Mini-Fréquencemètre. Manuel de l utilisateur

Transcription

1 Mini-Fréquencemètre Manuel de l utilisateur Table des matières 1 INTRODUCTION 2 2 PRÉPARATION 2 3 DESCRIPTION DU CIRCUIT 4 4 LE MONTAGE 5 5 TESTS 11 6 PARAMÉTRAGES POUR L UTILISATEUR 12 7 MISE EN ŒUVRE 14 ANNEXE A DÉPANNAGE 18 N.D.T. : les paragraphes en italique gras ont été rajoutés dans la version française après construction du Mini-Fréquencemètre, en plus des notes de bas de page. F1TTW & F6GNK. Version française Cumbria Designs The Steading Stainton PENRITH Cumbria CA11 0ES UK

2 1 Introduction Merci d avoir acheté le Module Mini-Fréquencemètre de Cumbria Designs. Nous espérons que vous vous ferez plaisir à construire ce kit et que vous trouverez de nombreuses applications à cet accessoire polyvalent. Ce manuel décrit le montage et l utilisation du Mini-Fréquencemètre ; même si vous êtes un constructeur chevronné nous vous demandons de bien vouloir lire ce manuel et de vous familiariser avec les instructions et le contenu du kit avant de commencer la construction. S il est assemblé avec soin, il doit vous rendre de bons services pendant des années. Merci. L équipe de Cumbria Designs 2 Préparation 2.1 Outils Nous recommandons d utiliser les outils suivants pour le montage et les tests ; un fer à souder à pointe fine de 25 W de la soudure 60/40 pour électronique [une soudure de faible diamètre est recommandée du fait de la petite taille de certaines pastilles.] une pince coupante de 130 mm (ou plus petite) une pince plate à becs fins une pompe à dessouder (au cas où!) un multimètre 2.2 Conventions Les symboles suivants sont utilisés tout au long des instructions de montage pour attirer votre attention lors de certaines étapes critiques comme l orientation correcte des composants ou les précautions antistatiques. Le texte associé décrit l action requise pour ces opérations. Étape critique Sensible à l électricité statique En face de chaque étape de montage figure un carré vide qu il faut cocher après avoir terminé l étape. 2.3 Montage Réussir à terminer avec succès le montage d un kit fonctionnel dépend du soin mis dans la manipulation des composants, de leur placement et de la réalisation de bonnes soudures! Ne soyez pas tenté d aller trop vite dans le montage, même si c est un kit relativement facile, un composant mal placé peut être l occasion d une infructueuse recherche de panne pendant plusieurs heures. Aussi, comme ce kit utilise un circuit imprimé double face (CIDF 1 ou CI 2 ) à trous métallisés, le retrait d un composant incorrectement soudé peut être difficile. Suivez les instructions de montage avec attention pour éviter les erreurs. Avant de placer et souder les résistances, il est conseillé de les mesurer avec un ohmmètre (si possible, faire de même avec un capacimètre pour les condensateurs). 2.4 Identification des composants Tous les composants portent un code donnant leur valeur. Il est important d être capable de le reconnaître au cours du montage. La valeur des condensateurs est indiquée par un nombre : par exemple, 104 = 100 nf, 103 = 10 nf etc. La valeur des résistances est représentée par des bandes de couleurs - c est une fréquente source de confusion! 1 CIDF : circuit imprimé double face 2 CI : circuit imprimé Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 2 sur 18

3 Pour simplifier l identification des composants, la liste des composants comporte la désignation de chacun d eux telle qu elle est inscrite dessus. Pour les résistances, leur codage par couleurs est donné. On peut se référer à la liste des composants comme référence au cours du montage pour s assurer que les bons composants sont placés aux bons endroits sur le CI. Pour se familiariser avec les composants avant le montage, il est conseillé de faire l inventaire de toutes les pièces du kit avant son montage. Penser à porter son bracelet antistatique pour faire cet inventaire! 2.5 Broches des composants La plupart des composants passifs nécessite que leurs broches 3 soient mises en forme pour passer dans les trous du CI. Ceci s applique principalement aux composants axiaux comme les résistances et les diodes. La mise en forme des broches de composants est facilement réalisée avec une pince plate en se servant de l espacement des trous sur le CI comme gabarit. Sinon, de petits gabarits de pliage peuvent être faits à partir de chute de plaque Veroboard et donnent de bons résultats fiables. Quelques composants, comme le potentiomètre ajustable, ont des broches préformées pour leur insertion par une machine. Celles-ci nécessitent d être redressées pour correspondre au dessin du CI. Là aussi, il est nécessaire d utiliser la pince plate à becs fins pour aplanir soigneusement le préformage des broches fait en usine afin d obtenir des connexions bien droites. 2.6 Le soudage Avant de souder, vérifier soigneusement que le composant que vous avez placé est en bonne position! Le circuit imprimé est un circuit double face à trous métallisés. Bien que quelques pastilles soient très petites, la surface représentée par le trou métallisé est plus que suffisante 3 broches ou «pattes» pour permettre à la soudure de former une soudure électriquement valable et mécaniquement solide. Il peut être difficile de revenir en arrière, donc vérifiez! La majorité des problèmes proviennent le plus souvent d erreurs dans le soudage. Il est quelques fois difficile de les retrouver. Voici quelques règles de base qui vous permettront d éviter les mauvaises soudures ; Nettoyage du fer Assurez-vous que l extrémité de votre fer à souder est en bon état et étamé. Une petite éponge humide pour le nettoyage des pointes de fer à souder, utilisée régulièrement pour essuyer les excès de flux et de soudure, garantira un bon fonctionnement de votre fer à souder. Rappelez-vous d étamer votre fer immédiatement après chaque essuyage. Nettoyage des broches des composants et des pastilles du circuit imprimé Toutes les broches des composants et les pastilles du CI de ce kit sont pré-étamées et ne nécessitent aucun nettoyage avant soudure. Assurez-vous de manipuler les composants de façon à éviter toute contamination par de la graisse ou des empreintes de doigts. Le soudage C est la chose qui peut faire trébucher même les constructeurs expérimentés. Pour faire fondre la soudure sur les surfaces à assembler il est nécessaire qu elles soient chaudes mais pas au point d abîmer les composants! C est simple comme ; 1. Mettre l extrémité du fer à souder à la jointure des pièces, simultanément sur la pastille et sur la broche, le maintenir ainsi brièvement afin de porter les surfaces métalliques à température ; 2. Déposer la soudure de façon à ce qu elle s écoule doucement sur les surfaces ; 3. Retirer le fer à souder et inspecter la soudure réalisée. La soudure terminée doit avoir un aspect légèrement brillant. Si la soudure est gris mat ou forme une boule, refaire fondre la soudure avec le fer, la retirer avec une Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 3 sur 18

