Circuits de télécommande à
ultrasons, à infrarouges
I – Généralités sur les
télécommandes
Ces systèmes ont commencé à
se développer avec la multiplication des chaînes proposées par la plupart des
pays et la nécessité pour le téléspectateur de changer souvent de canal de
réception pour choisir son programme.
Mais c’est surtout avec la
télévision en couleurs que la télécommande a pris toute sa valeur car le
réglage correct de la couleur ne peut être évalué de façon satisfaisante qu’à
une certaine distance de l’écran.
Avec les télécommandes
classiques, le téléspectateur peut, à plusieurs mètres de distance, régler le
volume sonore, le contraste, la luminosité et la saturation des couleurs de
l’image, effectuer la commutation des canaux reçus, supprimer momentanément le
son, enfin, éteindre l’appareil et l’allumer grâce à une position veille sur le
récepteur.
Outre un indubitable
surcroît de confort, la télécommande permet également d’éliminer tous les
organes mécaniques de commutations et de réglages au niveau du clavier, ce qui
supprime bon nombre de pannes dues à l’usure ou à l’encrassement. Les premières
télécommandes sont apparues dans les années 1960 : elles étaient à câble
(reliées au récepteur) et leurs possibilités étaient réduites. Ce n’est qu’avec
l’apparition de circuits intégrés spécifiques à cette application que ces
systèmes ont atteint un degré élevé d’efficacité et de fiabilité en devenant
entièrement électroniques sans aucune liaison mécanique avec le téléviseur.
Un système de télécommande électronique
se compose essentiellement d’un émetteur et d’un récepteur installé sur le
téléviseur lui même.
La transmission des signaux
correspondants aux diverses commandes se fait, soit au moyen d’ultrasons, soit
au moyen de rayons infrarouges comme le montre la (figure 1)
.
Les ultrasons sont des ondes
vibratoires identiques aux ondes sonores mais de fréquences supérieure au
spectre sonore audible par l’oreille humaine, c’est à dire supérieure à 16 KHz.
Dans la télécommande à
ultrasons, représentée (figure 1 a) , chaque commande correspond à une
fréquence bien précise de l’émetteur qui est diffusée par un haut parleur
spécialement conçu pour les hautes fréquences et appelé transducteur.
Le récepteur capte ces ondes
ultrasonores au moyen d’un transducteur identique qui fait office de microphone
et qui transforme ces ondes en signaux électriques pouvant commander les
différentes fonctions désirées.
Dans la télécommande à
infrarouges (figure 1 b) , on utilise des rayons de
même nature que la lumière mais dont la longueur d’ondes est supérieure à celle
du rouge visible (760 nanomètres) d’où leur nom d’infrarouges signifiant que
leur fréquence est en dessous (infra) de la fréquence de la lumière rouge.
La (figure 2) donne, pour
résumer, les représentations comparées de la sensibilité de l’oreille et de
l’œil humain, ainsi que la position des ultrasons et des rayons infrarouges par
rapport à ces spectres.
En règle générale, dans un
émetteur infrarouge, les signaux correspondants aux différentes commandes sont
transformés en rayonnement infrarouge au moyen d’un transducteur constitué par
une diode électroluminescente (LED) à l’Arséniure de Gallium.
Une photodiode permet au
récepteur de capter ces rayonnements et de les reconvertir en signaux
électriques qui seront appliqués aux commandes incriminées.
En résumé, les deux systèmes
de télécommande à ultrasons ou à rayons infrarouges se différencient uniquement
par la nature de l’onde utilisée pour effectuer la liaison entre émetteur et
récepteur.
II – Les
transducteurs
A)
Transducteurs
à ultrasons
Pour transformer des signaux
électriques en ondes ultrasonores, on peut utiliser un haut parleur de type
électrostatique semblable à ceux employés comme tweeters (haut parleur pour
fréquences aiguës) dans les enceintes HI-FI.
Le principe de
fonctionnement d’un haut parleur électrostatique est très simple : en
appliquant une différence de potentiel entre deux plaques métalliques séparées
par des entretoises isolantes, ces plaques tendent à s’attirer donc à se
déformer.
En rendant l’une des ces
plaques suffisamment flexible par rapport à l’autre, c’est elle qui subit
principalement les déformations. Cette plaque est appelée membrane tandis que
l’autre, fixe, est appelée contre électrode.
Si la tension appliquée à
ces plaques varie, la force d’attraction qui les attire varie également, ce qui
se manifeste par un déplacement correspondant de la membrane.
Ainsi, en appliquant une
tension à fréquence ultrasonique au système, celle ci sera transformée en
vibrations ultrasonores au niveau de la membrane et donc de la masse d’air
ambiante.
Il convient de noter que si
l’on applique uniquement la tension alternative au transducteur, la membrane se
déplacera toujours du même côté aussi bien pendant l’alternance positive que
pendant l’alternance négative car les charges électriques présentes sur la
membrane et sur la contre électrode sont égales et de signe contraire.
Pour éviter ce défaut qui
engendre une distorsion des oscillations produites, on a recours à une tension
Vp de polarisation comprise entre 100 et 300 volts selon les cas.
La (figure 3) donne une
représentation schématique d’un transducteur à ultrasons fonctionnant sur ce
principe.
La membrane est formée d’une
feuille de matière plastique spéciale appelée styroflex de 20 microns environ
d’épaisseur et sur laquelle est déposée une feuille d’or conductrice.
