En ce début d'année, EP se devait de participer à cette période de réjouissance en offrant à nos lecteurs trois circuits imprimés qui leur permettront de réaliser des montages divertissants et utiles. Ils pourront ainsi procéder à la fabrication d'un mini émetteur F.M. (ou micro espion) et d'une télécommande infrarouge à circuits intégrés d'une fiabilité à toute épreuve (émetteur et récepteur).
MICRO EMETTEUR F.M.
Le schéma de principe du micro émetteur F.M. est d'une simplicité déconcertante puisqu'il n'est constitué que de deux étages. Pourtant son fonctionnement ne pose aucun problème, les résultats obtenus étant d'une qualité étonnante. Les sons sont captés par un micro à électret. Celui-ci est alimenté à l'aide d'une cellule de filtrage RC constituée des résistances R1, R2 et du condensateur C2. Les signaux sont transmis au transistor amplificateur T1 via le condensateur C5 destiné à bloquer la composante continue.
Une fois amplifiés, ils sont prélevés sur le collecteur de T1 à l'aide d'une capacité (C4) afin d'attaquer la base du transistor T2 qui constitue l'émetteur proprement dit. C'est un transistor monté en oscillateur dont la fréquence de fonctionnement est fixée par le réseau LC placé dans son circuit de collecteur. Le condensateur C9 de 10pF entretient les oscillations du circuit. Les signaux B.F. injectés dans la base du transistor modifient faiblement la fréquence d'oscillation, ce qui produit une modulation de la fréquence d'émission. Les signaux H.F. peuvent être prélevés directement sur le collecteur du transistor à l'aide d'un condensateur (C8) de très faible valeur et être ensuite dirigés vers l'antenne émettrice. Le réglage du condensateur ajustable C7 permet de caler la fréquence d'émission sur la bande F.M. de radiodiffusion.
Réalisation pratique
Tracé du circuit imprimé
Implantation des composants
La réalisation pratique du micro émetteur a été réduite à sa plus simple expression. En effet, la self L1 a été réalisée en piste de cuivre sur le circuit imprimé. Il suffira de mettre en place l'unique strap afin de la relier au condensateur ajustable. Il faudra débuter le câblage par la mise en place de ce strap et de toutes les résistances. On soudera ensuite les condensateurs et les transistors. L'un d'entre eux, T2, pourra être choisi parmi divers modèles. On prendra de préférence le BF199. Mais nous étant aperçus que son approvisionnement pouvait poser des problèmes, nous avons procédé à des essais avec d'autres modèles.
Ainsi, le 2N2222 fonctionne très bien, de même que les BC547 et BC550. Seulement, les brochages étant différents, il a été prévu sur la platine un trou supplémentaire qui permettra d'orienter convenablement le transistor choisi.
Réglages et essais
On réglera le récepteur F.M. sur le bas de la bande, aux alentours de 89MHz. L'émetteur étant alimenté par une pile de 9V, on manoeuvrera le condensateur ajustable de manière à recevoir l'émission sur le récepteur. Pour cela, on utilisera un tournevis en plastique. Attention, car le réglage est très pointu. Une fois la réception obtenue, on pourra peaufiner ce réglage à l'aide du récepteur. Il se peut que durant les premières minutes d'émission, la fréquence dérive. C'est normal, la fréquence de l'émetteur n'étant pas stabilisée par un quartz. Lorsque nous avons procédé à des essais, sans antenne sur l'émetteur, nous avons obtenu une portée de plus de dix mètres à travers les murs d'une pièce, avec une alimentation par pile passablement déchargée. Le moindre bruit est audible tant la sensibilité du microphone est élevée. Il convient d'ailleurs de ne pas placer celui-ci trop près de la source sonore car il y aurait alors un risque de saturation. Le montage achevé, il pourra être placé dans un petit boîtier prévu pour contenir une pile de 9V. Il sera nécessaire de prévoir un interrupteur de mise en ou hors tension. Un trou devra être pratiqué pour le passage du microphone.
En complément de cet émetteur, voir par exemple: Récepteur FM en technique CMS, Juillet/Août 97, ainsi que dans le même numéro un autre Micro HF.
