ELECTRONIQUE 3D
L'ELECTRONIQUE FACILE ET AMUSANTE
Micro espion UHF
Simple et puissant, ce micro-émetteur UHF est capable de capter les sons les plus faibles pour les transmettre par radio à une distance maximum de 300 mètres. Le circuit utilise des modules AUREL HF à 433,92 MHz réalisés en technologie CMS. Le système inclut également un récepteur portable économique.
Description du système :
Le système se compose d'un petit émetteur et du récepteur correspondant. Le couple fonctionne sur une fréquence de 433,92 MHz et est capable de couvrir une distance comprise entre 50 et 300 mètres.
Outre les avantages de nature économique, l'utilisation des modules AUREL permet à chacun de mener à bien ce projet. En effet, dans les deux appareils sont utilisés des modules déjà montés et réglés qui ne demandent aucune sorte d'intervention. C'est pourquoi même les amateurs peu familiarisés avec les appareils haute fréquence pourront entreprendre cette réalisation avec la certitude de la mener à terme.
Le micro espion utilise, pour la partie émission, un module à 433,92 MHz,muni d'un oscillateur SAW, qui est capable de fournir une puissance de 10 mW sous 5 volts et de 50 mW sous 12volts. Dans le cas qui nous occupe, le circuit étant alimenté par une pile de 9 volts, la puissance maximum sera d'environ 20 à 30 mW.
Le récepteur utilise un module à super- réaction classique RF290, calibré à 433,92 MHz. Ce dispositif présente une sensibilité exceptionnelle, presque excessive pour notre application!
Dans un premier temps, nous avions utilisé un module superhétérodyne RXSTD433 mais pendant les essais nous nous
sommes aperçus que les différences entre les deux circuits étaient minimes.Certes, le niveau de bruit du module XSTD433 est moins important mais, dans notre application, cela n'influe pas sur le bon fonctionnement du système.
L'aspect économique, lui, a un certain poids dans l'affaire, étant donné que le module superhétérodyne coûte trois fois plus cher que le module à super- réaction !
Le système se compose d'un petit émetteur et du récepteur correspondant. Le couple fonctionne sur une fréquence de 433,92 MHz et est capable de couvrir une distance comprise entre 50 et 300 mètres.
Outre les avantages de nature économique, l'utilisation des modules AUREL permet à chacun de mener à bien ce projet. En effet, dans les deux appareils sont utilisés des modules déjà montés et réglés qui ne demandent aucune sorte d'intervention. C'est pourquoi même les amateurs peu familiarisés avec les appareils haute fréquence pourront entreprendre cette réalisation avec la certitude de la mener à terme.
Le micro espion utilise, pour la partie émission, un module à 433,92 MHz,muni d'un oscillateur SAW, qui est capable de fournir une puissance de 10 mW sous 5 volts et de 50 mW sous 12volts. Dans le cas qui nous occupe, le circuit étant alimenté par une pile de 9 volts, la puissance maximum sera d'environ 20 à 30 mW.
Le récepteur utilise un module à super- réaction classique RF290, calibré à 433,92 MHz. Ce dispositif présente une sensibilité exceptionnelle, presque excessive pour notre application!
Dans un premier temps, nous avions utilisé un module superhétérodyne RXSTD433 mais pendant les essais nous nous
sommes aperçus que les différences entre les deux circuits étaient minimes.Certes, le niveau de bruit du module XSTD433 est moins important mais, dans notre application, cela n'influe pas sur le bon fonctionnement du système.
L'aspect économique, lui, a un certain poids dans l'affaire, étant donné que le module superhétérodyne coûte trois fois plus cher que le module à super- réaction !
L'émetteur:
- Ce circuit utilise trois transistors, le module AUREL TX433SAW et très peu d'autres composants. Pour obtenir la modulation en amplitude avec le signal analogique du module émetteur, nous avons relié à la masse toutes les broches qui doivent d'ordinaire y aller mais également la broche 2, normalement utilisée comme entrée pour le signal de modulation lorsque l'hybride AUREL est alimenté avec une tension supérieure à 8 volts.
L'autre entrée (broche 3), raccordée à l'alimentation (broche 15), est reliée à l'émetteur du transistor de modulation T3. Le module TX est chargé par l'émet-
teur de T3, lequel est modulé par le signal provenant du circuit de préamplification.