L’électrode fixe ou contre
électrode est une plaque conductrice perforée dont les évents servent à évacuer
l’air compressé qui se forme à l’intérieur du haut parleur lorsque la membrane
se rapproche de la contre électrode.
Le champ électrostatique se
forme donc entre cette électrode perforée et la feuille d’or de la membrane.
L’alimentation Vp fournit la
tension de polarisation dont nous avons parlé et à laquelle se superpose le
signal à la fréquence ultrasonique à émettre. Dans la (figure 4) est représenté
le schéma électrique d’emploi du transducteur électrostatique décrit.
Dans le récepteur de la
télécommande, on peut également utiliser le même type de transducteur qui se
comportera alors comme un microphone à condensateur.
La membrane et la contre
électrode constituent dans ce cas, les armatures d’un condensateur qui est
chargé par une tension de polarisation 
fixe comprise entre
100 et 300 volts.
Lorsque les ondes
ultrasonores provoquent la vibration de la membrane de ce microphone, ce qui
fait varier la capacité du condensateur, puisque l’épaisseur du dialectique
(l’air) varie, la tension présente à ses bornes varie.
Ceci est la conséquence
directe de la relation (1) liant la charge (Q), la capacité (C) et la tension
(U) aux bornes d’un condensateur : Q = CU. Dans
le cas qui nous intéresse, la charge Q du condensateur est fixe, la capacité C
varie, dont la tension U = 
varie également.
La transformation, variation
de pression de l’air / variation de tension est donc bien assurée de la même
façon que la transformation inverse avait été effectuée à l’émission par le
même type de transducteur.
Le signal à fréquence
ultrasonique obtenu, est ensuite envoyé à travers le condensateur CR vers un
étage amplificateur comme nous le verrons par la suite.
Les transducteurs employés
pour générer et détecter les ultrasons ne sont pas tous de type
électrostatique. Ils peuvent être de différentes sortes tels ceux exploitant
l’effet piézo-électrique de quelques matériaux spéciaux comme le quartz, le
titanate de baryum ….
Quand on applique une
tension électrique variable, par exemple à la fréquence ultrasonique aux bornes
d’une plaquette constituée de l’un de ces matériaux, celle ci se déforme et
entre en vibrations mécaniques transformant ainsi un signal électrique en
ultrasons, c’est ce que l’on appelle l’effet direct.
Cette propriété est
réversible, c’est ce que l’on appelle l’effet inverse. En soumettant cette même
plaquette à des ultrasons, ceux ci provoquent des vibrations mécaniques du
transducteur et par la même, des oscillations électriques de même fréquence à
ses bornes.
La (figure 5) représente un
transducteur piézo-électrique utilisé comme transducteur à ultrasons.
Ce transducteur est formé de
deux plaques de matériau piézo-électrique accolées l’une à l’autre. L’avantage
de cette association est de rendre l’ensemble moins sensible aux variations de
température car les tensions mécaniques sont alors en opposition et se
contrarient. Chaque face de ces deux plaquettes est recouverte d’une mince
couche d’argent qui recueille les charges. Les électrodes sont également en
argent. L’une est reliée aux deux faces externes de l’ensemble, l’autre est
l’électrode centrale et recueille les charges présentes sur les deux faces
internes.
La pression engendrée par
les ultrasons fait se déformer le transducteur, ce qui crée aux bornes des deux
électrodes, une tension proportionnelle à l’amplitude de la déformation.
Pour donner une idée plus
précise de la technologie du système, signalons que les deux lames de céramique
piézo-électrique ont une surface d’environ 1 cm carré et une épaisseur de 0,7
mm.
Ce type de transducteur
piézo-électrique, par rapport au transducteur électrostatique, a la
particularité de réagir à une bande très étroite (34 à 37 KHz), ce qui le rend
beaucoup moins sujet aux signaux parasites.
B)
Transducteurs
à infrarouges
Les rayons infrarouges sont
des rayonnements électromagnétiques tout comme les ondes radio ou les rayons X
par exemple.
La (figure 6) donne le
tableau des fréquences occupées par les différentes sortes d’ondes
électromagnétiques y compris bien sur, les rayons infrarouges. On y remarque,
dans l’ordre :
·
Les ondes
radio (grandes ondes, petites ondes, ondes courtes) dont la longueur d’onde
commence aux alentours de deux kilomètres
·
La bande I
utilisée en télévision
·
La bande II
réservée aux émissions radio en modulation de fréquence
·
Les bandes VHF
III et UHF IV et V utilisées en télévision
·
Les
infrarouges
·
La lumière
visible
·
Les rayons
ultraviolets
·
Les rayons X
·
Les rayons y
émis par les substances radio actives et dont la longueur d’onde est de l’ordre
de 10 – 13 mètres
Cette liste n’est pas
exhaustive et pourrait être complétée mais elle a été volontairement simplifiée
de façon à bien faire ressortir la bande spectrale qui nous intéresse et dont
la longueur d’onde est comprise entre 1 micromètre (
mètres) et 760 nanomètres (760 x 
mètres).
1)
Emetteurs
infrarouges
Ce sont des diodes
électroluminescentes (LED) d’un type particulier puisqu’elles sont constituées
d’un monocristal d’arséniure de Gallium dont on dope une zone par diffusion
d’un élément tel que le zinc. On obtient ainsi une jonction PN entre la partie
dopée et le cristal.