4 pompe à dessouder et refaire une nouvelle soudure. 3 Description du circuit 3.1 Généralités Le Mini-Fréquencemètre a été conçu comme un système d affichage de fréquence facilement configurable pour des équipements de test ou un transceiver. Ce module compact offre de nombreux avantages par rapport aux habituels systèmes d affichage analogiques de fréquence, en améliorant la précision et en simplifiant la conception mécanique du transceiver. De plus, des informations simples sur l utilisation peuvent être affichées, comme le mode et l état Émission/Réception. Le Mini-Fréquencemètre possède deux types d entrée : l entrée RF («Radio-Frequency» ou radiofréquence) pour la mesure de la fréquence, et les entrées de paramétrage par l utilisateur («User Controls» ou «Control Inputs», voir plus loin) pour configurer le Mini-Fréquencemètre. Le cœur du Mini-Fréquencemètre est un microcontrôleur PIC 16F628A. Ce composant préprogrammé assure toutes les actions de commande et tous les calculs nécessaires pour les mesures et la communication avec l afficheur à cristaux liquides (LCD : Liquid Crystal Display ). 3.2 La mesure de la fréquence La gamme de mesure du Mini- Fréquencemètre s étend de quelques khz à plus de 100 MHz. Le signal à mesurer est appliqué aux deux broches du connecteur «RF input» (une pour le signal/l autre pour la masse). Un transistor tampon T2 J- FET réalise une interface à haute impédance pour les fréquences jusqu à environ 30 MHz. Ceci permet la connexion 3.3 Les entrées de paramétrage («Control Inputs») directe à un circuit en le chargeant au minimum. Au-delà de 30 MHz, la capacité d entrée du J-FET diminue progressivement l impédance d entrée. A ces fréquences, et en fonction de l application, le point de mesure devra être choisi avec attention pour être capable d alimenter une charge dont l impédance est de quelques centaines d Ohms. Un transistor bipolaire, T1, fournit le gain nécessaire pour alimenter les IC3A et IC3B, le circuit de mise en forme. IC3D est la porte de comptage. Elle est ouverte et refermée par le 16F628A. IC3C est utilisé pour éliminer tout comptage résiduel en mémoire dans IC2, le pré-diviseur. IC2 est un double compteur binaire 4 bits monté en compteur 6 bits. C est un composant CMOS à haute vitesse capable de fonctionner à des fréquences bien plus élevées que le pré-diviseur interne du 16F628A qui a une fréquence maximale de 32 MHz. La combinaison d un amplificateur en entrée et l utilisation de composants CMOS à haute vitesse dans les circuits de mise en forme et de pré-comptage fournit une capacité de fonctionnement jusqu à plus de 100 MHz. Le pré-diviseur interne du 16F628A est programmé pour fonctionner en diviseur par 2. Associé au diviseur par 6 fait par IC2 il réalise un diviseur par 8, l ensemble des 8 bits comptés dans le précompteur et pré-diviseur représente le binaire de poids le plus faible de la fréquence mesurée. Deux compteurs supplémentaires de 8 bits, internes au 16F628A, fournissent une mesure de la fréquence sur 24 bits pour chaque échantillon. Ces 24 bits sont ensuite convertis par le 16F628A, en tenant compte des valeurs de décalage et du multiplicateur, en binaire codé décimal (code BCD) qui envoi le résultat à l afficheur LCD. 8 entrées de paramétrage protégées par diode sont disponibles sur PL2. Ceci permet à l utilisateur de choisir les différentes fonctions du Mini-Fréquencemètre. Ces entrées sont normalement maintenues au niveau haut par des résistances de «pull up», la mise à la masse d une entrée activant la fonction associée. La fonction de chaque broche de PL2 est donnée dans la Table 1 ci-dessous : Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 4 sur 18

