5 mm rouge
P1 = poussoir pour circuit imprimé NO
P2 = poussoir pour circuit imprimé NO
RL1 = relais 12 V un contact

Divers :
1 support 2 x 4
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

La réalisation pratique
Il faut tout d’abord réaliser (ou vous procurer) le petit circuit imprimé simple face dont la figure 2b donne le dessin à l’échelle 1. Quand vous l’avez devant vous, montez tous les composants (en vous aidant des figures 2a et 3 et de la liste des composants) en commençant par le support du 555 et en terminant par les périphériques : les deux poussoirs P1 et P2, le relais, les trois picots de sortie de ce dernier (si vous en mettez, sinon les trois trous suffisent) et les deux picots d’alimentation (même remarque). Vous n'insérerez le 555 dans son support qu’après la dernière soudure terminée. Faites très attention à l’orientation des composants polarisés : électrolytique, diode, LED, transistor et 555 (pour ce dernier, repère-détrompeur en U vers R1).

Quand la petite platine est terminée, alimentez-la avec une petite alimentation bloc secteur 230 V fournissant 12 V continus stabilisés et débitant 200 à 300 mA, sans intervertir la polarité, en vous aidant de la couleur des fils (voir figure 4) : rouge + et noir –. Câblez les sorties ABC du relais en fonction de l’application que vous avez prévue (voir figures 4, 5 et 6 et lire plus haut). Si vous voulez commander une charge inductive, moteur ou transformateur, mieux vaut relier le petit filtre antiparasites de la figure 6 aux bornes (AB ou AC) que vous utilisez.

Si vous vouliez commander une charge fonctionnant sous une tension ou un courant supérieurs aux maxima admis par RL1 (lire ci-dessus), il est possible d’attaquer avec le contact de ce relais un relais plus puissant (c’est le principe du servo-relais ou relais asservi).

Rien ne vous empêche de finaliser le montage en installant la platine dans un boîtier plastique adapté dont la face avant laisserait passer les deux poussoirs et la LED de signalisation.

Dans l’un des petits côtés, vous pourriez monter une prise d’alimentation et dans le petit côté opposé vous pourriez pratiquer un trou pour le passage des câbles allant à la charge. Et, à propos de cette dernière, méfiez-vous toujours de la tension mortelle du secteur 230V !

Modifier le délai de temporisation
Comme le montre la figure 5, si les cinq minutes de délai maxi (que les valeurs indiquées dans la liste des composants permettent d’obtenir) ne vous suffisent pas, vous pouvez envisager, en modifiant les valeurs de R8 (le trimmer) et de C2 (l’électrolytique), de le prolonger jusqu’à environ 19 minutes : avec R8 = 10 M et C2 = 100 μF vous y parviendrez (R8 étant alors entièrement tourné vers la droite). Le tableau de la figure 5 vous permet d’ailleurs de choisir d’autres valeurs de délai de temporisation maximal. N’oubliez pas toutefois que R8, mais surtout C2 ont des tolérances pouvant influer sur la précision du délai maximal, aussi ne vous dispensez pas d’un contrôle expérimental. D’autre part, mieux vaut jouer sur la valeur de R8 que sur celle de C2, car même si les potentiomètres ont des fuites de courant, cela n’est rien en comparaison des fuites que présentent les électrolytiques de forte capacité.

Figure 4 : Signalisations, commandes et alimentation du temporisateur électronique.

Figure 5 : Le réglage de la durée de la temporisation.
Simplement en modifiant les valeurs de la résistance R8 et du condensateur électrolytique C2, il est possible d’obtenir un délai de temporisation maximal différent. La formule permettant de trouver cette durée maximale, étant données les valeurs du trimmer et du condensateur est la suivante : t (en seconde) = 1,1 x R (en M) x C (en μF).

Figure 6 : Filtre antiparasites.
A monter entre les deux pôles utilisés du relais si l’on veut commander une charge inductive.

Un détecteur de micros espion ou autres appareils émettant des radiofréquences

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.

Aujourd’hui comme hier, les curieux ne manquent pas et les professionnels de l’espionnage s’en donnent à cœur joie. La moindre information peut devenir capitale dans la bataille (doit-on dire la guerre ?) que se livrent chaque jour les industries de pointe, mais également les entreprises, fussent-elles des micro-entreprises.

Les espions forment une véritable armée qui, si elle ne possède pas d’armes mortelles (au sens humain mais certainement pas au sens industriel), dispose, au moins, des instruments pour gâter la sérénité et la tranquillité des personnes, des familles, des entreprises et de la communauté en général.

Si, dans un passé encore proche, les micros espion étaient de fantastiques objets que l’on ne pouvait voir que dans les films de James Bond, aujourd’hui, ils sont à la portée technique et financière de tout un chacun. Si, par certains côtés, cette démocratisation de la technologie est une bonne chose, de l’autre cela peut devenir un important problème, surtout si les “micros espion”, pour ne citer qu’eux, sont mis dans les mains de quelqu’un qui pourrait en faire un usage illégal en ne résistant pas à la tentation de s’immiscer dans les affaires d’autrui.

Heureusement, chaque avancée technologique, surtout si elle peut être dangereuse pour votre entreprise ou pour le secret de votre vie privée, fait naître une “contre technologie” en mesure de vous protéger. L’important est bien entendu de connaître et de savoir utiliser ces moyens de protection. L’espionnage et le contre-espionnage.

Sans ces connaissances et si vous pensez être surveillé, ou pour le moins “susceptible de l’être”, pour vous défendre des espions toujours plus nombreux et toujours plus aguerris, il ne vous reste que peu de possibilités. Vous pouvez, chaque matin, en arrivant au bureau, et chaque soir, en rentrant chez vous, inspecter partout, sous les tables, dans le téléphone ou la télévision, sous les tapis, dans les lampes.

