lundi 9 mai 2016

Réalisation d'un circuit imprimé - Méthode PNP BLUE


LE LOGICIEL SPRINT LAYOUT 6.0
 


Le routage du circuit imprimé de ce TRX a été fait avec SPRINT LAYOUT 6.0.

 Vue du routage terminé.




Vue de la fenêtre d’impression. 

Fabrication d’un circuit imprimé avec du PNP BLUE
Le PNP BLUE est une feuille bleue qui permet d’imprimer un tracé pour le transférer ensuite sur la partie cuivrée d’un circuit imprimé à l’aide d’un fer à repasser. On le trouve chez GO TRONIC (publicité gratuite).
Elle a un côté lisse et un autre rugueux, on imprime du côté rugueux avec une imprimante LASER.

On plaque ensuite la face imprimée contre le cuivre et on chauffe avec un fer à repasser, la température idéale est à expérimenter et se situe vers « coton ». Trop chaud, le tracé va baver, trop froid il y aura des zones mal transférées.

Attention ! Ne prenez pas le dernier fer à repasser que madame à reçu à Noël, je décline toute responsabilité J

Voici les choses qu’il faudra respecter :


L’impression se fera avec une imprimante ou un copieur LASER.
Le cuivre sera nettoyé avec de la laine d’acier très fine avant le transfert, il doit être brillant et bien sec.
Passez le fer chaud pendant environ 3mn sans appuyer, on voit rapidement le résultat car le tracé devient noir.
Bien laisser refroidir ou refroidir sous l'eau froide du robinet et enlever en partant d’un angle.

 Il y a souvent des petits défauts dans le genre : bulles dans un plan de masse… je voulais dire plan zéro J,  il peut aussi manquer un petit morceau de tracé, les corrections sont très faciles à faire avec un petit feutre indélébile et un cutter.
Voyons cela en image



 Imprimer  le dessin du circuit sur une feuille de format A4
  
Découper un morceau de PNP BLUE et fixez-le sur le dessin avec du scotch. Le dessin sert uniquement de repère pour centrer le PNP BLUE.
 
Imprimer sur la face rugueuse du PNP BLUE avec une imprimante laser.




Préparer une plaque d’époxy cuivrée à la dimension du circuit.
 

Nettoyer le cuivre avec de la laine d’acier fine, ça doit briller.
Bien sécher le cuivre avant de transférer le circuit


Placer le côté imprimé contre le cuivre et transférer avec un fer à repasser réglé sur coton, au début il faudra peut être faire quelques essais pour trouver la température idéale.




Le dessin est transféré, il apparaît en noir.




Retirer le film PNP BLUE lentement en partant d’un angle
 Il y a souvent des petites imperfections, elles se corrigent très bien avec un feutre indélébile, parfois il faut gratter un petit défaut avec une lame de cutter. 



On sort la bonne vieille machine à perchlo du placard….


Une fois le circuit gravé, il suffit de gratter avec de la laine d’acier fine pour décaper parfaitement le cuivre.


 Il ne reste plus qu’à percer les trous pour les fils des composants.
Une bonne astuce : on peut étamer le cuivre avec un bain d’étain chimique du commerce, ça protège le cuivre et facilite la soudure.







73s et bonne réalisation



Jean-Luc  -  F1IEY


 

 

OSCILLATEURS A QUARTZ ET VXO


EXPERIMENTATION SUR LES OSCILLATEURS à QUARTZ ET VXO
(Applications radioamateur)
Par F1IEY - Jean-Luc Roth

Rappel théorique


-       L’Effet piezoélectrique

Lorsqu’on déforme mécaniquement une lamelle de quartz, des charges électriques apparaissent sur ses faces (l’allume-gaz piézo fonctionne sur ce principe).
L’effet est réversible…

Lorsqu’on applique des charges électriques sur une lamelle de quartz elle se déforme mécaniquement, on peut la faire vibrer en appliquant une tension alternative. (le buzzer piézo fonctionne sur ce principe).

-       Le quartz dans les oscillateurs

 
Les quartz que nous utilisons dans les oscillateurs sont composés d’une fine lamelle de quartz placée entre 2 armatures métalliques qui servent d’électrodes. L’ensemble est placé dans un boîtier hermétique. La fréquence marquée sur le boîtier correspond à la fréquence de résonance de la lamelle de quartz.

