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Dernière mise à jour : 25/01/2007Présentation
Le détecteur de mensonge présenté dans cet article n’a évidement pas la prétention de rivaliser avec ses homologues professionnels, et reste classifié dans la catégorie des gadgets.
Il permettra néanmoins de se familiariser avec la technique d’analyse de l’émotivité à laquelle est confrontée toute personne soumise à un détecteur de mensonges. Cet article est paru dans la revue Electronique Pratique de septembre 2004 (article sur site de EP), merci à la revue de m'avoir autorisé à le rediffuser sur mon site.
Avertissement
Le montage dont il est question ici n'est pas une réalisation professionnelle et n'a rien de comparable avec les systèmes utilisés dans le corps médical ou autre institutions. Vous ne pouvez pas l'utiliser à des fins "sérieuses". L'interêt principal que l'on pourrait prêter au schéma électronique est la mise en oeuvre de plusieurs fonctions bien spécifiques : conversion résistance peau / tension, conversion tension / fréquence, affichage baregraphe, interface RS232 sans composant spécifique.Si vous aussi, comme une personne me l'a fait (pas très gentiment) remarquer, vous pensez qu'il est "criminel d'enseigner de telles choses à des débutants", merci de ne pas continuer la lecture de cet article.
Préambule
La détection de mensonges chez un sujet humain n’est pas chose nouvelle, et est généralement utilisée dans la police, dans les agences de renseignements, parfois même par les ressources humaines de certaines entreprises "critiques". Différents types de détecteurs plus ou moins complexes existent, en voici une brève description :
- Le polygraphe, qui permet de mesurer simultanément plusieurs paramètres (résistivité de l’épiderme, pression sanguine, respiration thoracique, respiration abdominale).
- L’analyseur vocal, qui permet de déceler dans la voix des variations inhabituelles de fréquence, ou la présence de petites vibrations produites par les cordes vocales habituellement absentes (système CVSA, logiciel Truster).
- Le détecteur à imagerie cérébrale, qui permet de visualiser et mesurer des variations d’activité dans certaines zones du cerveau (imagerie par résonance magnétique IRM, tomographie par émission de positions TEP, électroencéphalographie EEG). Ces différentes méthodes diffèrent entre elles dans les temps de réponse et dans la précision spatiale des relevés.
Nul doute que le lecteur interressé trouvera des informations supplémentaires sur internet.
L’usage seul des données fournies par un détecteur ne suffit pas. Une mise en situation précise du sujet est indispensable à un étalonnage correct du détecteur, et une analyse de son comportement durant l’interrogatoire doit complémenter les résultats pour limiter les risques de mauvaise interprétation.
La détection de mensonges a vu son taux de fiabilité augmenter ces dernières années non pas par la seule évolution de la technologie, mais surtout par une meilleure connaissance de l’interprétation des données fournies par les détecteurs. A noter qu'un observateur expérimenté peut obtenir un taux de fiabilité elevé... sans aucun équipement, par simple observation du comportement du sujet.
Schéma
Le montage retenu est le plus rudimentaire qui soit : celui qui mesure la résistivité de la peau, variant en fonction de l’émotivité. Cette mesure est l’une de celles effectuées par le polygraphe. Le montage peut être utilisé en autonome grâce à un bargraphe à LED, ou être raccordé à un ordinateur via une liaison série (RS232), permettant ainsi de visualiser les variations sous la forme d’une courbe et ainsi de mieux appréhender les fluctuations dans le temps. Le schéma électronique est constitué de trois sections distinctes dont le fonctionnement sera expliqué de façon individuelle.
La section Interface d’entrée se charge de convertir la résistivité de la peau mesurée par une paire d’électrodes, en une tension électrique. Cette tension est appliquée simultanément à la section Affichage à LED et à la section Interface PC. Analysons maintenant le schéma général.