Vous pouvez également rester silencieux, ou parler à voix basse, ne pas téléphoner, ou murmurer seulement.

Si l’on exclut ces possibilités vraiment peu pratiques, il ne reste plus qu’à passer à la contre-attaque, en se dotant d’un appareil capable de détecter la présence de ces espions électroniques.

Dans cet article, nous proposons un détecteur de micros espion qui vous montrera comment il est facile de se défendre de l’espionnage indésirable.

Le schéma de la figure 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 dont nous allons immédiatement analyser le schéma.

Analyse du schéma(figure 1)
Commençons par diviser le schéma en sous-ensembles.

Le premier étage, celui relié à l’antenne réceptrice, est un amplificateur détecteur.

Le second est un amplificateur différentiel disposant d’un filtre. 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 fil 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 afin d’éviter la saturation du transistor.

Ce dernier amplifie 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 filtre 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’amplificateur 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 compor tant des valeurs positives et négatives. Si ce signal est bien filtré par le condensateur C3 (qui, avec R7, forme un filtre passe-bas), il aura un certain effet sur ce qui sort de la broche 8 de U1a.

En définitif, U1a est configuré comme un amplificateur 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’efficacité 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 amplificateurs 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, celuici, 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 suffit 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’amplifie pour pouvoir piloter le transducteur piézo BZ auquel est confié 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 configuré comme amplificateur 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 significatifs, 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 ou une petite alimentation de 9 à 12 volts. L’alimentation est appliquée entre les points +V (positif) et –V (négatif ou masse).

Abandonnons à présent la description du schéma pour passer à la réalisation pratique.

Figure 1 : Schéma électrique du détecteur de micros espion.

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 fil émaillé 10/10 (antenne)
- Circuit imprimé réf. L028

Réalisation pratique
Réalisez le circuit imprimé par votre méthode habituelle, le dessin des pistes est représenté à l’échelle 1/1.

Votre circuit imprimé en main, passez au montage des composants en commençant par les résistances et les diodes, en respectant la polarité de celles-ci (il faut se rappeler que la cathode est repérée par une bague de couleur).

Montez ensuite le support pour le circuit intégré LM324 à orienter suivant le sens indiqué sur le schéma d’implantation des composants.

Poursuivez par le montage des condensateurs, en respectant la polarité des condensateurs électrolytiques dont la patte positive est plus longue que la négative.

Insérez les transistors dans le sens indiqué sur le schéma d’implantation des composants, puis soudez le transducteur piézo BZ. Ce dernier est une simple pastille piézo, il est dépourvu d’oscillateur interne.

Il ne reste plus qu’à monter un bornier à 2 plots prévu pour recevoir les fils de l’alimentation.

Pour l’antenne, soudée à l’emplacement marqué ANT, il suffit d’utiliser un morceau de fil de cuivre rigide d’environ 20 cm.

Insérez le LM324 dans son support en faisant attention à son repère-détrompeur en U dirigé vers le buzzer.

Le montage est prêt pour l’utilisation. 

Branchez une pile 9 volts sur le bornier afin de procéder à quelques essais. Il est recommandé d’installer le montage dans un petit coffret en plastique comportant un logement pour la pile.

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

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

Notre détecteur de micros espion est, somme toute, très simple. Il se réalise à peu de frais et son montage, peu critique, est adapté à la détection des émetteurs faibles (ou puissants, qui peut le plus peut le moins !) situés dans un périmètre de quelques dizaines de mètres et opérant sur des fréquences comprises entre quelques MHz et 1 GHz. Il s’agit en fait d’un récepteur large bande à quatre étages. Le premier, celui relié à l’antenne réceptrice, est un amplificateur détecteur, le second un amplificateur différentiel avec un filtre, le troisième un oscillateur modulé en fréquence et le dernier est composé d’un buzzer à tonalité modulée produisant un son dont la tonalité change en fonction de l’intensité du champ électromagnétique reçu.

Utilisation du détecteur de micros espion
Ce détecteur a été conçu pour permettre à chacun de vérifier, dans sa maison, au bureau ou à proximité et même dans sa voiture, la présence d’un ou plusieurs micros espion opérant via radio. Le principe de fonctionnement est simple et se base sur la recherche d’émissions radio produites par des oscillateurs ou par des dispositifs similaires. Notre appareil n’est autre qu’un récepteur non accordé mais capable de détecter les ondes électromagnétiques dans une bande de fréquence s’étalant de quelques MHz à environ 1 GHz, avec une sensibilité suffisante pour intercepter des signaux de puissance assez faible (quelques centaines de milliwatts). L’utilisation est assez simple, même si elle requiert un minimum de connaissance de la propagation des ondes radio.

Une fois allumé le détecteur de micros espion, il suffit d’observer comment se comporte le buzzer, en fait, s’il est silencieux ou s’il produit un son. Dans le premier cas, évidemment, il ne capte aucun émetteur. Par contre, dans le second cas, c’est qu’il y a un signal radio à proximité. En se déplaçant dans toutes les directions, il est possible de déterminer d’où provient ce signal, en cherchant à se rapprocher du lieu où l’on note une variation décisive de tonalité.

Clairement, de par sa nature, notre détecteur de micros espion peut recevoir toutes sortes de transmissions. Pourtant, il faut savoir faire la distinction entre les réceptions normales et les réceptions suspectes.

Si, par exemple, vous avez un téléphone GSM allumé posé sur la table, il est probable que la cause de la détection soit sa connexion au réseau de votre fournisseur. En effet, un téléphone portable allumé signale, à intervalles réguliers, sa présence sur ce dernier. Il suffit de l’éloigner ou de l’éteindre et d’écouter à nouveau si une autre source est détectée.