5 Table 1 : fonctions de paramétrage des broches de PL2. Broche Fonction Niveau haut ou non connectée Si mise à la masse 1 Mode d affichage 2 Mode d affichage Voir la Table 2 3 Mode d affichage 4 Tx/Rx 4 (voir la table du mode 5 ) Rx Tx 5 Choix du décalage 6 Utilise le décalage A Utilise le décalage B 6 Ajout/soustraction du décalage 7 Ajout du décalage Soustraction du décalage 7 Choix du multiplicateur 8 Utilise multiplication par A Utilise le multiplication par B 8 Mode différentiel 9 Mesure normale Mesure la différence Broche de PL2 Message affiché Haut Haut Haut Rien Haut Haut Bas CW Haut Bas Haut LSB Haut Bas Bas AM Bas Haut Haut USB Bas Haut Bas FM Bas Bas Haut DSB Bas Bas Bas PSK Table 2 : Modes d affichage Les modes les plus utilisés, CW, USB et LSB sont choisis en mettant à la masse une seule broche. Les autres modes sont choisis en mettant à la masse plusieurs broches. Le choix de l ensemble des messages à partir d un seul commutateur rotatif unipolaire est facilement réalisé avec une simple matrice de diodes externe. Quand toutes les entrées sont au niveau haut, rien n est affiché. Les trois boutons-poussoirs S1, S2 et S3, reliés aux entrées de paramétrage permettent à l utilisateur de programmer des décalages («offsets») de FI («IF» ou «FI» : fréquence intermédiaire) et des valeurs de multiplicateurs de façon à pouvoir représenter la fréquence à la sortie 4 Le montage de la chaîne de multiplication d un oscillateur. 3.4 Le rétro-éclairage («BL») Sur le circuit imprimé les pastilles marquées «BL» (voir aussi les connections «BL» sur le schéma) permettent à l utilisateur de choisir entre rétro-éclairer en permanence l afficheur (en soudant un fil entre ces deux pastilles) et entre faire un raccordement à un interrupteur placé sur la face avant afin d économiser l énergie d un équipement fonctionnant sur batterie. La valeur de 15 Ohms de R8 a été choisie de façon à avoir suffisamment de luminosité pour lire l affichage dans la pénombre ou le noir sans pour autant consommer trop de courant. Ceci permet au régulateur de fonctionner à une température convenable tout en économisant la batterie. Le rétro-éclairage est capable de fonctionner à un courant bien plus élevé pour avoir plus de lumière, ceci en réduisant la valeur de R8. Cependant, nous recommandons de ne pas descendre en dessous de 10 Ohms pour R8. A cette valeur, un radiateur doit être placé sur le régulateur de façon à ce que la température de fonctionnement reste à un niveau acceptable. L ordre de montage suivant est recommandé. Il permet à la plupart des petits composants de tenir en place sur le CI retourné alors que l on soude de l autre côté. Tous les composants sont montés sur la face supérieure (côté sérigraphié) du CI. 4 Tx/Rx : émission/réception 5 Mode Table 6 Offset Select 7 Offset Sum/Difference 8 Multiplier Select 9 Delta Mode Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 5 sur 18

6 Toutes les résistances ont une précision de 1 %, ce qui est indiqué par une large bande marron à une extrémité. 4.1 Les résistances R3 10R Marron, Noir, Noir R4 2M2 Rouge, Rouge, Noir, Jaune R5 220R Rouge, Rouge, Noir, Noir R6 100K Marron, Noir, Noir, Orange R7 470R Jaune, Violet, Noir, Noir R1 10K Marron, Noir, Noir, Rouge R2 470R Jaune, Violet, Noir, Noir R8 15R Marron, Vert, Noir 4.2 Les supports de circuits intégrés Assurez vous que leur orientation est correcte! Faites correspondre l index découpé sur le support avec l empreinte marqué sur le CI. Astuce : souder une seule broche puis vérifier le positionnement avant de continuer. Dessouder et repositionner si nécessaire. a) Mettre en place le support à 18 broches du micro-contrôleur pour IC1 b) Mettre en place les supports à 14 broches pour IC2 et IC3 c) Mettre en place le support à 16 broches pour IC4 4.3 Le quartz Ce composant est sensible à la chaleur et est facilement endommagé si il est surchauffé. Il est recommandé de laisser un espace d environ 2 mm entre le quartz et le CI. Ceci procure une petite isolation thermique supplémentaire au cours du soudage. Mettre en place Q1, le quartz de 20 MHz. 4.4 Le réseau de résistances Le réseau de résistances SIL (Single In Line) a une broche «commune» marquée par un «point» à une extrémité. Pour un bon fonctionnement des paramétrages, la broche «commune» doit être alignée sur le chiffre «1» marqué sur le CI. Mettre en place RN1 8x10K Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 6 sur 18