ENSEMBLE DE TELECOMMANDE PAR INFRAROUGE
L'ensemble d'émission-réception par rayons infrarouges que nous vous proposons de réaliser est d'une très grande fiabilité. Il utilise en effet des circuits intégrés spécialisés chargés de l'émission, du codage, de la réception ainsi que du décodage des signaux. L'émetteur a été pourvu de quatre canaux. Le récepteur ne décode qu'un seul canal, et il conviendra alors de réaliser autant de récepteurs que de canaux souhaités.
Schéma de principe de l'émetteur
Le schéma de principe de l'émetteur de télécommande montre qu'il utilise un circuit intégré spécialisé pour les systèmes de sécurité, le TEA5500. Ainsi qu'on le voit, le nombre de composants périphériques est très restreint. Le circuit intégré TEA5500 est un circuit codeur-décodeur. Il permet la transmission de données complexes d'une longueur de 24 bits entre un système de codage et un système de décodage par rayonnement infrarouge. La configuration en codeur ou en décodeur est fonction des composants externes connectés sur son entrée de données. Ainsi, lorsque cette entrée sera connectée à la ligne d'alimentation positive, le TEA5500 sera configuré en émetteur de données. Le code transmis par ce dernier est déterminé par le niveau logique appliqué sur ses dix entrées E1 à E10: elles peuvent être soit connectées à la masse, soit au + alimentation, ou bien encore laissées "en l'air". On dispose ainsi de 310 - 2 combinaisons. Deux combinaisons sont interdites : E1 - E10 à l'état haut dans le même temps et E9 à l'état haut lorsque E10 est à l'état bas. A chaque mise sous tension du circuit, ce dernier génère trois séries de codes disponibles sur ses sorties S1 et S2, puis se met en état d'attente.
Dans notre réalisation, le circuit est alimenté sous une tension de +6V issue d'un régulateur de tension 78L06, pouvant débiter un courant de 100mA, ce qui est amplement suffisant. La tension qui lui est appliquée provient d'une pile de 9V. Les deux sorties du TEA5500, S1 et S2 (broches 3 et 4) commandent un transistor PNP (T1) dont le circuit de collecteur est chargé par une diode d'émission infrarouge. Une résistance de très faible valeur limite le courant dans celle-ci. Le circuit est muni de trois bouton-poussoirs, ce qui permet la génération de trois codes différents :
lorsque l'on appuie sur BP3, l'alimentation est connectée au circuit et un code est transmis, qui correspond à toutes les sorties laissées flottantes; si l'un des interrupteurs BP1 ou BP2 est commuté avant la mise sous tension par BP3, un autre code sera envoyé; si les deux bouton-poussoirs sont maintenus enfoncés, un quatrième code sera généré.
Comme nous l'avons dit, il sera bien entendu obligatoire de disposer d'autant de récepteurs que de codes envoyés, le récepteur que nous décrirons plus loin ne pouvant décoder qu'une seule donnée.
Réalisation pratique
Circuit imprimé de l'émetteur IR
Implantation de l'émetteur IR
Il n'y a pas de choses importantes à signaler en ce qui concerne le câblage du module, si ce n'est que le TEA5500 sera obligatoirement placé sur un support. Les deux boutons poussoirs (BP1 et BP2) soudés sur la platine seront du type miniature. On pourra éventuellement les relier au circuit, si l'on utilise un autre modèle, à l'aide de fil de câblage. Ils pourront ainsi être fixés sur le boîtier dans lequel sera abrité l'émetteur. Le transistor T1 (2N2905) pourra être remplacé par un BC327. Dans ce cas, on prendra garde à l'orientation du composant, celui-ci étant en boîtier TO92. Pour se repérer, il suffira de regarder le transistor du dessus, le méplat étant orienté vers la gauche: la broche du bas est l'émetteur, celle du milieu est la base, et la dernière, le collecteur. Afin d'habiller le circuit, on choisira un boîtier de plastique dans lequel est prévu l'emplacement d'une pile de 9V.
Les essais
Les essais ne pourront être effectués efficacement que lorsque le récepteur sera monté. Pour les lecteurs disposant d'un oscilloscope, une visualisation des codes de sortie pourra éventuellement être faite. Mais ces essais restent facultatifs, car à moins que le TEA5500 ou la diode d'émission ne soit défectueux, ce montage fonctionne à chaque fois immédiatement.