Le même cas peut se produire pour d’éventuels appareils radio HF, VHF ou UHF, lesquels, actionnés par quelqu’un à proximité, pourraient, en raison de la puissance rayonnée, occasionner de fausses alarmes. Attention également si vous avez une installation d’alarme dotée de détecteurs P.I.R. (capteurs infrarouges) dont la transmission de détection s’effectue par radio.

En effet, ces derniers détectent en permanence la présence de personnes passant dans leur champ de surveillance et transmettent leur alarme à la centrale, produisant alors un signal radio intermittent que notre récepteur captera sans difficulté. Pour conclure, il faut donc chercher tous les appareils qui pourraient rayonner des champs électromagnétiques et les mettre hors tension le temps de la recherche d’émissions indésirables.


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 espion 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 micros espion est conçu, il est en mesure de détecter, dans un périmètre de quelques dizaines de mètres, la présence de micros espion 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 significative.

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 afin d’optimiser la réception.

De toute façon, sachez que pour les micros espion 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 fil le plus court possible.

Notre prototype terminé. Il convient à présent de le pourvoir d’une alimentation 9 volts et d’une antenne.

Où trouver les composants
Le dessin du circuit imprimé ainsi que la liste des composants étant fournis, aucun composant spécial n’étant nécessaire, vous pouvez vous approvisionner auprès de votre fournisseur habituel. Le circuit imprimé seul ou un kit complet sont également disponibles.

Un stimulateur musculaire Comment tonifier ses muscles grâce à l’électronique

Les adeptes de la culture physique aiment à exhiber leur superbe musculature. Pour obtenir de beaux muscles, ils doivent fréquenter avec constance et assiduité une salle de gym. En réalisant cet « électrostimulateur », vous pourrez développer vos muscles à domicile et à toute heure. Avec cet appareil, il est également possible de tonifier les muscles abdominaux des personnes sédentaires, de réactiver la circulation sanguine et de raffermir la partie charnue des personnes du sexe opposé !

Tout individu qui pratique la culture physique pour développer sa musculature doit se rendre fréquemment dans un club de gymnastique, à moins qu'il ne dispose de « machines de torture » à son domicile.

Certaines personnes peu prudentes, pour augmenter leur masse musculaire, abusent d’anabolisants, tout en sachant, ou même en feignant d'ignorer, que ces substances sont très dangereuses pour la santé. C'est d'ailleurs pour cette raison qu’elles sont interdites.

Certains entraîneurs peu scrupuleux (voir les récentes affaires dans le monde du cyclisme encore présentes dans nos mémoires), utilisent d’autres substances chimiques pour augmenter les prestations physiques de leurs athlètes. Il ne faut donc pas s’étonner si, avant ou après chaque compétition, de nombreux sportifs sont soumis à un contrôle antidopage minutieux.

Pour ne pas être disqualifiés, les athlètes ont donc dû demander de l’aide à leurs entraîneurs, qui, pour éviter tout type de risque, ont remplacé toutes ces substances chimiques par un appareil appelé électrostimulateur musculaire, qui sert à faire de la gymnastique passive sans intoxiquer l’organisme.

Avant de réaliser notre propre appareil, nous avons mené une enquête très poussée auprès de nombreux entraîneurs sportifs et directeurs de salles de gym réputés, afin de savoir quels étaient, parmi la multitude d’électrostimulateurs dont ils se servaient, ceux dont ils avaient pu constater une réelle efficacité.

Nous les remercions vivement pour leur précieuse collaboration. Elle nous a permis de pouvoir distinguer, parmi tous les électrostimulateurs disponibles sur le marché, ceux, peu nombreux, qui, bien qu'atteignant des prix respectables, sont vraiment fiables de ceux qui ne servent pratiquement à rien sans être pour autant donnés !

Forts de leurs conseils, nous avons choisi les meilleurs appareils afin de pouvoir analyser en laboratoire les formes d’ondes, les fréquences et les valeurs de tension. Une fois cette étude terminée, nous avons établi un cahier des charges pour notre propre électrostimulateur.

Les premiers prototypes terminés, nous les avons confiés à ces experts afin qu’ils les testent sur leurs athlètes.

Après un mois d’essais, ils nous ont confirmé que cet électrostimulateur était très efficace pour renforcer la musculature et tonifier le fessier de ces dames qui fréquentent régulièrement les salles de gym, dans le but, justement, d'améliorer leur silhouette.

Avant de passer à la description du schéma électrique, nous tenons à donner ici tous les conseils techniques que nous ont prodigués les professionnels de la gymnastique passive.

Comme nous aurons tout le loisir de l’expliquer plus loin, cet appareil émet des impulsions qui provoquent la contraction et le relâchement proportionnel des muscles, qui, ainsi stimulés, se renforcent et retrouvent leur élasticité naturelle, sans que l'individu lui-même ne doive se soumettre à des exercices physiques fatigants.

Pour tirer profit de la gymnastique passive, il est préférable de commencer avec la vitesse la plus lente pendant environ 10 minutes, afin de préchauffer les muscles, puis de passer à la vitesse moyenne pendant environ 5 minutes, et enfin à la plus rapide pendant 5/6 autres minutes. La gymnastique passive ne se pratique qu'un jour sur deux, car il ne faut pas oublier que, même si en apparence on ne fait pas de gros efforts physiques, nos muscles sont tout de même au travail !

En effet, lorsque nous stimulerons les muscles des bras, nous obtiendrons le même résultat que si l’on avait porté des poids et, lorsque nous stimulerons les muscles des jambes, nous obtiendrons le même résultat que si l’on avait pédalé en bicyclette ou pratiqué le footing.

Pour cette raison, il est conseillé pendant les premiers jours d’utiliser l’électrostimulateur seulement 7/8 minutes pour éviter de se retrouver le jour suivant avec tous les muscles douloureux et de belles courbatures !

Après deux ou trois séances, on pourra prolonger le temps d'utilisation, car les muscles seront alors entraînés et prêts pour de nouveaux efforts.

