ELEMENTS DE CONCEPTION D'UNE TELECOMMANDE ULTRA-SONIQUE

Documents pareils
Fonctions de la couche physique

Systèmes de transmission

UE 503 L3 MIAGE. Initiation Réseau et Programmation Web La couche physique. A. Belaïd

TP Modulation Démodulation BPSK

Equipement. électronique

Transmission de données. A) Principaux éléments intervenant dans la transmission

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

LA COUCHE PHYSIQUE EST LA COUCHE par laquelle l information est effectivemnt transmise.

Les techniques de multiplexage

La structure du mobile GSM

2. Couche physique (Couche 1 OSI et TCP/IP)

CLIP. (Calling Line Identification Presentation) Appareil autonome affichant le numéro appelant

Université de La Rochelle. Réseaux TD n 6

Kit pédagogique RFID-EDUC

Technique de codage des formes d'ondes

ADSL. Étude d une LiveBox. 1. Environnement de la LiveBox TMRIM 2 EME TRIMESTRE LP CHATEAU BLANC CHALETTE/LOING NIVEAU :

1. PRESENTATION DU PROJET

Caractéristiques des ondes

LE VDSL 2 EN FRANCE. Source :

Electron S.R.L. - MERLINO - MILAN ITALIE Tel ( ) Fax Web electron@electron.it

xdsl Digital Suscriber Line «Utiliser la totalité de la bande passante du cuivre»

Chapitre 13 Numérisation de l information

Hubert & Bruno Lundi 12 octobre 2009 SAINT-QUENTIN (02)

Traitement numérique du son

Chapitre 22 : (Cours) Numérisation, transmission, et stockage de l information

Catalogue Produits. Version 1

Chapitre 2 : Techniques de transmission

Chapitre 2 Les ondes progressives périodiques

EMETTEUR ULB. Architectures & circuits. Ecole ULB GDRO ESISAR - Valence 23-27/10/2006. David MARCHALAND STMicroelectronics 26/10/2006

Télécommunications. Plan

Ecole Centrale d Electronique VA «Réseaux haut débit et multimédia» Novembre 2009

Approche expérimentale du rayonnement électromagnétique émis par un téléphone portable

DAC. avec interface USB audio et préampli stéréo Casque CONVERTISSEUR DIGITAL VERS ANALOGIQUE. Guide d utilisation V1.1 Jan 2011

Miraboat. Système alarme autonome pour bateaux

Chaine de transmission

Expérience 3 Formats de signalisation binaire

LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION

Isole des bruits de musique, TV, rires, cris, ronflements, toux, machine à laver

I. TRANSMISSION DE DONNEES

TV NUMERIQUE MOBILE : DU DVB-T AU DVB-H

LES DIFFÉRENTS FORMATS AUDIO NUMÉRIQUES

TeamConnect. SL TeamConnect CU1, Unité centrale SL TeamConnect CB1, Combox CARACTÉRISTIQUES

Mode d emploi ALTO MONITOR PROCESSEUR D ÉCOUTE. Version 1.0 Juillet 2003 Français

La PSBT Optique : Un candidat sérieux pour augmenter le débit sur les installations existantes.

Cisco Certified Network Associate

Scanner acoustique NoiseScanner

SIGNAUX NUMERIQUES ET MODULATIONS NUMERIQUES

Enregistrement et transformation du son. S. Natkin Novembre 2001

Genevais Jérémy & Dubuc Romuald

Systèmes de communications numériques 2

Les transmissions et les supports

Les parcours S4 traditionnels : Robotique, Radio Communication Numérique, Traitement de l information. Informatique Industrielle

SYSTEME DE PALPAGE A TRANSMISSION RADIO ETUDE DU RECEPTEUR (MI16) DOSSIER DE PRESENTATION. Contenu du dossier :

CPE Nanur-Hainaut 2009 Rudi Réz

Errata et mises à jour

Signalisation, codage, contrôle d'erreurs

Signaux numériques : Multiplexage temporel : TDM

AMC 120 Amplificateur casque

Description d'une liaison

La modulation d amplitude

Des ondes ultrasonores pour explorer le corps humain : l échographie

- MANIP 2 - APPLICATION À LA MESURE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE

Le déclenchement de l XPerience en HF est «On Demand» avec 2 options possibles :

Digital Subscriber Line

NOTICE D EMPLOI SLT-TR

Chapitre 2 Caractéristiques des ondes

Conférence sur les microcontroleurs.