            


Voici le schéma équivalent d’un quartz :

 

                  CP : capacité parallèle           L : Inductance

                  CS : capacité série                 R : Résistance

 La capacité CP dépend de la taille du quartz et de la métallisation des électrodes (de l’ordre de quelques pF).

Le quartz a deux fréquences de résonance : la fréquence de résonance série et la fréquence de résonance parallèle qui se trouve légèrement plus haute (quelques KHZ).

La fréquence série ne dépend pas (ou très peu) de CP, elle est donnée par L et CS et à cette fréquence le quartz est équivalent à R (quelques Ohms à quelques dizaines d’Ohms).

La fréquence de résonance parallèle dépend de CP, elle peut être légèrement déplacée avec un condensateur additionnel. C’est donc ce mode de résonance qui est utilisé pour faire un VXO (Variable X-tal Oscillator).

Entre ces deux fréquences le quartz à un comportement inductif, le « Q » (coef. De surtension) est très élevé.

C’est le type d’oscillateur qui va imposer le mode de fonctionnement, série ou parallèle.
 


Pour FS le quartz se comporte comme un circuit RLC série, Z = R.
Pour FP le quartz se comporte comme un circuit RLC parallèle, Z élevé.

 
-       2 types d’oscillateurs à quartz très utilisés en radio.

 





















Oscillateur PIERCE : Le quartz oscille en résonance série

 Avantage : très stable, niveau de sortie élevé, simple à construire.
Inconvénient : difficile de shifter la fréquence de plus de quelques centaines de Hz.



 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
Oscillateur COLPITTS : Le quartz oscille en résonance parallèle

Avantage : très facile à shifter de quelques KHZ et même plusieurs dizaines de KHZ en le transformant en VXO.
Inconvénient : un peu plus compliqué à construire et à mettre au point, le VXO demandera de l’expérimentation pour trouver les valeurs idéales.


Dans le schéma ci-dessus, avec les valeurs indiquées, la fréquence générée est légèrement en dessous de 10MHZ car l’oscillateur ne respecte pas les 20pf de capacité de charge du quartz. Nous verrons dans quelques instants que ce n’est pas un problème.

 
-       Comment transformer un oscillateur Colpitts en VXO.

Par nature un oscillateur à quartz est très stable, il sera difficile de faire varier sa fréquence mais cela reste possible, dans une plage assez faible tout de même, en utilisant des artifices.


 
 
 
 
 
 
 
 
 
Oscillateur avec réglage fin de la fréquence.
 Le simple ajout d’un condensateur variable en série avec le quartz permet d’augmenter la fréquence de l’oscillateur.

 Avec le condensateur fermé (capa maxi) on démarre sur une fréquence proche de la fréquence initiale, en ouvrant progressivement le condensateur, on augmente la fréquence.

Cette méthode ne permet pas un shift très important (seulement quelques KHZ), on l’utilise surtout pour caler la fréquence d’un oscillateur avec précision. Dans l’exemple ci-dessus on pourra le caler à 10,000 MHZ grâce au condensateur ajustable.


Le VXO

En ajoutant une self en série avec le condensateur et le quartz, on élargit légèrement la plage couverte.

On peut espérer couvrir plusieurs KHZ, la valeur de la self (L) est primordiale et il n’y a pas de formules précises pour la calculer, il faut donc expérimenter en partant de quelques µH à quelques dizaines de µH puis retenir la self qui permet la plus grande excursion. Les petites selfs normalisées du commerce conviennent très bien.

 



Le Super VXO

 En ajoutant des quartz (3 maximum) de même valeur en parallèle on obtient le fameux effet connu sous le nom de "super VXO". La couverture augmente considérablement !
Ci-dessous un super VXO que j’avais mis au point pour couvrir la sous bande CW du 40m avec un RX à conversion directe.

 -       Schéma.



 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Les boîtiers des quartz sont reliés à la masse.


1 quartz = un simple VXO variation ~3KHz
2 quartz = un super VXO variation ~15 / 20KHz
3 quartz = on gagne un peu d’excursion ~35 KHz mais il ne faut pas trop exagérer au risque de perdre la stabilité.
Ensuite on ne gagne plus rien, l'oscillateur devient même instable.