Après quelques jours seulement, vous constaterez déjà les effets bénéfiques de cette gymnastique passive car, en plus d’avoir tonifié tous vos muscles, vous constaterez également une amélioration de votre aspect physique.

Cet électrostimulateur n'est pas réservé au seul usage des sportifs. Tous ceux qui, après avoir conservé un membre dans le plâtre pendant plusieurs mois à la suite d'une fracture, ont la nécessité de renforcer les muscles restés inactifs pendant trop longtemps, y trouveront un usage bénéfique.

Utilisé en fonction manuelle et en basse fréquence, il pourra servir à réactiver la circulation sanguine d’un membre.

Il existe tout de même quelques contre-indications à l'utilisation d'un électrostimulateur.

En voici une liste non exhaustive :
- Tous les malades du coeur porteurs de pacemaker, ne devront en aucun cas l’utiliser.
- Son utilisation est déconseillée sur des sujets épileptiques ou ayant des défaillances psychologiques.
- Les électrodes ne doivent en aucun cas être placées sur l’abdomen d’une femme enceinte.
- Les électrodes ne doivent jamais être appliquées sur des plaies ouvertes, sur des varices ou sur les parties génitales.

Si vous avez le moindre doute, demandez conseil à votre médecin avant toute utilisation.
Nous en profitons pour vous signaler qu’après une séance, il est tout à fait normal qu’une légère rougeur apparaisse sur l’épiderme à l’endroit ou vous aurez appliqué les plaques. Elle disparaîtra après quelques minutes.


La fréquence des impulsions
Pour pratiquer la gymnastique passive il faut appliquer aux muscles, un train d’impulsions d’une durée d’environ 0,96 seconde, composé de demi-ondes positives et négatives, séparées les unes des autres par une brève pause (voir figure 1), de façon à neutraliser n’importe quel effet chimique, par exemple l’électrolyse du sang.

La fréquence de ce train d’impulsions doit être comprise entre 150 et 180 Hz, autrement les fibres musculaires, bien qu’excitées, n’en tireraient aucun bénéfice.

Chaque train d’impulsions doit être suivi d’une pause pour pouvoir relâcher le muscle.

Dans le cas de notre électrostimulateur, nous avons prévu 3 pauses qui permettent de stimuler le muscle en mode lent, moyen ou rapide. En vitesse lente, chaque train d’impulsions de 0,96 seconde est suivi d’une pause de 1,92 seconde (voir figure 3).

En vitesse moyenne, chaque train d’impulsions de 0,96 seconde est suivi d’une pause de 1,44 seconde (voir figure 4).

En vitesse rapide, chaque train d’impulsions de 0,96 seconde est suivi d’une pause de la même durée, c’est-à-dire de 0,96 seconde (voir figure 5).

L’adepte de la gymnastique passive pourra donc choisir en toute liberté une de ces vitesses ou bien passer sur la fonction automatique (voir figure 6), qui au début règle l’appareil sur une vitesse lente pendant environ 10 minutes, puis passe à la vitesse moyenne pendant environ 5 minutes, puis à la vitesse rapide pendant encore 5/6 minutes environ, après quoi le circuit s’arrête.

Pour le relancer, il suffit d’appuyer sur le poussoir START/STOP.

Une série de diodes LED indique la fonction choisie (voir figure 7, DL1, DL2, DL3 et DL4), tandis qu’une diode LED supplémentaire vous avertit lorsque les impulsions passent par les douilles de sortie.

Figure 1 : Pour tonifier les muscles de façon efficace, il faut un train d’impulsions d’une durée totale de 0,96 seconde, composé de demi-ondes positives et négatives, séparées par une pause pour éviter l’électrolyse du sang.

Figure 2 : Notre corps est formé d’une infinité de masses musculaires qui, laissées inactives, perdent de leur élasticité. En les stimulant avec des impulsions électriques appropriées, elles se renforcent, et ainsi, tout en restant confortablement installé dans un fauteuil ou étendu sur un divan, on obtiendra les mêmes résultats qu’en soulevant des poids, ou en pédalant à bicyclette ou encore, en faisant du footing.

Figure 3 : Impulsions lentes. Dans la stimulation des muscles à la vitesse lente (LOW), le train des impulsions de la figure 1 est suivi par une pause de 1,92 seconde pour relâcher le muscle.

Figure 4 : Impulsions moyennes. Dans la stimulation des muscles à la vitesse moyenne (MIDDLE), le train des impulsions de la figure 1 est suivi par une pause de 1,44 seconde, toujours pour relâcher le muscle.

Figure 5 : Impulsions rapides. Dans la stimulation des muscles à la vitesse rapide (HIGH), le train des impulsions de la figure 1 est suivi par une pause 0,96 seconde seulement.

Figure 6 : Automatique. Avec cette fonction, après 10 minutes à vitesse lente on passe automatiquement en vitesse moyenne pendant 5 minutes, puis en vitesse rapide pendant 5 autres minutes.

Schéma électrique
Pour obtenir la forme d’onde particulière nécessaire et les temps de pause entre une impulsion et une autre, nous avons utilisé un microprocesseur programmé, qui allume les diodes LED et les fait clignoter quand on appuie sur le poussoir START/STOP. Ce même microprocesseur sert de temporisateur quand on passe en fonction automatique, et il analyse le niveau de tension de la batterie d’alimentation, en faisant clignoter la diode LED DL5, lorsqu'elle est déchargée.

En ce qui concerne la description du fonctionnement de notre électrostimulateur, nous commençons par les deux poussoirs P1 et P2, reliés sur les broches 13 et 12 du microprocesseur IC1.

P2 a la double fonction START et STOP, tandis que P1 nous permet de sélectionner la vitesse lente (LOW), moyenne (MIDDLE) ou rapide (HIGH), ou encore la fonction automatique (AUTO).