Cette jonction est ensuite
enfermée dans un boîtier cylindrique en plastique ou métallique ayant sur sa
partie supérieure une petite fenêtre munie d’un verre plat ou d’une lentille de
forme hémisphérique.
En polarisant en direct ce
type de diode luminescente, les électrons de la zone N sont injectés dans la
zone P et se recombinent avec les trous. Cette recombinaison est fortement exo
énergétique sous forme de rayons infrarouges invisibles pour l’œil humain.
La (figure 7) donne le
schéma de principe d’emploi d’une telle diode, la courbe correspondante
d’émission spectrale et le diagramme de rayonnement dans un plan.
Comme on peut le constater
sur la (figure 7 b) , l’émission maximale correspond à
une longueur d’onde de 890 mm qui se situe en plein milieu du spectre
infrarouge.
Sur la (figure 7 c) , on peut constater que le diagramme de rayonnement est en
forme de lobe avec une direction privilégiée, l’axe de la diode, pour laquelle
l’intensité lumineuse émise est maximum. Plus on s’écarte de cet axe, plus
l’intensité diminue pour devenir nulle pour une direction perpendiculaire à cet
axe.
Deux caractéristiques
importantes supplémentaires de ces diodes d’émission infrarouge sont, d’une
part la caractéristique puissance rayonnée
fE – courant
direct IF, représentée pour une diode LED de type CQY 31 à la (figure 8 a) , et d’autre part, les temps de réponse à une tension
rectangulaire comme le montre la (figure 8 b) .
Sur cette dernière figure,
on constate que lorsqu’une tension rectangulaire U est appliquée aux bornes
d’une diode LED, le courant direct IF qui la traverse ne passe pas
instantanément d’une valeur nulle à la valeur maximale IFM. On peut énumérer
huit temps t intéressants et se définissants comme suit :
-
t0 :
Instant de départ du créneau de tension
-
tp :
Durée du palier de la tension d’entrée
-
td :
Temps compris entre l’instant t0 et l’instant pour lequel le courant IF atteint
10% de sa valeur maximale IFM. On l’appelle également temps de retard
-
tr :
Temps mis par le courant IF pour passer de 10 à 90% de sa valeur maximale IFM.
On l’appelle également temps de montée
-
ton :
Temps nécessaire pour que le courant IF passe de 0 à 90% de IFM (ton = td +
tr). On l’appelle aussi temps de passage à la conduction
-
ts :
Temps nécessaire après le temps tp pour que le courant décroisse de sa valeur
maximale IFM à 90% de IFM. On l’appelle également temps de stockage
-
tf :
Temps mis par le courant IF pour décroître de 90 à 10% de IFM. On l’appelle également
temps de descente
-
toff :
Temps nécessaire pour que le courant IF décroisse de sa valeur maximum IFM à
10% de IFM (toff= ts + tf). On l’appelle également temps de passage au blocage.
Les deux temps les plus
importants sont le temps de montée tr et le temps de descente tf. Il est
évident que plus ces temps seront courts, meilleure sera la diode et plus on
pourra l’utiliser avec des fréquences élevées de commutation de la tension U.
A titre indicatif, le
tableau de la (figure 9) donne les principales caractéristiques (courant direct
IF, puissance rayonnée
fE pour un
courant direct nominal, temps de montée tr, temps de descente tf et longueur d’onde 
de la lumière émise)
de plusieurs diodes LED émettrices de rayons infrarouges.
2)
Récepteurs
infrarouges
La réception des rayons
infrarouges peut être réalisée au moyen d’une photodiode ordinaire. Une
photodiode est de structure analogue à une diode ordinaire mais le boîtier est
muni d’une petite loupe de verre ou de plastique qui a pour rôle de concentrer
la lumière incidente et donc également les rayons infrarouges éventuels sur la
zone sensible de la jonction PN. La photodiode est alors polarisée en inverse
comme le montre la (figure 10 a) .
Ainsi, la cathode étant plus
positive que l’anode, il ne circule dans la diode qu’un courant inverse, très
faible, constitué par les porteurs minoritaires. En d’autres termes, la
jonction PN présente une résistance élevée.
Lorsque la surface sensible
de la photodiode est frappée par la lumière, il se produit, dans les deux zones
N et P de la diode, une augmentation sensible des porteurs minoritaires et donc
du courant inverse qu’ils engendrent. Plus la lumière reçue est intense, plus
la résistance électrique de la jonction diminue.
A la (figure 10 b) , est représentée la courbe de réponse spectrale d’une
photodiode type. Comme on peut l’observer, celle ci est très large puisqu’elle
s’étend de 400 à 1100 nanomètres environ et présente un maximum de sensibilité
pour une longueur d’onde de 800 nanomètres de la lumière reçue.
A titre indicatif, la
(figure 11) donne les principales caractéristiques de quelques photodiodes.
Dans ce tableau sont mentionnés :
-
La tension VR
qui est la tension inverse maximale tolérée par la jonction
-
Le courant
d’obscurité Id qui est le courant inverse mesuré à une température ambiante de
25° Celsius pour une photodiode placée dans une obscurité complète
-
La sensibilité
S qui donne l’augmentation du courant inverse Id (en nanoampères) en fonction
de l’éclairement de la diode, exprimé en Lux.