7 4.5 Les diodes des entrées de paramétrage Ces composants sont polarisés. Assurez vous que l orientation est correcte! Les diodes sont montés verticalement, le corps du composant à côté du réseau de résistances SIL, la bande de polarité noire de la diode dirigée vers le haut. Replier la connexion supérieure pour insérer la diode verticalement. Mettre en place les 8 diodes des entrées de paramètrage D1 D8 1N Les connections pour le rétroéclairage Choisir soit : rétro-éclairage permanent : souder un bout de fil entre les deux pastilles marquées BL situées entre IC2 et VR1 Soit : rétro-éclairage intermittent : souder deux fils sur les deux pastilles marquées BL situées entre IC2 et VR1 pour les connecter à un interrupteur 4.7 Les condensateurs céramiques Ordre d installation suggéré : C3 10nF (103) C2 10nF (103) C1 22pF (22J) C4 100nF (104) C5 100nF (104) C6 100nF (104) C7 100nF (104) C8 100nF (104) C10 100nF (104) 4.8 Les transistors Ces composants sont polarisés. Assurez vous que leur orientation est correcte! Mettre son bracelet pour éliminer l électricité antistatique. J310 est un composant sensible à l électricité statique. Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 7 sur 18

8 Eliminer votre électricité statique en vous mettant à la terre avant de le manipuler. Eviter de porter des vêtements électrostatiques (par exemple en laine, en fibres artificielles etc) au cours du montage. Former la broche du milieu du transistor T2 de façon à correspondre à l empreinte sur le CI Mettre en place le J-FET T2 Former la broche du milieu du transistor T2 de façon à correspondre à l empreinte sur le CI Mettre en place le transistor bipolaire T1 J310 MPSH Le potentiomètre ajustable Les broches préformées nécessitent d être redressées pour l insérer dans le CI! Mettre en place le potentiomètre CERMET VR1 de 10K (103) du réglage de contraste de l afficheur LCD 4.10 Le condensateur ajustable Mettre en place le condensateur ajustable TC1 de 22pF 4.11 Le régulateur de tension et la diode de protection Ces composants sont polarisés. Assurez-vous que l orientation est correcte! Mettre en place le régulateur de tension IC5 LM7805 en prenant soin de replier les broches pour assurer un positionnement correct avant de le souder Mettre en place la diode de redressement D9 1N Les boutons poussoirs Ne pas redresser les broches! Mettre en place les boutons poussoirs en les enfonçant dans les trous de montage en appuyant dessus jusqu à ce qu ils s encliquettent. Bien observer leur orientation donnée par l emplacement des trous sur le CI. Mettre en place les boutons poussoirs S1, S2 et S Les condensateurs électrolytiques C9 et C11 sont des condensateurs polarisés, la broche la plus courte, marquée «-», est reliée à la masse. Mettre en place C9 100µF Mettre en place C11 10µF Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 8 sur 18

9 4.14 Les connecteurs L orientation recommandée des connecteurs mâles est celle où la languette de verrouillage est orientée vers le centre du CI. Mettre en place les connecteurs mâles à deux broches : +12 V («Power») et RF «(RF Input») Mettre en place le connecteur mâle à 8 broches PL2 («Control inputs») 4.15 Les circuits intégrés (CI) Composants sensibles à l électricité statique. Mettre son bracelet pour éliminer l électricité antistatique. Éliminer votre électricité statique en vous mettant à la terre avant de les manipuler. Éviter de porter des vêtements électrostatiques (par exemple en laine, en fibres artificielles etc.) au cours du montage. L orientation de ces composants est essentielle. Observer l alignement des broches des CI qui doivent être pliées délicatement afin d être correctement alignées avant insertion dans les supports. Les broches des CI peuvent être repoussées vers l intérieur en plaçant le composant de côté sur une surface dure et en appuyant doucement sur le corps du composant, repoussant ainsi les broches vers l intérieur. En insérant les composants faites attention de bien vérifier l alignement, en particulier pour le micro-contrôleur qui nécessite une force d insertion relativement importante. Mettre en place IC1 PIC 16F628A Mettre en place IC2 74VHC393 Mettre en place IC3 74VHC00 Mettre en place IC4 74HC L affichage LCD Mettre son bracelet pour éliminer l électricité antistatique. L affichage LCD est sensible à l électricité statique, le manipuler avec soins. L affichage LCD est connecté au CI par un connecteur à 16 broches SIL. Pour garantir un alignement correct, la procédure suivante est recommandée : a) Placer l afficheur LCD face avant retournée sur une surface plane, insérer toute la bande de broches du connecteur SIL (mâle) dans les 16 terminaisons de l afficheur. Ne pas souder à cette étape! b) Enficher à fond le support SIL à 16 broches (femelle) sur la bande de broches du connecteur SIL. Attention c est un peu dur! Il ne doit pas y avoir d espace entre les parties isolantes noires des deux parties du connecteur SIL. c) Insérer le CI assemblé du Mini-Fréquencemètre sur le support SIL à 16 broches. Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 9 sur 18