Schéma de principe du récepteur
Plutôt que d'utiliser des amplificateurs opérationnels au fonctionnement délicat pour la réalisation du préamplificateur de rayons infrarouges et étant donnée la miniaturisation du récepteur, nous avons préféré employer un circuit intégré spécialisé, le SL486, comme on le voit sur le schéma de principe du récepteur de télécommande infrarouge. Ce dernier possède en effet des filtres passe-bas dont la fréquence de coupure a été fixée ici à 2kHz sur ses quatre étages d'amplification. Cette fréquence de coupure basse, alliée à une C.A.G. (commande automatique de gain) énergique, rend le circuit pratiquement insensible à la lumière ambiante. Le type de connexion de la diode réceptrice au circuit d'entrée du SL486, fait que tout signal commun aux deux entrées est rejeté. Les parasites n'ont ainsi aucun effet néfaste sur le fonctionnement du récepteur.
Le circuit intégré est également pourvu d'un régulateur de tension interne qui peut être utilisé lorsque la tension d'alimentation dépasse 9V (jusqu'à 18V maximum). Si cette dernière est égale à 9V, alors les broches 13 et 14 (OUTPUT GROUND et INPUT) doivent être connectées à la masse et les broches 4 et 7 (INPUT et OUTPUT VCC) doivent être reliées au + alimentation. La diode réceptrice est polarisée en inverse par le SL486, à une tension nominale de 0,65V. Lorsqu'elle reçoit un rayonnement infrarouge, le courant inverse augmente fortement. Ce signal est alors amplifié par le circuit. Les signaux reçus sont disponibles sur la broche 9 et sont dirigées vers l'entrée du TEA5500 configuré en circuit décodeur.
Il est à remarquer une chose importante : les interrupteurs de décodage sont connectés aux entrées E1 et E2 alors que sur le codeur, ce sont les entrées E9 et E10 qui sont configurées. En effet, le TEA5500 présente la particularité d'avoir ses entrées inversées selon qu'il est utilisé en codeur ou en décodeur. De même, si une entrée est laissée "en l'air" sur le codeur, ce niveau indéfini correspondra à un niveau bas pour le décodeur. Les entrées concernées devront donc être connectées à la masse (décodeur). Lorsque le code correct est reçu par le décodeur, les deux sorties (S1 et S2) passent un bref instant à l'état bas. C'est pourquoi il a été nécessaire d'inverser ce signal à l'aide du transistor T1. La résistance R6 est nécessaire, car les sorties sont de type à collecteur ouvert.
Le créneau positif disponible sur le collecteur de T1 est envoyé à l'entrée CLOCK d'une bascule de type 4013. Le réseau RC (R4 et C8) connecté à son entrée RESET permet la mise à zéro de la bascule lors de la mise sous tension du récepteur. La sortie Q de IC3, dont le niveau logique changera d'état à chaque ordre reçu, commande la mise en conduction du transistor T2. Une diode LED insérée dans son circuit de collecteur signale par son illumination la réception d'un ordre. Ce transistor pourra être utilisé pour l'alimentation d'un relais électromécanique. L'ensemble du circuit est alimenté par un régulateur de tension 5V.
Réalisation pratique
Circuit imprimé du récepteur IR
Implantation du récepteur IR
Pour obtenir le typon de ce circuit à partir de votre CD-ROM, préparez votre imprimante puis cliquez ici pour l'imprimer. Le câblage de cette platine demandera un peu plus d'attention et de soin que les autres. La disposition des composants est en effet assez compacte. On soudera en tout premier lieu les straps, au nombre de quatre. Les résistances seront ensuite placées sur le circuit imprimé, ainsi que les condensateurs. Les circuits intégrés seront placés sur des supports formés par des morceaux de barrette sécable type tulipe. Les autres supports occuperaient en effet une place trop importante. De plus, les straps de codage sont placés sous le circuit intégré IC2. En dernier lieu, on soudera les transistors et les deux diodes (réceptrice et LED). Selon l'utilisation que l'on fera du récepteur, l'emplacement d'une diode est prévu dans le circuit de collecteur du transistor T2. Cette diode, dite de roue libre, sera obligatoire dans le cas de la commande d'un relais.