-
Le temps de
montée tr exprimé en microsecondes qui exprime le temps de réponse du courant
en régime transitoire (ce temps tr a été défini pour les diodes émettrices
d’infrarouges)
Dans les récepteurs de
télécommande à infrarouges, la photodiode est précédée d’un filtre spécial dont
le rôle est de ne sélectionner que les rayons infrarouges. En effet, la courbe
de réponse spectrale des photodiodes étant souvent très large, on emploie ce
filtre de façon à éliminer toute influence de la lumière visible présente dans
la pièce où se trouve le récepteur.
III –
Principes fondamentaux de fonctionnement d’une télécommande
La (figure 12) donne le
schéma synoptique d’un émetteur de télécommande.
Un émetteur de télécommande
est composé d’un clavier, d’un circuit électronique et du transducteur qui
génère soit des ultrasons, soit des infrarouges, le tout étant alimenté par une
pile.
Le clavier muni d’un certain
nombre de touches, constitue l’intermédiaire entre l’utilisateur et le système
électronique de l’émetteur.
La partie électronique est
généralement constituée d’un ou deux circuits intégrés, de structure interne
assez complexe, et alimenté par une pile de 6 ou 9 volts.
Ces circuits ont pour rôle
de générer des signaux de fréquence et de structure différentes selon la
commande sur laquelle on désire agir. Ainsi, lorsque l’on appuie sur une des
touches du clavier, le transducteur est excité et émet un signal qui est perçu
par le transducteur du récepteur et peut ensuite agir sur le réglage désiré.
Tous ces circuits sont
enfermés dans un boîtier de dimensions et de formes assez semblables à celles
d’une calculatrice de poche comme le montre la (figure 13) .
La télécommande représentée
comporte seize touches de sélection de programmes (certaines en comportent plus
ou moins selon le téléviseur). Les commandes relatives au volume sonore (V), à
la luminosité (L), au contraste (C) et à la saturation (S), nécessitent chacune
deux touches, l’une marquée du signe +, l’autre du signe – pour permettre respectivement
d’augmenter ou de diminuer le niveau de chacun des réglages. La valeur moyenne
de tous ces réglages peut être réobtenue immédiatement par pression sur la
touche valeur moyenne (figure 13) .
La touche coupure du son
(figure 13) sert à couper le son puis à le remettre en service au même niveau
qu’il se trouvait avant coupure. La touche marquée I (figure 13) permet
d’afficher temporairement le numéro du programme suivi sur l’écran du
téléviseur au moyen de LED. La touche R (figure 13) sert à la recherche
automatique de l’émetteur alors que la touche 0 (figure 13) permet d’arrêter le
téléviseur.
Les signaux de commande émis
par l’émetteur sont captés par le transducteur récepteur monté sur le
téléviseur, puis sont amplifiés et décodés comme le montre le schéma synoptique
d’un décodeur représenté (figure 14) .
A la sortie de ce décodeur,
on obtient les différentes tensions continues nécessaires aux réglages du
téléviseur (volume, luminosité, contraste et saturation), ainsi que les
impulsions permettant d’arrêter le téléviseur.
On obtient également la
tension pour l’affichage du canal reçu (soit par surimpression sur l’écran,
soit par affichage au moyen de LED), et les tensions pour la commande du
sélecteur de canaux VHF / UHF, que la tension d’accord provienne de
potentiomètres préréglés ou de mémoires électroniques.
IV –
Télécommandes à ultrasons
A)
Télécommande
TELE-PILOT 12 GRUNDIG
1)
Généralités
Cette télécommande élaborée
par GRUNDIG permet d’effectuer la sélection de l’un des douze canaux pré
accordés
et la commande électronique de la saturation des couleurs, de la luminosité, du
volume, de la coupure du son et de prédisposition à la mise en marche. Cette
télécommande a comme particularité, de n’utiliser que cinq fréquences
différentes appelées A, B, C, D et E et définies comme suit :
A =
34,69 kHz
B =
36,05 kHz
C =
37,52 kHz
D =
39,12 kHz
E =
42,75 kHz
A l’aide de ces cinq
fréquences qui peuvent être chacune émise ou non émise. Trente deux (
) combinaisons sont possibles et donc la télécommande est en
mesure d’accomplir trente deux fonctions de commande différentes.
Toutes ne sont pas utilisées
comme le montre la (figure 15) qui donne le codage ABCDE de chaque commande.
Comme on le voit, à chaque commande correspond une séquence de 5 bits.
Rappelons que le bit, unité d’information binaire, exprime le choix dans une
alternative : ici, il s’agit de la présence (niveau haut symbolisé par la
lettre H : HIGH = haut) ou de l’absence (niveau bas symbolisé pat la lettre
L : LOW = bas) de la fréquence en cause.
Prenons par exemple, la
commande de + saturation couleurs : le codage se présente sous la forme
des 5 bits H H L L L qui correspondent donc aux conditions suivantes :
-
Présence de la
fréquence A
-
Présence de la
fréquence B
-
Absence de la
fréquence C
-
Absence de la
fréquence D
-
Absence de la
fréquence E
Les lettres H et L peuvent
être remplacées respectivement par 1 et 0. Ces deux systèmes de notation sont
également employés dans les tables de vérité des systèmes de codage ou de
décodage comme d’ailleurs de tout circuit logique.