Le CV ne devra pas dépasser 30 pF pour couvrir 35 KHZ, au dessus l'oscillateur génère des oscillations parasites. C'est la capacité résiduelle du CV qui fixera la fréquence haute.
La valeur de l'inductance est critique, c'est pour cela qu'il y a 2 selfs de 22µH en série. La réaction mutuelle, en jouant sur leur écartement, permet d'ajuster la valeur exacte pour rester dans une plage de fonctionnement stable.

La résistance en parallèle sur les selfs sert à amortir le circuit pour éviter les risques d’oscillations spontanées sur des fréquences parasites, elle n’est pas toujours obligatoire mais il vaut mieux la prévoir.
Exemple d’un super VXO qui couvre 120 KHZ 




 

 
 
 
 
 
 
 
 
 Il a été conçu pour piloter un émetteur / récepteur BLU 40m avec une F.I à 9MHZ (couverture de 7.020 à 7.120 MHZ).
Il utilise 2 quartz de récupération, marqués 48,4972 qui sont des 16,166MHZ  Overtone 3.
 Pour rappel, il est  intéressant d'utiliser un OL à 16MHZ sur un RX 7MHZ, la fréquence image se retrouve dans la partie haute du spectre dans un endroit ou il y a moins de propagation et de signaux forts.

Cet exemple va servir de support pour donner les règles à respecter pour concevoir un oscillateur stable.
 
1-    Utiliser un petit régulateur pour stabiliser la tension d’alimentation. Toute variation de tension se traduit par une variation de fréquence, elle est faible pour un VXO mais elle existe.

2-    Travailler avec les courants les plus faibles possible pour minimiser les dérives liées à l’échauffement des composants.

3-    Les condensateurs utilisés dans le circuit d’oscillation seront du type NPO, COG, styrolex (Polistyrène) ou mica.

4-    Fractionner si possible les condensateurs, les 100pF ont été remplacés par des 47pF en parallèle pour diviser les courants RF (ne pas oublier que la haute fréquence fait chauffer les condensateurs).

5-    Soigner les découplages d’alimentation.

6-    Ne chargez pas directement l’oscillateur, prélevez toujours les signaux à travers un étage séparateur (Buffer) qui aura pour rôle d’empêcher que des variations de charge se répercutent sur les éléments oscillants.

7-    Utiliser un boîtier blindé, pas de VFO / VXO dans un boîtier en plastique.

 

        73 – Jean-Luc – F1IEY


lundi 25 janvier 2016

Keyer iambic électronique ultra simple (à base d' ATMEGA 328P)


KEYER ELECTRONIQUE ( F1IEY - 2016)


Voici un petit keyer électronique facile à construire et qui peut rendre service à celles et ceux (les dames d'abord) qui comme moi se lassent vite de la manipulation à la pioche.

Photos de la maquette (version 1/2)






 


Sur ces photos on le voit monté dos à dos avec un petit émetteur 80m QRP de 2 Watts.



 





Vue général du PCB (mode photo dans Sprint Layout).
 
 
Le dessin du PCB fait avec Sprint Layout.




LE SCHEMA:
 

 
 
 
Quelques explications:
 
Le coeur de ce keyer est un ATMEGA328P, c'est le µcontroleur qu'on trouve sur les cartes Arduino.
J'ai donc écrit le programme dans le logiel Arduino et je me suis servi d'une carte Arduino Uno pour le programmer (il est monté sur support, c'est très pratique).
 
L'ATMEGA doit être alimenté en 5V, la tâche est assurée par un régulateur 78L05 découplé par 2 condos de 100nF et un électrochimique de 10µF / 25V.
 
Le keyer peut fonctionner avec une clé double contact, il suffit de la  relier aux bornes "POINT" et "TRAIT" ou avec une simple pioche qui sera reliée sur "PIOCHE". La borne commune sera la masse.
 
 Le potentiomètre de 22K (valeur non critique, un 10K ou un 47K conviennent aussi) règle la vitesse de manipulation.
 
Un des deux transistors 2N7000 sert à manipuler l'émetteur par mise à la masse de son entrée "KEY", l'autre active le buzzer ce qui permet d'écouter sa manipulation. Ce petit transistor MosFet fonctionne à merveille en commutation, on le trouve sur internet, souvent par lot pour un prix dérisoir !
 
