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L'impédancemètre |
Présentation François et ON5HAM Jacques Flamand le 15 09 2007
Dans le cadre du concours UBA HOMEBREW CHALLENGE et afin de lancer un projet à développer au sein du club, ON5HAM en comapgnie de François et d'autre om's comme ON4PH, ON3BY ont lancé le projet d'analyseur d'antenne un peu plus modeste que les appareils commerciaux tout en ajouttant des fonctions inexistantes dans ces dernier et pour un prix plus abordable que les modèles fournis dans le commerce. http://www.uba.be/actual/pdf/uba_homebrew_rules.pdf
Le savoir est la seule valeur qui augmente lorsque on la partage.
Remerciements à tous les OM ayant fournis des documents, des idées, fait des essais.
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Voir cours HAREC – UBA page 144 (10.1.1.7)
En conclusion:
Si à la place du générateur CC, on place un générateur RF, et que l’on remplace le détecteur de zéro (galva) par un détecteur de tension alternative, les relations entre les résistances restent identiques.
Si on remplace les résistances par des impédances complexes, c’est à dire du R, L, C les relations restes également identiques. Z1*Z4 = Z3*Z2
Nous possédons donc notre méthode simple de mesure de l’impédance d’une antenne.
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Dans ce type de pont, l’équilibre implique l’égalité des parties réelles (R) et des parties imaginaires (L,C)
Autrement écrit : R1*R4 = R2*R3 --> R4 = (R2*R3)/R1 R1*X4 = R2*X3 --> X4 = (R2*X3)/R1
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Composante R:
Si R1 = 100 ohms --> R3 = 900 ohms on a R4 = 1800 ohms Si R1 = 200 ohms --> R3 = 800 ohms on a R4 = 800 ohms Si R1 = 500 ohms --> R3 = 500 ohms on a R4 = 200 ohms Si R1 = 800 ohms --> R3 = 200 ohms on a R4 = 50 ohms Si R1 = 900 ohms --> R3 = 100 ohms on a R4 = 22 ohms On a une variation non linéaire de l’échelle – tassement vers les impédances élevées La composante L,C: X4 = (R2*X3)/R1 La valeur de X4 dépendant de la position du Cv et de la position du pot (R1). Il n’est pas possible d’étalonner directement le CV en pF ou uH (voir équation) si l’on veut déterminer la réactance L-C, il faudra passer par un tableau à deux entrées (valeur de R1 et valeur de Cv) | La composante L,C: X4 = (R2*X3)/R1 La valeur de X4 dépendant de la position du Cv et de la position du pot (R1). Il n’est pas possible d’étalonner directement le CV en pF ou uH (voir équation) si l’on veut déterminer la réactance L-C, il faudra passer par un tableau à deux entrées (valeur de R1 et valeur de Cv)
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Composante R:
Si R3 = 100 ohms on a R4 = 25 ohms Si R3 = 900 ohms on a R4 = 225 ohms Inconvénient: On a donc une plage de mesure plus petite, mais l’indication est linéaire. (R1 et R2 fixe)
| La composante L,C: X4 = (R2*X3)/R1 La valeur de X4 ne dépend que que de X3, R1 et R2 sont fixes et l’on peut graduer le CV en valeur de réactance Si Cv est inférieur à 100 pF (le zéro) on est en présence d’un circuit selfique et inversement si Cv est supérieur à 100 pF on est en présence d’un circuit capacitif |
Comment mesurer les impédances supérieures à 225 ohms ? Et en symétrique Utiliser simplement un autotransformateur de mesure (BALUM) de rapport ¼. La mesure est possible jusqu’à 900 ohms
Réalisation: deux fils torsadés sur tore T50-2 | Réglages:
Pour les R: Utilisation de résistances montées sur un connecteur
Pour les C et L, utilasation de capacités et ou de selfs montées en série avec les résistances Attention on mesure des réactances et non de capacitances ou inductances (influence de la fréquence. |
Circuits de base en noir
Options en vert
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| Circuit différentiel FET Couplage par les sources Gain commandé par la valeur de la résistance variable de couplage Réaction par Cr Accord de la fréquence par le circuit L,C
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Oscillateurs: voir cours HAREC UBA page 81 point 4.3
Le signal de sortie est redressé et comparé à l’aide de l’ampli OP à une tension fixe.
Le signal de sortie de l’ampli OP commande un FET situé dans les sources communes et qui joue le rôle d’une résistance variable en fonction de l’amplitude du signal de sortie du générateur.
Prototype par ON4JPH Jean-Pierre
Cette partie sera développée par François.
Il s’agit d’un simple redressement de la tension de déséquilibre dans la diagonale du pont (point A et B)
Le galvanomètre peut être un simple appareil de contrôle récupéré de l’ordre de 100 uA; la précision n’a pas d’importance
Si la sensibilité n’est pas suffisante, un ampli peut être ajouté
Un microcontrolleur c’est circuit intégré qui contient:
Chaque fabricant a développé sa famille/gamme de microcontrolleur:
Les pics de microchip (ex. 16F628, 18F4455, 24Fxxx, 12Fxxx)
68HC12, 68HC08,… de Motorola et de Freescale
Famille ST6 de STMicroelectronics
Famille Atmel AVR
8080, Z80,…
Texas Instruments, Philips, Cypress,…
Convertisseur Analogique/Numérique (CAN) ou ADC: convertit une tension en une valeur binaire
Convertisseur Numérique/Analogique (CAN) ou DAC: opération inverse
Générateur Modulation de largeur d’impulsion (MLI) ou PWM (Pulse Width Modulation). Très utilisé pour contrôler un moteur DC, un chauffage, une lumière).
