Electronique
> Réalisations
>
Affichage
/
Mesures > Indicateur niveau HF 002
Dernière mise à jour : 02/06/2013Présentation
Ce petit montage permet d'évaluer le taux de rayonnement HF entre 1,5 GHz et 3 GHz, c'est une version revisitée de l'indicateur de niveau HF 001. J'ai décidé de le réaliser après constat que ma balance de cuisine était sensible aux micro-ondes (détails).
Dans le principe rien de changé par rapport au précédent indicateur de niveau RF, on utilise toujours un couple diode / condensateur pour assurer la détection (redressement de l'onde porteuse HF). Pour économiser mon temps de recherche, j'ai cherché sur le Net un schéma tout fait pour voir quel type de diode on pouvait utiliser. Le premier schéma sur lequel je suis tombé est celui de Joseph L., qui a écrit un article assez complet sur son appareil. Le schéma est identique à celui de mon indicateur de niveau HF, pas de mystère, on n'invente plus grand chose de ce côté du circuit imprimé (je rappelle que ce montage n'est qu'un simple redresseur diode / condensateur). Le détail qui fait la différence concerne la diode, qui doit posséder une capacité parasite la plus faible possible. Car à des fréquences de fonctionnement aussi élevées (plus de 1 GHz n'est-ce pas), le moindre picoFarad a de l'importance. Joseph a utilisé une diode Schottky BAT62-03W (CMS boîtier SOD323) que je n'ai pas en stock. Remarque en passant : la diode BAT62 existe en différentes versions (avec différents suffixes) et le modèle -03W fait partie de ceux où il n'y a qu'une seule diode dans le boîtier (la BAT62 "simple" est un composant à quatre broches qui intègre deux diodes). En désespoir de cause, j'ai décidé d'essayer des diodes Schottky de type HP 5082-xxxx, en espérant que leurs x,x pF de capacitance max... (je sais que la doc technique laisse penser que ce sera difficile, mais je sais aussi qu'on nous cache parfois des choses).
Schéma
Je vous l'avais dit, le schéma est sans surprise.
L'antenne ANT est constituée de deux fils de cuivre rigides de longueur bien précise (détails fabrication un peu plus loin) et se "referme" sur la bobine L1. La diode D1 est une diode rapide (Schottky) censée pouvoir fonctionner à des fréquences très élevées, à priori jusqu'à 3 GHz. Inutile de dire qu'une diode de commutation classique du genre 1N4148 ne convient pas ici, encore moins une diode de redressement 1N4007. La liste des diodes que j'ai essayées est donnée plus loin. Le condensateur C1 de 1 nF "lisse" le signal HF redressé, de sorte que le galvanomètre qui fait suite voit une tension presque continue, son cadre mobile et son aiguille préfèrent ça. En parlant de galvanomètre, un modèle 100 uA convient très bien.
Seuil de conduction de la diode
La diode utilisée ici a un seuil de conduction voisin de 300 mV, à comparer aux 600 mV d'une diode silicium classique. On pourrait très bien appliquer à la diode une tension continue légèrement inférieure à sa tension de seuil, pour lui permettre d'entrer en conduction même avec des signaux HF de très faible amplitude. Je ne l'ai pas fait pour conserver au montage sa caracéristique de "tout passif" (pas besoin d'alimentation). En contrepartie, il faut un signal d'amplitude minimale pour que l'aiguille du galvanomètre commence à bouger.Réalisation de l'antenne
On a le choix entre réaliser une antenne sur circuit imprimé (piste de cuivre) ou en dur avec du fil de cuivre rigide. J'ai choisi la seconde solution puisque l'urgence était réelle (mon coeur et mes intestins ont-ils cuit ?). La longueur des deux bout de fil n'est pas prise au hasard, bien sûr. Si on veut capter un maximum d'énergie, la longueur mécanique doit être en relation avec la longueur d'onde du signal HF à capter. Ici le système est prévu pour réagir à une source HF de 2,4 GHz (fréquence du magnétron dans le four micro-ondes), la longueur d'onde est de :L (m) = 300 / F (MHz)
L = 300 / 2400 = 0,125 m = 12,5 cm
La longueur totale du dipole (des deux bouts d'antenne) doit correspondre à la moitié de cette valeur (on parle de demi-longueur d'onde). Soit 6,25 cm en tout, ou encore 3,12 cm par morceau. Pour que le système soit plus sensible avec des téléphones portables (1,8 GHz), vous devez juste changer la longueur de l'antenne, qui passera de 6,25 cm à 8 cm (300 / 1800 / 2, pour une longueur d'onde de 16 cm).