Le quartz de 16MHZ relié entre les pattes 9 et 10 du µC aura de préférence son boîtier soudé à la masse du PCB sinon le responsable CEM de mon radio club sera fâché  :-)
 
Le buzzer sera un modèle avec oscillateur interne. A ce propos ! j'ai prévu dans le programme une option qui permet de sortir sur la broche 18 du µC (= broche 12 de l'Arduino) une note BF réglable de 300HZ à un peu plus de 1000HZ, la hauteur de cette note peut se régler avec un potentiomètre de 22K relié à la broche 24 du µC (= broche A1 de l'Arduino). Cette option n'est pas mise à profit sur ce keyer car il a été simplifié pour équipé un TRX QRP. La version 2/2 décrite plus bas intègre les options de réglage de tonalité et volume. Le soft est le même pour les 2 versions.
 
Le PCB a été routé avec SPRINT LAYOUT6, je peux donner le fichier sur demande.
Le programme de l'ATMEGE328P (fichier .ino) est édité ci-dessous, il suffit de le copier dans le logiciel Arduino et de faire "compiler" puis "téléverser".
 
 
// Keyer Iambic
// F1IEY - 2015
byte P_DOT = 2;   // Contact dot sur pin 2
byte P_DASH = 3;   // Contact dash sur pin 3
byte PIOCHE = 4;   //  pioche sur pin 4
byte P_AUDIO = 12;   // Sortie audio
byte P_CW = 13;  // Sortie du keyer, à connecter sur l'entrée key de l'émetteur
byte P_SPEED = A0;   // curseur du potentiomètre speed sur A0
byte P_BIPTON = A1;   // curseur du potentiomètre bipton sur A1
// variable pour les valeurs des potentiomètres.
int speed;
int bipton;
// Initialisation de l'Arduino
void setup()
{

  pinMode(P_DOT, INPUT);
  pinMode(P_DASH, INPUT);
  pinMode(PIOCHE, INPUT);
  pinMode(P_AUDIO, OUTPUT);
  pinMode(P_CW, OUTPUT);
  digitalWrite(P_CW, LOW);      // Sortie du keyer initialisée à LOW au démarrage du programme
}
// Programme en boucle
void loop()
{
  if (!digitalRead(PIOCHE))       // Si la pioche  est activée..
  {
    tone(12, bipton); //génère le bip sur la pin 12
    digitalWrite(P_CW, HIGH);            // Passage en émission
    delay(10);
  }
  else
  {
    noTone(12);
    digitalWrite(P_CW, LOW);            // Arret de l'émission
    delay(10);
  }
  speed = analogRead(P_SPEED); // Lecture de la valeur du potentiomètre speed
  speed = map(speed, 0, 1023, 30, 80); //adaptation de la plage de variation
  bipton = analogRead(P_BIPTON); // Lecture de la valeur du potentiomètre bipton
  bipton = map(bipton, 0, 1023, 200, 1020); //adaptation plage de variation ( de 200 à 1000HZ)
  if (!digitalRead(P_DOT))       // Si le levier dot est activé..
  {
    keyAndBeep(speed);           // ... envoyer un point pendant la durée "speed"
    delay(speed);                 // ..et attendre la durée d'un point
  }
  if (!digitalRead(P_DASH))      // Si le levier dash est activé...
  {
    keyAndBeep(speed * 3);       // ... envoyer un trait pendant la durée "3x speed"
    delay(speed);                // ..et attendre la durée d'un point
  }
}
// Passe le TX en émission (pin 13 à 1) et génère sur la pin 12 un bip de tonalité variable en fonction de la position du potentiomètre bipton.
void keyAndBeep(byte speed)
{
  digitalWrite(P_CW, HIGH);            // Passage en émission
  {
    tone(12, bipton); //génère le bip sur la pin 12
    delay(speed); // durée du bip
    noTone(12); // arrêt du bip
  }
  digitalWrite(P_CW, LOW);             // Fin de l'émission
}
 
Photos de la maquette (version 1/2)
 
montage tester chez F4HMX (Yannick) avant mise en boîtier
 
LE SCHEMA (version 2/2).
 
 
Le dessin du PCB fait avec Sprint Layout (version 2/2).
 
 
 
L'implantation des composant (version 2/2).
 
 
Exemple de réalisation d'une clé avec une lame de scie et quelques ronds d'aluminium
 
 
 
 

Bonne réalisation et bon trafic en CW.
 
73s - Jean-Luc  - F1IEY