Etudier l influence de différents paramètres sur un phénomène physique Communiquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté

Les Contrôles Non Destructifs

Mesures de temps de propagation de groupe sur convertisseurs de fréquence sans accès aux OL

CULTe Le samedi 9 février2008 à 15h. Conf 1 : WIFI, les bases

Le réseau sans fil "Wi - Fi" (Wireless Fidelity)

Le signal GPS. Les horloges atomiques à bord des satellites GPS produisent une fréquence fondamentale f o = Mhz

DIPLÔME INTERUNIVERSITAIRE D ECHOGRAPHIE. Examen du Tronc Commun sous forme de QCM. Janvier h à 16 h

Mini_guide_Isis_v6.doc le 10/02/2005 Page 1/15

Les Réseaux sans fils : IEEE F. Nolot

Comment aborder en pédagogie l aspect «système» d une chaîne télécom?

La couche physique de l ADSL (voie descendante)

M1107 : Initiation à la mesure du signal. T_MesSig

LABO PROJET : IMPLEMENTATION D UN MODEM ADSL SOUS MATLAB

Acquisition et conditionnement de l information Les capteurs

Mini_guide_Isis.pdf le 23/09/2001 Page 1/14

-1- SOUNDMAN. Fabrication et distribution. SOUNDMAN e.k. Bornimer Str Berlin (Allemagne) Tél & Fax (+49)

Catalogue Produits v1

V corr Jacques Ferber. LIRMM - Université Montpellier II 161 rue Ada Montpellier Cedex 5

Chapitre I La fonction transmission

Chapitre 2 : communications numériques.

Le multiplexage. Sommaire

TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTÈME

INTRODUCTION A L ELECTRONIQUE NUMERIQUE ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION I. ARCHITECTURE DE L ELECRONIQUE NUMERIQUE

Manipulation N 6 : La Transposition de fréquence : Mélangeur micro-ondes

La conversion de données : Convertisseur Analogique Numérique (CAN) Convertisseur Numérique Analogique (CNA)

MESURES D UN ENVIRONNEMENT RADIOELECTRIQUE AVEC UN RECEPTEUR CONVENTIONNEL ETALONNE

Production de documents audio-numériques

ENREGISTREUR DE TEMPERATURE

Master d'informatique 1ère année Réseaux et protocoles. Couche physique

Tutoriel sur l enregistrement en classe Janvier Jean-Claude Boudet (académie de Bordeaux) 1. Le matériel

Études et expérimentations sur matériel Wi-Fi (802.11b et g)

La technologie NFC pour plus de mobilité

Transcription:

ELEMENTS DE CONCEPTION D'UNE TELECOMMANDE ULTRA-SONIQUE Philippe Loussouarn, le 08/04/2006 I. PRESENTATION L'idée est de concevoir un moyen de commander un modèle réduit de surface (bateau) ou abyssal (un sous-marin) en utilisant les ultra-sons comme moyen de transport des commandes. En effet, les ondes radio fréquences des radio commandes classiques ne se propagent dans l'eau que sur quelques mètres tandis que les ultra-sons peuvent se propager sur plusieurs kilomètres. II. LES SONDES D'EMISSION/RECEPTION A ULTRA-SON Il faut évidemment choisir un modèle parfaitement étanche. Le site suivant donne un exemple de référence: http://arn.gui.free.fr/sonar.htm Il s'agit de sondes MURATA: MA40E7S (Emission) + MA40E7R (Réception) Comme la plupart des sondes à ultra-son, la fréquence est de 40 Khz. Le prix annoncé est d'environ 11 Euros par sonde. III. PROPAGATION DES ONDES ACOUSTIQUES DANS L'EAU Avant d'aller plus loin sur le sujet d'une commande ultra-sonique, je m'intéresse à la propagation des ondes acoustiques sous-marines. Le document suivant nous indique que, dans l'eau, le signal sonore s'atténue de 6 db à chaque fois que la distance double: http://www.bape.gouv.qc.ca/sections/mandats/sismiques/documents/da9.pdf Distance Attenuation 1 m 0 db 2 m 6 db 4 m 12 db 8 m 18 db 16 m 24 db 32 m 30 db 64 m 36 db 128 m 42 db 256 m 48 db 512 m 54 db 1024 m 60 db