10 d) Positionner les 4 entretoises de 8 mm entre les deux CI à chaque coin. e) Mettre une entretoise de 3 mm sur chaque vis de M2.5 et passer les vis au travers de chaque trou de montage du CI de l afficheur LCD en les faisant passer à travers les entretoises de 8 mm positionnées entre le CI de l afficheur LCD et le CI principal. f) Fixer le dessus du CI principal en mettant en premier une rondelle de Nylon M2.5 suivie d une rondelle en acier M2.5 et un écrou de M2.5. (Voir l image du montage final pour les détails) g) Une fois que l afficheur LCD et le CI principal sont bien alignés, souder soigneusement les connecteurs SIL respectivement sur le CI du LCD et sur le CI principal. La tête fraisée des vis de montage prend position sur la face avant de l afficheur LCD pour maintenir le montage assemblé au travers de trous fraisés dans le boîtier que vous aurez choisi. Les petites entretoises fournissent un espace de dégagement entre la face supérieure de l afficheur LCD et la face postérieure de la façade de montage Le montage des connecteurs Les corps et broches des connecteurs sont fournis de façon à raccorder le Mini-Fréquencemètre à l alimentation électrique, au signal RF et aux entrées de paramétrage. L utilisation de fils multibrins de couleur de bonne qualité et résistant à la chaleur est recommandée. Pour éviter les problèmes, une convention de couleur doit être choisie pour les différentes fonctions, par exemple Rouge pour l alimentation positive +Ve, Noir pour la masse, du fil à plusieurs couleurs pour les entrées de paramétrage etc. Attention : le montage des broches dans le corps du connecteur est asymétrique (cf. languette de retenue) : donc si vous utilisez du câble bilifaire (par exemple rouge-noir pour l alimentation) faire attention à la bonne orientation du fil dans les broches métalliques lors du montage des connecteurs asymétriques (RF et alimentation). L assemblage des connecteurs nécessite deux éléments : les broches métalliques et le corps du connecteur. Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 10 sur 18

11 Pour préparer un fil, retirer l isolant sur 2 mm et étamer l extrémité du fil. Mettre l extrémité étamée du fil dans une broche d une façon telle, que le fil étamé soit dans la paire de languettes intérieures et que l isolant soit entre les languettes extérieures. Avec une paire de pince plate à becs fins écraser soigneusement les languettes extérieures sur l isolant de façon à maintenir le fil. Recommencer la même opération avec les languettes intérieures pour serrer l extrémité étamée. Souder très délicatement le fil ainsi positionné en prenant soin que la soudure n aille pas sur la languette de retenue. Enfin, mettre la broche dans le corps avec la petite languette de retenue orientée vers le côté du corps de connecteur ayant des petites découpes. Enfoncer à fond jusqu à ce que la languette de retenue s encliquette dans la découpe. Si vous avez besoin de retirer une broche, appuyez doucement la languette de retenue avec un petit tournevis ou l extrémité d une pince plate à becs fins. La broche sera libérée et pourra être retirée du corps du connecteur. Le montage est terminé! Maintenant vérifiez soigneusement votre travail à la recherche des soudures sèches et des ponts de soudure avant de passer aux tests. 5 Tests Avant de connecter le Mini-Fréquencemètre à votre alimentation pour la première fois, procéder à ces simples vérifications juste pour être tranquille! 5.1 Tests électriques de base Le +12 V Avec un multimètre en fonction ohmmètre, connecter le câble rouge du multimètre sur le +12 V et le noir à la masse et vérifier l existence d une grande résistance. Noter qu à cause de la charge de C9 la lecture variera, montrant qu il n y a pas de court-circuit et que tout est OK. Effectuer le même test sur le côté opposé de D9 à la connexion avec l entrée du régulateur (IC5) Le +5 V Effectuer le même test avec l ohmmètre sur la sortie du régulateur (IC5) pour vérifier la ligne d alimentation +5 V. Du fait du dessin du circuit du fréquencemètre une résistance beaucoup plus faible doit être mesurée, typiquement aux environs de 250 Ohms Entrées et paramétrages Avec le multimètre toujours en ohmmètre, mettre le fil noir à la masse et utiliser le fil rouge à la recherche de courts-circuits sur l entrée RF et les entrées de paramétrage. Ceci termine les vérifications électriques de base, vous êtes maintenant prêt à l alimenter pour la première fois! 5.2 Mise en route Positionner le potentiomètre de contraste VR1 de l afficheur LCD en position médiane. Ceci règle le contraste de l affichage. Si à la mise en Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 11 sur 18