- Cet étage a pour rôle d'amplifier le signal capté par la pastille microphonique préamplifiée. Cette dernière est polarisée par la résistance R1 de 10 k Ω .Le signal parvient donc sur la base de T1 qui effectue une première amplification du signal. Ensuite, par l'inter à l'entrée du second étage d'amplification c'est-à-dire au transistor T2.
Au total, le signal est amplifié environ 1000 fois. Considérant que l'émetteur utilise un microphone avec préamplificateur incorporé, notre circuit garantit une sensibilité audio très importante. Les condensateurs C3 et C5 limitent la bande passante, en éliminant, par la même occasion, le risque d'auto-oscillation toujours possible lorsqu'il s'agit de gains très importants. Le ré
seau R6/C2 introduit un découplage entre les étages haute fréquence et basse fréquence. Le signal BF parvient finalement, par l'intermédiaire du condensateur C6, sur la base de T3, monté en collecteur commun, qui est utilisé comme amplificateur de courant. Comme on l'a vu précédemment, ce transistor contrôle l'alimentation de l'émetteur U1 en le modulant en amplitude.
Avec ce système particulier de modulation, il est possible d'obtenir une bande passante d'environ 5 kHz, plus que suffisante pour notre application. Au repos, la tension présente sur l'émetteur de T3 est d'environ 6 volts. Cette tension peut être légèrement modifiée en agissant sur la valeur de la résistance de base R7. Une telle opération ne doit être effectuée que dans le cas où la profondeur de modulation se révélerait insuffisante ou excessive.
La diode D1 protège les composants d'une éventuelle inversion de la tension d'alimentation. Pour cette dernière, on utilise une pile de 9 volts garantissant une autonomie d'environ 30 heures. En effet, le circuit consommant un courant d'environ 15 à 20 mA/h et une pile alcaline de 9 volts fournissant une capacité de 500 mA/h on peut écrire : 500 ÷ 15 = 33 !
Pour obtenir le maximum de puissance, il est nécessaire d'utiliser un morceau de fil d'une longueur de 17 cm, que l'on relie à la prise d'antenne du module.
Tous les composants faisant partie de l'émetteur ont été montés sur un circuit imprimé lequel est logé à l'intérieur d'un boîtier en plastique de dimensions très réduites : à peine 16 x 35 x 58 millimètres ! Le dessin du circuit imprimé et l'implantation des composants, tous deux à l'échelle 1, sont donnés dans les figures 2 et 3.
La réalisation de l'émetteur ne présente aucune difficulté particulière. Le module TX433SAW doit être monté légèrement rehaussé par rapport au circuit, de façon à pouvoir, par la suite, êtrereplié vers la plaque.
C'est à ce prix que le montage pourra être logé dans son boîtier. Evidemment, tous les composants polarisés doivent être montés dans le bon sens. La pastille microphonique présente également une polarité. La broche raccordée à son boîtier représente la masse, l'autre, bien sûr, le pôle positif. Une fois le montage terminé, insérez la platine à l'intérieur du boîtier en plastique duquel doivent sortir le morceau de fil d'antenne et la prise pour la pile de 9 volts.
Sur le couvercle du boîtier, à proximité de la capsule microphonique, sont percés quelques petits trous de façon à permettre à cette dernière de capter les signaux audio.
Le récepteur :
- Ce circuit est également très simple. Toute la partie HF est confiée au module U1, un circuit hybride AUREL RF290 (la référence complète est RF290A-5S/433). Ce module est habituellement utilisé dans les récepteurs pour radiocommande car, en fonctionnement normal, on obtient en sortie un signal numérique parfaitement carré. Fort heureusement pour nous, il est possible de prélever le signal audio avant qu'il n'arrive au comparateur qui effectue la mise en forme ! Ce signal, comme on le voit sur le schéma de fonctionnement interne (figure 6), est disponible sur la broche 13.
Ce module AUREL est composé d'un amplificateur HF et d'un récepteur à super-réaction qui garantissent une sensibilité très importante, d'au moins – 100 dBm (2,24 microvolts).
Pour pouvoir fonctionner correctement, la partie haute fréquence du module doit être alimentée avec une tension de 5 volts fournie par la diode zener DZ1. Le circuit du récepteur est complété par un étage préamplificateur (U2) utilisant un simple 741 et d'un amplificateur de puissance (U3), un classique LM386.