Lorsqu’il est alimenté, le circuit se positionne d'office sur la vitesse lente. En appuyant plusieurs fois sur P1, on fait s’allumer successivement les quatre diodes LED placées sur la face avant, qui indiquent la fonction sélectionnée.

Pour interdire un changement de sélection pendant l’électrostimulation le poussoir P1 est désactivé lorsque le circuit est sur START.

La diode LED correspondant au mode sélectionné s’allume. Elle ne commence à clignoter, pour indiquer que l’électrostimulateur est en fonctionnement, que si l’on appuie sur P2 (START/STOP).

Toujours automatiquement, la diode LED DL6 commence à clignoter pour avertir que les impulsions générées parviennent sur les douilles de sortie.

Lorsque l’on règle l'appareil sur la fonction automatique, la diode LED DL4 reste allumée sans clignoter. Par contre, la diode LED DL1 clignote pendant 10 minutes, puis c'est au tour de la diode LED DL2, pendant 5 minutes et, pour finir, c'est la diode LED DL3 qui s'active pendant 5 autres minutes.

Lorsque cette dernière s’éteindra, le cycle automatique de l’électrostimulation sera terminé.

Revenons maintenant au microprocesseur. L’onde carrée de 15 625 Hz sortant de la broche 7, est appliquée sur l’entrée de l’inverseur IC2/A, utilisé comme commutateur de niveau logique. En effet, une onde carrée commençant à 0 volt et augmentant jusqu’à 5 volts arrive sur l’entrée de l’inverseur, tandis qu’une onde carrée de 12 volts descendant à 0 volt, apparaît sur la sortie. Cette onde carrée est utilisée pour piloter la porte du transistor MOSFET de puissance MFT1, utilisé comme élévateur de tension.

On prélève de la cathode de la diode DS3, reliée au drain du MOSFET de puissance, une tension que l’on peut faire varier entre 15 volts minimum et 170 volts maximum, en réglant le curseur du potentiomètre R16. En court-circuitant toute la résistance de ce potentiomètre, on trouve en sortie une tension de 15 volts, tandis qu’en appliquant toute sa résistance, on trouve en sortie une tension de 170 volts.

Cette tension, appliquée sur les deux condensateurs électrolytiques C11 et C12, reliés en série, nous permet de prélever à leur jonction une tension parfaitement égale à la moitié de la tension de l’alimentation, que nous avons utilisée comme fausse masse, en l’appliquant à l’une des douilles de sortie.

Pour obtenir, sur l’autre douille de sortie, une demi-onde positive et une demionde négative, par rapport à la masse fictive, nous avons utilisé les deux transistors MOSFET de puissance MFT2 et MFT3 qui, comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique, sont montés en demi-pont.

Pour piloter ces deux MOSFET de puissance, il faut appliquer sur leurs portes une tension de polarisation positive de 12 volts plus importante que la tension appliquée sur leurs sources.

Ne sortent des broches 19 et 20 du microcontrôleur qu’une série d’impulsions négatives de 0,96 seconde, suivis d’une pause de 1,92 seconde si on a sélectionné l’électrostimulation lente, d’une pause de 1,44 seconde si on a sélectionné une électrostimulation moyenne ou d’une pause de 0,96 seconde si on a choisi une électrostimulation rapide.

Pour convertir les impulsions négatives fournies par le microprocesseur IC1 en impulsions positives, on a utilisé les deux inverseurs IC2/B et IC2/C, qui servent également à élever les niveaux logiques appliqués sur leurs entrées de 0 à 5 volts pour les fournir de 12 à 0 volt.

Si le signal présent sur la sortie de IC2/C peut être directement appliqué sur la porte du MOSFET de puissance MFT3 parce que son terminal est relié à la masse, par contre, on ne peut pas appliquer le signal présent sur la sortie de IC2/B directement sur la porte du MOSFET de puissance MFT2, car il y a sur sa source une tension égale à la moitié de celle de l’alimentation.

Par conséquent, si une tension de 15 volts se présentait sur la source de MFT2, on devrait alors appliquer, sur sa porte, une impulsion positive de 15 + 12 = 27 volts par rapport à la masse, tandis que si la tension était de 50 volts, il faudrait appliquer une impulsion positive de 50 + 12 = 62 volts.

Pour obtenir cette condition, il faut nécessairement relier le circuit intégré IC3, qui n’est autre qu’un « half bridge driver » (driver demi-pont) marqué IR2111, entre la sortie de l’inverseur IC2/B et la porte de MFT2.

En reliant sa broche 6 sur la source de MFT2, le circuit intégré prend comme référence cette tension de source.

Sur sa broche de sortie 7, qui est reliée à la porte de MFT2, apparaît une impulsion positive de 12 volts plus élevée que la valeur de la tension présente sur sa broche 6.

En conclusion, quand le MOSFET de puissance MFT3 est conducteur, MFT2 ne l’est pas, et vice-versa. On retrouvera, par conséquent, nos impulsions à onde carrée sur les douilles de sortie de l’électrostimulateur, comme vous pouvez le voir sur les figures 3, 4 et 5.

Comme vous pourrez le constater, la diode LED DL6, reliée aux deux fils de sortie, clignotera en suivant la contraction du muscle. Donc, à vitesse lente, la diode LED s’allumera pendant 0,96 seconde puis marquera une pause de 1,92 seconde, tandis qu’en vitesse rapide, elle s’allumera pendant 0,96 seconde et s’éteindra après le même laps de temps.

Pour alimenter ce circuit, c'est une batterie étanche rechargeable de 12 volts - 1,2 ampère qui est utilisée. En effet les normes européennes en vigueur stipulent qu'aucun électrostimulateur ne peut être directement branché sur le secteur 220 volts.

Etant donné que le microprocesseur (IC3) et le circuit intégré SN7406 (IC2) doivent être obligatoirement alimentés sous 5 volts, la tension de 12 volts sera stabilisée sur cette valeur par le régulateur intégré IC4.