12 route rien ne s affiche, réajuster ce réglage pour modifier le contraste L alimentation électrique Sans aucun paramétrage fait, connecter le Mini-Fréquencemètre à une alimentation +12 V 10. Vérifier à deux fois la polarité, respirez profondément et basculez l interrupteur. Après une brève pause le message de démarrage doit apparaître affichant le numéro de modèle («Mini»), la version du logiciel («V1a»), l année («(c) 2004») et l indication de copyright de Cumbria Designs («Cumbria Designs») Initialisation et messages de vérification Après deux secondes, le module est en fonctionnement et le message de démarrage doit être remplacé par l affichage de fréquence au format normal. L entrée n étant pas reliée, la valeur pré-programmée de «l Offset A» de 9 MHz doit être affichée. La mise à la masse de la broche «Offset A/B», broche 5 de PL2, doit changer ceci pour la valeur préprogrammée de «l Offset B» de 10,7 MHz. Il doit être maintenant possible de changer l affichage Tx/Rx et des messages («Mode Message») en mettant à la masse différentes combinaisons des broches 1 à 4 comme données ci-dessus dans les Tables 1 et 2. Pas d affichage? Essayez d ajuster le potentiomètre de contraste VR1. Si l absence d affichage persiste, vérifiez l horloge de 20 MHz sur un récepteur Voir la section Dépannage Annexe A Vérification de la section RF Connecter une source de signal aux broches de l entrée RF, l oscillateur d un grid-dip étroitement couplé à l entrée par deux ou trois tours de fil est idéal. (Voir dans le chapitre 3 les commentaires sur l impédance d entrée). L affichage doit maintenant indiquer la somme de la fréquence source additionnée avec «l Offset A» par défaut de 9 MHz. La mise à la masse de la broche de décalage («Offset A/B»), broche 5 du PL2, additionne l «Offset B» de 10,7 MHz pré-programmé à la fréquence mesurée. 10 On peut utiliser une alimentation faites de 6 piles AA de 1,5 V placées dans un boîtier coupleur adéquat. Si la broche «Offset Sum/Diff», broche 6 de PL2, est mise à la masse, la différence entre la fréquence mesurée et la fréquence intermédiaire de décalage est affichée. Ceci termine les tests du module. 6 Paramétrages pour l utilisateur 6.1 Étalonnage de la fréquence Avant de calibrer l afficheur de fréquence, laisser la température du Mini-Fréquencemètre s équilibrer avec celle de l environnement dans lequel il sera utilisé. Appliquer un signal de quelques centaines de millivolts d une fréquence connue avec précision à l entrée RF. L affichage devrait maintenant indiquer une fréquence proche de la fréquence de référence. Avec un outil de réglage non métallique, ajuster TC1 pour afficher la même valeur de fréquence que celle de la référence. L'étalonnage de la fréquence est maintenant terminé. 6.2 Mode Paramétrage En mode paramétrage («Set Up mode»), le décalage de fréquence intermédiaire par défaut et la valeur du multiplicateur peuvent être remplacés par des valeurs nécessitées par une application. Les boutons de paramétrage utilisent les entrées de paramétrage 1, 2 et 3. Pour un fonctionnement correct en mode paramétrage, il est essentiel que ces entrées ne soient pas mises à la masse par des interrupteurs extérieurs. Pour cela il faut soit enlever le connecteur PL2 soit disposer les entrées de paramétrage d une façon telle que ces broches soient toutes au niveau haut (non connectées). Pour rentrer en mode paramétrage, suivez ces étapes : Assurez-vous que le module n est pas alimenté Le mettre en marche Quand le message de Version arrive, appuyez sur le bouton-poussoir «SELECT» Le message «USER SET UP» doit s afficher pendant deux secondes après quoi le module se met en mode Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 12 sur 18

13 programmation du décalage («Offset Program Mode»). Il s affiche : OFFSET A PROGRAM ,00 MHz 6.3 Mode Programmation du décalage Il y a deux décalages programmables, A et B, choisis à partir du connecteur de paramétrage (PL2). En mode programmation, «OFFSET A PROGRAM» (programmation du décalage A) s affiche en premier et après avoir été sauvegardé (voir plus loin), «OFFSET B PROGRAM» (programmation du décalage B) s affiche. En mode programmation du décalage, un curseur fixe 11 indique quel chiffre sélectionné est activé, un curseur clignotant indique que le changement de valeur du chiffre est actif. Ceci vous paraîtra évident quand vous choisirez une nouvelle valeur de décalage. On entre en mode programmation de décalage lorsque la sélection du chiffre est active, le curseur étant à l emplacement des dizaines de hertz. Les boutons-poussoirs «UP/DOWN» (+/-) déplacent le curseur vers les chiffres de rang supérieur (centaine, etc.) ou inférieur. Une fois que le curseur a été placé sur le bon rang du chiffre à changer, appuyez brièvement le bouton-poussoir «SELECT» pour valider le changement du chiffre, comme l indique le curseur clignotant. Maintenant les boutonspoussoirs «UP/DOWN» augmentent ou diminuent la valeur du chiffre d une unité. Ainsi, de cette façon, une nouvelle valeur de décalage est choisie et affichée. Pour sauvegarder la nouvelle valeur de décalage maintenir appuyé le bouton-poussoir «SELECT» pendant 2 secondes. Une fois que les deux décalages ont été programmés le menu de paramétrage change pour le paramétrage du «Multiplier» (multiplicateur). 6.4 Choix du multiplicateur C est un dispositif qui présente l intérêt de permettre aux utilisateurs de multiplier la fréquence d affichage par un nombre entier. Une application typique pourrait être la chaîne multiplicatrice d un oscillateur VHF ayant une 11 Le curseur est un trait sous le chiffre qui est donc souligné! fréquence de sortie supérieure à la limite de la fréquence supérieure du module. En mesurant une fréquence de base et en la multipliant par le facteur de multiplication de la chaîne on peut afficher une fréquence identique à la fréquence en sortie de la chaîne de multiplication de l oscillateur. Par exemple dans un transceiver VHF : Oscillateur de réception : 51,9 MHz Multiplicateur : x3 Fréquence intermédiaire : 10,7 MHz Fréquence affichée : 145 MHz De dispositif peut aussi être utilisé pour corriger la fréquence affichée quand le Mini- Fréquencemètre est utilisé avec un prédiviseur de valeur fixe. Il y a deux facteurs de multiplication, A et B. Ils sont sélectionnés par la broche 7 de PL2, l entrée de paramétrage du multiplicateur («Multiplier Select»). Quand la broche 7 est au niveau haut (non connectée) le multiplicateur A est utilisé, quand la broche 7 est au niveau bas (mise à la masse) le multiplicateur B est utilisé Paramétrage du facteur de multiplication Le message «MULT FACTOR A» (facteur de multiplication) (ou «MULT FACTOR B» après avoir sauvegardé le facteur de multiplication A) doit s afficher sur la première ligne avec la valeur par défaut x1 sur la deuxième ligne. Les boutons-poussoirs «UP/DOWN» permettent de choisir n importe quelle valeur entière entre 1 et Choix du délai de commutation Tx/Rx Pour l utilisation en CW «break-in», où les commutations émission/réception sont très rapides, un petit délai est prévu pour maintenir brièvement la configuration l émission («Tx») au cours des passages émission/réception. Ceci en fait maintient le format d affichage en mode émission («Tx») au cours des brefs passages en réception, évitant d avoir des perturbations de l affichage. Le délai est appelé «Hang Time» (temps de maintient) et peut être choisi par l utilisateur par pas d environ 100 msec de 100 à 1500 msec. Pour ajuster le «Hang Time», parcourrez les écrans de paramétrages jusqu à atteindre celui Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 13 sur 18