La fréquence E n’est
transmise (H) que pour les commandes de sélection de programmes. Elle est au
niveau bas (L) pour toutes les autres commandes. La présence de E sert donc au
niveau du décodeur à identifier la fonction changement de canal de la fonction
réglage.
2)
Fonctionnement
de l’émetteur
Examinons maintenant le
schéma synoptique de l’émetteur représenté (figure 16)
.
En réalité, il n’existe pas
cinq oscillateurs différents mais un oscillateur unique dont la fréquence est
commutée séquentiellement.
Un multivibrateur fournit un
signal dit d’horloge à une fréquence fixe comprise entre 100 et 120 Hz qui
pilote le circuit intégré SN 7473, monté en compteur binaire.
Ce circuit intégré est un
double flip-flop JK maître esclave dont la table de vérité est donnée
(figure
17) .
Ce que l’on peut retenir de
cette table de vérité est que les deux bascules JK réagissent au front
descendant du signal appliqué sur leur entrée horloge, selon les états des
entrées, il en résulte un état précis des sorties figurant dans cette table.
Signalons que la bascule JK
n°1 reçoit sur son entrée horloge, le signal issu du multivibrateur et que la
bascule JK n°2 reçoit sur son entrée horloge, le signal venant de la sortie Q1
de la bascule JK n°1.
Les diodes connectées aux
quatre sorties Q1, 
, Q2, 
sont soit conductrices
lorsque la sortie est à l’état bas (potentiel de la masse sur la cathode), soit
bloquées lorsque la sortie correspondant est à l’état haut (potentiel positif
sur la cathode). Ce compteur assure donc séquentiellement :
-
Soit le
blocage des transistors TR51 à TR59 (lorsque les diodes sont conductrices, ce
qui met leur base à la masse).
-
Soit la
possibilité à ces transistors d’être conducteurs si l’on applique, par
ailleurs, une tension adéquate sur leur base.
Lorsque l’un des transistors
conduit, il relie à la masse le condensateur branché sur son collecteur,
accordant ainsi la fréquence de l’oscillateur sur l’une des fréquences A, B, C,
D ou E désirée.
Le câblage des deux bascules
JK et des diodes connectées à leurs sorties est réalisé de façon à autoriser
successivement la conduction des transistors TR51, TR53, TR55 et TR59.
Le codage correspondant au
réglage désiré est obtenu au niveau du
clavier de commande, composé des différentes touches et d’une matrice à
diodes comme le montre le schéma de la (figure 18) .
Prenons un exemple pour
comprendre le fonctionnement du système. Si l’utilisateur désire augmenter le
volume sonore du téléviseur, il appuie sur la touche + volume, le contact 16 se
ferme, polarisant les anodes des diodes D1 et D2 à la tension positive de + 6
volts de la pile. Ces deux diodes deviennent conductrices. Ceci a pour
conséquence de mettre en conduction les deux transistors TR51 et TR55 lorsque
ceux ci sont autorisés par le compteur binaire.
En effet, le transistor Tr51
reçoit sur sa base deux informations, l’une via R1 est une tension positive de
+ 6 volts comme nous venons de le voir, l’autre est la tension venant du
compteur binaire qui est soit le potentiel de masse, soit la tension
d’alimentation positive du SN 7473.
Récapitulons :
·
Dans un
premier temps, le compteur binaire permet la conduction de TR51 et la tension
positive venant du clavier la confirme : l’oscillateur fonctionne sur la
fréquence A puisque C51 est relié à la masse (figure 16) .
·
Dans un second
temps, le compteur binaire permet la conduction du transistor TR53 mais aucune
tension positive ne vient du clavier sur la base de ce transistor. Il reste
donc bloqué et l’oscillateur ne fonctionne pas à la fréquence B.
·
Dans un
troisième temps, le compteur permet la conduction de TR55 et la tension
positive venant du clavier confirme cette conduction. L’oscillateur fonctionne
à la fréquence C puisque le condensateur C55 est relié à la masse.
·
Dans un
quatrième temps, le compteur permet la conduction de TR57, mais aucune tension
n’arrivant du clavier, celui ci reste bloqué et l’oscillateur ne fonctionne
pas. Il n’y a pas d’oscillations à la fréquence D.
·
Dans un
cinquième temps, le compteur permet la conduction de TR59 mais comme aucune
tension n’arrive du clavier, le transistor reste bloqué et il n’y a pas
d’oscillations à la fréquence E.
Ensuite le cycle que nous
venons de voir se reproduit tant que la pression sur la touche + volume est
maintenue.
La (figure 19) donne
l’aspect du signal produit par l’oscillateur et qui correspond bien au codage
de la fonction + volume tel qui a été défini dans la (figure 15) (H L H L L).
Ce signal est ensuite
appliqué au transducteur électrostatique T qui émet ces ultrasons en direction
du récepteur.
La tension continue
nécessaire à la polarisation du haut parleur électrostatique (environ 250
volts) est obtenue par le circuit doubleur de tension composé des diodes D71 et
D72 et les condensateurs C71 et C72 et alimenté par le signal sinusoïdal
produit par l’oscillateur (figure 16) .
3)
Fonctionnement
du récepteur
La (figure 20) donne le
schéma synoptique du récepteur de cette télécommande TELE-PILOT 12.