Nous avons prévu, sur la face arrière, une prise pour relier le chargeur de batterie LX.1176, spécifique aux appareils médicaux électriques.

Figure 7 : Schéma électrique du stimulateur musculaire LX.1408. Le bouton poussoir P1 sert à sélectionner la vitesse Lente, Moyenne ou Rapide, ou à passer en mode automatique. Après avoir sélectionné l’une des quatre fonctions, avoir appliqué les plaques de caoutchouc sur son corps et réglé le potentiomètre R16 au minimum, vous pouvez actionner P2 (START/STOP).

Réalisation pratique
Pour réaliser l’électrostimulateur pour la gymnastique passive, deux circuits imprimés sont nécessaires.

Sur le plus grand, le LX.1408, devra être montée la quasi totalité des composants (voir figure 10), tandis que sur le plus petit, le LX.1408/B, seront montés, outre quelques composants, les deux boutons poussoirs P1 et P2 et les cinq diodes LED (voir figure 11).

Vous pouvez commencer le montage en insérant, sur le premier circuit imprimé, les trois supports pour les circuits intégrés et le connecteur mâle pour le câble plat, en dirigeant le côté ou se trouve l’encoche vers le circuit intégré IC1. Après avoir soudé toutes les broches sur les pistes du circuit imprimé, vous pouvez insérer toutes les résistances et les condensateurs polyester. Puis, mettez en place toutes les diodes en contrôlant leur polarité.

La diode plastique BYT11/800 doit être insérée dans l’espace marqué DS3, en dirigeant la bague blanche vers la droite.

Les trois autres diodes en plastique, 1N4007, doivent être insérées aux emplacements DS2, DS4 et DS5, en dirigeant la bague blanche comme sur le schéma de la figure 8.

Seule la diode en verre 1N4148 ou 1N4150 sera insérée à gauche du circuit intégré IC1, en dirigeant sa bague noire vers C2.

Vous pouvez alors souder le résonateur céramique FC1 (dans n’importe quel sens car il est symétrique). En plaçant les condensateurs électrolytiques, faites bien attention à leurs polarités respectives.

Poursuivez le montage en soudant le circuit intégré stabilisateur IC4, en dirigeant la partie plate de son corps vers la droite, puis insérez tous les transistors MOSFET de puissance en tournant leur partie métallique vers le tore Z1.

Pour compléter le montage, insérez les trois borniers pour la prise d’entrée du chargeur de batterie, la batterie et l’interrupteur S1, puis, à côté du, MOSFET de puissance MFT1, insérez le tore Z1. En dernier lieu, mettez en place tous les circuits intégrés en dirigeant leur encoche-détrompeur vers la gauche.

Vous pouvez à présent vous occuper du montage du circuit LX.1408/B. Insérez, sur la face indiquée sur la figure 11, le connecteur mâle pour le câble plat, en dirigeant son encoche vers le haut, c’est-à-dire vers les diodes LED.

Sur l'autre face de ce circuit imprimé, insérez les deux poussoirs, les quelques résistances, les deux condensateurs polyester et les cinq diodes LED.

En plaçant ces diodes LED, souvenezvous que vous devez diriger leur patte la plus courte (K, la cathode) vers les boutons poussoirs.

Les quatre premières diodes, à gauche, sont rouges, tandis que la diode LED de droite est verte.

Figure 8 : Plan d’implantation des composants.
La prise visible en haut à gauche, est l’entrée 12 V servant à connecter le chargeur de batterie.

Figure 9 : Avant de fixer les douilles bananes de sortie sur la face avant, vous devez retirer la bague isolante en plastique et la placer de l'autre côté de la face avant, afin d’assurer l’isolation.

Figure 10 : Photo de la platine principale LX.1408 de notre prototype.
Vous trouverez, sur le circuit imprimé que nous vous fournirons, la sérigraphie complète avec des pistes étamées protégées par un vernis antioxydant.

Figure 11 : Insérez, sur le circuit imprimé LX.1408/B, les deux boutons poussoirs et les diodes LED. 

Connecteur pour le câble plat.

Figure 12 : Vous devrez fixer au dos de la face avant du boîtier le petit circuit imprimé LX.1408/B avec deux entretoises en plastique auto-adhésives. Contrôlez, avant de souder les pattes des diodes LED sur le circuit imprimé, que leur tête dépasse bien des trous correspondants sur la face avant.

Liste des composants du LX.1408
R1 : 470 Ω
R2 : 470 Ω
R3 : 470 Ω
R4 : 2,2 kΩ
R5 : 5,6 kΩ
R6 : 1 kΩ
R7 : 1 kΩ
R8 : 1 kΩ
R9 : 1 kΩ
R10 : 1 kΩ
R11 : 1 kΩ
R12 : 33 Ω
R13 : 1 Ω
R14 : 6,8 kΩ
R15 : 33 kΩ
R16 : 470 kΩ pot. linéaire
R17 : 150 kΩ
R18 : 150 kΩ
R19 : 10 kΩ
R20 : 1 kΩ 1/2 watt
R21 : 1 kΩ 1/2 watt
C1 : 10 μF électrolytique
C2 : 100 nF polyester
C3 : 100 nF polyester
C4 : 100 nF polyester
C5 : 100 nF polyester
C6 : 1 μF électrolytique
C7 : 100 nF polyester
C8 : 470 nF polyester
C9 : 47 nF polyester
C10 : 220 μF électrolytique
C11 : 47 μF électro. 100 V
C12 : 47 μF électro. 100 V
C13 : 100 nF polyester
C14 : 100 nF polyester
C15 : 220 μF électrolytique
Z1 : Tore VK.27.03
FC1 : résonateur céramique 8 MHz
DS1 : diode 1N4148
DS2 : diode 1N4007
DS3 : diode BYT11/800
DS4 : diode 1N4007
DS5 : diode 1N4007
DL1 à DL6 : diodes LED
MFT1 : Mosfet de puissance IRF.840
MFT2 : Mosfet de puissance IRF.840
MFT3 : Mosfet de puissance IRF.840
IC1 : microcontrôleur programmé EP.1408
IC2 : circuit intégré TTL 7406
IC3 : circuit intégré IR2111
IC4 : régulateur MC78L05
P1 : bouton poussoir
P2 : bouton poussoir
S1 : inverseur

Note : sauf spécification contraire, les résistances sont de 1/4 watt 5 %.