14 indiquant «Tx>Rx HANG TIME». Le délai (par défaut «100 msec») peut être augmenté ou diminuer en utilisant les boutons-poussoirs «UP/DOWN». Une fois la valeur désirée réglée, le maintient du bouton-poussoir «SELECT» pendant 2 secondes sauvegarde le nouveau réglage dans l EEPROM. Le message «SAVED» (sauvegardé) est affiché et après deux secondes le Mini-Fréquencemètre redémarre, avec les nouvelles valeurs chargées. 7 Mise en œuvre 7.1 Montage final Le Mini-Fréquencemètre est conçu pour être un instrument multi-usages. Il peut être monté à l intérieur d un transceiver ou utilisé comme fréquencemètre indépendant. Si l on décide d installer le Mini-Fréquencemètre dans son propre boîtier pour un usage indépendant, les boutons des entrées de paramétrage peuvent être ramené à la face avant à partir de PL2. Aucune modification du CI n est nécessaire. Se reporter au schéma du circuit pour les détails de câblage. Les 4 vis à tête fraisée de 2,5 mm et les entretoises sont un moyen commode pour installer le module du Mini-Fréquencemètre dans un boîtier ou un équipement hôte. Ne pas oublier les entretoises de 3 mm pour assurer un espace libre adéquat entre la face supérieure du CI du LCD et l arrière de la face de montage. 7.2 L entrée RF Comme décrit plus haut, l entrée RF présente une haute impédance (~2,2 MOhms) aux fréquences basses et moyennes. Ceci permet la connexion directe à une source de signal par un câble de faible capacité, constituant une charge minimale. A ces fréquences un niveau de signal RMS de quelques dizaine de millivolts devrait être suffisant pour permettre une mesure correcte de la fréquence. Aux plus hautes fréquences, la capacité d entrée du J-FET provoque une chute de l impédance d entrée à une valeur typique de quelques centaines d Ohms à 100 MHz. Pour éviter de charger de façon indésirable une source, cette impédance réduite doit être prise en compte par l utilisation d un étage tampon ou par une adaptation d'impédance. Pour des mesures dans le haut de la gamme VHF, un niveau d environ 1 volt RMS est nécessaire pour un fonctionnement fiable. 7.3 Les paramétrages Les entrées de paramétrage peuvent être câblées en un ensemble pour adapter le Mini- Fréquencemètre à une application particulière. Par exemple, prenez le cas d un simple transceiver CW où la mesure directe de la fréquence est requise en émission et un décalage de la fréquence intermédiaire est nécessaire au cours de la réception pour un oscillateur local à fréquence élevée. Pour paramètrer le Mini-Fréquencemètre pour cette application, le décalage B est réglé à zéro, l entrée de paramétrage «Offset Sum/Diff» est mise à la masse pour choisir «Difference» (soustraction) et l entrée de paramétrage «Tx/Rx» est câblée à l entrée de paramétrage «Offset A/B». L entrée de paramétrage «Mode» est paramétré à CW, ce qui valide le choix de l indicateur «Tx/Rx». En émission l affichage indique maintenant la fréquence d entrée sans décalage, et en réception la différence entre la fréquence d entrée et la fréquence de décalage sera affichée. 7.4 Le mode différentiel Quand l entrée de paramétrage broche 8 de PL2 est à la masse, le Mini-Fréquencemètre mesure et mémorise la fréquence courante et la compare aux mesures suivantes. La différence est affichée en khz sur la deuxième ligne avec la lettre «d» pour le mode différentiel et «+/-» pour indiquer une augmentation ou une diminution par rapport à la fréquence mise en mémoire. Si un quelconque des paramétrages modifiant la mesure de fréquence est changé alors qu on est en mode différentiel (par exemple «Tx/Rx» (émission/réception), «Offset» (décalage), «Multiplier» (multiplicateur etc.) alors l affichage différentiel sur la 2 ème ligne est remis à zéro, une nouvelle fréquence est mise en mémoire et la mesure différentielle de fréquence se poursuit. Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 14 sur 18