Les signaux ultrasoniques
émis par l’émetteur sont captés par le microphone électrostatique du récepteur
et convertis en signaux électriques. Ces signaux passent, tout d’abord, dans un
amplificateur à large bande puis dans un étage pilote qui attaque cinq circuits
sélectifs, accordés chacun sur l’une des fréquences A, B, C, D et E.
Chacun des étages sélectifs
est suivi d’un transistor pilote qui se sature lorsque le circuit accordé
correspondant est excité et reste bloqué en absence d’excitation. Le montage
est tel que l’on obtient, en sortie, un niveau haut (H) lorsque le circuit
sélectif correspondant est excité, et un niveau bas (L) dans le cas contraire.
Ces sorties sont appliquées
au circuit intégré C (SN 74141 N), décodeur binaire BCD / décimal dont la
(figure 21) donne la table de vérité.
Dans le cas présent, les
pattes de sortie n°16 et 15 n’étant pas utilisées, seule la partie marron clair
du tableau nous intéresse. Nous reviendrons à ce tableau par la suite.
Ainsi, selon le code
appliqué à ces entrées A, B, C et D, c’est l’une des sorties 8, 9, 13, 14, 11,
10, 1 et 2 qui passe de l’état haut (H) dans lequel elle se trouve normalement,
à l’état bas (L).
La sortie en question
passant à l’état bas (L) bloque le transistor pilote qui lui est relié. La
tension positive de collecteur du transistor est envoyée, après stabilisation,
sur l’unité de mémoire SB2 dont le schéma électrique est donné
(figure 22) .
Prenons un exemple concret
pour examiner comment fonctionne toute cette chaîne. L’utilisateur désire
augmenter la saturation des couleurs :
En actionnant la touche +
saturation de l’émetteur, un signal codé sous la forme H H L L L est capté par
le récepteur. Les circuits accordés A et B sont excités et les entrées A et B
du décodeur C1 sont à l’état haut (H) alors que les entrées C et D sont à
l’état bas (L).
Si on consulte le tableau de
la (figure 21) , on voit que cet état des entrées
correspond au passage du niveau haut au niveau bas pour la sortie n°9.
Ce passage au niveau bas
provoque le blocage du transistor TR61 (figure 20) .
Comme TR69 est saturé, une
tension positive est appliquée à la mémoire SB2, qui amorce le petit tube néon
L (figure 22) et charge le condensateur C connecté entre grille G du transistor
MOS FET T et la masse.
Sur la source S de ce même
transistor, on obtient ainsi une tension continue qui augmente aussi longtemps
(dans une certaine plage) que la pression sur la touche est maintenue et donc
que la sortie n°9 de C1 est au niveau bas. Cette tension continue croissante est
envoyée à l’endroit voulu du téléviseur pour augmenter la saturation des
couleurs de l’image.
Lorsque l’on relâche la
touche, le néon L se désamorce et la charge de C, donc la tension de sortie de
la mémoire, reste constante maintenant le téléviseur au réglage effectué
auparavant.
Si l’on actionne, au
contraire, la touche – saturation, les états L, H, L et L sont appliqués
respectivement aux entrées A, B, C et D du circuit intégré C1. La sortie n°8 de
C1 passe à l’état bas, le transistor TR69 se bloque alors que TR61 relié à la
masse est saturé.
Le néon L s’amorce car la
différence de potentiel à ses bornes est suffisante et le condensateur C se
décharge progressivement à la masse. La tension de sortie de la mémoire diminue
et la saturation des couleurs de l’image diminue proportionnellement.
Ce raisonnement est
similaire pour les réglages de luminosité et de volume sonore.
Lorsque la touche mise en
veille est actionnée, seule la fréquence D est générée et la sortie n°1 du
circuit décodeur C1 passe à l’état bas, bloquant le transistor TR53. Un niveau
bas est donc appliqué à l’entrée CLEAR (= remise à zéro de la sortie Q) de la
bascule JK n°1 du circuit intégré C2 (SN 7476 N) qui en comprend deux. La
sortie Q1 (broche 14) passe donc à l’état bas également (puisque l’entrée CLEAR
d’une bascule JK commute la sortie Q à l’état bas lorsqu’on lui applique un
niveau bas), et le transistor TR59, dans le circuit de collecteur duquel se
trouve le relais de commande de la tension secteur alimentant le téléviseur, se
bloque mettant le téléviseur en position de veille : celui ci s’arrête et
seul le décodeur de télécommande reste alimenté de façon à ce que l’utilisateur
puisse rallumer son téléviseur à distance en appuyant sur l’une des touches 1 à
12 de programme.
Lorsque la touche coupure
son est actionnée (code H L L H L), la sortie n°2 de C1 passe à l’état bas et
bloque le transistor TR56. L’entrée horloge du flip-flop n°2 de C2 passe de
l’état H à l’état L. La sortie Q2 de cette bascule change d’état et passe de même
à l’état L. Cette sortie commande l’amplificateur FI SON du téléviseur et coupe
donc le son.
En appuyant une nouvelle
fois sur la touche coupure son de l’émetteur, le transistor TR56 se re bloque à
nouveau créant un front descendant de tension sur l’entrée horloge de ce
flip-flop n°2. La sortie Q commute à nouveau et repasse à l’état H, ce qui a
pour effet de rétablir le son du téléviseur.