Les essais
Les circuits intégrés ne seront pas placés immédiatement sur leur support. On alimentera le montage à l'aide d'une pile de 9V et l'on vérifiera la valeur de la tension issue du régulateur de tension. Celle-ci devra être de +5V, à ±5% près. On insérera les circuits dans leur support et on connectera la tension d'alimentation. A l'aide de l'émetteur, on enverra un ordre. La diode LED devra s'illuminer immédiatement. A l'envoi du second ordre, elle devra s'éteindre, preuve que le montage fonctionne correctement.
Si ce résultat n'est pas obtenu, on vérifiera d'abord que les straps de codage sont correctement mis en place, c'est à dire que le code configuré sur le récepteur correspond effectivement au code envoyé par l'émetteur. Si tel est le cas et que le montage ne fonctionne pas, on vérifiera les signaux en sortie du SL486 à l'aide d'un oscilloscope. S'ils sont présents, on passera à la sortie du TEA5500. A chaque code reçu, une impulsion négative doit apparaître sur celle-ci. On incriminera en dernier lieu le circuit 4013, qu'il conviendra de changer si sa sortie Q ne passe pas à l'état haut lorsqu'une impulsion de CLOCK lui est transmise.
Nous tenons à remercier les sociétés ISEL et RPCI qui ont gracieusement manufacturé et fourni les circuits imprimés.
Nomenclature du micro émetteur F.M.
Résistances
R1 : 4,7 kW (jaune, violet, rouge)
R2, R4 : 47 kW (jaune, violet, orange)
R3 : 2,2 MW (rouge, rouge, vert)
R5 : 1 kW (marron, noir, rouge)
R6, R7 : 10 kW (marron, noir, orange)
R8 : 100W (marron, noir, marron)
Condensateurs
C1 : 10 µF/16V
C2 : 47 µF/16V
C3 : 1 nF
C4, C5 : 100 nF
C6, C10 : 330 pF
C7 : condensateur ajustable 3/30 pF
C8 : 1,5 pF
Semi-conducteurs
T1 : BC548, BC 547C
T2 : BF199, 2N2222
Divers
1 microphone à électret 2 fils
1 connecteur pour pile 9V
1 interrupteur unipolaire
1 boîtier plastique
Nomenclature de l'émetteur I.R.
Résistances
R1 : 1,2W (marron, rouge, or)
Condensateurs
C1 : 1 nF
C2 : 100 nF
C3, C4 : 47 µF/16V
Semi-conducteurs
T1 : 2N2905
D1 : diode émettrice CQY89 (obligatoire)
Circuits intégrés
IC1 : TEA5500
IC2 : régulateur de tension 78L06
Divers
2 bouton-poussoirs miniatures pour circuit imprimé
1 bouton-poussoir pour châssis
1 coupleur pour pile 9V
1 boîtier plastique au choix
2 morceaux de barrette sécable (support marguerite 8 points)
Nomenclature du récepteur I.R.
Résistances
R1 : 150W (marron, vert, marron)
R2, R3, R5: 2,2 kW (rouge, rouge, rouge)
R4 : 10 kW (marron, noir, orange)
R6 : 1,5 kW (marron, vert, rouge)
R7 : 4,7 kW (jaune, violet, rouge)
R8 : 470W (jaune, violet, marron)
Condensateurs
C1 : 10 µF/16V
C2, C5 : 33 nF
C3 : 47 nF
C4, C9 : 100 nF
C6 : 3,3 nF
C7 : 47 µF/16V
C8 : 2,2 µF
C9 : 10 pF
Semi-conducteurs
T1 : BC547
T2 : 2N2222
D1 : diode réceptrice infrarouge BPW41A (obligatoire)
DEL1 : diode électroluminescente rouge
Circuits intégrés
IC1 : SL486
IC2 : TEA5500
IC3 : CMOS 4013
IC4 : régulateur de tension 78L05
Divers
1 interrupteur miniature
4 morceaux de barrette sécable (support marguerite 8 points)
2 morceaux de barrette sécable (support marguerite 7 points)
1 boîtier plastique au choix