La vitesse de propagation des ondes accoustiques dans l'eau est environ 1500 m/s. Il faut donc 1000 / 1500 = 0,65 seconde pour parcourir 1 Km: c'est encore acceptable. IV. DIRECTIVITE Comme le cone d'émission et de réception a un angle d'ouverture limité, la sonde d'émission devra être dirigée vers la sonde de réception et réciproquement. C'est là qu'il y a un petit problème, car si il est assez facile de diriger l'émetteur vers le récepteur (le modèle réduit), il en va tout autrement pour diriger le récepteur vers l'émetteur. Pour palier à ce problème, 2 solutions: solution passive: un réflecteur qui rend la sonde omnidirectionnelle, CAPTEUR COQUE ONDE COQUE ONDE REFLECTEUR Je ne sais pas si cette solution fonctionne correctement parce que les dimensions géométriques du réflecteur sont inférieures à la longueur d'onde ultra-sonique (3,75 cm à 40 Khz), solution active: un servo positionne la sonde de réception (qui est couchée à l'horizontale) jusqu'à ce qu'un signal soit capté et reconnu. V. UNE TRANSMISSION NUMERIQUE DES COMMANDES Le milieu marin étant ''pollué'' par diverses sources sonores, les commandes par ultra-sons se trouveront inévitablement entâchées de bruit. Afin d'éviter de corrompre les ordres envoyés par ultra-son, le signal sera de type numérique (une succession de 0 et de 1) qui permettra un contrôle à la réception. Ainsi, les ordres corrompus pourront être ignorés.

VI. CHOIX DU TYPE DE MODULATION La modulation d'amplitude est à éviter car très sensibles aux parasites et nécessite à la réception un contrôle de gain précis. Une solution assez simple consiste à utilser une modulation de fréquence. Comme seules deux valeurs doivent être transmises (0 et 1: valeurs numériques), cette modulation est de type FSK (Frequency Shift Keying ou Modulation à Saut de fréquence). Pour envoyer un 0, un signal ultra-sonique de fréquence F0 sera émis pendant un certain temps, Pour envoyer un 1, un signal ultra-sonique de fréquence F1 sera émis pendant un certain temps. VII. LA DEMODULATION FSK Une solution simple pour démoduler un signal FSK, consiste à utiliser une boucle à verrouillage de phase (PLL: Phase Lock Loop en anglais). Un circuit intégré très connu et peu cher permet de faire cette démodulation FSK: le 4046, Un bon exemple de réalisation est donné par le lien suivant: http://www.physique.ens-cachan.fr/files/dataphysique/fsk.pdf?phpsessid=b30a011f628d807511e3d52cbf89fa4a Pour limiter la consommation de l'émetteur, la fréquence F0 pourrait être nulle (en n'émettant aucun signal, la PLL décroche) et F1 vaudrait alors 40 Khz (émission quand un ''1'' doit être transmis). Dans ce cas, un NE567 (déodeur de tonalité) peut faire l'affaire (au lieu du 4046), Si il était nécessaire de travailler en émettant en continue, la bande passante des sondes d'émission/réception autorise des fréquence de fonctionnement de 39 à 41 Khz: le 4046 étant alors nécessaire. Dans ce cas, F0 serait de 39 Khz, et F1 de 41 Khz. VIII. EXPLOÎTATION DU SIGNAL NUMERIQUE Le train numérique est directement accessible à la sortie du comparateur placé à la sortie de la PLL. Ce train numérique peut être facilement exploîté par un UART (Universal Asynchronous Receiver Tranceiver). Il s'agit des circuits contrôleurs de communication qui se cachent derrière les COM1 et COM2 des PC. En effet, si les informations de commande contenues dans le train numérique sont transmises octet par octet encadrés par un bit de start et de stop, ce flux de données peut être directement digérer par un UART standard.