Il reste à examiner le fonctionnement des touches
correspondant au choix de programmes 1 à 12. Le codage de ces touches a la
particularité de contenir le signal E (42,75 KHz) dans tous les cas
(figure 15) .
Le circuit sélectif E de la
(figure 20) , est donc excité quelle que soit la
touche de programme actionnée. Le transistor pilote correspondant se met en
conduction, le niveau H se forme sur son collecteur et, à travers les diodes
D42 et D43, met les entrées C et D du circuit intégré C1 à l’état H. Les diodes
D35 et D39 sont bloquées et évitent le retour de ce niveau H sur les
transistors pilotes des circuits sélectifs C et D.
Les entrées C et D du
circuit étant toutes deux au niveau haut H, on en déduit, d’après le tableau de
la (figure 21) que, quels que soient les états des entrées A et B, toutes les
sorties du circuit intégré C1 sont à l’état haut H, et donc inactives.
L’état de sortie des
transistors pilote affectés aux circuits sélectifs A, B, C et D n’influence
donc pas le circuit intégré C1 mais sert à piloter le circuit intégré C3 SN 74
193 (compteur / décompteur binaire) dont le rôle est de sélectionner le
programme désiré en fonction du code appliqué à ses quatre entrées A, B, C et
D.
La (figure 23) donne le
schéma synoptique simplifié du décodeur lors de l’utilisation des touches de
programmes 1 à 12 de l’émetteur.
Ces signaux ne sont acceptés
par C3 que lorsque l’entrée est à l’état H, ce qui est bien le cas lors des
changements de chaînes puisque le circuit sélectif E est excité.
Cet état H est également
envoyé via TR57 sur l’entrée PRESET (broche 2) de la bascule JK n°1 du circuit
C2.
La sortie Q1 de ce flip-flop
passe à l’état haut, commutant le relais secteur et mettant le téléviseur en
marche s’il était en veille, ou le maintient en fonctionnement s’il s’y
trouvait déjà.
B)
Télécommande
à ultrasons ITT
1)
Généralités
Cette télécommande
développée par ITT, permet d’effectuer trente commandes à distance et ceci à
l’aide de trente fréquences ultrasoniques différentes. Ces trente fonctions
sont réparties comme suit :
·
16 pour la
sélection des programmes
·
6 pour les
réglages de volume sonore, de lumière et de saturation des couleurs
·
3 pour les
fonctions marche arrêt, coupure du son et position moyenne des réglages
·
5 ne sont pas
utilisées et sont tenues en réserve pour d’autres applications éventuelles
telles que la visualisation de l’heure sur l’écran du téléviseur…
La caractéristique la plus
marquante de ce système est la simplicité des circuits selon le principe du
comptage de fréquence et ne nécessite donc pas de circuit sélectif donc pas
d’étalonnage, contrairement au récepteur précédent.
2)
Fonctionnement
de l’émetteur
L’émetteur réalisé autour du
circuit intégré SAA 1024 fournit 30 fréquences ultrasoniques différentes
comprises entre 34 et 44 KHz environ avec un intervalle de 346,4 Hertz en
partant d’un quartz pilote pour téléviseur PAL résonnant à 4,433618 MHz (sous
porteuse couleur).
La (figure 24) donne le
schéma synoptique interne du circuit intégré SAA 1024.
Ce circuit est donc
constitué d’un oscillateur à 4,43 MHz, piloté par un quartz externe, suivi
d’une bascule bistable (flip-flop), d’un diviseur programmable et d’un diviseur
fixe. Le diviseur programmable est commandé par un décodeur également intégré
qui reçoit les informations venant du clavier de commande.
La fréquence de 4,433618 MHz
produite par l’oscillateur est divisée par deux dans le flip-flop et passe donc
à 2,216809 MHz.
Ce signal passe ensuite dans
le diviseur programmable dont le rapport de division R est donné par la
formule :
R = 
Dans laquelle n est un
nombre entier compris entre 1 et 30 et qui est imposé par le décodeur selon le
code qu’il reçoit lui même du clavier de commande.
Ainsi, à la sortie du
diviseur programmable et selon la valeur de n, on obtient une fréquence
comprise entre 1697 et 2200 KHz environ. Le tableau de la (figure 25) donne, à
titre indicatif, les fréquences obtenues en fonction de n.
La fréquence obtenue à la
sortie du diviseur programmable est à nouveau divisée par le diviseur par 50 et
en sortie du circuit SAA 1024, on obtient donc 30 fréquences différentes
possibles (selon la valeur de n), comprises entre 34 kHz et 44 kHz environ et
donc se trouvant dans la bande des ultrasons.
Le tableau de la (figure 26)
récapitule les trente fréquences ultrasoniques obtenues à la sortie de
l’émetteur et correspondant chacune à une opération bien précise au niveau du
téléviseur.
La (figure 27) donne le
schéma simplifié de l’ensemble de cet émetteur de télécommande.
Le clavier de commande
utilise une matrice à diodes de même type que celle examinée précédemment.
Lorsque l’une des touches est enfoncée, deux entrées du circuit intégré sont
activées. L’une (entrée a, b, c , d ou e) correspond à
la colonne dans laquelle se trouve la touche, l’autre (entrée f, g, h, i, k ou
l) à la ligne dans laquelle se place cette même touche. Ainsi, à chaque touche
correspond un code d’entrée différent sur le circuit intégré. Le décodeur
contenu dans ce circuit reçoit les informations et détermine ainsi le rapport R
de division de fréquence du diviseur programmable, comme nous l’avons vu
précédemment.