15 Mini-Fréquencemètre : schéma Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 15 sur 18

16 Mini-Fréquencemètre : implantation des composants Le kit monté Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 16 sur 18

17 Mini-Fréquencemètre CI Version Listes des composants Condensateurs C2, C3 10nF Condensateur céramique C4, C5, C6, C7, C8, C10 100nF Condensateur céramique C1 22pF Condensateur céramique C9 100µF Condensateur électrolytique C11 10µF Condensateur électrolytique TC1 22pF Condensateur ajustable Semi-conducteurs T1 MPSH-10 Transistor bipolaire T2 J310 Transistor FET IC1 PIC16F628AP Micro-contrôleur PIC IC2 74VHC393N Double compteur binaire 4-bits IC3 74VHC00N Quadruple porte NAND 2 entrées IC N Multiplexeur/Sélecteur de données IC Régulateur D9 1N4004 Diode D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8 1N4148 Diode Q1 20 MHz Quartz LCD Module d affichage LCD 2 lignes de 16 caractères Résistances Connecteurs et supports de CI R1 10K Support DIL 18 broches x1 R2, R7 470R Support DIL 16 broches x1 R3 10R Support DIL 14 broches x2 R4 2M2 PL1a 1x16 Connecteur femelle SIL R5 220R PL1b 1x16 Bande de connecteur mâle SIL R6 100K PL2 Connecteur 8 broches R8 15R Alim. Connecteur 2 broches RN1 8x10K Réseau de résistances SIL RF Connecteur 2 broches VR1 10K Potentiomètre ajustable Corps de connecteurs 2x2 Corps de connecteurs 1x8 12 x broches de contact pour connecteurs Interrupteurs Circuits imprimés S1 Bouton poussoir Mini-Fréquencemètre v1.0 S2 Bouton poussoir S3 Bouton poussoir Petit matériel Entretoises en Nylon 4X8 mm Entretoises en Nylon 4x3 mm Vis tête fraisée 4xM2.5x20mm Ecrous 4xM2.5 Rondelles en Nylon 4xM2.5 Rondelles en acier 4xM2.5 Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 17 sur 18

18 ANNEXE A Dépannage Les vérifications suivantes peuvent aider à identifier la cause de problèmes de fonctionnement. Niveau Symptômes Actions Alimentation L alimentation est reliée mais le module ne fonctionne pas. Pas ou très peu de courant consommé. Vérifier l alimentation. Vérifier la polarité de l alimentation. Vérifier la présence du +12 V sur le régulateur Vérifier la connexion de masse du régulateur Vérifier les connexions de D9 et la polarité Vérifier la présence du +5 V sur tous les composants logiques, l afficheur LCD et le circuit d entrée. Le régulateur fonctionne t-il? Afficheur LCD Rien ne s affiche Tourner à fond le potentiomètre VR1 dans le sens des aiguilles d une montre. Si aucun changement de l affichage, vérifier les connexions d alimentation et de masse du LCD. Une seul ligne de caractères apparaît le LCD s initialise. Vérifier la continuité de toutes les lignes de données et de paramétrage entre les broches du microcontrôleur et celles du LCD. Vérifier que l horloge du micro-contrôleur fonctionne en écoutant un signal à 20 MHz sur un récepteur à couverture générale (approcher le module de l antenne du récepteur). Vérifiez le câblage du circuit d horloge. Une double rangée de blocs apparaît le LCD communiquant avec le micro-contrôleur et s initialisant sous contrôle du micro-contrôleur. Le micro-contrôleur attend un signal de la porte. Vérifiez la continuité entre les entrées de paramétrage du micro-contrôleur et IC2 et IC3, et entre la sortie de IC2 et le micro-contrôleur. Pas d affichage de la fréquence Fonctionnement aléatoire L affichage fonctionne et les messages s affichent, mais un signal compatible avec la gamme de mesure s affiche par un zéro. Les messages et le mode de fonctionnement sont aléatoire Défaut dans le circuit d entrée. Vérifier les tensions de polarisation de T1 et T2. Utiliser un oscilloscope pour vérifier la continuité du signal vers IC3. Rechercher les soudures sèches. Vérifier que le +5 V est présent sur toutes les broches du réseau de résistances RN1. Vérifier la bonne orientation de RN1. Avec le multimètre en position «Vérification de diode», tester la continuité entre les broches d entrée de IC4 et celles de PL2. Mini-Fréquencemètre Version 1.0 Page 18 sur 18