Prototype
Montage réalisé sur une chute de circuit imprimé. C'est de la bakélite, je sais que ce n'est pas terrible pour de la HF. Mais si le circuit fonctionne avec ce manque élementaire de précaution, je m'inquièterai encore plus. Bon sang de bon soir, pas moyen de mettre la main sur mes trois galvanomètres ! Tant pis, en attendant de les retrouver, j'utiliserai mon multimètre numérique.
Méthodologie des tests : à la louche. J'ai mis un verre rempli d'eau dans le four et une fois ce dernier mis en route j'ai baladé le détecteur autour de la porte, à une distance d'environ 10 cm. Four éteint, valeur affichée toujours égale à 0,000 V. Four en route, valeur affichée entre 200 mV et 800 mV selon emplacement. A ajouter aux 300 mV du seuil de conduction de la diode...
J'ignore si ces valeurs sont "inquiétantes", ce que je sais est que le seuil d'avertissement utilisé dans les appareils du commerce est de 5 mW/cm2. Montage essayé avec les diodes Schottky HP 5082-2900 (1,1 pF) et 5082-2303 (1,0 pF), pas vu de différence entre les deux. A titre d'essai et sans trop savoir ce que ça pouvait donner, j'ai également essayé ce montage avec une diode PIN HP 5082-3039 (0,25 pF). Résultats curieux avec cette dernière : la tension affichée fluctuait entre 0 et 200 mV quand le four était éteint, et la valeur chutait quand le four était en fonctionnement. Je sais que la diode PIN est utilisée pour de la commutation HF, mais là je ne lui ai appliqué aucune tension de commande.
Et avec un téléphone portable, ça donne quoi ?
Curieux comme pas un, je me suis empressé de tester ce petit bout de montage avec mon téléphone portable. Côté HF on est sur 1,8 GHz donc l'antenne de mon montage est trop courte (elle devrait faire 2 x 4 cm) et on perd en sensibilité, mais pas grave, on verra ce que ça donne. Téléphone au repos et placé à quelques cm du détecteur, la valeur affichée sur mon multimètre est de 20 mV. Un petit résidu qui vient de je ne sais où, qu'importe. Je compose le numéro de ma messagerie et j'attend. Quelques secondes après, mon multimètre affiche des valeurs qui fluctuent entre 1 V et plus de 2 V. OK, je capitule, la technique est la plus forte. Et puis tiens, pour continuer dans cette voie, autres petits détecteurs HF spécialement faits pour le téléphone portable : Indicateur niveau HF 003.Circuit imprimé
Nous avons ici affaire à un montage haute-fréquence, le mot d'ordre est "connexions les plus courtes possible". L'idéal est de faire un circuit imprimé avec uniquement des composants CMS. Enfin bon, si vous avez vraiment envie de vous embêter à faire un circuit.
La diode et le condensateur peuvent être remplacés par des composants traversants standard (c'est ce que j'ai fait sur mon proto), mais comme le circuit proposé ne leur prévoit pas de trou, il faudra les souder à même les pastilles de cuivre. Notez que le tracé des pistes est établi côté composants et non côté cuivre. Pour la self, il faudra veiller à ne pas tirer dessus une fois qu'elle sera en place car le cuivre du CI ne résistera pas longtemps.
Historique
02/06/2013- Première mise à disposition.