Interface d’entrée
L'interface d’entrée retenue ici repose sur une amplification de courant par transistor, utilisation on ne peut plus classique de ce genre de composant. Elle est constituée des deux transistors Q1 et Q2, auquels sont associés quelques résistances et condensateurs. Le condensateur C3 placé en parallèle sur les entrées d’électrodes agit comme intégrateur, et a pour rôle de ralentir un peu les variations de tension afin d’éviter de brusques changements. Le potentiomètre RV1 permet l’ajustage de la sensibilité, qui dépend largement du sujet et du type d’électrodes employées. Au repos (électrodes en l’air), aucun courant ne circule à la base du transistor Q1, qui reste bloqué. Dans ces conditions, le transistor Q2 reçoit un courant suffisant au travers des résistances R2, R4 et RV1, devenant ainsi conducteur. La tension présente au collecteur de Q2 est à cet instant très faible (quelques millivolts). Lorsque les électrodes sont posées sur le sujet, un courant plus ou moins important va circuler à travers le corps de ce dernier. Bien sûr, ce courant est suffisament faible pour ne présenter aucun danger. Plus le courant sera élevé, plus le transistor Q1 va conduire, et plus la tension présente sur son collecteur va chuter. Cette chute de tension se traduira par une diminution du courant de base de Q2, ce dernier devenant alors de moins en moins conducteur, sa tension de collecteur augmentant alors en conséquence.
Affichage à LED
L’affichage à LED repose sur un circuit intégré spécifique LM3914, maintes fois utilisé dans des montages électroniques de type indicateurs (vu-mètre, thermomètre, compte-tours, etc.). Ce CI permet de simplifier au maximum la réalisation d’un système d’affichage à LED, et ne nécessite pas de résistance de limitation de courant pour les LED (limitation interne fixée à 10mA par la résistance de 1k2 reliée à la broche 7). Le seuil bas (broche 4) est fixé à 0V, tandis que le seuil haut (broche 6) est ajustable grâce au potentiomètre ajustable RV2. La broche 9 permet de déterminer le mode d’affichage des LED : raccordée au +9V (ce qui est le cas ici), l’affichage se fait en mode bargraphe. Laissée en l’air, l’affichage se ferait en mode point.
Interface PC
L’interface PC est l’élément du montage qui peut sembler le plus curieux, et peut-être le plus difficile à comprendre. Cependant, seuls des composants classiques sont utilisés, vous ne trouverez ici ni convertisseur analogique-numérique, ni convertisseur de tension de type MAX232. Voyons cela un peu plus en détails, mais avant, justifions le choix du port RS232 :
- Pas besoin d’ouvrir l’ordinateur.
- L’accès au port d’un point de vue logiciel est plus simple si on veut pouvoir faire fonctionner le logiciel sous Windows NT ou XP.
- Le port série est mieux armé contre les mauvaises manipulations.
Conversion en fréquence
Le CI utilisé pour la conversion tension/fréquence (U1) est un double monostable CMOS de type CD4538, dont le câblage n’est pas vraiment habituel. Sans entrer dans les détails, disons simplement que les deux monostables sont « bouclés » de telle sorte qu’ils forment un oscillateur. Ici, le condensateur déterminant la constante de temps est chargé par un courant dont la valeur est déterminée par la tension de mesure issue de l’étage d’entrée. La conversion de la tension de mesure en courant de charge est assurée par le transistor Q3 et les résistances R7 à R11. Avec les valeurs données à ces composants, la fréquence obtenue en sortie des monostables est de l’ordre de 70Hz au repos, et de l’ordre de 300 Hz quand les électrodes sont en court-circuit. La plage de variation peut sembler faible avec son rapport de 1/4, mais elle est largement suffisante pour l’application qui nous intéresse, et les fréquences mises en œuvre sont suffisamment basses pour rester « compatibles » avec une grande variété d’ordinateurs.
Adaptation en tension
La norme RS232 impose l’utilisation de tensions négative et positive pour le port série – simplifions en disant -12V et +12V. Notons en passant que la tension de -12V correspond à un niveau logique « 1 » et que la tension de +12V correspond à un niveau logique « 0 ». Comme le montage est alimenté sous une tension unique de +9V, nous aurons recours à une astuce pour rester conforme aux spécifications de la norme RS232.