Timer : compteur de temps (chrono) ou d’évènements
Comparateur (de tension)
Contrôleur de bus, communication: UART (liaison série), I²C, SPI,...
Instructions qui transfere un octet d’un endroit à l’autre (mémoire).
C'est à dire:
d’un périphérique vers un registre interne ou l’inverse
D’un registre interne vers la RAM ou l’inverse.
Instructions de transfert exemple:
Addressage immédiat
MOVLW 25
MOVe Literal to W: charge la valeur spécifiée (appelée valeur littérale ou valeur immédiate dans le registre de travail W)
W (Work) = registre de travail = utilisé pour toute sorte de calcul et de transfert = registre fondamental!
Adressage direct
MOVF 0x0E, W
MOVe File: transfert la valeur contenue à l’adresse spécifiée dans le registre de travail W.
c'est à dire que le µc va charger l’octet situé en RAM à l’adresse 0x0E (hexadécimal ou 14 décimal) dans le registre W.
Il s’agit donc bien d’adressage direct puisque l’on travail avec l’adresse.
MOVWF 0x0E
MOVe W to File: transfert le contenu de W à l’adresse spécifiée.
càd que le µc va copier le contenu de W dans l’octet situé en RAM à l’adresse 0x0E.
Il s’agit donc bien d’adressage direct puisque l’on travail avec l’adresse.
On prend le contenu d’une variable A en donnant son adresse et on le copie dans une variable B dont on donne l’adresse B.
En résumé: adressage indirecte =
(var A situé à l’adresse xxx) -->(var B situé en yyy).
Avec les pics, cela se fait en 3 instructions et 2 registres intermédiaires.
MOVLW 0x55 ;on charge 0x55 dans W
MOVF 0x10, W ;on copie W à l’adresse 0x10
--> W = 0x55
Il existe des instructions permettant de faire des additions, soustraction et parfois même de multiplication et division sur des octets (8-bit).
Les opérations sur des grands nombres (word = 16-bit, dword = 32-bit, les nombres à virgules flottantes,les puissances, les racines, les exponentielles, les logarithmes les fonctions trigonométriques (sin, cos, tan, arcsin,…), les nombres fractionnaires, doivent être ramenée à suite d’instruction simple portant seulement sur des octets .
Instructions arithmétiques exemple:
ADDLW 25
ADD Literal and W: effectue la somme W + 25 et stocke le résultat dans W.
ADDWF 0x25,f
ADD W and F: effectue la somme W + la variable situé à l’adresse 0x25 et stocke le résultat à l’adresse 0x25.
ADDWF 0x25,W
ADD W and F: effectue la somme W + la variable situé à l’adresse 0x25 et stocke le résultat dans W.
SUBLW 25
SUBtract W from litteral effectue la différence 25 - W et on stocke le résultat dans W.
SUBWF 25, f SUBWF 25, W
SUBtract W from f: idem que ADDWF sauf que W - @25 --> W ou @25
INCF 0x47, W ;incrémente (+1) la variable @0x47 et stocke dans W
INCF 0x47, f ;incrémente (+1) la variable @0x47 et stocke @0x47
DECF 0x47, W ;décremente (-1) la variable @0x47 et stocke dans W
DECF 0x47, f ;décremente(-1) la variable @0x47 et stocke @0x47
Effectue des opérations logiques bit à bit de 2 octets.
Exemple AND (ET, &), OR (OU, |), XOR (ou exclusif, ~),…
Effectue les opérations de décalage (Très utilisé !).
Instructions logiques exemple AND:
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ANDLW: effectue un AND avec la valeur littérale et stocke le résultat dans W.
ANDWF: idem mais adressage directe.
Instructions logiques exemple OR:
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IORLW: Inclusive OR Literal with W. Effectue un OU avec la valeur littérale et stocke le résultat dans W.
IORWF: idem mais adressage directe.
Rotation vers la gauche: on décale tous les bits vers la gauche (équivaut à faire x2).
Exemple var1= ‘00101011’ (binaire) = 43 dec
RLF var1,f ;Rotate Right through carry
Après ceci, var1= ‘01010110’ (binaire) = 86 dec
Rotation vers la droite: on décale tous les bits vers la droite (équivaut à faire /2).
Exemple var1= ‘00101011’ (binaire) = 43
RLF var1,f ;Rotate Right through carry
Après ceci, var1= ‘00010101’ (binaire) = 21.
Instructions de branchement exemple:
- CALL ma_routine appel de routine
GOTO endroit_1 saut inconditionnel
BTFSS ma_var1, 2 saut conditionnel
BTFSS = Bit Test F, Skip if Set
Dans l’exemple, on teste si le bit 2 de la variable ma_var1 est mis à 1. S’il est à 1 on saute l’instruction suivante, sinon on continue
- Permettent de :
- lire l’état d’un port d’entrée (un port = 8 bit = 8 entrées/sorties) (Bouton poussoir,capteur,…)
- écrire l’état d’un port de sortie (led, moteur, relais,…)
Ex. : microchip fournit gratuitement MPLAB.
- Le programmateur: circuit qui permet de transférer le programme (fichier) du PC au µC.
- Fournit les tensions spéciales pour programmer la mémoire (ex.: 13 V)
- Souvent facile à construire.
- Se connecte sur le port // ou port série voir USB.
En pratique, on insère la puce du µC sur le programmateur et on lance la programmation.
Chaque famille de microcontôleur a un programmateur particulier.
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