- Ce circuit utilise trois transistors, le module AUREL TX433SAW et très peu d'autres composants. Pour obtenir la modulation en amplitude avec le signal analogique du module émetteur, nous avons relié à la masse toutes les broches qui doivent d'ordinaire y aller mais également la broche 2, normalement utilisée comme entrée pour le signal de modulation lorsque l'hybride AUREL est alimenté avec une tension supérieure à 8 volts.
L'autre entrée (broche 3), raccordée à l'alimentation (broche 15), est reliée à l'émetteur du transistor de modulation T3. Le module TX est chargé par l'émet-
teur de T3, lequel est modulé par le signal provenant du circuit de préamplification.
- Cet étage a pour rôle d'amplifier le signal capté par la pastille microphonique préamplifiée. Cette dernière est polarisée par la résistance R1 de 10 k Ω .Le signal parvient donc sur la base de T1 qui effectue une première amplification du signal. Ensuite, par l'inter à l'entrée du second étage d'amplification c'est-à-dire au transistor T2.
Au total, le signal est amplifié environ 1000 fois. Considérant que l'émetteur utilise un microphone avec préamplificateur incorporé, notre circuit garantit une sensibilité audio très importante. Les condensateurs C3 et C5 limitent la bande passante, en éliminant, par la même occasion, le risque d'auto-oscillation toujours possible lorsqu'il s'agit de gains très importants. Le ré
seau R6/C2 introduit un découplage entre les étages haute fréquence et basse fréquence. Le signal BF parvient finalement, par l'intermédiaire du condensateur C6, sur la base de T3, monté en collecteur commun, qui est utilisé comme amplificateur de courant. Comme on l'a vu précédemment, ce transistor contrôle l'alimentation de l'émetteur U1 en le modulant en amplitude.
Avec ce système particulier de modulation, il est possible d'obtenir une bande passante d'environ 5 kHz, plus que suffisante pour notre application. Au repos, la tension présente sur l'émetteur de T3 est d'environ 6 volts. Cette tension peut être légèrement modifiée en agissant sur la valeur de la résistance de base R7. Une telle opération ne doit être effectuée que dans le cas où la profondeur de modulation se révélerait insuffisante ou excessive.
La diode D1 protège les composants d'une éventuelle inversion de la tension d'alimentation. Pour cette dernière, on utilise une pile de 9 volts garantissant une autonomie d'environ 30 heures. En effet, le circuit consommant un courant d'environ 15 à 20 mA/h et une pile alcaline de 9 volts fournissant une capacité de 500 mA/h on peut écrire : 500 ÷ 15 = 33 !
Pour obtenir le maximum de puissance, il est nécessaire d'utiliser un morceau de fil d'une longueur de 17 cm, que l'on relie à la prise d'antenne du module.
Tous les composants faisant partie de l'émetteur ont été montés sur un circuit imprimé lequel est logé à l'intérieur d'un boîtier en plastique de dimensions très réduites : à peine 16 x 35 x 58 millimètres ! Le dessin du circuit imprimé et l'implantation des composants, tous deux à l'échelle 1, sont donnés dans les figures 2 et 3.
La réalisation de l'émetteur ne présente aucune difficulté particulière. Le module TX433SAW doit être monté légèrement rehaussé par rapport au circuit, de façon à pouvoir, par la suite, êtrereplié vers la plaque.
C'est à ce prix que le montage pourra être logé dans son boîtier. Evidemment, tous les composants polarisés doivent être montés dans le bon sens. La pastille microphonique présente également une polarité. La broche raccordée à son boîtier représente la masse, l'autre, bien sûr, le pôle positif. Une fois le montage terminé, insérez la platine à l'intérieur du boîtier en plastique duquel doivent sortir le morceau de fil d'antenne et la prise pour la pile de 9 volts.
Sur le couvercle du boîtier, à proximité de la capsule microphonique, sont percés quelques petits trous de façon à permettre à cette dernière de capter les signaux audio.