Le signal oscillant que nous voulons transmettre au PC est disponible sur la sortie 6 du premier monostable du 4538, et est constitué de créneaux dont l’amplitude est d’environ 9V (0V ou tension d’alimentation). Or nous voulons du -12V et du +12V. Nous emploierons un banal amplificateur opérationnel (AOP) de type 741 (ou TL081 – représenté par U2), pour transformer les 0V et +9V en respectivement -12V et +12V. Pour cela, l’AOP est alimenté non pas par l’alimentation générale du montage, mais par le port série lui-même. Nous utilisons la ligne TX du port série pour alimenter la borne négative de l’AOP, et la ligne RTS du port série pour alimenter sa borne positive. Une fois le port com ouvert, la ligne TX fournira du -12V, et la ligne RTS (activée) fournira le +12V. Une diode et un condensateur placés sur le trajet de chacune des deux lignes d’alimentation de l’AOP (couples D6/C4 et D5/C5) permettent d’une part de protéger l’AOP contre toute polarité incorrecte, et d’autre part d’assurer un filtrage minimum.Ne reste plus qu’à fournir à l’AOP, monté en comparateur, le signal à transmettre, via sa broche non inverseuse 3. La tension de comparaison est appliquée à la broche inverseuse 2, elle est issue du pont diviseur R12/R13, qui fixe le seuil à environ 4,5V. Ainsi, à chaque fois que le signal oscillant passe de 0 à +9V à l’entrée de l’AOP, la sortie de l’AOP passera de –12V à +12V. La conversion en niveaux de tension RS232 est bien assurée. Nous utilisons la ligne DCD du port série pour récupérer le signal oscillant sur le PC, ce choix est arbitraire.
Remarque : le montage peut être utilisé de façon totalement autonome, avec les LED et sans ordinateur. Dans ce cas de figure, ne pas implanter l'amplificateur opérationnel pour lui éviter de recevoir sur ses entrées des tensions alors que lui-même n'est pas alimenté.
Alimentation
L’alimentation peut s’effectuer par une pile de 9V. Dans ce cas, préférez une pile alcaline ou un accumulateur, car plusieurs LED peuvent être allumées simultanément. Si le montage n’est pas destiné à être mobile, n’hésitez pas à lui adjoindre une petite alimentation secteur régulée. Vous pouvez utiliser un bloc d’alimentation bon marché mais dans ce cas, vérifiez bien la tension délivrée, elle est très souvent bien supérieure à celle annoncée (souvent non régulée, la tension augmente d’autant que le courant drainé est faible). Au besoin, ajoutez une diode pour supprimer tout risque d’inversion de polarité, et un régulateur tripode classique afin d’assurer à votre montage une protection élémentaire. La réalisation d’une alimentation dédiée reste bien sûr possible, vous pouvez pour celà utiliser le schéma proposé dans ces lignes.
Logiciel d’enregistrement (d’acquisition)
Ce détecteur de mensonge peut fonctionner de façon autonome, ou avec un PC. Pour l'usage avec un PC, vous pouvez utiliser le logiciel LiesDetector ou tout autre outil capable de récupérer et traiter des données série COM/RS232.
Réalisation
Le circuit imprimé est de dimensions modestes, et de type simple face.
A gauche : PCB de 2007. A droite : PCB de 2024
Circuit réalisé en 2007...
PCB aux formats BMP 600 dpi et PDF - (version de 2007)
L’ordre d’implantation des composants est logique : straps, diodes et résistances (les deux diodes situées entre C4 et C5 sont montées verticalement), supports de CI, transistors, condensateurs, LED, puis connecteurs. Avant toute mise sous tension, vérifiez l’absence de court-circuit entre les pistes. C’est une étape souvent négligée que l’on peut regretter après… Mettez le montage sous tension avant de placer les circuits intégrés sur leur support, puis vérifiez la valeur de la tension d’alimentation aux broches d’alim des CI. Si les tensions sont correctes, coupez l’alimentation, et mettez les CI en place.