Désormais, beaucoup de microcontrôleurs intègrent un UART, c'est la cas de certains PIC et des dérivés du 8051 d'intel. SERVO CAPTEUR ULTRA SON FILTRE 40 KHz AMLI PLL UART SERVO TRAIN NUMERIQUE DEMODULE MICROCONTROLEUR VARIATEUR IX. FORMAT DU TRAIN NUMERIQUE Il s'agit en fait d'un PCM ''maison'' (Pulse Code Modulation: Modulation d'impulsion Codé) dont le format serait le suivant: <STX><V1><V2>... <Vn><CHK><ETX> Avec: Caractère <STX> : Code ASCII Start of TeXte (00000010), Caractère <V1> : Codage de la largeur d'impulsion pour Voie 1, Caractère <V2> : Codage de la largeur d'impulsion pour Voie 2,... Caractère <Vn> : Codage de la largeur d'impulsion pour Voie n, Caractère <CHK>: CHecKsum (Somme de contrôle=v1+v2+...+vn) Caractère <ETX> : Code ASCII Start of TeXte (00000011), Comme la largeur d'impulsion des voies 1 à n sont codées sur un octet (8 bits), la largeur ira de 0 à 255 (2 8 positions). Une valeur égale à 0 correspondra à des impulsions de 1 ms, une valeur égale à 255 correspondra à des impulsions de 2 ms. Comme les servos tournent environ de -45 à +45, ce qui fait 90 de dynamique, la résolution sera de 90/255=0,35, ce qui est acceptable. Longueur du train d'impulsion: L (octets) =1+n+1+1 L (octets) =3+n (avec n le nombre de voies proportionnelles) Cette longeur détermine le taux de raffraîchissement des ordres de commande.

X. LE DEBIT NUMERIQUE Le débit numérique est conditionné par le temps de discriminiation des fréquence F0 et F1 par la PLL. Les fréquences F0 et F étant voisines de 40 Khz, la période du signal est d'environ 1 / 40 000 = 25 micro secondes. Il faudra plusieurs périodes avant que la PLL se verrouille sur la fréquence, disons une dizaine, soit 25 x 10 = 250 micro secondes. Le temps pour transmettre un bit ne pourra pas être inférieure. Le débit maximum théorique est donc 1 / 250.10-6 = 4 000 bauds. XI. LA PARTIE EMISSION Il sera nécessaire d'utiliser un microcontrôleur pour créer le train de données numériques (en exploîtant le signal d'écolage d'un émetteur RC standard ou en exploîtant directement la tension des curseurs des potentiomètre de l'émetteur ). Il devra également (à partir du train de données numériques) piloter la modulation à appliquer à la sonde à ultra-son d'émission (générer les fréquences F0 et F1). XII. REMARQUES Ce document est un document de synthèse, je n'ai réalisé aucun essai, il s'agit juste de proposer des solutions pour ceux qui auraient le temps d'expérimenter un tel système. Ce n'est pas dans la partie émission que se situe la plus grande difficulté, mais dans la partie réception. Je n'ai pas évoqué le problème des échos: je pense que si la brique AMPLI évoquée dans le synoptique donné précédemment, est en fait un amplificateur à contrôle automatique de gain (CAG), il serait possible d'extraire le signal direct car le signal dû aux échos aura forcément une amplitude plus faible puisqu'il aura parcouru un chemin plus important. XIII. A SUIVRE...