Le récepteur :
- Ce circuit est également très simple. Toute la partie HF est confiée au module U1, un circuit hybride AUREL RF290 (la référence complète est RF290A-5S/433). Ce module est habituellement utilisé dans les récepteurs pour radiocommande car, en fonctionnement normal, on obtient en sortie un signal numérique parfaitement carré. Fort heureusement pour nous, il est possible de prélever le signal audio avant qu'il n'arrive au comparateur qui effectue la mise en forme ! Ce signal, comme on le voit sur le schéma de fonctionnement interne (figure 6), est disponible sur la broche 13.
Ce module AUREL est composé d'un amplificateur HF et d'un récepteur à super-réaction qui garantissent une sensibilité très importante, d'au moins – 100 dBm (2,24 microvolts).
Pour pouvoir fonctionner correctement, la partie haute fréquence du module doit être alimentée avec une tension de 5 volts fournie par la diode zener DZ1. Le circuit du récepteur est complété par un étage préamplificateur (U2) utilisant un simple 741 et d'un amplificateur de puissance (U3), un classique LM386.
- A la sortie du module U1 (broche 13), le signal arvient à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel U2. Le gain de cet étage dépend du rapport entre R5 et R2. Le condensateur C3 a pour rôle de "couper" les fréquences supérieures à 3 – 5 kHz de façon à réduire
le plus possible le bruit de fond.
Le signal parvient donc, à travers le contrôle de volume représenté par le potentiomètre R6, à l'entrée de l'amplificateur de puissance U3. Cet ensemble est capable de fournir une puissance d'environ 0,5 watt. A la sortie, il est possible de connecter soit un casque soit un haut-parleur dont l'impédance peut être comprise entre 8 et 32 Ω . Comme dans l'émetteur, l'alimentation est assurée par une pile de 9 volts. Une diode (D1), située dans la ligne d'alimentation protège le circuit contre les dommages que provoquerait une éventuelle inversion de polarité.
Le circuit, sur lequel sont montés tous les composants, présente des dimensions plus importantes que celles de
l'émetteur mais, ici, il n'y a pas d'exigences de miniaturisation particulière.
le plus possible le bruit de fond.
Le signal parvient donc, à travers le contrôle de volume représenté par le potentiomètre R6, à l'entrée de l'amplificateur de puissance U3. Cet ensemble est capable de fournir une puissance d'environ 0,5 watt. A la sortie, il est possible de connecter soit un casque soit un haut-parleur dont l'impédance peut être comprise entre 8 et 32 Ω . Comme dans l'émetteur, l'alimentation est assurée par une pile de 9 volts. Une diode (D1), située dans la ligne d'alimentation protège le circuit contre les dommages que provoquerait une éventuelle inversion de polarité.
Le circuit, sur lequel sont montés tous les composants, présente des dimensions plus importantes que celles de
l'émetteur mais, ici, il n'y a pas d'exigences de miniaturisation particulière.
- Pour le montage du circuit il faut respecter les règles habituelles : souder en premier les composants de petite épaisseur, respecter les polarités des éléments polarisés, ne pas confondre les composants entre eux, etc. Pour le montage des deux circuits intégrés il est conseillé d'utiliser les supports ap
propriés. L'insertion du module HF sur le circuit imprimé ne peut être effectuée que d'une seule manière. En d'autres termes, il est impossible de
monter l'hybride à l'envers. La platine doit être logée dans un boîtier en plastique muni d'un porte-pile. Pour notre prototype, nous avons utilisé un boîtier modèle SC701 de dimensions assez réduites : 130 x 60 x 29 millimètres.
L'antenne, indispensable pour obtenir une bonne portée, peut être réalisée avec un morceau de fil rigide de 17 centimètres que l'on fait sortir par la par
tie supérieure du boîtier. A la place de ce fil on peut utiliser une antenne "boudin" pour UHF que l'on trouve facilement chez n'importe quel revendeur.
Deux autres trous doivent être réalisés : sur le côté du boîtier, en face de la prise de casque/HP et sur le couvercle dans l'axe du potentiomètre. Sur
ce dernier, après avoir fermé le boîtier, on fixe un bouton. La prise de sortie BF a également fonction d'interrupteur de mise sous tension : quand le jack de casque ou de HP est inséré, le récepteur est alimenté, dans le cas contraire, le circuit est éteint. Une fois le montage du récepteur terminé, il ne reste plus qu'à vérifier le fonctionnement général du système.
propriés. L'insertion du module HF sur le circuit imprimé ne peut être effectuée que d'une seule manière. En d'autres termes, il est impossible de
monter l'hybride à l'envers. La platine doit être logée dans un boîtier en plastique muni d'un porte-pile. Pour notre prototype, nous avons utilisé un boîtier modèle SC701 de dimensions assez réduites : 130 x 60 x 29 millimètres.