Fabrication des électrodes
La fabrication des électrodes ne devrait pas poser de problème. Utilisez des matériaux qui ne s’oxydent pas, ou arrangez-vous pour qu’ils ne s’oxydent plus : cuivre, laiton ou aluminium (moins facile à souder avec les moyens habituels, il est vrai), et évitez le fer. La forme des électrodes n’est pas très critique, mais choisissez-là pour que leur pose sur le sujet ne soit contraignante pour personne. Vous pouvez par exemple utiliser un fil de cuivre rigide étamé de quelques centimètres de long, que vous « enroulerez » autour des doigts (ne pas utiliser un fil trop rigide qui risquerait de faire mal). Vous pouvez aussi employer des pièces de monnaie jaunes de 20 centimes de franc français (on en trouve encore dans certaines tirelires), ces pièces se soudent très bien. Leur fixation sur le sujet est un peu plus délicate mais reste néanmoins possible, avec un caoutchouc large dont le serrage devra être juste suffisant pour que les pièces ne bougent pas. Inutile de se procurer des électrodes professionnelles, cela n’en vaut pas vraiment la chandelle. Rappelez-vous que le montage proposé ici n’est qu’expérimental.
Câblage
La liaison entre le montage électronique et le PC s’effectuera à l’aide d’un cordon de liaison série RS232 droit entièrement cablé (afin de pouvoir exploiter la ligne DCD). Si vous ne possédez pas d'un tel cordon, vous pouvez facilement le fabriquer vous même en reliant broche à broche les lignes 1, 3, 5 et 7 de deux connecteurs SubD 9 points. Le connecteur côté PC doit impérativement être de type femelle, alors que le connecteur côté électronique pourra être du type que vous désirez, à condition bien sûr qu’il soit de sexe opposé au connecteur soudé au circuit imprimé.
Etalonnage
Deux modes d'étalonnage possibles : avec ou sans ordinateur.
Etalonnage en autonome (sans ordinateur)
Placer le potentiomètre RV1 à mi-course, aucune LED ne doit s’allumer. Court-circuiter les deux électrodes et ajuster RV1 de telle sorte que la tension présente sur le collecteur de Q2 soit comprise entre 6V et 8V. Ajuster le potentiomètre RV2 de telle sorte que toutes les LED s’allument, la dernière devant s’allumer tout juste.
Utilisation avec un ordinateur
Raccordez le montage au PC. Lancer le logiciel LiesDetector.exe. Cliquer sur le bouton Démarrer. Si le message "Aucune donnée reçues" s’affiche en rouge au dessus du graphe et que la fréquence mesurée reste à 0 Hz, celà signifie que le montage n’est pas alimenté ou que la liaison avec l’ordinateur est incorrecte. Laissez les deux électrodes en l’air pendant quelques secondes, afin de s’assurer de la bonne stabilité de l’ensemble : l’écart de fréquence entre deux acquisitions ne doit pas excéder 1 Hz. La fréquence mesurée devrait être comprise entre 50 Hz et 100 Hz. Court-circuitez les deux électrodes pendant quelques secondes, afin de s’assurer de la bonne stabilité de l’ensemble. Là aussi l’écart de fréquence entre deux acquisitions ne doit pas excéder 1 Hz. La fréquence mesurée devrait être comprise entre 250 Hz et 350 Hz.
Une fois l’étalonnage logiciel terminé, vous pouvez raccorder les électrodes au sujet, qui ne doit pas être stressé (sinon donnez-lui un jus de fruit et racontez-lui une histoire drôle). L’indication en cours devra se situer entre les deux limites mesurées précedemment. Notez cependant que selon l’individu placé sous test, vous aurez peut-être besoin de retoucher légèrement le potentiomètre RV1. Si vous jugez que la mise en place d’un potentiomètre déporté est préférable à l’ajustable, n’hésitez pas à le faire.
Conclusion
Voilà un petit gadget qui devrait vous amuser un peu. En utilisation expérimentale, n’en attendez pas des miracles. Et rappelez-vous que les conditions de mise en contexte du sujet importent bien plus que toute autre chose. Le mensonge détectable n’est que celui qui provoque une émotion. La plupart du temps.
Historique
03/03/2024
- Nouveau dessin de PCB (aucun changement côté électronique)
25/01/2007
- Première mise à disposition.