Montage dans le boîtier
Fixez les quatre douilles bananes de sortie sur la face avant du boîtier, ainsi que le support chromé pour la diode LED DL6 (SIGNAL), l’interrupteur S1 et le potentiomètre R16.

Comme nous l’avons déjà vu à plusieurs reprises, pour assurer l'isolation, vous devrez retirer la bague isolante des douilles banane pour la placer au dos de la face avant, comme indiqué sur la figure 9.

Fixez le circuit imprimé LX.1408 sur le fond du boîtier, en utilisant les quatre entretoises plastiques auto-adhésives de 5 mm.

Vous devrez fixer le second circuit imprimé LX.1408/B sur la face avant avec deux entretoises auto-adhésives de 12 mm (voir figure 12).

N'oubliez pas de retirer le papier protégeant la partie adhésive des entretoises (si, si, y'en a qui oublient !).

Vous pouvez fixer la batterie d’alimentation sur la face arrière, en utilisant le couvercle métallique, fourni dans le kit.

Après avoir mis en place les deux circuits imprimés, vous devez encore :
- relier les deux connecteurs Faston pour la batterie au bornier du circuit imprimé à l’aide de morceaux de fil,
- les douilles bananes de sortie, les bornes du potentiomètre R16 ainsi que les pattes de la diode LED DL6 (en respectant la polarité anode et cathode) au circuit imprimé.

Pour compléter le montage, placez dans les deux connecteurs mâles présents sur les deux circuits imprimés les deux connecteurs femelles du câble plat à 10 fils.

Une fois le boîtier fermé, et après avoir vérifié le bon fonctionnement décrit dans l’article, vous pouvez commencer à renforcer vos muscles !

Note : Dans le cas où vous devriez expédier votre kit pour un contrôle, retirez-en au préalable la batterie afin d’éviter qu’une mauvaise manipulation durant le transport n’endommage le circuit ou le boîtier.

Figure 13 : Fixez la batterie rechargeable de 12 volts sur la face arrière avec le couvercle métallique fourni dans le kit. Fixez le circuit imprimé LX.1408 à l’intérieur du boîtier avec des entretoises auto-adhésives en plastique.

Figure 14 : Connexions des circuits intégrés, vues du dessus. Seul le circuit régulateur MC78L05 est vu du dessous, c’est-à-dire d’où sortent les trois pattes E-M-S. Souvenez-vous, pour les diodes LED, que la patte la plus longue est l’anode (A), et la plus courte la cathode (K).

Les électrodes
Pour pouvoir renforcer les muscles il faut disposer de 2 paires de plaques en caoutchouc conducteur, les électrodes.

Avant de les appliquer sur la peau il faut les avoir enfilées dans leurs housses en tissus, préalablement humectées avec de l’eau douce (du robinet ou en bouteille).

Il faut alors positionner les électrodes sur les zones à stimuler, en les maintenant plaquées à l’épiderme à l’aide de bandes de gaze ou en confectionnant des ceintures avec des lanières de tissus et de la bande « Velcro » (voir figure 16). Ce système de fermeture rapide, très souvent utilisé pour les vêtements, les chaussures, les sacs etc., s’achète en mercerie ou dans les magasins de tissus.

Pour les abdominaux et les fessiers, vous devrez utiliser une bande entière de « Velcro » d’une longueur équivalent à votre circonférence.

Comment utiliser l'électrostimulateur
Nous vous conseillons, avant d’allumer l’électrostimulateur, de régler le potentiomètre R16 au minimum, puis d’appliquer les électrodes sur votre corps.

Etant donné que le signal est alternatif, il ne sera pas nécessaire de respecter une polarité en plaçant les électrodes sur le corps.

Nous vous suggérons de choisir, au début, la position automatique. De cette façon, l’appareil commencera à stimuler vos muscles à la vitesse la plus lente pendant environ 10 minutes pour les préchauffer, puis passera automatiquement en vitesse moyenne et, passées 5 minutes, passera finalement en vitesse rapide pendant 5 minutes avant de s’éteindre.

Après avoir positionné l’électrostimulateur sur automatique, appuyez sur START/STOP, pour qu'immédiatement la diode LED de la vitesse lente commence à clignoter. En appuyant une deuxième fois, le circuit s’éteint. Tournez lentement le potentiomètre R16 jusqu’à ce que vous voyiez vos muscles se contracter puis se relâcher.

En tournant le potentiomètre de façon exagérée, vous augmenterez la sensation de « picotement » sur votre peau, ce qui pourrait s’avérer désagréable.

En ce qui concerne le traitement des membres ainsi que des pectoraux, vous pouvez rester confortablement assis dans un fauteuil, tandis que pour le traitement des muscles abdominaux vous pouvez vous étendre sur le dos, avec un coussin sous les genoux.

Pour raffermir la par tie charnue de votre individu, nous vous conseillons de vous allonger à plat ventre ou, si vous préférez, sur un côté.

Après quelques séances en automatique, vous pourrez passer en mode manuel. Cela vous permettra de choisir la puissance et la durée de votre gymnastique passive.

Les athlètes entraînés et désireux, après les 20 minutes que nous avons programmées pour le mode automatique, de poursuivre leur gymnastique, pourront utiliser la fonction manuelle.