L'antenne, indispensable pour obtenir une bonne portée, peut être réalisée avec un morceau de fil rigide de 17 centimètres que l'on fait sortir par la par
tie supérieure du boîtier. A la place de ce fil on peut utiliser une antenne "boudin" pour UHF que l'on trouve facilement chez n'importe quel revendeur.
Deux autres trous doivent être réalisés : sur le côté du boîtier, en face de la prise de casque/HP et sur le couvercle dans l'axe du potentiomètre. Sur
ce dernier, après avoir fermé le boîtier, on fixe un bouton. La prise de sortie BF a également fonction d'interrupteur de mise sous tension : quand le jack de casque ou de HP est inséré, le récepteur est alimenté, dans le cas contraire, le circuit est éteint. Une fois le montage du récepteur terminé, il ne reste plus qu'à vérifier le fonctionnement général du système.
- Mise au point :
Pour essayer l'ensemble, il suffit de brancher les piles sur l'émetteur et sur le récepteur, de connecter un casque ou un HP sur la prise idoine, opération qui, rappelons-le, met également le récepteur sous tension et de régler le volume de sortie. La sensibilité est tellement élevée que, si les deux appareils fonctionnent proche l'un de l'autre, l'effet Larsen se fera violemment sentir ! Autrement dit, le casque ou le haut-parleur émettra un sifflement modulé mais désagréable!
Après cette première vérification, il faut s'éloigner de l'endroit où l'on a placé le micro espion jusqu'à ce que le signal ne soit pratiquement plus audible, c'est-à-dire jusqu'à ce que le bruit de fond couvre ledit signal. La portée est normalement comprise entre 50 et 300 mètres mais, dans des cas particulièrement favorables, on peut arriver jusqu'à 500 mètres. Pour obtenir la plus grande portée possible, il est nécessaire d'intervenir sur les antennes, en les raccourcissant ou en les allongeant de quelques centimètres. Si l'on devait rencontrer des problèmes de modulation, il faudrait modifier légèrement la valeur de la résistance R7 de l'émetteur comme nous l'avons déjà dit plus avant.
Ce composant agissant également sur la puissance du TX, sa valeur pourra être également légèrement modifiée afin d'obtenir la puissance maximale. En résumé, par la modification de la longueur de l'antenne et de la valeur de R7, rechercher le meilleur compromis entre modulation et portée.
Pour essayer l'ensemble, il suffit de brancher les piles sur l'émetteur et sur le récepteur, de connecter un casque ou un HP sur la prise idoine, opération qui, rappelons-le, met également le récepteur sous tension et de régler le volume de sortie. La sensibilité est tellement élevée que, si les deux appareils fonctionnent proche l'un de l'autre, l'effet Larsen se fera violemment sentir ! Autrement dit, le casque ou le haut-parleur émettra un sifflement modulé mais désagréable!
Après cette première vérification, il faut s'éloigner de l'endroit où l'on a placé le micro espion jusqu'à ce que le signal ne soit pratiquement plus audible, c'est-à-dire jusqu'à ce que le bruit de fond couvre ledit signal. La portée est normalement comprise entre 50 et 300 mètres mais, dans des cas particulièrement favorables, on peut arriver jusqu'à 500 mètres. Pour obtenir la plus grande portée possible, il est nécessaire d'intervenir sur les antennes, en les raccourcissant ou en les allongeant de quelques centimètres. Si l'on devait rencontrer des problèmes de modulation, il faudrait modifier légèrement la valeur de la résistance R7 de l'émetteur comme nous l'avons déjà dit plus avant.
Ce composant agissant également sur la puissance du TX, sa valeur pourra être également légèrement modifiée afin d'obtenir la puissance maximale. En résumé, par la modification de la longueur de l'antenne et de la valeur de R7, rechercher le meilleur compromis entre modulation et portée.
Arsenio SPADONI - Electronique Magasine N1
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