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Dernière mise à jour : 27/12/2007

Présentation

La présente télécommande fonctionne par ultrasons, la portée peut atteindre quelques mètres si l'émetteur est bien réglé. C'est vrai, les ultrasons ne sont plus à l'honneur pour les systèmes de télécommande, lesquels désormais privilégient les infrarouges ou les ondes radio à 433 MHz ou autres fréquences. Mais si vous avez encore sous la main de vieux transducteurs 36 KHz ou 40 KHz, ou si vous avez envie d'expérimenter avec de nouveaux modèles encore disponibles à la vente, pourquoi pas ? Au fait, avez-vous connu les premières télécommande (sans fil) pour téléviseurs ?

Schéma de l'émetteur

L'émetteur fait appel à un circuit intégré logique courant, comme le montre le schéma suivant.

telecommande_001_tx

Le CD4093 contient dans un même boitier, quatre portes logiques à trigger de schmitt. Une est cablée en oscillateur pour générer un signal périodique dont la fréquence correspond à la fréquence de résonnance du transducteur ultrasons. Si vous voulez utiliser un transducteur ultrasons 40 kHz, vous devez ajuster la fréquence de l'oscillateur à 40 kHz à l'aide du potentiomètre RV1 (le détail du réglage est donné plus loin). Si vous voulez utiliser un transducteur ultrasons 36 kHz, vous devez ajuster la fréquence de l'oscillateur à... je vous laisse deviner. Le signal utile est disponible sur la sortie de la porte qui sert d'oscillateur, c'est à dire en borne 3 de la porte U1:A. Ce signal est "tamponé" d'un côté par la porte logique U1:C, et d'un autre côté, par les portes U1:B et U1:D. Les portes étant de type inverseuse, on se retrouve d'un côté avec un signal inversé une fois, et de l'autre côté avec un signal inversé deux fois de suite. Conclusion, nous disposons de deux signaux de même fréquence mais en opposition de phase (de polarité). Ces deux signaux sont appliqués directement aux bornes du transducteur à ultrasons X1 émetteur, qui convertit le signal rectangulaire en ondes sonores inaudibles. Cette façon de faire permet de disposer aux bornes du transducteur, d'un signal dont l'amplitude est quasiment double de la valeur de la tension d'alimentation, et d'augmenter la puissance émise dans un rapport d'environ quatre. C'est le même principe que les amplificateurs audio montés en pont.
Remarque : les transducteurs à ultrason accèptent moins bien les signaux rectangulaires que les signaux sinusoïdaux, dans le sens où leur rendement est moindre avec les signaux du premier type. Ici, la simplicité est de mise, et nous savons qu'en opérant ainsi, nous n'aurons pas droit aux performances maximales auquelles on pourrait aspirer. Mais on l'accèpte, ça fait partie du jeu. A noter que si le signal de commande est rectangulaire, le signal sonore émis est tout de même quasiment sinusoïdale, du fait de la grande sélectivité du transducteur, qui "repousse" les signaux correspondant aux harmoniques de la fréquence fondamentale. En effet, un signal carré est une somme de sinusoïdes, la première étant de fréquence égale au signal carré (40 kHz par exemple), et les suivantes étant des fréquences multiples impaires de la fondamentale (120 kHz, 200 kHz, etc). Par le passé, certains constructeurs utilisaient un oscillateur dont la fréquence était un sous-multiple de la fréquence de résonnance du transducteur, par exemple un oscillateur de 8 kHz pour un transducteur de 40 kHz. Le transducteur travaillait alors avec l'harmonique 5 du signal carré (5 foix 8 kHz = 40 kHz), ce qui permettait de réduire la consommation de l'émetteur et de prolonger la durée de vie des piles. Mais en même temps, l'amplitude du signal appliqué au transducteur était moindre... L'alimentation de cet émetteur consiste simplement à appliquer une tension continue comprise entre 5 V et 12 V entre les bornes 7 (GND, 0 V) et 14 (VCC, +Alim) du CD4093.

Schéma du récepteur

Le récepteur ne fait usage d'aucun circuit intégré, et se contente de deux transistors.

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Le signal issus du transducteur ultrasons X2 récepteur, lorsqu'il reçoit une onde sonore de fréquence égale ou très proche de sa fréquence de résonance, est tout d'abord amplifié. C'est le rôle de l'étage amplificateur construit autour du transistor Q1, monté en émetteur commun. Le signal amplifié (gain compris entre 30 dB et 40 dB), est appliqué à un redresseur à diode constitué de D1, D2 et C3, qui convertit le signal sinusoïdal reçu en une tension continue, dont l'amplitude est d'autant plus élevée que le signal reçu est fort. Nous pouvons aussi appeler ce redresseur à diode, un détecteur d'enveloppe, ou un démodulateur AM, comme vous voulez. Si le signal reçu l'est avec suffisement de force, on retrouve aux bornes du condensateur C3, une tension continue suffisante pour saturer le transistor Q2 et allumer la led D3. Si le signal reçu est trop faible, le transistor Q2 reste bloqué et la led reste éteinte. Avec les valeurs de composants données ici, le temps de commutation est inférieur à la milliseconde, le temps en fait que C3 se charge avec les premières alternances du signal sinus reçu. Les diodes de redressement D1 et D2 sont de type germanium, et pourront le cas échéant être remplacées par de classiques diodes au silicium du genre 1N4148. Seul (petit) inconvénient avec des diodes silicium, la sensibilité du récepteur est moindre, et la portée est donc un tout petit peu amoindrie.

Réglage

Le réglage est simple et ne demande qu'un simple multimètre. Le but est de faire délivrer au transducteur émetteur, le maximum de puissance sonore. Pour celà, il faut ajuster le potentiomètre RV1 de telle sorte que la fréquence de l'oscillateur coïncide avec la fréquence de résonnance du transducteur. Le plus simple est de procéder ainsi :
1 - Placer les transducteurs émetteur et récepteur en regard, à une distance de 1 à 2 mètres environ l'un de l'autre, et les maintenir immobiles.
2 - Mettre sous tension l'émetteur, et mesurer la tension continue aux bornes du condensateur C3.
3 - Ajuster RV1 sur l'émetteur, pour obtenir une tension maximale sur C3 du récepteur.
Cette méthode suppose que l'émetteur et le récepteur fonctionnent tous deux correctement. Mais si les circuits ont été réalisés avec soin, ils doivent fonctionner du premier coup. Notez pour terminer que les transducteurs ultrasons sont très directifs, et que le maximum de portée ne peut être obtenu qu'avec un très bon alignement de l'émetteur vers le récepteur.

Les transducteurs ultrasons

Une petite photo tout de même, pour que vous sachiez à quoi ça ressemble.

Transducteurs ultrasons 40 KHz

Sur la photo, un des deux transducteurs est appelé 40T (d'autres sont dénommés T40), "T" comme Transmitter (émetteur), et "40" pour 40 KHz. L'autre est appelé 40R (ou R40), "R" comme Receiver (récepteur). Ces pièces présentent une impédance de l'ordre de 500 ohms, et l'emetteur accepte un signal d'amplitude max 20 Vac, composante continue non tolérée. Prix : environ 6 euros la paire.

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