Après avoir réglé au minimum le potentiomètre R16 et avoir positionné les électrodes, il faut appuyer sur P1 de sorte que la diode LED de la vitesse lente s’allume.

Une fois la vitesse choisie, appuyez sur P2 pour faire tout de suite clignoter la diode LED DL1. Tournez ensuite lentement le potentiomètre R16 jusqu’à ce que vous voyiez vos muscles se contracter puis se relâcher.

Après les 10 minutes d’échauffement des muscles, appuyez sur STOP (P2), puis passez à la vitesse moyenne ou bien à la vitesse rapide, en appuyant sur le poussoir de la vitesse (P1). Pour réactiver l’électrostimulateur, il suffira d’appuyer une seconde fois sur le bouton START/STOP.

La puissance et la durée sont des éléments très subjectifs. C’est pourquoi chacun pourra choisir ce qui convient le mieux à sa forme physique, sans toutefois perdre de vue qu’il ne faut pas abuser afin d'éviter de trop fatiguer les muscles.

Une personne qui, pendant des années, a mené une vie sédentaire, pourra difficilement prendre sa bicyclette et pédaler 60 ou 70 km le premier jour en choisissant un parcours de montagne. Au contraire, il commencera intelligemment par 10 ou 15 km sur du plat, puis, une fois ses muscles entraînés, augmentera les distances.

Beaucoup d’entraîneurs professionnels conseillent d’utiliser, pour les muscles des membres supérieurs et inférieurs, c’est-à-dire des bras et des jambes, la fonction manuelle en choisissant la vitesse lente pendant 15 minutes, puis de passer à la vitesse moyenne, pendant 10 autres minutes.

Pour raffermir les muscles pectoraux, les abdominaux et les fessiers, ils conseillent de commencer directement avec la vitesse moyenne pendant 10 minutes pour passer ensuite à la vitesse rapide pendant 10 autres minutes.

Bien qu’il existe dans le commerce des électrodes auto-adhésives, les experts de la gymnastique nous ont déconseillé de les utiliser car, n’adhérant pas parfaitement à la peau après seulement deux ou trois applications, elles doivent être continuellement changées et cela entraîne un coût non négligeable.

Les électrodes normales, elles, offrent l’avantage d’être quasi inusables (voir figure 15).

Sur les deux pages précédentes, vous pouvez voir quelles sont les positions à donner aux électrodes, qui sortent des sorties 1 et 2 de l’électrostimulateur. Vous pourrez constater immédiatement que les muscles stimulés se contractent et se relâchent continuellement.

Figure 15 : N’appliquez pas les électrodes sur votre corps sans les avoir glissées dans leurs housses en tissus, préalablement humectées avec de l’eau.

Figure 16 : Utilisez, pour maintenir les électrodes bien en place contre votre corps, des bandes de gaze, des ceintures en caoutchouc ou des lanières de tissus sur les extrémités desquelles vous fixerez deux bandes velcro, qui adhéreront l’une à l’autre par une simple pression.

Figure 17 : Position des électrodes sur le corps pour tonifier les muscles pectoraux.

Figure 18 : Une autre position pouvant également être utilisée pour les pectoraux.

Figure 19 : Position des électrodes à utiliser pour tonifier les muscles abdominaux.

Figure 20 : Une autre position pouvant également être utilisée pour les abdominaux.

Figure 21 : Position des électrodes à utiliser pour tonifier les muscles des bras.

Figure 22 : Position des électrodes à utiliser pour tonifier les muscles des jambes.

Figure 23 : Position des électrodes sur les femmes, à utiliser pour tonifier l’abdomen.

Figure 24 : Position à utiliser pour tonifier les muscles du bas du dos.

Figure 25 : Position des électrodes à utiliser pour tonifier les muscles des fesses.

Figure 26 : Position des électrodes à utiliser pour tonifier les muscles des cuisses.

Figure 27 : Autre position pouvant servir à tonifier les muscles des cuisses.

Figure 28 : Position à utiliser pour tonifier les muscles latéraux de la cuisse.

Derniers conseils
Nous l'avons déjà dit plus avant, si vous avez le moindre doute sur vos capacités physiques, n'hésitez pas à demander conseil à votre médecin avant d'utiliser notre stimulateur musculaire.

N'espérez pas ressembler à Cindy Crawford ou à Arnold Schwarzenegger en quelques jours ! N'essayez pas non plus d'y par venir en poussant les manettes vous risqueriez de délicieuses courbatures !

Modification de l'alimentation 2-25 volts 5 ampères LX.1364
Tous les pocesseurs de cette alimentation ont remarqué que lorsqu’on supprime un court-circuit qui s’est produit sur les douilles bananes de sortie, la tension réapparaît immédiatement. Pour éviter que cela ne se produise, il suffit de relier en série dans le collecteur du transistor TR5 une simple diode 1N4004 ou 1N4007.

Pour cette modification, vous devez dessouder le collecteur du circuit imprimé et insérer en série la diode en dirigeant la broche K (cathode) vers le transistor.

Vous pourrez ensuite constater que lorsque vous éliminerez un court-circuit, la tension ne réapparaîtra pas. Pour l’obtenir à nouveau, il vous faudra éteindre et rallumer l’alimentation.

Cette petite modification évitera que l’on réapplique immédiatement l’alimentation sur un montage défectueux, au risque de le détruire avant d’avoir eu le temps de le vérifier.

Où trouver les composants
Ce montage nécessite un circuit imprimé double face à trous métallisés et un microcontrôleur programmé. Ces deux éléments seulement ou un kit complet avec boîtier sont disponibles auprès de la société Comelec. Le circuit imprimé et le microcontrôleur étant disponibles séparément, vous pouvez donc également, pour les autres composants, vous approvisionner auprès de votre fournisseur habituel.