A noter qu’avant d’arriver
au circuit SAA 1024, les informations passent par des circuits d’entrée
constitués de cellules RC dont le rôle est d’éliminer d’éventuelles impulsions
parasites.
En sortie du circuit intégré
(broche 15), le signal ultrasonique est envoyé à travers la résistance R2 sur
la base du transistor T1 qui pilote le haut parleur électrostatique.
La bobine L, reliée au
collecteur de T1, est montée en autotransformateur, ce qui permet d’obtenir, à
ses bornes (points A et E), une tension sinusoïdale d’environ deux cents volts
crête à crête.
La diode D opère un
redressement simple alternance de cette tension qui charge le condensateur C3.
La tension continue obtenue sert à polariser le transducteur électrostatique
qui peut donc émettre les ultrasons en direction du récepteur de la
télécommande.
Cet émetteur ne consomme du
courant que pendant la transmission des signaux de commande. Au repos, sa
consommation est inférieure à 10 microampères.
Il peut donc rester en
permanence sous tension car une telle consommation est négligeable, compte tenu
de la durée moyenne de vie de la pile 9 volts employée.
Ce résultat intéressant est
du à l’adoption de la technologie C / MOS pour la réalisation du circuit
intégré SAA 1024. Ceci permet également d’avoir une valeur de la tension
d’alimentation comprise indifféremment entre 7 et 9 volts.
3)
Fonctionnement
du récepteur
Le récepteur de cette
télécommande ITT est construit autour d’un circuit intégré SAA 1025, lui aussi
construit avec la technologie C / MOS. La (figure 28) donne le schéma simplifié
de ce récepteur.
Le signal ultrasonore est
capté par le microphone électrostatique et envoyé via C7 à un amplificateur
constitué du circuit intégré TCA 250. Remarquons la tension de polarisation Vp
de 200 volts environ, nécessaire au fonctionnement du microphone.
Le circuit intégré TCA 250
est un double amplificateur opérationnel employé ici comme filtre actif grâce
aux deux circuits de contre réaction, appelés sur le schéma filtres de bandes
et qui sont constitués en fait, d’un filtre en T ponté.
L’amplification de l’étage
est donc sélective et, en réalité, seules les fréquences comprises entre 33,9
et 44 KHz ressortent amplifiées du montage, les autres indésirables étant
éliminées à la masse.
A cet amplificateur que l’on
peut qualifier de passe bande, succède un étage limiteur constitué du
transistor T6 qui limite l’amplitude du signal sinusoïdal à 18 volts environ en
rabotant les crêtes, la diode D1 devenant conductrice pour les signaux
d’amplitude supérieure : on obtient ainsi un signal de forme rectangulaire
qui est appliqué à l’entrée 14 du circuit SAA 1025. A la borne 15 de ce même
circuit, est appliqué à travers le condensateur C4, le signal produit par
l’oscillateur de type Colpitts utilisant le transistor T5 et le quartz à
4,433618 MHz (fréquence de la sous porteuse en PAL), tout à fait identique à
celui contenu dans l’émetteur, ceci par souci d’uniformité et de
standardisation.
Il est nécessaire, à
présent, de donner le schéma synoptique (figure 29) du circuit intégré SAA 1025
qui accomplit les fonctions principales dans le récepteur.
Le signal à 4,43 MHz
arrivant sur la broche 15 de ce circuit passe dans une succession de diviseurs
qui, au bout du compte, divisent par 102 400 la fréquence du signal de
l’oscillateur. Le signal à 43,3 Hertz obtenu, sert de référence au compteur de
fréquence.
Celui ci compare le période
du signal ultrasonique entrant par la broche 14 du circuit intégré à la période
de 23,1 ms du signal de référence. Cette mesure est interprétée par le compteur
de commande qui délivre un code à cinq bits A, B, C, D et E différent pour
chaque fréquence ultrasonique et donc particulier à chaque commande désirée. Le
tableau de la (figure 30) donne, à titre indicatif, les codes correspondants à
chaque fonction.
On remarque sur ce tableau
que D est à l’état bas lors des changements de programme et à l’état haut lors
des autres réglages, ceci permet d’effectuer une première sélection. Lorsque D
est à l’état haut, le convertisseur digital / analogique inclus dans ce circuit
intégré est en fonction et décode les informations E A B C présents sur ses
entrées.
S’il s’agit d’une demande de
réglage du volume, de la luminosité ou de la saturation, il apparaît sur la
broche 2, 3 ou 4, selon le cas, un signal rectangulaire pouvant prendre trente
valeurs différentes en fonction de la durée et du type de commande effectuée
sur l’émetteur.
Un circuit intégrateur R1
C1, R2 C2 ou R3 C3 (figure 28) transforme cette tension rectangulaire en
tension continue qui pilote la base d’un transistor (T1, T2 ou T3). Une tension
continue, image de l’amplitude du créneau sortant de C2 est donc recueillie aux
bornes de la résistance d’émetteur (RE1, RE2 ou RE3) de ce transistor pour être
envoyée au point adéquat du téléviseur permettant le réglage du volume, de la
luminosité ou de la saturation selon le cas.